WO2018108597A1 - Verfahren zum anpassen eines von einer bilderzeugungseinheit erzeugten bildes und head-up display zur ausführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum anpassen eines von einer bilderzeugungseinheit erzeugten bildes und head-up display zur ausführung des verfahrens Download PDF

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WO2018108597A1
WO2018108597A1 PCT/EP2017/081300 EP2017081300W WO2018108597A1 WO 2018108597 A1 WO2018108597 A1 WO 2018108597A1 EP 2017081300 W EP2017081300 W EP 2017081300W WO 2018108597 A1 WO2018108597 A1 WO 2018108597A1
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WO
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image
head
observer
transparent pane
perceptible
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/081300
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English (en)
French (fr)
Inventor
Axel König
Arne Jachens
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/80—Geometric correction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30248—Vehicle exterior or interior
    • G06T2207/30252—Vehicle exterior; Vicinity of vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting an image generated by an image generation unit and a head-up display for carrying out the method.
  • a method for adjusting an image generated by an image generation unit and a head-up display for carrying out the method.
  • Be ⁇ obachtungsposition a virtual image of the graphic behind the pane.
  • the image produced is distorted by the beam path, in particular the transparent plate
  • the image displayed on the image forming unit is predistorted so that the virtual image for the observer is undistorted true ⁇ deluxebar.
  • the observer looks over the transparent disc as a mirror directly or via further optical elements on the image generating device.
  • the mirror property of the transparent pane provides only a limited area from which the observer can fully perceive the image. Therefore, it is already known to design the optical path such that the position of the observer, in particular the position of its eyes is Festge ⁇ is and then the position of the optical path to the transparent plate can be changed by mechanical means.
  • the term graphic is intended to encompass not only the representation of design elements, but also representations of direct reality, such as captures of image-capturing devices, such as cameras. The term graphic is nevertheless used to keep the description clearer. Due to the real configurations of the head-up display and the position of the observer, it may nevertheless occur that the image generated on the image generation device is not completely perceptible to an observer of the transparent pane.
  • the object of the invention is therefore to provide a method which ensures that the image generated by the image generating device is completely perceptible by an observer regardless of its position and a head-up display, which uses this method.
  • a maximum perceivable range of the image forming unit is determined depending on the viewing position of the observer, that further the maximum observable range of the Bilderzeu ⁇ supply unit is transformed into an auxiliary chamber, the auxiliary chamber has a rectangular and straight boundary and that the graphic in the auxiliary space is scaled and / or shifted so that it is completely perceptible as a virtual image.
  • This method can be realized, for example, that a rectangular set of points is displayed on the perceivable range of the image generating means and the perceptible on the transparent disk image of the right-angled set of points will be taken ⁇ example, by a camera,
  • the predistorted image is reduced and / or shifted on the image-forming device in such a way that the graphic as imaginary image is completely perceptible to the observer from the viewing position.
  • This procedure could in principle be carried out before each new presentation of a graphic. But then an image recording device for receiving the set of points in the Be ⁇ trachtungsposition would be required. Furthermore, a large amount of computation would be required for the determination of the individual points of the point share. Therefore, it is advantageous to perform the method for a plurality of viewing positions and to store the correction values thus obtained for the predistortion of the images for the respective viewing positions and then, depending on the viewing position, the corresponding correction values for the predistortion of the images on the Images to be used imaging device.
  • the values of the viewing positions which are stored and adjacent to the actual viewing position are advantageously interpolated at viewing positions which do not correspond to the stored viewing positions.
  • a very good adaptation of the predistortion is achieved even with non-stored viewing positions.
  • An inventive head-up display has a Steuerein ⁇ direction, by means of an image-forming device, a pre-distorted image can be generated, which is projected via an op ⁇ table path against a transparent pane. and is reflected from the transparent pane into the eyes of an observer of the head-up display.
  • a virtual image behind the transparent pane is perceptible.
  • the control device is designed such that, depending on the position of the eyes of the observer of the transparent pane, it selects the predistortion in such a way that the image represented by the image forming device is completely and undistorted to the observer of the transparent pane perceptible.
  • the complete perceptibility of the image can be achieved by scaling the image displayed on the image-generating device in such a way and in the region of the image-generating device that the observer can see. It is particularly advantageous if the head-up display a
  • Memory has or that it is assigned to a memory, and from the memory correction values for predistortion of the image can be read out. As a result, a fast predistortion of the image to be displayed is achieved. If the correction values are stored in a memory assigned to the head-up display, no additional memory is required for the head-up display.
  • the image displayed on the image generating device is displaceable on the image generating device, the image may not have to be reduced in size.
  • the image generating device may be configured, for example, as a transilluminated LCD or TFT, as a digital mirror unit abbreviated DMD, as an illuminated electronic paper, as an OLED or cathode ray tube.
  • a transilluminated LCD or TFT as a digital mirror unit abbreviated DMD
  • an illuminated electronic paper as an OLED or cathode ray tube.
  • optically active elements such as mirrors or lenses
  • the optically effective length of the beam path can be extended and so the position of the virtual image from the observer seen from further behind the transparent glass to be moved.
  • the transparent plate When the transparent plate is designed as a windscreen of a motor vehicle ⁇ no additional component and no additional space for the transparent plate is required.
  • the Beam path between the image forming device and the transparent disk has a mirror, the Beam path can be extended and so the distance of the imaginary image of the transparent pane can be increased.
  • the distortions in the beam path can be partially compensated and the distance between the imaginary image and the transparent pane can be increased.
  • the position of the image projected onto the transparent pane can be adapted to the viewing position.
  • This pivoting can be done manually and particularly advantageous via a motor.
  • the control of the motor advantageously evaluates the viewing position by means of an optical sensor.
  • FIG. 1 shows the sketch of a head-up display according to the invention in a first setting
  • FIG. 3 shows an available display area, which is completely perceptible from each observer position, represented by a first set of dots
  • FIG. 4 shows the points in the virtual image in the form of a
  • FIG. 5 shows an inverse transformation of the dot group from FIG. 4 into the region of the image generation device represented by small squares, with the points of FIG. 3 being shown as reference (x) as a reference.
  • FIG. 6 shows a rectangularly clipped representation of the setpoint values from FIG. 5 (squares) but now in a virtual display in which the outer frame of FIG. 6 corresponds to the boundary of the set of points from FIG. 3 and the x points from FIG.
  • Figure 7a is a back-transformed representation without Ver ⁇ shift in the center of the image to be displayed as it would be seen by the viewer on the virtual image in front of the windshield. The little cross marks the center of the picture
  • Figure 7b is a back transformed representation with Ver ⁇ displacement of the center of the image to be displayed which is now opposite 7a enlarge allowed
  • FIG. 8a shows an inverse representation of the image to be represented from FIG. 7a on the image generation device represented by small squares.
  • the small (x) corresponding to the point scale from FIG. 3 again serve as a reference
  • FIG. 8b shows an inverse representation of an inverse representation of the image to be displayed from FIG. 7b analogous to FIG. 8a
  • FIG. 1 shows an imaging device 100 with a display surface 103 and with a drive device 101, which has a memory 102, a first mirror 200 with a rotation axis 201, a second mirror 300, a windshield of a vehicle, not shown, designed as a transparent pane 400 a first projection surface 401, an imaginary image 501, an eye E of an observer, otherwise not shown, as a viewing position and an optical path S.
  • the first mirror 200 is rotatably mounted about the axis of rotation 201, preferably by a motor, not shown, which mirrors the position of the observer's eye E, so that the observer can look at the imaging device 100 via the first projection surface 401 of the transparent pane 400, the first mirror 200, the second mirror 300.
  • the observer can also perceive the environment behind the transparent pane 400, thus overlapping the image displayed on the image forming device 100 with the surrounding view for the observer, so that the image displayed on the image generation device 100 seems to float behind the transpatent disk 400 as a virtual image 401 as seen by the observer.
  • the display surface 103 of the image forming device 100 is completely perceptible.
  • the activation device 101 can thus control the image generation device 100 in such a way that the entire display surface 103 of the image generation device 100 can be used to display the arrow, which can be perceived as an imaginary image 501.
  • the projection surface in this case the projection surface 401, is the part of the transparent pane 400 onto which the rays of the image generation device 100 impinge on the transparent pane via the beam path S, depending on the position of the first mirror 200
  • the inventive head-up display can also be designed only with a mirror or even without a mirror or more than 2 mirrors.
  • a pivotable mirror By means of a pivotable mirror, however, the projection surface of the observation position can be adapted in wide ranges.
  • the image generating device 100 it is also possible, for example, for the image generating device 100 to be pivotable in order to change the position of the projection surface and thus the viewing position E.
  • the image formation Direction 100 is controlled by the driving device 101, which uses the correction values stored in the memory 102 in order to be able to perceive the image displayed on the image generating device 100 completely and undistorted from the viewing position E.
  • the drive device 101 may be part of the image generation device, but also designed as a separate component inside or outside the head-up display. It can be designed to take on additional tasks and / or functions z.
  • the memory 102 may be part of the drive device 101 or else arranged outside of the drive device 101.
  • FIG. 2 differs from FIG. 1 in that the viewing position represented by the eye E is different. Therefore, the mirror 200 is pivoted about the axis of rotation 201 in relation to the representation in FIG. 1, and the projection surface 402 is obtained. It can be seen that only a part of the display surface 103 of the image generation device 100 is perceptible from the viewing position E. Therefore, the image to be displayed must be reduced in size and displayed in the perceptible area of the display area 103 so that the displayed image can be fully (albeit reduced) perceived as an imaginary image 502.
  • the available display area is represented by a set of dots. These points describe the available display area, which is displayed in the optical path and from the entire planned viewing area without waste. This description of the available area is a prerequisite of the procedure.
  • FIG. 4 a right-angle dot line of the size of the image intended for use is distorted without being distorted Display area drawn and observed in the virtual image, the filing and measured the location of the individual points.
  • the pixels in the range of the permissible image are now easily scalable with the aid of min / max calculations and the required offset has to be determined.
  • the offset is determined by first determining the target offset of the midpoint in this area. Subsequently, this point is then transformed back into the display area and then into the area of the virtual image.
  • the dots represent the predistorted image, which is arranged in the middle
  • the dots represent the predistorted image, which is displaced with its center and thus can be represented considerably larger than if the center were not moved, respectively is shown as a cross.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines von einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugten Bildes zur Darstellung einer Grafik, wobei das Bild über einen Strahlengang an eine transparente Scheibe projizierbar ist und so für einen Betrachter der transparenten Scheibe ein virtuelles Bild der Grafik hinter der transparenten Scheibe wahrnehmbar ist, wobei das Bild vorverzerrt wird, damit das virtuelle Bild der Grafik unverzerrt wahrnehmbar ist, ist vorgesehen, dass ein maximal wahrnehmbarer Bereich der Bilderzeugungseinheit in Abhängigkeit der Betrachtungsposition des Beobachters bestimmt wird, dass der maximal wahrnehmbare Bereich der Bilderzeugungseinheit in einen Hilfsraum transformiert wird, dass in dem Hilfsraum die Begrenzung des maximal wahrnehmbaren Bereichs rechtwinklig und gradlinig ist, dass die Grafik in dem Hilfsraum derart skaliert wird, dass die Grafik als virtuelles Bild vollständig wahrnehmbar ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Anpassen eines von einer Bilderzeugungseinheit erzeugten Bildes und Head-up Display zur Ausführung des Ver- fahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines von einer Bilderzeugungseinheit erzeugten Bildes und ein Head-up Display zur Ausführung des Verfahrens. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das von einer Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild zur Darstellung einer Grafik über einen optischen Pfad an eine transparente Scheibe zu projizieren und von dort zur Be¬ obachtungsposition zu spiegeln. So ist für einen Betrachter der transparenten Scheibe ein virtuelles Bild der Grafik hinter der Scheibe wahrnehmbar. Da das erzeugte Bild durch den Strahlengang, insbesondere der transparenten Scheibe, verzerrt wird, wird das auf der Bilderzeugungseinheit dargestellte Bild vorverzerrt, damit das virtuelle Bild für den Beobachter unverzerrt wahr¬ nehmbar ist. Weiterhin schaut der Beobachter über die trans- parente Scheibe als Spiegel direkt oder über weitere optische Elemente auf die Bilderzeugungseinrichtung. Durch die Spiegel-Eigenschaft der transparenten Scheibe ist anders als bei bekannten Projektionen auf eine Leinwand nur ein begrenzter Bereich vorhanden, von dem aus der Beobachter das Bild voll- ständig wahrnehmen kann. Daher ist es bereits bekannt den optischen Pfad derart auszugestalten, dass die Position des Beobachters, insbesondere die Position seiner Augen, festge¬ stellt wird und dann die Position des optischen Pfades auf der transparenten Scheibe mittels mechanischer Einrichtungen veränderbar ist. Der Begriff Grafik soll nicht nur die Darstellung gestalterischer Elemente umfassen, sondern auch Darstellungen der direkten Realität wie beispielsweise Aufnahmen von Bild aufnehmenden Vorrichtungen, wie beispielsweise Kameras . Der Begriff Grafik wird dennoch verwendet, um die Beschreibung übersichtlicher zu halten. Aufgrund der realen Ausgestaltungen des Head-up Displays und der Position des Beobachters kann es dennoch vorkommen, dass das auf der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bild nicht vollständig für einen Beobachter der transparenten Scheibe wahrnehmbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren anzugeben, welches sicherstellt, dass das von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bild vollständig von einem Beobachter unabhängig von seiner Position wahrnehmbar ist und ein Head-up Display, welches dieses Verfahren anwendet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zunächst ein maximal wahrnehmbarer Bereich der Bilderzeugungseinheit in Abhängigkeit der Betrachtungsposition des Beobachters bestimmt wird, dass weiterhin der maximal wahrnehmbare Bereich der Bilderzeu¬ gungseinheit in einen Hilfsraum transformiert wird, wobei der Hilfsraum eine rechtwinklige und geradlinige Begrenzung aufweist und dass die Grafik in dem Hilfsraum derart skaliert und/oder verschoben wird, dass sie als virtuelles Bild vollständig wahrnehmbar ist.
Hierdurch wird sichergestellt, dass die Grafik solange wahr¬ nehmbar ist, solange der Beobachter aus seiner Betrachtungs¬ position über die transparente Scheibe zumindest auf eine Teilfläche der Bilderzeugungseinrichtung schauen kann.
Dieses Verfahren kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass eine rechtwinklige Punkteschar auf dem wahrnehmbaren Bereich der Bilderzeugungseinrichtung dargestellt wird und das auf der transparenten Scheibe wahrnehmbare Bild der recht- winkligen Punkteschar beispielsweise von einer Kamera aufge¬ nommen wird,
dass dann durch inverse Transformation der Punkteschar ermittelt wird, wie das vorverzerrte Bild auf der Bilderzeugungsein¬ richtung aussehen müsste, damit die dargestellte Grafik un- verzerrt wahrnehmbar ist,
dass das vorverzerrte Bild auf der Bilderzeugungseinrichtung derart verkleinert und/oder verschoben wird, damit die Grafik als imaginäres Bild vollständig von der Betrachtungsposition aus für den Beobachter wahrnehmbar ist.
Dieses Verfahren könnte grundsätzlich vor jeder neuen Darstellung einer Grafik durchgeführt werden. Dann wäre jedoch ein Bildaufnahmegerät zur Aufnahme der Punkteschar in der Be¬ trachtungsposition erforderlich. Weiterhin wäre ein großer Rechenaufwand für die Ermittlung der einzelnen Punkte der Punkteschar erforderlich. Deshalb ist es vorteilhaft, vor dem erstmaligen Gebrauch der Bilderzeugungseinrichtung das Verfahren für eine Mehrzahl von Betrachtungspositionen durchzuführen und die so erhaltenen Korrekturwerte für das Vorverzerren der Bilder für die jeweiligen Betrachtungspositionen abzuspeichern und dann je nach Be- trachtungsposition die entsprechenden Korrekturwerte für die Vorverzerrung der auf der Bilderzeugungseinrichtung dargestellten Bilder zu verwenden.
Da sinnvoll nur eine begrenzte Anzahl von Betrach- tungs-positionen ausgewertet und abgespeichert werden kann, werden vorteilhafterweise bei Betrachtungspositionen, die nicht den abgespeicherten Betrachtungspositionen entsprechen, die Werte der Betrachtungspositionen, die abgespeichert und der tatsächlichen Betrachtungsposition benachbart sind, interpo- liert. So wird eine sehr gute Anpassung der Vorverzerrung auch bei nicht abgespeicherten Betrachtungspositionen erreicht.
Ein erfindungsgemäßes Head-Up Display weist eine Steuerein¬ richtung auf, mittels der auf einer Bilderzeugungseinrichtung ein vorverzerrtes Bild erzeugbar ist, welches über einen op¬ tischen Pfad gegen eine transparente Scheibe projizierbar ist. und von der transparenten Scheibe in die Augen eines Beobachters des Head-Up Displays reflektierbar ist. So ist für den Beobachter ein virtuelles Bild hinter der transparenten Scheibe wahr- nehmbar. Dabei ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie je nach Position der Augen des Beobachters der transparenten Scheibe die Vorverzerrung derart auswählt, dass das von der Bilderzeugungseinrichtung dargestellte Bild vollständig und unverzerrt für den Beobachter der transparenten Scheibe wahrnehmbar ist.
Die vollständige Wahrnehmbarkeit des Bildes kann dadurch er- reicht werden, dass das auf der Bilderzeugungseinrichtung dargestellte Bild derart skaliert und in dem Bereich der Bilderzeugungseinrichtung dargestellt wird, die der Beobachter einsehen kann. Besonders vorteilhaft ist es wenn das Head-up Display einen
Speicher aufweist oder dass es einem Speicher zugewiesen ist, und aus dem Speicher Korrekturwerte zur Vorverzerrung des Bildes auslesbar sind. Hierdurch wird eine schnelle Vorverzerrung des darzustellenden Bildes erreicht. Sofern die Korrekturwerte in einem dem Head-up Display zugewiesenen Speicher abgelegt sind, wird kein zusätzlicher Speicher für das Head-up Display benötigt .
Wenn das auf der Bilderzeugungseinrichtung dargestellte Bild auf der Bilderzeugungseinrichtung verschiebbar ist muss das Bild gegebenenfalls nicht verkleinert dargestellt werden.
Die Bilderzeugungseinrichtung kann beispielsweise als durchleuchtete LCD oder TFT, als Digitale Spiegeleinheit abgekürzt DMD, als beleuchtetes elektronisches Papier, als OLED oder Kathodenstrahlröhre ausgestaltet sein.
Durch optisch wirksame Elemente wie Spiegel oder Linsen kann die optisch wirksame Länge des Strahlenganges verlängert werden und so die Position des virtuellen Bildes vom Beobachter aus gesehen weiter hinter die transparente Scheibe verschoben sein.
Wenn die transparente Scheibe als Frontscheibe eines Kraft¬ fahrzeuges ausgestaltet ist werden kein zusätzliches Bauteil und kein zusätzlicher Bauraum für die transparente Scheibe benötigt.
Falls der Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinrichtung und der transparenten Scheibe einen Spiegel aufweist kann der Strahlengang verlängert werden und so der Abstand des imaginären Bildes von der Transparenten Scheibe vergrößert werden.
Wenn der Spiegel asphärisch ausgestaltet ist können die Verzerrungen im Strahlengang teilweise ausgeglichen werden und der Abstand zwischen dem imaginären Bild und der transparenten Scheibe vergrößert werden.
Wenn der Spiegel mittels einer Verschwenkeinrichtung verschwenkbar ist kann die Lage des auf die transparente Scheibe projizierten Bildes an die Betrachtungsposition angepasst werden. Diese Verschwenkung kann manuell und besonders vorteilhaft über einen Motor erfolgen. Die Ansteuerung des Motors wertet vorteilhafterweise die Betrachtungsposition mittels eines optischen Sensors aus.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die Skizze eines erfindungsgemäßen Head-up Displays in einer ersten Einstellung
Figur 2 die Skizze des Head-up Displays aus Figur 1 in einer zweiten Einstellung
Figur 3 einen zur Verfügung stehenden Displaybereich, der aus jeder Beobachterposition vollständig wahrnehmbar ist, durch eine erste Punkteschar dargestellt
Figur 4 stellt die Punkte im virtuellen Bild in Form einer
Messung dar, hervorgerufen durch eine auf der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte rechtwinklige Punkte schar in der Größe des zur Nutzung beabsichtigten Bildes
Figur 5 eine inverse Transformation der Punkteschar aus Figur4 in den Bereich der Bilderzeugungseinrichtung dargestellt durch kleine Quadrate wobei als Referenz die Punkte aus Figur 3 als (x) dargestellt sind.
(Hieran erkennt man die Aufgabe des Verfahrens da es im rechten Bereich zu Überschneidungen kommt)
Figur 6 eine rechtwinklig geclippte Darstellung der Sollwerte aus Figur 5 (Quadrate) aber nun in einem virtuellen Display, in dem der äußere Rahmen von Figur 6 der Begrenzung der Punkteschar aus Figur 3 bzw. der x-Punkte aus Figur 5 entspricht.
Figur 7a eine zurücktransformierte Darstellung ohne Ver¬ schiebung des Mittelpunkts des darzustellenden Bildes wie es vom Betrachter auf dem virtuellen Bild vor der Windschutzscheibe zu sehen wäre. Das Kreuzchen markiert dabei den Bildmittelpunkt
Figur 7b eine zurücktransformierte Darstellung mit Ver¬ schiebung des Mittelpunkts des darzustellenden Bildes welches nun gegenüber 7a eine größere Darstellung erlaubt
Figur 8a eine inverse Darstellung des darzustellenden Bildes aus Figur 7a auf der Bilderzeugungseinrichtung dargestellt durch kleine Quadrate. Die kleinen (x) entsprechend der Punkteschar aus Figur 3 dienen wiederum als Referenz
Figur 8b eine inverse Darstellung eine inverse Darstellung des darzustellenden Bildes aus Figur 7b analog Figur 8a
In Figur 1 erkennt man eine Bilderzeugungseinrichtung 100 mit einer Anzeigefläche 103 und mit einer Ansteuerungseinrichtung 101, die einen Speicher 102 aufweist, einen ersten Spiegel 200 mit Drehachse 201, einen zweiten Spiegel 300, eine als transparente Scheibe 400 ausgestaltete Windschutzscheibe eines ansonsten nicht dargestellten Fahrzeuges mit einer ersten Projektions- fläche 401, ein imaginäres Bild 501, ein Auge E eines ansonsten nicht dargestellten Beobachters als Betrachtungsposition und einen optischen Pfad S. Der erste Spiegel 200 ist um die Drehachse 201 drehbar gelagert, vorzugsweise von einem nicht dargestellten Motor, der den Spiegel in Abhängigkeit der Position des Auges E des Beobachters einstellt, damit der Beobachter über die erste Projektionsfläche 401 der transparenten Scheibe 400, den ersten Spiegel 200, den zweiten Spiegel 300 auf die Bilderzeugungs¬ einrichtung 100 schauen kann. Es ergibt sich so der optische Pfad S. Wegen der Transparenz der transparenten Scheibe 400 kann der Beobachter auch die hinter der transparenten Scheibe 400 vorhandene Umwelt wahrnehmen, es überlagern sich für den Beobachter somit das auf der Bilderzeugungseinrichtung 100 dargestellte Bild mit der Umgebungsansicht, so dass das auf der Bilderzeugungseinrichtung 100 dargestellte Bild als virtuelles Bild 401 vom Beobachter aus gesehen hinter der transpatenten Scheibe 400 zu schweben scheint. Aus der in Figur 1 dargestellten Betrachtungsposition ist die Anzeigefläche 103 der Bilderzeugungseinrichtung 100 vollständig wahrnehmbar. Die Ansteu- erungseinrichtung 101 kann also die Bilderzeugungseinrichtung 100 derart ansteuern, dass zur Darstellung des Pfeils, der als imaginäres Bild 501 wahrnehmbar ist, die gesamte Anzeigefläche 103 der Bilderzeugungseinrichtung 100 verwendet werden kann. Als Projektionsfläche, hier Projektionsfläche 401, wird der Teil der transparenten Scheibe 400 bezeichnet, auf den die Strahlen der Bilderzeugungseinrichtung 100 über den Strahlengang S je nach Stellung des ersten Spiegels 200 auf die transparente Scheibe auftreffen
Das erfindungsgemäße Head-up Display kann auch nur mit einem Spiegel oder auch ohne Spiegel oder auch mehr als 2 Spiegeln ausgestaltet sein. Durch einen verschwenkbaren Spiegel kann aber die Projektionsfläche der Beobachtungsposition in weiten Bereichen angepasst werden. Es ist aber z.B. auch möglich, die Bilderzeugungseinrichtung 100 selbst verschwenkbar auszugestalten, um die Position der Projektionsfläche und damit die Betrachtungsposition E zu verändern. Die Bilderzeugungsein- richtung 100 wird von der Ansteuerungseinrichtung 101 angesteuert, die die im Speicher 102 abgelegten Korrekturwerte verwendet, um das auf der Bilderzeugungseinrichtung 100 dargestellte Bild aus der Betrachtungsposition E vollständig und unverzerrt wahrnehmen zu können.
Die Ansteuerungseinrichtung 101 kann Teil der Bilderzeugungseinrichtung, aber auch als separates Bauteil innerhalb oder außerhalb des Head-up Displays ausgestaltet sein. Sie kann ausgestaltet sein, weitere Aufgaben und /oder Funktionen z übernehmen. Der Speicher 102 kann Teil der Ansteuereinrichtung 101 oder aber auch außerhalb der Ansteuereinrichtung 101 angeordnet sein. Figur 2 unterscheidet sich von Figur 1 dadurch, dass die Betrachtungsposition, dargestellt durch das Auge E, eine andere ist. Deshalb ist der Spiegel 200 gegenüber der Darstellung in Figur 1 um die Drehachse 201 verschwenkt und es wird die Projektionsfläche 402 erhalten. Man kann erkennen, dass nur noch ein Teil der Anzeigefläche 103 der Bilderzeugungseinrichtung 100 von der Betrachtungsposition E aus wahrnehmbar ist. Deshalb muss das darzustellende Bild verkleinert und in dem wahrnehmbaren Bereich der Anzeigefläche 103 dargestellt werden, damit das dargestellte Bild vollständig (wenn auch verkleinert) als imaginäres Bild 502 wahrgenommen werden kann.
Die Figuren 1 und 2 sind nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
In Figur 3 wird dargestellt die zur Verfügung stehende An- zeigefläche beschrieben durch eine Punkteschar. Diese Punkte beschreiben die zur Verfügung stehende Anzeigefläche, die im optischen Pfad und aus dem gesamten geplanten Betrachtungsbereich ohne Verschnitt dargestellt wird. Diese Beschreibung des zur Verfügung stehenden Bereichs ist Voraussetzung des Ver- fahrens .
In Figur 4 wird sodann eine rechtwinklige Punkteschar in der Größe des zur Nutzung beabsichtigten Bildes ohne Verzerrung auf die Anzeigefläche gezeichnet und im virtuellen Bild die Ablage beobachtet und die Lage der einzelnen Punkte gemessen.
In Figur 5 wird aus der Messung dann durch inverse Transformation ermittelt, wie das verzerrte Bild auf der Anzeigefläche aussehen müsste, um das gewünschte unverzerrte immaginäre Bild darzu¬ stellen, dies wird durch die Kreise dargestellt. Die Kreuze (x) markieren dabei die zur Verfügung stehende maximale Anzeige¬ fläche .
Man erkennt, dass Teile des Sollbildes außerhalb der maximalen Anzeigefläche liegen. Die Darstellung des vorverzerrten Bildes zur unskalierten Darstellung des imaginären Bildes ist in diesem Beispiel also nicht möglich.
Durch Hilfstransformation der als Quadrate dargestellten Punkte in Abbildung 5 in eine virtuelles Display, in welchem die zulässige Projektionsfläche nach Abbildung 3 rechtwinklig wäre, erhält man eine Darstellung der Displaysollwerte die recht¬ winklig geclipped werden kann in Abbildung 6. Der Mittelpunkt des Bildes wird als Kreuz dargestellt.
Die Bildpunkte im Bereich des zulässigen Bildes sind mit Hilfe von Min / Max-Berechnungen jetzt leicht zu skalieren und der erforderliche Offset festzulegen.
Der Offset wird bestimmt, indem zunächst in diesem Bereich die Sollablage des Mittelpunktes ermittelt wird. Anschließend wird dieser Punkt dann wiederum erst in den Anzeigebereich und anschließend in den Bereich des virtuellen Bildes zurück- transformiert.
Es ergeben sich nun zwei grundsätzliche Optionen wobei Mischformen natürlich denkbar sind. Falls das virtuelle Bild nach Sollvorgabe mittig sein soll, darf der Offset nicht verändert werden (Figur 7a) ) . Falls jedoch die maximale Bildgröße gewünscht ist, kann nun zunächst ein optimaler Offset berechnet und das Bild anschließend falls noch erforderlich skaliert werden. (Figur 7b) . Die Ablage des Mittelpunktes ist in rot dargestellt. Man sieht hier die resultierenden Belegungen des virtuellen Bildes links ohne (Fig 7a) und rechts mit Offset (Fig 7b) . Durch inverse Anwendung der Messung in Abbildung 4 ergibt sich daraus folgende Belegung der Anzeigefläche, wobei die Kreuze den maximalen Displaybereich markieren.
In Figur 8a stellen die Punkte das vorverzerrte Bild dar, welches mittig angeordnet ist, in Figur 8b stellen die Punkte das vorverzerrte Bild dar, welches mit seinem Mittelpunkt verschoben ist und so wesentlich grösser dargestellt werden kann, als bei einem Nichtverschieben des Mittelpunktes, der jeweils als Kreuz dargestellt ist.

Claims
Verfahren zum Anpassen eines von einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugten Bildes zur Darstellung einer Grafik, wobei das Bild über einen Strahlengang an eine transparente Scheibe projizierbar ist und so für einen Betrachter der transparenten Scheibe ein virtuelles Bild der Grafik hinter der transparenten Scheibe wahrnehmbar ist, wobei das Bild vorverzerrt wird, damit das virtuelle Bild der Grafik unverzerrt wahrnehmbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , ist, dass ein maximal wahrnehmbarer Bereich der Bilderzeugungseinheit in Abhängigkeit der Betrachtungsposition des Beobachters bestimmt wird, dass der maximal wahrnehmbare Bereich der Bilderzeugungseinheit in einen Hilfsraum transformiert wird, dass in dem Hilfsraum die Begrenzung des maximal wahrnehmbaren Bereichs rechtwinklig und gradlinig ist, dass die Grafik in dem Hilfsraum derart skaliert und/oder verschoben wird, dass die Grafik als virtuelles Bild vollständig wahrnehmbar ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine rechtwinklige Punkte¬ schar auf dem wahrnehmbaren Bereich der Bilderzeugungseinrichtung dargestellt wird und das auf der transparenten Scheibe wahrnehmbare Bild der rechtwinkligen Punkteschar aufgenommen wird, dass durch inverse Transformation der Punkteschar ermittelt wird, wie das vorverzerrte Bild auf der Bilderzeugungseinrichtung aussehen müsste, damit die dargestellte Grafik unverzerrt wahrnehmbar ist, dass das vorverzerrte Bild auf der Bilderzeugungseinrichtung derart verkleinert und/oder verschoben wird, damit die Grafik als imaginäres Bild vollständig von der Betrachtungsposition aus für den Beobachter wahrnehmbar ist.
Verfahren nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es für eine Vielzahl von Betrachtungspositionen durchgeführt wird und die für die verschiedenen Betrachtungspositionen gewonnenen Werte als Korrekturwerte abgespeichert werden.
Verfahren nach Patentanspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in Abhängigkeit der Be¬ trachtungsposition des Beobachters die der Betrachtungsposition entsprechenden Korrekturwerte zur Berechnung der Vorverzerrung des auf der Bilderzeugungseinrichtung dargestellten Bildes verwendet werden.
Verfahren nach Patentanspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei Betrachtungspositionen, die nicht einem der abgespeicherten Betrachtungspositionen entsprechen, die Korrekturwerte der Betrachtungspositi¬ onen, die benachbart zu der Betrachtungsposition gelegen sind, interpoliert werden und die interpolierten Korrekturwerte als Korrekturwerte für das Vorverzerren des mittels der Bilderzeugungseinrichtung dargestellten Bildes verwendet werden.
Head-Up Display zur Darstellung von Informationen auf einer transparenten Scheibe, wobei von einer Steuereinrichtung mittels einer Bilderzeugungseinrichtung ein vorverzerrtes Bild erzeugbar ist, welches über einen Strahlengang gegen die transparente Scheibe projizierbar ist und von der transparenten Scheibe in die Augen eines Beobachters des Head-Up Displays reflektierbar ist und so für den Beobachter ein virtuelles Bild hinter der transparenten Scheibe wahrnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steu¬ ereinrichtung ausgebildet ist, je nach Position der Augen des Beobachters der transparenten Scheibe die Vorverzerrung derart auszuwählen, dass das von der Bilderzeugungseinrichtung dargestellte Bild vollständig und unverzerrt für den Beobachter der transparenten Scheibe wahrnehmbar ist. Head-Up Display nach Patentanspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das auf der Bilderzeu¬ gungseinrichtung dargestellte Bild skalierbar ist.
Head-Up Display nach Patentanspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es einen Speicher auf¬ weist oder dass es einem Speicher zugewiesen ist, dass aus dem Speicher Korrekturwerte zur Vorverzerrung des Bildes auslesbar sind.
9. Head-Up Display nach Patentanspruch 8, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass die Korrekturwerte durch ein Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-5 ermittelt wurden .
10. Head-Up Display nach einem der Patentansprüche 6-9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das auf der Bilderzeugungseinrichtung dargestellte Bild auf der Bilderzeugungseinrichtung verschiebbar ist.
11. Head-Up Display nach einem der Patentansprüche 6-10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die transparente Scheibe als Frontscheibe eines Kraftfahr¬ zeuges ausgestaltet ist.
12. Head-Up Display nach einem der Patentansprüche 6-10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinrichtung und der transparenten Scheibe einen Spiegel aufweist.
13. Head-Up Display nach Patentanspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spiegel asphärisch ausgestaltet ist.
14. Head-Up Display nach einem der Patentansprüche 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Spiegel mittels einer Verschwenkeinrichtung verschwenkbar ist.
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