WO2019243250A1 - Blickfeldanzeigevorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to field of view display devices, in particular head-up displays for motor vehicles.
- the present invention relates to measures for suppressing interference reflections by ambient light incident on an image-generating pixel arrangement.
- a field of view display device typically includes a projection unit, which generates a projection light beam with the desired display content by means of a display accommodated below an upper side of the dashboard and suitable projection optics and projects it, for example, onto the windscreen of the motor vehicle, from which it is reflected toward the driver.
- the distance of the virtual display image from the front window is determined by the optical structure of the projection unit.
- the HUD has a relatively small field-of-view, which usually only reaches the horizon.
- the limited space within the dashboard prevents the field-of-view from being enlarged.
- the known projection optics take up a lot of space in the vertical direction.
- the driver looks into a telescope, so to speak, so that a nearby display image generated on the display inside the HUD appears in the distance in front of the motor vehicle.
- Contact-analog overlays as known for example from augmented reality, are not possible outside of this limited solid angle and the fixed distance of the virtual HUD display image.
- a head-up display for stereoscopic information display in a motor vehicle is known from DE 10 2003 054 232 A1, for example, which has imaging means for generating two different individual images intended for the two eyes of an occupant and a display unit on which luminous dots can be generated, whose light rays are visible to the occupant by reflection on the windshield of the motor vehicle.
- deflecting means such as, for example, are in the beam path between the display unit and the windshield.
- a matrix-like arrangement of small lenses is provided, which deflect light rays of different luminous points in under different directions of radiation.
- image point assignment means are provided for assigning image points of the individual images to light points of the display unit.
- a stereoscopic information display can be particularly favorable for a contact-analogous display of the content.
- a cover plate which closes the projection unit to the outside, is geometrically anti-reflective (so-called glass retraction). Antireflection techniques known from this are, however, not suitable for a display arranged directly opposite the windshield.
- a field of view display device in particular for a motor vehicle, comprises an electrically controllable flat pixel arrangement, in particular at least one flat screen or another type of two-dimensional pixel matrix, for generating a projection light beam with a desired display content. Furthermore, the field of view display device comprises a reflection-suppressing deflection arrangement which is arranged on the flat pixel arrangement and which has one or more plane planes extending along the flat pixel arrangement at a predetermined acute angle thereto and parallel to one another.
- flexion surface (s) for projecting the generated projection light beam onto a partially transparent reflective projection screen, in particular a front screen of the motor vehicle, whereby behind it a virtual display image that is integrated into a user's field of vision is generated.
- the one or more reflection surface (s) on the back thereof is / are designed to be light-absorbing to suppress interference reflections.
- the projection light beam generated by it is thrown onto the projection screen, i. H. redirected in the same direction for all pixels without otherwise changing it.
- the projection light beam generated by it is thrown onto the projection screen, i. H. redirected in the same direction for all pixels without otherwise changing it.
- brightness and shape reproduction can be guaranteed as with a vertical view of the flat pixel arrangement. For example, a stereoscopic effect of an autostereoscopic screen is also retained.
- the light-absorbing rear sides of the reflections can completely suppress interference reflections of the ambient light from any direction, with any sun-absorbing coating known per se being suitable, for example a mate black layer.
- the reflection surfaces of the reflection-suppressing deflection arrangement can, in particular, rest directly on the flat pixel arrangement with their lower edges, which, if necessary, can also include a protective cover layer and / or further intermediate layers, such as for an autostereoscopic or other functions.
- the predetermined acute angle of attack can be determined application-specifically, for example, by a mutual geometric arrangement of the flat pixel arrangement, the projection screen and / or the eyes of a user.
- a field of view display device of the type set out herein has a significantly flatter construction and can be installed or, for example, with only a few cm installation depth in an upper side of the instrument panel can be retrofitted on it.
- the system therefore offers the possibility of scaling the usable solid angle (also called field of view here) within the field of view of a user in accordance with the areal spread of the pixel arrangement beyond the limits of a conventional HUD, and in principle even an entire top of the instrument panel and thus to use their entire projection area in the windscreen of the motor vehicle to display virtual display content for the driver and other occupants.
- the flat pixel arrangement can be designed in a known manner for autostereoscopic or 3D display, for example by including a two-dimensional pixel matrix in the form of a liquid crystal screen with a microlens array applied thereon.
- a flat pixel arrangement can be controlled by an image-generating unit and / or a suitable control unit in such a way that two different 2D images reach the left and right eyes of a user in order to give him a spatial impression of the virtual display image shown.
- the flat pixel arrangement can also be 2D, at least in some areas.
- planar means here very generally that the pixel arrangement extends over a surface that is at least partially flat or else curved or arched can be.
- the flat pixel arrangement can be adapted to a curvature of the upper side of the instrument panel of a motor vehicle, if necessary, for example by being stepped or nested from a plurality of small partial areas, such as, for. B. flat displays.
- the plurality of mutually parallel reflection surfaces of the reflection-suppressing deflection arrangement can be of identical design to one another or can differ from one another in their shape or size. Depending on their shape and size, their distance from one another in a direction perpendicular to their direction of extension can be selected such that an almost complete suppression of interference reflections and essentially loss-free deflection of the projection light beam are guaranteed. Some examples of this are given below. (Herein "essentially” means in particular a manufacturing or construction-related possible deviation of up to about 10% from the relevant spatial directions, dimensions or proportions.)
- strips In a pixel area covered by the reflection-suppressing deflection arrangement, strips extend parallel to the reflection surfaces and are visible to the user of the field-of-view display device as a result of the deflection of the light at the reflection surfaces, while in between there are invisible strips. These invisible stripes can therefore be left black in the pixel arrangement or used for other functions, e.g. as an air outlet for a windscreen heater or interior ventilation, as an opening for a sound source, as a light source for diffuse interior lighting or as an overlap area when nesting or stepping adjacent Partial areas of a composite flat pixel arrangement.
- the projection screen is arranged above the reflection-suppressing deflection arrangement in such a way that it reflects the deflected projection light beam to the eyes of the user, as a result of which a virtual display image is created behind the projection screen.
- the projection screen can, but does not have to, be regarded as part of the field of view display device. In particular, it can be a windshield of the motor vehicle or part of it.
- the projection screen can also represent another screen suitable for generating the virtual display image both in a motor vehicle and in other applications.
- a correction of any curvature of the projection screen can be implemented in a manner known per se by means of a suitable correction algorithm in the context of image generation.
- At least one of the reflection surfaces of the reflection-suppressing deflection arrangement is formed by a lateral surface side of a prism arranged on the flat pixel arrangement.
- a prism can in particular give the respective reflection surface a high level of mechanical stability.
- the chamfered or rounded upper edges of the prisms can in particular also be designed to be light-absorbing, for example in a manner similar to the back of the reflection surfaces.
- the prism can be made from any material that is transparent to the projection light used, in particular from glass or plastic.
- the reflection can be caused by total reflection of the projection light beam bundled into the prism on the lateral surface side of the prism mentioned, otherwise a reflective layer, for example made of metal, and a light-absorbing layer can be applied thereon.
- the prism can have a triangular cross-sectional area in a plane perpendicular to its entire lateral surface, so that its other lateral surface lies on or extends along the flat pixel arrangement, while its third lateral surface side serves as a light exit surface for the deflected projection light beam.
- a n as the light exit surface for the projection light bundle can be seen from the outside with a known antireflection coating to suppress ambient light reflections.
- the reflection surfaces of the reflection-suppressing deflection arrangement can be formed in this way by prisms.
- On the flat pixel arrangement lying or extending along this lateral surface sides of such prisms can in particular adjoin one another in a direction perpendicular to the extension of the reflection surfaces along the flat pixel arrangement, which can result, for example, in a mechanically particularly stable arrangement that the underlying flat pixel arrangement completely covered and thus provides additional protection.
- prism edges which lie opposite the respective reflection surfaces, can be cut off in an area corresponding to the above-mentioned invisible stripes, for example in order to use the invisible stripes in the area of the flat pixel arrangement for ventilation or other functions and / or for the weight and the To reduce material consumption of the reflex suppressing deflection arrangement.
- its front reflection surface closest to a user is covered by a darkened or light-absorbing cover surface in the direction of the user's view.
- the cover surface can cover, for example, a lateral surface side of the respective prism facing the user, the other lateral surface side facing away from the user forms the said front reflection surface.
- the cover surface can also represent a separate surface arranged in the direction of the user in front of the front reflection surface.
- the same coating is suitable as for the light-absorbing rear surfaces of the reflection surfaces.
- a light exit plane which connects an upper edge of one reflection surface and the lower edge of the rear side of the next reflection surface for two adjacent reflection surfaces, is oriented substantially perpendicular to the projection screen during operation of the field of view display device. In particular, this can contribute to complete interference suppression for ambient light from any direction.
- the reflex suppressing Umlenkanord voltage during operation of the field of view display device upper edges of the several mutually parallel reflection surfaces are essentially on a line from the point of view of a user of the field of view display device.
- the reflection surfaces can be covered against a direct view of the user.
- this can be adjusted manually or at least partially automatically, for example by eye tracking, by means of a suitable lifting / tilting device for the refiex-suppressing deflection arrangement or the flat pixel arrangement, depending on a current eye position of the user.
- the planar pixel arrangement comprises at least one autostereoscopic screen and / or at least one 2D screen.
- the field display device of the type set out here can be used to perceive representations that are real three-dimensional in various distances between approximately 1 m, such as B. between about 1, 2 m in typical windshield arrangements in a motor vehicle, up to infinitely far from the eyes of the user.
- all of the various levels of convergence can be implemented simultaneously, which enables an immersion in a virtual 3D world.
- representations at a fixed distance from the user of, for example, approximately 1 to 1.5 m, in particular approximately 1.2 in typical windshield arrangements in a motor vehicle or approximately 10 cm outside the windshield, be generated.
- the field of view display device comprises, in addition to the flat pixel arrangement with the reflection-suppressing deflection arrangement arranged thereon, a conventional projection unit of the type mentioned at the outset for generating a further virtual display image that is shown in a user's field of vision.
- the projection unit has in its interior an imaging unit for generating a further projection light beam with a further display content and a conventional projection lens arranged opposite the imaging unit for projecting the generated further projection light beam onto a partial surface of the projection screen.
- the flat pixel arrangement with the reflection-suppressing deflection arrangement arranged thereon can be arranged, for example, next to a light exit opening of the projection unit, in particular directly adjacent to it and / or around it and / or flush with its edge.
- the conventional HUD technology can be combined with that of the type outlined here in order to be used simultaneously or alternately depending on the situation (also referred to herein as a hybrid approach).
- a method for operating a field-of-view display device is provided with upper edges of the plurality of reflection surfaces aligned substantially in line with the user's eyes. The process includes the following steps:
- a method for operating a field of view display device in which the flat pixel arrangement has at least one autostereoscopic screen and / or at least one 2D screen.
- the process includes the following steps:
- infotainment content can be displayed for one or more users of the field of view display device, for example for occupants of a parked motor vehicle or at the HAF / VAF-, via the at least one autostere oscopic screen and / or the at least one 2D screen of the flat pixel arrangement.
- a field-of-view of the present field of view display device which is enlarged compared to conventional HUDs, can be used for a greater feeling of comfort for the user and for expanded use, for example for a cinema experience in 2D or 3D for one or more occupants of the motor vehicle.
- a method for operating a field of view display device is provided with an additional projection unit of a conventional type (above hybrid approach) in a moving superordinate system, in particular a motor vehicle.
- the process includes the following steps:
- system status data in particular on a current operating status of an engine or an energy store on board, and / or providing route data for a section of the route ahead, in particular in the case of the motor vehicle, information about a speed limit, an upward or downward gradient one or more curves, about weather conditions, traffic and / or vehicles in front;
- the predetermined static information can be, for example, warning messages in the event of a critical charge state of an energy store or a critical fill state of a fuel tank on board or an emerging storm, or an indication of a current speed limit or exceeding it, etc.
- the provision of application-specific system status data and route data can in particular be implemented in a manner known per se, for example using sensors and navigation systems available on board.
- a control unit for a field of view display device of the type set out herein is provided, the control unit being designed to at least partially automatically carry out a method according to one of the above aspects.
- a motor vehicle which comprises the following:
- planar pixel arrangement or the reflex-suppressing one Deflection arrangement can in particular be arranged essentially flush with the top of the instrument panel.
- the motor vehicle can further comprise a control unit of the type set out herein.
- Figure 1 is a schematic side cross-sectional view of a field of view display device of the type set out herein in a motor vehicle;
- Figure 2a is a perspective view of a possible extension of a
- FIG. 2a and 2d each show a perspective view of a projection area in the front window of the motor vehicle that can be used with the field of view display device of FIG. 2a;
- FIG. 2 c shows a perspective view of a projection area in the front window of the motor vehicle that can be used with the viewing device of FIG. 2 a from the passenger's perspective;
- Figures 3a shows a perspective view of a projection area in the front window of the motor vehicle that can be used with the viewing device of FIG. 2 a from the passenger's perspective;
- 3c to 3c are perspective views of a model example of a field of view display device of the type set forth herein for explaining the deflecting effect of its reflex-suppressing deflecting arrangement with a plurality of prisms;
- FIG. 4b perspective views of a further model example of a
- Field of view display device of the type set forth herein for explaining the formation of visible and invisible stripes in an area containing the planar pixel arrangement
- Figure 5a is a perspective view of a possible arrangement of a
- Field of view display device of the type set forth herein in a top of an instrument panel of a motor vehicle
- FIG. 5b shows a perspective view of a projection area in the front window of the motor vehicle that can be used with the field of view display device from FIG. 5a, from the driver's point of view, with a virtual turn arrow faded in in a contact-analogous manner;
- FIG. 6 shows a schematic side cross-sectional view of a field of view display device of the type set out herein with control components for its planar pixel arrangement for generating a truly contact-analogous 3D effect for the user;
- FIG. 7 shows a perspective front window view from the driver's perspective with a virtual marking of a third-party vehicle faded in with the field of view display device of FIG. 6;
- Figure 8 is another perspective front window view from the driver's perspective
- FIGS. 1 to 9c All of the various embodiments, variants and specific design features of the field of view display device according to the first aspect of the invention, as well as its operating method, the control unit and the motor vehicle according to the other aspects mentioned above in the description and in the subsequent claims, can be shown in FIGS. 1 to 9c Examples are implemented. They are therefore not all repeated again below. The same applies correspondingly to the term definitions and effects already mentioned above with regard to individual features, which are shown in FIGS. 1 to 9c.
- Fig. 1 shows a highly simplified schematic vertical cross-sectional view of a field of view display device 1 according to the above first aspect of the invention in a motor vehicle (not shown in Fig. 1, see Fig.
- the field of view display device 1 comprises an electrically controllable flat pixel arrangement 2, in particular in the form of one or more flat screens or another type of two-dimensional pixel matrix, which generates a projection light beam L with a desired display content during operation. Furthermore, the field of view display device 1 comprises a reflection-suppressing deflection arrangement 3 arranged on the flat pixel arrangement 2, which in this example has several (purely exemplary five) along the flat pixel arrangement 2 at a predetermined acute angle thereto and parallel to one another extends flat reflection surfaces 4. By deflecting the projection light beam L on the reflection surfaces 4, it is projected onto a front window 5 of the motor vehicle and is reflected by the latter to the eyes of a user 6, in particular the driver or front passenger (indicated by arrows).
- the predetermined acute angle of attack of the reflecting surfaces 4 can be specific to the application, for example from the mutual geometric arrangement of the flat pixel arrangement 2. of the front screen 5 and the user 6.
- the reflective surfaces 4 are formed on the rear sides 11 to absorb interference to suppress interference.
- the field of view display device 1 can, for example, be mounted in or on an upper side 7 of an instrument panel 8 (not shown in FIG. 1, cf. FIGS. 2a-2d and 5a) of the motor vehicle between the front screen 5 and the instrument panel 8 or a steering wheel.
- the flat pixel arrangement 2 or the reflex-suppressing deflection arrangement 3 can be arranged at least in sections, for example, essentially flush with the top 7 of the instrument panel 8, which can be particularly inconspicuous, protective for the optical components or the user 6 and / or space-saving.
- all reflection surfaces 4 of the reflection suppressing the deflection arrangement 3 are formed by lateral surface sides of glass or plastic prisms 9 resting on the planar pixel arrangement 2. This can result in a particularly robust construction of the field of view display device 1 and protect both the flat pixel arrangement 2 and the reflection surfaces 4 from damage and the user 6 from injuries on free-standing edges.
- the free-standing, upper prism-shaped edges 10 can additionally be rounded or chamfered.
- the light exit surfaces 13a can in particular be provided with a suitable anti-reflective coating from the outside, in FIG. 1 the lateral surface sides 9a of the prisms 9 resting on the flat pixel arrangement 2 directly adjoin one another purely by way of example.
- the reflection surfaces 4 shown by their light-absorbing rear sides 11 can in particular almost completely suppress interference reflections of the ambient light 12 from any direction from outside and inside the motor vehicle, as symbolically shown in FIG interference-free area 6a around the user 6 indicated for this purpose, for example, light exit planes 13 which connect an upper edge of one reflection surface and the lower edge of the rear side 11 of the next reflection surface for each two adjacent reflection surfaces 4 and in which, in this example, the light exit surfaces 13a of the prisms 9 are aligned substantially perpendicular to the windshield 5.
- the reflection surfaces 4 and their light-absorbing rear sides 11 lie with their lower edges directly on the flat pixel arrangement 2, which, if required, can also include a protective cover layer, etc.
- a front reflection surface 4 closest to the user 6 is covered by a darkened or light-absorbing cover surface 14 in the direction of view of the user 6.
- the cover surface 14 covers a lateral surface side of the front prism 9 facing the user 6.
- the same coating is particularly suitable for the cover surface 14, for example a black matt coating, as in the case of the light-absorbing rear sides 11 of the reflection surfaces 4.
- the upper edges of the reflection surfaces 4 lie essentially on a line K, purely by way of example, from the point of view of the user 6 of the field of view display device 1.
- the reflection surfaces 4 can be hidden from direct view of the user 6. In particular, this can be adjusted manually or at least partially automatically, for example by eye tracking, by means of a suitable lifting / tilting device for the reflex-suppressing deflection arrangement 3 or the flat pixel arrangement 2, depending on a current eye position of the user 6.
- FIG. 2a schematically shows a perspective view of a possible extension of a field of view display device 1 of the type set out herein, for example according to FIG. 1, in an upper side 7 of an instrument panel 8 of a motor vehicle 15.
- a total height of the field of view display device 1 in a planar arrangement of pixels 2 vertical direction can in particular only a few cm, for example between 0.5 and 10 cm, in particular between 1 and 7 cm, z. B. be about 2, 3, 4, 5 or 6 cm.
- a light exit opening 16 and its edge 16a are indicated in FIG. 2a in a conventional projection unit of a HUD mentioned at the beginning with its projection optics (not shown) accommodated below the top side 7 of the instrument panel 8.
- 2b and 2d each schematically show a perspective view of a projection area 1 7 of the front screen 5 of the motor vehicle 1 5 that can be used with the field of view display device 1 of FIG. 2a, from the driver's point of view, the boundary 17 a of which corresponds to the contour 1 a of the field of view display device 1.
- a projection area 19 corresponding to the light exit opening 16 of a conventional projection unit and its boundary 19a are indicated.
- the projection area 17 which can be used with a field of view display device 1 of the type set out here can be seen to extend clearly above the horizon, and also to a large extent laterally cover the area of the road to be surveyed by the driver in front of the windscreen 5.
- Fig. 2c schematically shows a perspective view of a usable with the field of view display device 1 of Fig. 2a projection area 18 of the front window 5 of the motor vehicle 15 from the passenger perspective, the boundary 18a of the contour 1 a of the field of view display device 1 corresponds.
- the above-mentioned effects of the field of view display device 1 of the type set out here can also be used by the passenger. The same applies accordingly to other occupants of motor vehicle 15, for example from a lounge position in the rear.
- the pixel matrix of the planar pixel arrangement 2 can be controlled by evaluating eye tracking for all users to be considered so that the image can only be seen by the user in question.
- Figures 3a to 3c show, each in perspective view, a highly simplified model example of a field of view display device 1 of the type set forth herein (for example, that of FIG. 1) to explain the deflection effect of its reflex suppressing deflection arrangement 3, the reflection surfaces 4 thereof Model are formed by rear lateral surface sides of two prisms 9 with triangular cross-sectional areas A facing away from the viewer or user.
- the flat pixel arrangement 2 is designed as a flat screen which generates a desired display content, in this example the two-dimensional image of a butterfly shown in FIG. 3a, which is emitted by the projection light rays emanating from the flat screen.
- bundle L (see FIG. 1) is transported.
- the projection light beam L is deflected at the reflection surfaces 4 of the rear lateral surface sides of the prisms 9, for example as in FIG.
- the projection light beam L coupled in through the lower lateral surface sides 9a of the prisms 9 emerges from their light exit surfaces 13a, while the rear sides 11 of the reflection surfaces 4 are formed to absorb interference reflections for the ambient light.
- the projection light beam L coupled into the reflection-suppressing deflection arrangement 3 leaves the light exit surfaces 13a of the prisms 9 essentially without loss of brightness and with a suitable control of the flat pixel arrangement 2, as in FIG. 3a, also without loss of shape.
- FIGS. 4a and 4b each show a perspective view of another greatly simplified model example of a field of view display device 1 of the type set forth herein (for example that of FIG. 1) to explain the formation of visible and invisible stripes in an area containing the flat pixel arrangement 2.
- the flat pixel arrangement 2 is also designed as a flat screen, which contains a desired display content, in this example the two-dimensional image of a butterfly shown in FIG. 4a.
- the reflective-suppressing deflection arrangement 3 arranged on the flat pixel arrangement 2 is also formed in this model example analogously to FIGS.
- prisms 9 lying on the flat screen and adjoining one another with their long sides, of which only two of possible more than two are also here for the sake of simplicity Prisms are shown.
- 4a and 4b by brightly highlighted stripes on the flat screen, extend in its pixel area to the reflective surfaces 4 of the prisms 9 parallel stripes 21, which by the deflection of the projection light on the reflective surfaces 4 of z.
- a total of five identical prisms 9 can be made visible to the user of the field of view display device 1. In between there are invisible strips 22 for the user of the field of view display device 22.
- the invisible strips 22 can therefore be left black in the pixel arrangement or else used for other functions, for example as an air outlet for a windscreen heater or other, e.g. B. Functions already mentioned above can be used.
- a first, most distant from the user 6 reflection surface 4 with or without a prism or with a prism cut as described above can be placed directly under a root of the windshield 5 of the motor vehicle.
- FIG. 5a shows a perspective view of a possible arrangement of a field of view display device 1 of the type set out herein (for example that of FIG. 1) in an upper side 7 of an instrument panel 8 of a motor vehicle 15.
- the field of view display device 1 can extend along the upper side 7 of the instrument panel 8 significantly beyond the one shown in FIG. 5a for comparison at the edge 16a of a light exit opening 16 of a projection unit of the conventional HUD type described above.
- the extent of the visual field display device 1 in the top side 7 of the instrument panel 8 can in principle be scaled up to the total area of the top side 7.
- a flat pixel arrangement 2 of the field of view display device 1 takes up a partial surface of the upper side 7 of the instrument panel 8 of the motor vehicle 15 in front of the front window 5, which is delimited purely by way of example by a square contour 1a.
- the flat pixel arrangement 2 can, in particular, be designed as one or more 2D or 3D flat-screen displays arranged next to one another flat or nested or stepped. In the direction of the front screen 5 the flat pixel arrangement 2 is covered by a reflection-suppressing deflection arrangement 3, the plurality of mutually parallel reflection surfaces 4 or the light-absorbing rear sides 11 thereof are indicated by parallel lines.
- Fig. 5b shows the usable with the field of view display device 1 of Fig. 5a projection area 17 in the front window 5, the boundary 17a corresponds to the contour 1 a of the field of view display device 1.
- the projection area 17 extends clearly above the horizon and also covers laterally several lanes of the road area in front of the motor vehicle 15 to be surveyed by the driver. Due to the correspondingly large solid angle or field-of-view of the field of view display device 1, it is particularly suitable for contact-analogous insertion of virtual auxiliary content into the driver's field of view depending on the real environment 20 in front of the motor vehicle 15.
- the field of view display device 1 is a real contact analog 3D effect (stereo augmented reality) possible:
- the flat pixel arrangement 2 of FIG. 5a can be done in a known manner, for example according to DE 10 2009 054 232 A1.
- be trained for autostereoscopic or 3D display by z. B. comprises a two-dimensional pixel matrix in the form of a liquid crystal screen with a microlens array mounted thereon.
- Such a flat pixel arrangement 2 can be controlled by an image-generating unit and / or a control unit such that two different 2D images reach the left and right eyes of the driver of the motor vehicle 15 in order to give him a spatial impression of the virtual display image shown cause.
- an autostereoscopic planar pixel arrangement 2 three-dimensionally perceived representations can be generated in this way at any distance between approximately 1 m and up to infinitely far from the driver's eyes.
- FIG. 6 shows a schematic lateral cross-sectional view of a field of view display device 1 according to FIGS. 1 and 2a or 5a, the planar pixel arrangement 2 of which is designed for autostereoscopic display in the manner described above.
- the flat pixel arrangement 2 has, for example, a bright display 2a, e.g. B. a liquid crystal screen or any other standard display that can be replaced with the conventional HUD, as well as a micro lens array 2b or other type of deflection means according to DE 10 2009 054 232 A1, which deflect light rays from different luminous points of the display 2a into different radiation directions.
- a control unit 24 for the display 2a and the micro lens array 2b is also provided in a manner known per se to control the flat pixel arrangement 2 for generating a contact-analog 3D effect for the user 6.
- the control unit 24 can, for example, receive display content to be displayed as a virtual display image from an image generation unit 23.
- the image generation unit 23 can in particular be designed to calculate a suitable stereoscopic display of environment objects to be displayed for the user 6, and for this purpose, for example, from an environment detection unit 26 data about a current surrounding environment 20 of the motor vehicle 15 and / or from an eye tracking unit 25 which, for. B. can include one or more cameras, get a current eye position of the user 6.
- the respective signal lines are indicated by arrows in FIG. 6.
- the environment detection unit 26 detects an environment 20 of the motor vehicle 15 that is currently located behind the windshield 5.
- the detected environment 20 are in the Field of vision of the user 6, in particular the driver of the motor vehicle 15, contact-analog information such as virtual object images and / or object markings to support the user 6 when navigating self-employed or assisted driving or to visualize / clarify a driving situation detected by the motor vehicle 15 and its driving intent highly or fully automated driving (HAF / VAF) included.
- HAF / VAF fully automated driving
- the field of view display device 1 in addition to the flat pixel arrangement 2 with the reflection-suppressing deflection arrangement 3 arranged thereon, furthermore comprises a conventional projection unit of the type mentioned at the beginning (not shown) for generating a further virtual display image 31 faded into a field of vision of a user 6 , That is, the projection unit has in its interior an imaging unit for generating a further projection light beam with the further display content 31 and a conventional projection lens arranged opposite the imaging unit for projecting the generated further projection light beam onto a partial surface of the front screen 5.
- the flat pixel arrangement 2 with the reflection-suppressing deflection arrangement 3 arranged thereon in the top side 7 of the instrument panel 8 of the motor vehicle 15 can be arranged, for example, as indicated in FIG. 5a, next to the light exit opening 16 of the projection unit, in particular directly after it or around it.
- the light exit opening 16 of the projection unit - in contrast to that shown in FIG. 5a for its conventional position - is arranged closer to the root of the front pane 5 and adjacent to the lower contour side of the flat pixel arrangement 2 in FIG. 5a and is longer in the horizontal direction than in FIG 5a, so as to be used to display the further virtual display image 31 deeper below the horizon, for example directly below the contact-analog virtual display image generated by the planar pixel arrangement 2.
- the second variant of the method illustrated in FIG. 8 for operating such a field of view display device (hybrid approach) in a motor vehicle 15 comprises providing system status data, in particular about a current operating status of an engine or an energy store on board, and / or providing route data for one Section of the route ahead, in particular information about a speed limit, an upward or downward gradient, about one or more curves, about weather conditions, the volume of traffic and / or vehicles in front.
- a further virtual display image 31 is shown statically, in particular independently of real objects behind the front window 5, in the field of view of the user 6 of the field of view display device 1 via the projection unit.
- This further virtual display image 31 can in a known manner predetermined static information such.
- FIGS. 9a-9c each show, in a schematic vertical cross-sectional view, further specific configurations of the field of view display device 1 of the type set out herein.
- the ref lexu ndd pushing deflection arrangement 3 of FIGS. 9a-9b differs from that of FIGS. 1 and 6 in that that they are only one only a large reflection surface 40 (FIG. 9a) or a plurality of reflection surfaces 4 with mutually varying heights perpendicular to the flat pixel arrangement 2 ⁇ FIG. 9b).
- the field of view display device 1 of FIG. 9a can be designed to be significantly wider than the conventional HUD in the horizontal direction due to its flat structure, which overall can give it a correspondingly significantly larger field of view. It is possible, but not absolutely necessary, for the reflection surface 40 to be formed by a lateral surface side of a prism 9.
- the reflection surface 40 can simply be an inclined mirror with a thickness required for its stability and the freedom from injury of a user, because this thickness has no influence on the virtual display image generated.
- the reflection surface 4 in FIGS. 1 and 6 which is closest to the front screen 5.
- FIGS. 1 and 6 in FIG. 9a, compared to the reflection surface 40 for suppressing interference reflections, there is a dummy with one for the user 8 facing light-absorbing cover surface 14 and a parallel to the reflection surface 40 light-absorbing rear 11 is arranged.
- FIG. 9b the same can apply to the first reflection surface 4 from the left, which is arranged, for example, in a motor vehicle closest to its front window 5, as for the reflection surface 40 of FIG. 9a.
- a further field-of-view of the field of view display device 1, which is larger than that of FIG. 9a, can be achieved by further reflection surfaces 4, which are successively reduced in height and, as shown in FIG. 9b, by correspondingly high prisms 9. Due to the successively decreasing heights of the reflecting surfaces 40, 4 and their rear sides 11 in FIGS. 9a and 9b, their upper edges can be directed to a line K leading to the eyes of the user 6, even in the case of a section inclined more towards the front pane 5 compared to FIG. 1 the top 7 of the instrument panel 7 of the motor vehicle.
- the reflex-suppressing deflection arrangement 3 differs from that of FIGS. 1 and 6 on the one hand in that prism edges, which lie opposite the respective reflection surfaces 4, are cut off in an area corresponding to the above-mentioned invisible strips 22, in order for example to hide the invisible ones Strips 22 in the area of the flat Pixelan arrangement 2 to use for ventilation or other functions and / or to reduce the weight and material consumption of the reflex suppressing Umlenkanord voltage 3.
- FIG. 9c in contrast to FIGS. 1 and 6, the upper prism edges 10 are chamfered, in particular to prevent risk of injury to the user 6 on free-standing edges.
- a pentagonal cross-sectional area A is shown schematically as an example in FIG. 9c.
- the respective chamfer surface 41 on the roof of the prism 9 can in particular be quite wide, approximately according to the scale shown with regard to the size of the cross-sectional area A. In particular, it can also be designed to be light-absorbing, for example in a manner similar to the rear sides 11 of the reflection surfaces 4.
- a lower partial surface 11a of the respective rear side 11 of a reflection surface 4 which is appropriately dimensioned with respect to complete interference suppression can also be used instead of the Light absorption can be designed, for example, as an ambient light diffuser if the invisible strip 22 lying in front of it is used for generating the ambient Ught.
- FIGS. 9c In the field of view display devices shown in FIGS.
- a flat pixel arrangement 2 which has a 2D screen instead of an autostereoscopic one, can provide a virtual display image at a fixed distance of a little under or over a meter, with typical motor vehicle dimensions about 1, 2 m, generated by user 6. No eye tracking is required.
- this area z. B. as a replacement for a conventional instrument cluster display, for example, information about the state of the vehicle is permanently displayed without having to evaluate eye tracking.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Blickfeldanzeigevorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend: - eine elektrisch ansteuerbare flächige Pixelanordnung, insbesondere mindestens einen Flachbildschirm, zur Erzeugung eines Projektionslichtstrahlenbündels mit einem Anzeigeinhalt, - eine auf der flächigen Pixelanordnung angeordnete reflexunterdrückende Umlenkanordnung, umfassend eine oder mehrere sich entlang der flächigen Pixelanordnung in einem vorbestimmten spitzen Winkel dazu und parallel zueinander erstreckende ebene Reflexionsfläche(n) zum Projizieren des erzeugten Projektionslichtstrahlenbündels auf eine teilweise transparente reflektierende Projektionsscheibe, insbesondere eine Frontscheibe des Kraftfahrzeugs, wodurch dahinter ein in ein Blickfeld eines Benutzers eingeblendetes virtuelles Anzeigebild erzeugt wird, - wobei die eine oder die mehreren Reflexionsfiäche(n) auf deren Rückseite(n) zu einer Störreflexunterdröckung lichtabsorbierend ausgebildet ist/sind.
Description
Beschreibung
Blickfeldanzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Blickfeldanzeigevorrichtungen, insbesondere Head-Up- Displays für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zur Unterdrückung von Störreflexionen durch auf eine bilderzeugende Pixelanordnung einfallendes Umgebungslicht.
Technischer Hintergrund
Blickfeldanzeigevorrichtungen in einem Kraftfahrzeug sind insbesondere unter der Bezeichnung Head-up-Dispiay (HUD) bekannt. Damit wird ein Anzeigein- halt, wie eine Angabe über eine Geschwindigkeitsbegrenzung, als ein virtuelles Anzeigebild in das Blickfeld des Fahrers vor dem Kraftfahrzeug eingebiendet, sodass er seinen Blick nicht von der Straße abwenden muss. Hierzu umfasst eine Blickfeldanzeigevorrichtung typischerweise eine Projektionseinheit, die durch ein unterhalb einer Armaturenbrettoberseite untergebrachtes Display und eine geeignete Projektionsoptik ein Projektionslichtstrahlenbündel mit gewünschtem Anzeigeinhalt erzeugt und beispielsweise auf die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs projiziert, von der es zum Fahrer hin reflektiert wird. Dabei ist die Entfernung des virtuellen Anzeigebilds von der Frontscheibe durch den opti schen Aufbau der Projektionseinheit festgelegt.
Bei dieser herkömmlichen Bauart weist das HUD ein relativ kleines Field-of- View auf, welches in der Regel nur bis knapp an den Horizont reicht. Einer Vergrößerung des Field-of-View steht der begrenzte Bauraum innerhalb des Arma turenbretts entgegen. Insbesondere nimmt die bekannte Projektionsoptik viel Platz in vertikaler Richtung ein. Der Fahrer blickt dabei gleichsam in ein Fernrohr, sodass für ihn ein nahes, am Display im HUD-Inneren erzeugtes Anzeigebild in der Ferne vor dem Kraftfahrzeug erscheint. Damit sind entsprechend ei ner "Öffnung des Fernrohrs" nur begrenzte Raumwinkel darstellbar, in denen das HUD-Bild dem Blick durch die Frontscheibe überlagert werden kann. Kontaktanaloge Einblendungen, wie beispielsweise aus Augmented-Reality bekannt, sind außerhalb dieses begrenzten Raumwinkels und der festdefinierten Entfernung des virtuellen HUD-Anzeigebilds nicht möglich.
Andererseits ist beispielsweise aus DE 10 2003 054 232 A1 ein Head-up- Display zur stereoskopischen informationsanzeige in einem Kraftfahrzeug bekannt, das Bilderzeugungsmittel zur Erzeugung zweier unterschiedlicher, für die beiden Augen eines Insassen bestimmter Einzelbilder und eine Anzeigeeinheit aufweist, auf welcher Leuchtpunkte erzeugbar sind, deren Lichtstrahlen durch Spiegelung an der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs für den Insassen sichtbar sind. Ferner sind im Strahlengang zwischen der Anzeigeeinheit und der Windschutzscheibe Ablenkmittel, wie z. B. eine matrixartige Anordnung kleiner Linsen, vorgesehen, die Lichtstrahlen unterschiedlicher Leuchtpunkte in unter schiedliche Abstrahirichtungen ablenken. Zudem sind Biidpunktzuordnungsmit- tel zur Zuordnung von Bildpunkten der Einzelbilder zu Leuchtpunkten der An zeigeeinheit vorgesehen. Die gegenseitige Anordnung der genannten Bauele mente und die genannte Zuordnung sind derart, dass für das linke Auge des Insassen das für das linke Auge bestimmte Einzelbild sichtbar ist und für das rechte Auge des Insassen das für das rechte Auge bestimmte Einzelbild sichtbar ist. Eine stereoskopische Informationsanzeige kann für eine kontaktanaloge Darstellung der Inhalte besonders günstig sein.
Bei Blickfeldanzeigevorrichtungen sind in der Regel zusätzliche Maßnahmen vorgesehen, die Störreflexionen von Umgebungslicht an deren Bauteilen, die zu
einer Blendung des Benutzers führen könnten, unterbinden. Hierzu wird bei einem herkömmlichen HUD beispielsweise eine Deckscheibe, die die Projekti- onseinheit nach außen verschließt, geometrisch entspiegelt (sogenannte Gla- retrap). Daraus bekannte Entspiegelungstechniken eignen sich allerdings nicht für ein direkt gegenüber der Windschutzscheibe angeordnetes Display.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Blickfeldanzeigevorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitzustellen, die erweiterte Möglichkeiten für die Informationsdarstellung, insbesondere im Hinblick auf ein größeres Field-of-View und/oder eine kontaktanaloge Darstellung, bei gleichzeitig gewährleisteter Störreflexionsfreiheit bietet.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Bli ckfeldanzeigevorrichtu ng gemäß Anspruch 1 , ein Verfahren zu deren Betrieb, eine entsprechende Steuerungseinheit sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angege ben. Alle in den Ansprüchen und der Beschreibung für die Blickfeldanzeigevor richtung genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf deren Betriebsverfahren, die Steuerungseinheit oder das Kraftfahr zeug, wie auch umgekehrt.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Blickfeldanzeigevorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen. Die Blickfeldanzeigevorrichtung umfasst eine elektrisch ansteuerbare flächige Pixelanordnung, insbesondere mindestens einen Flachbildschirm oder eine andersartige zweidimensionale Pixelmatrix, zur Erzeugung eines Projektionslichtstrahlenbündels mit einem gewünschten Anzeigeinhalt. Ferner umfasst die Blickfeldanzeigevorrichtung eine auf der flächi gen Pixelanordnung angeordnete reflexunterdrückende Umlenkanordnung, die eine oder mehrere sich entlang der flächigen Pixelanordnung in einem vorbestimmten spitzen Winkel dazu und parallel zueinander erstreckende ebene Re-
flexionsfläche(n) zum Projizieren des erzeugten Projektionslichtstrahlenbündels auf eine teilweise transparente reflektierende Projektionsscheibe, insbesondere eine Frontscheibe des Kraftfahrzeugs, umfasst, wodurch dahinter ein in ein Blickfeld eines Benutzers eingebiendetes virtuelles Anzeigebild erzeugt wird. Dabei ist/sind die eine oder die mehreren Reflexionsfläche (n) auf deren Rückseitein) zu einer Störreflexunterdrückung lichtabsorbierend ausgebildet.
Durch die mehreren Reflexionsflächen in einem gleichen spitzen Anstellwinkel zu der flächigen Pixelanordnung wird das von dieser erzeugte Projektionslichtstrahlenbündel auf die Projektionsscheibe geworfen, d. h. für alle Pixel in die gleiche Richtung umgelenkt, ohne es im Übrigen zu verändern. Insbesondere können mit nahezu 100%ig reflektierenden Reflexionsflächen in einem geeigne ten, von deren Größe abhängigen Abstand voneinander eine Helligkeit und eine Formwiedergabe wie bei einem senkrechten Blick auf die flächige Pixelanordnung gewährleistet sein. Beispielsweise bleibt dabei auch eine stereoskopische Wirkung eines autostereoskopischen Bildschirms erhalten.
Gleichzeitig kann bei dieser Geometrie der Reflexionsflächen durch deren lichtabsorbierend ausgebildete Rückseiten eine vollständige Unterdrückung von Störreflexen des Umgebungslichts aus beliebigen Richtungen erreicht werden, wobei grundsätzlich jede an sich bekannte sonnenlichtabsorbierende Beschich tung geeignet ist, beispielsweise eine mate schwarze Schicht.
Die Reflexionsflächen der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung können insbesondere mit deren unteren Kanten unmittelbar auf der flächigen Pixelan ordnung aufliegen, die bei Bedarf auch eine schützende Deckschicht und/oder weitere Zwischenschichten, wie z, B. für eine autostereoskopische oder weitere Funktionen, umfassen kann. Der vorbestimmte spitze Anstellwinkel kann anwendungsspezifisch beispielsweise durch eine gegenseitige geometrische Anordnung der flächigen Pixelanordnung, der Projektionsscheibe und/oder der Augen eines Benutzers festgelegt sein.
!m Gegensatz zu der eingangs erwähnten herkömmlichen HUD-Bauart mit einer im Inneren der Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs untergebrachten Pro- jektionsoptik hat eine Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art ei nen deutlich flacheren Aufbau und kann beispielsweise mit nur wenigen cm Einbautiefe in einer Oberseite der Instrumententafel eingebaut oder nachträglich darauf montiert werden. Das System bietet daher die Möglichkeit, den nutzbaren Raumwinkel (hierin auch Field-of-View genannt) innerhalb des Blickfelds eines Benutzers gemäß der flächigen Ausbreitung der Pixelanordnung über die Grenzen eines herkömmlichen HUDs hinaus zu skalieren und prinzipiell sogar eine gesamte Oberseite der Instrumententafel und damit deren gesamten Projektionsbereich in der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs zum Einblenden virtuel ler Anzeigeinhalte für den Fahrer und andere Insassen zu nutzen. Dies macht eine signifikante Erweiterung des Field-of-View der Blickfeldanzeigevorrichtung, beispielsweise auch vertikal deutlich über den Horizont hinaus, möglich, was sich insbesondere für kontaktanaloge Darstellungen für den Fahrer und andere Insassen zur Unterstützung der Navigation oder beim autonomen Fahren eig net. Insbesondere ist mit der Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art ein echt kontaktanaloger 3D-Effekt (Stereo Augmented Reality) möglich.
Die flächige Pixelanordnung kann hierzu in bekannter Weise zur autostereo skopischen oder 3D-Darstellung ausgebildet sein, indem sie beispielsweise ei ne zweidimensionale Pixeimatrix in Form eines Flüssigkristallbildschirms mit einem darauf aufgebrachten Mikrolinsenarray umfasst. Eine solche flächige Pi xelanordnung kann von einer bilderzeugenden Einheit und/oder einer geeigne ten Steuerungseinheit derart angesteuert werden, dass zwei verschiedene 2D- Bilder das linke und das rechte Auge eines Benutzers erreichen, um bei ihm einen räumlichen Eindruck des dargestellten virtuellen Anzeigebilds zu bewirken.
Die flächige Pixelanordnung kann aber auch zumindest bereichsweise zur 2D-
Darstellung, d. h. ohne Tiefeneindruck, ausgebildet sein. Der Begriff "flächig" bedeutet hierin ganz allgemein, dass sich die Pixelanordnung über eine Fläche erstreckt, die zumindest bereichsweise eben oder aber gekrümmt oder gewölbt
sein kann. Insbesondere kann die flächige Pixelanordnung bei Bedarf einer Wölbung der Oberseite der Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs angepasst sein, beispielsweise indem sie gestuft oder geschachtelt aus mehreren kleine ren Teilflächen, wie z. B. ebenen Displays, aufgebaut ist.
Die mehreren zueinander parallelen Reflexionsflächen der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung können untereinander gleich ausgebildet sein oder aber sich in deren Form oder Größe voneinander unterscheiden. Abhängig von de ren Form und Größe kann deren Abstand voneinander in einer zu deren Erstre ckungsrichtung senkrechten Richtung derart gewählt sein, dass eine nahezu vollständige Störreflexunterdrückung und im Wesentlichen verlustfreie Umlen kung des Projektionslichtstrahfenbündels gewährleistet sind. Einige Beispiele hierfür sind weiter unten angegeben. (Hierin bedeutet "im Wesentlichen” insbesondere eine herstellungs- oder konstruktionsbedingte mögliche Abweichung von bis zu etwa 10% von betreffenden Raumrichtungen, Abmessungen oder Anteilen.)
In einer von der reflexunterdrückersden Umlenkanordnung überdeckten Pixelfläche erstrecken sich parallel zu den Reflexionsflächen Streifen, die infolge der Umlenkung des Lichts an den Reflexionsflächen sichtbar für den Benutzer der Blickfeldanzeigevorrichtung sind, während dazwischen für ihn unsichtbare Strei fen liegen. Diese nicht sichtbaren Streifen können daher in der Pixelanordnung schwarz gelassen werden oder aber für anderweitige Funktionen genutzt wer den, beispielsweise als Luftauslass für eine Frontscheibenheizung oder Innen raumbelüftung, als Öffnung für eine Soundquelle, als Lichtquelle diffuser Innen raumbeleuchtung oder als Überlappbereich beim Schachteln oder Stufen benachbarter Teilflächen einer zusammengesetzten flächigen Pixelanordnung. Das Verhältnis zwischen den sichtbaren und nicht sichtbaren Streifen hängt von einem Blickwinkel des Benutzers zu der flächigen Pixelanordnung ab, während deren Breite und Häufigkeit, insbesondere deren Periodizität, durch die ent sprechenden auf die flächige Pixelanordnung projizierten Abmessungen der Reflexionsflächen festgelegt sind.
Die Projektionsscheibe ist im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung derart oberhalb der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung angeordnet, dass sie das umgelenkte Projektionslichtstrahlenbündel zu den Augen des Benutzers reflektiert, wodurch hinter der Projektionsscheibe ein virtuelles Anzeigebild entsteht. Die Projektionsscheibe kann, muss aber nicht, als Bestandteil der Blickfeldanzeigevorrichtung aufgefasst werden. Sie kann insbesondere eine Frontscheibe des Kraftfahrzeugs oder ein Teil dieser sein. Alternativ kann die Projek tionsscheibe sowohl bei einem Kraftfahrzeug als auch bei anderen Anwendun gen auch eine andere zur Erzeugung des virtuellen Anzeigebilds geeignete Scheibe darstellen. In der Ansteuerung der flächigen Pixelanordnung kann insbesondere eine Korrektur einer etwaigen Krümmung der Projektionsscheibe in einer an sich bekannten Weise durch einen geeigneten Korrekturalgorithmus im Rahmen der Bilderzeugung implementiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eine der Reflexionsflächen der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung durch eine Mantelflächenseite eines auf der flächigen Pixelanordnung angeordneten Prismas gebildet. Ein solches Prisma kann der jeweiligen Reflexionsfläche insbesondere eine hohe mechanische Stabilität verleihen. Ferner kann beispielsweise durch das Abfasen oder Abrunden freistehender, bezüglich der flächigen Pixelanordnung oberer Pris menkanten einer Verletzungsgefahr für einen Benutzer an den zugehörigen Reflexionsflächenkanten vorgebeugt werden. Die abgefasten oder abgerunde- deten oberen Kanten der Prismen können insbesondere ebenfalls lichtabsorbie rend ausgebildet sein, beispielsweise in ähnlicher Weise wie die Rückseiten der Reflexionsflächen.
Das Prisma kann aus jedem für das verwendete Projektionslicht transparenten Material, insbesondere aus Glas oder Kunststoff, gefertigt sein. Bei einer Luftschicht zwischen der Reflexionsfläche und deren lichtabsorbierender Rückseite kann die Reflexion durch Totalreflexion des in das Prisma eingekoppelten Pro- jektionslichtstrahtenbündels an der genannten Mantelflächenseite des Prismas zustande kommen, andernfalls können darauf eine reflektierende Schicht, bei-
spielsweise aus Metall, und auf dieser eine lichtabsorbierende Schicht aufgebracht sein.
Insbesondere kann das Prisma eine dreieckige Querschnittsfläche in einer zu dessen gesamten Mantelfläche senkrechten Ebene haben, sodass seine andere Mantelflächenseite auf der flächigen Pixelanordnung aufliegt oder sich entlang dieser erstreckt, während dessen dritte Mantelflächenseite als Lichtaus trittsfläche für das umgelenkte Projektionslichtstrahlenbündel dient. Insbesonde re kann eine als Lichtaustrittsfläche für das Projektionslichtstrahlenbündel die nende Mantelflächenseite des Prismas von außen mit einer an sich bekannten Antireflex-Beschichtung zur Unterdrückung von Umgebungsiichtreflexionen ver sehen sein.
Bei dieser Ausführungsform können insbesondere mehrere, die meisten oder alle Reflexionsflächen der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung in dieser Weise durch Prismen gebildet sein. Auf der flächigen Pixelanordnung auflie gende oder sich entlang dieser erstreckende Mantelflächenseiten solcher Prismen können sich insbesondere in einer zu der Erstreckung der Reflexionsflächen entlang der flächigen Pixelanordnung senkrechten Richtung aneinander anschließen, was beispielsweise eine mechanisch besonders stabile Anord nung ergeben kann, die die darunter liegende flächige Pixelanordnung vollstän dig bedeckt und damit zusätzlich schützt.
Alternativ können aber Prismenkanten, die den jeweiligen Reflexionsflächen gegenüberliegen, in einem den oben erwähnten unsichtbaren Streifen entspre chenden Bereich abgeschnitten werden, beispielsweise um die unsichtbaren Streifen in der Fläche der flächigen Pixelanordnung zur Belüftung oder anderen Funktionen zu nutzen und/oder um das Gewicht und den Materialverbrauch der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung zu reduzieren. Dies ergibt für ein jeweiliges Prisma einen Trapez-Querschnitt in einer zu dessen gesamten Mantel fläche senkrechten Ebene oder, wenn auch die obere Prismenkante abgefast ist, einen entsprechenden fünfeckigen Querschnitt.
Bei einer spezifischen Ausgestaltung der reflexunterdrückenden Umlenkanord- nung ist deren vordere, am nächsten an einem Benutzer liegende Reflexionsfläche durch eine abgedunkelte oder lichtabsorbierende Abdeckfläche in Blick richtung des Benutzers abgedeckt Dies kann einer Blendung des Benutzers durch an dieser Reflexionsfläche reflektiertes Umgebungslicht verbeugen. Die Abdeckfläche kann bei der obigen Ausführungsform beispielsweise eine dem Benutzer zugewandte Mantelflächenseite des jeweiligen Prismas bedecken, dessen andere, vom Benutzer abgewandte Mantelflächenseite die genannte vordere Reflexionsfläche bildet. Die Abdeckfläche kann aber auch eine separate, in Richtung des Benutzers vor der vorderen Reflexionsfläche angeordnete Fläche darstellen. Für die Abdeckfläche eignet sich beispielsweise die gleiche Beschichtung wie bei den lichtabsorbierenden Rückseiten der Reflexionsflä chen.
Bei einer spezifischen Ausgestaltung der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung ist eine Lichtaustrittsebene, die für jeweils zwei benachbarte Reflexions flächen eine obere Kante der einen Reflexionsfläche und die untere Kante der Rückseite der nächsten Reflexionsfläche verbindet, im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Projektionsscheibe ausgerichtet. Dies kann insbesondere zu einer vollständigen Störreflexunterdrückung für Umgebungslicht aus beliebigen Richtungen beitragen.
Bei einer spezifischen Ausgestaltung der reflexunterdrückenden Umlenkanord nung liegen im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung obere Kanten der meh reren zueinander parallelen Reflexionsflächen im Wesentlichen auf einer Linie aus der Sicht eines Benutzers der Blickfeldanzeigevorrichtung. Dadurch können die Reflexionsflächen gegen einen direkten Blick des Benutzers darauf verdeckt sein. Dies kann insbesondere mittels einer geeigneten Hub-/Kipp-Einrichtung für die refiexunterdrückende Umlenkanordnung oder die flächige Pixelanordnung abhängig von einer aktuellen Augenposition des Benutzers manuell oder zumindest teilweise automatisiert, beispielsweise durch das Eye-Tracking, einstellbar sein.
Bei einer spezifischen Ausgestaltung umfasst die flächige Pixelanordnung mindestens einen autostereoskopischen Bildschirm und/oder mindestens einen 2D- Bildschirm Mit einem autostereoskopischen Bildschirm können mit der Blick feldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art insbesondere als echt dreidimensional wahrgenommene Darstellungen in verschiedensten Entfernungen zwischen ungefähr 1 m, wie z, B. zwischen etwa 1 ,2 m bei typischen Frontscheibenanordnungen in einem Kraftfahrzeug, bis hin zu unendlich weit von den Augen des Benutzers erzeugt werden. Dabet sind insbesondere grundsätz lich alle verschiedenen Konvergenzebenen simultan realisierbar was eine Im mersion in eine virtuelle 3D-Welt ermöglicht. Mit einem alternativ oder zusätz lich vorgesehenen 2D-Bildschirm können Darstellungen in einer feststehenden Entfernung zum Benutzer von beispielsweise etwa 1 bis 1 ,5 m, insbesondere etwa 1 ,2 rrt bei typischen Frontscheibenanordnungen in einem Kraftfahrzeug bzw. etwa 10 cm außen vor der Frontscheibe, erzeugt werden.
Bet einer spezifischen Ausgestaltung umfasst die Blickfeldanzeigevorrichtung neben der flächigen Pixelanordnung mit der darauf angeordneten reflexunterdrückenden Umlenkanordnung ferner eine herkömmliche Projektionseinheit der eingangs genannten Art zum Erzeugen eines in ein Blickfeld eines Benutzers eingeblendeten weiteren virtuellen Anzeigebiids. D. h. die Projektionseinheit weist in ihrem Inneren eine Bildgebungseinheit zum Erzeugen eines weiteren Projektionsiichtstrahlenbündels mit einem weiteren Anzeigeinhalt sowie eine gegenüber der Bildgebungseinheit angeordnete herkömmliche Projektionsoptik zum Projizieren des erzeugten weiteren Projektionslichtstrahlenbündels auf ei ne Teilfläche der Projektionsscheibe auf. Dabei kann die flächige Pixelanord- nung mit der darauf angeordneten reflexunterdrückenden Umlenkanordnung beispielsweise neben einer Lichtaustrittsöffnung der Projektionseinheit, insbesondere unmittelbar an diese anschließend und/oder um diese herum und/oder bündig mit deren Rand, angeordnet sein. Dadurch können die herkömmliche HUD-Technologie mit derjenigen der hierin dargeiegten Art kombiniert werden, um je nach Situation gleichzeitig oder abwechselnd genutzt zu werden (hierin auch als Hybridansatz bezeichnet).
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß der obigen spezifischen Ausgestaltung mit im Wesentlichen auf einer Linie zu den Augen des Benutzers ausgerichteten oberen Kanten der mehreren Reflexionsflächen vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Bereitstellen einer aktuellen Position, insbesondere einer Augenposition oder einer Blickrichtung, eines Benutzers der Blickfeldanzeigevorrich tung, beispielsweise durch das Eye-Tracking unter Verwendung einer Kamera oder in einer anderen bekannten Weise; und
- Ausrichten oberer Kanten der mehreren zueinander parallelen Reflexi onsflächen der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung im Wesentli chen in eine zu den Augen des Benutzers führende Linie abhängig von der bereitgestellten aktuellen Benutzerposition, beispielsweise durch eine automatisierte Betätigung der oben erwähnten Hub-/Kipp-Einrichtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeld anzeigevorrichtung gemäß der obigen spezifischen Ausgestaltung, bei der die flächige Pixelanordnung mindestens einen autostereoskopischen Bildschirm und/oder mindestens einen 2D-Bildschirm aufweist, vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Erfassen eines aktuellen Umfelds hinter der Projektionsscheibe, insbesondere eines vorausliegenden Umfelds des Kraftfahrzeugs; und
- Einblenden kontaktanaloger Informationen, insbesondere virtueller Objektbilder und/oder Objektmarkierungen, in das Blickfeld eines Benutzers der Blickfeldanzeigevorrichtung über den mindestens einen autostereoskopischen Bildschirm und/oder den mindestens einen 2D-Bildschirm abhängig von dem erfassten Umfeld, insbesondere zur Unterstützung des Benutzers bei der Navigation oder zur Visualisierung einer Fahrsituation beim hoch- oder vollautomatisierten Fahren (HAF/VAF).
Methoden zu einer präzisen Erfassung der Außenwelt eines fahrenden Kraftfahrzeugs und seiner Orientierung darin sind an sich bekannt, es gibt auch Beispiele geeigneter Algorithmen zur Berechnung einer mono- oder stereoskopi-
sehen Darstellung relevanter Umfeldobjekte für Fahrzeuginsassen. Durch das Einblenden kontaktanaloger Informationen mit der vorliegenden Blickfeldanzeigevorrichtung, insbesondere mittels einer autostereoskopischen flächigen Pi xelmatrix, können zur Unterstützung des Fahrers bei der Navigation beispielsweise die korrekte Fahrspur, Ausfahrt, Einfahrt etc. markiert werden, insbesondere farbig und/oder durch Pfeile jeweils in räumlich passender Entfernung und Orientierung. Durch ein entsprechendes Markieren von fremden Fahrzeugen oder anderen Objekten in einem HAF/VAF-Regime kann beispielsweise eine Absicht und Sicht des Kraftfahrzeugs für die Insassen visualisiert werden, etwa zur Vertrauensschaffung bei den Insassen oder auch zu einer Zusatzkontrolle.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können über den mindestens einen autostere oskopischen Bildschirm und/oder den mindestens einen 2D-Bildschirm der flä chigen Pixelanordnung Infotainment-Inhalte für einen oder mehrere Benutzer der Blickfeldanzeigevorrichtung eingeblendet werden, beispielsweise für Insassen eines parkenden Kraftfahrzeugs oder beim HAF/VAF-Regime in einem ge eigneten Teilbereich der Projektionsfläche. Ein gegenüber herkömmlichen HUDs vergrößertes Field-of-View der vorliegenden Blickfeldanzeigevorrichtung kann dabei für ein erhöhtes Komfortgefühl für die Benutzer und erweiterte Ein satzmöglichkeiten genutzt werden, beispielsweise für ein Kinoerlebnis in 2D oder 3D für einen oder mehrere Insassen des Kraftfahrzeugs.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Blickfeld anzeigevorrichtung gemäß der obigen spezifischen Ausgestaltung mit einer zu sätzlichen Projektionseinheit einer herkömmlichen Art (obiger Hybridansatz) in einem sich bewegenden übergeordneten System, insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Bereitstellen von Systemzustandsdaten , insbesondere über einen aktuellen Betriebszustand eines Motors oder eines Energiespeichers an Bord, und/oder Bereitstellen von Streckendaten für einen vorausliegenden Streckenabschnitt, insbesondere beim Kraftfahrzeug Angaben über eine Geschwindigkeitsbegrenzung, über eine Steigung oder ein Gefälle, über
ein© oder mehrere Kurven, über Wetterverhältnisse, über das Verkehrsaufkommen und/oder über vorausfahrende Fahrzeuge; und
- statisches, insbesondere von realen Objekten hinter der Projektions- scheibe unabhängiges, Einblenden vorbestimmter Informationen in das Blickfeld eines Benutzers der Blickfeldanzeigevorrichtung über die Projektionseinheit und/oder den mindestens einen autostereoskopischen Bildschirm und/oder den mindestens einen 2D-Bildschirm der flächigen Pixelanordnung abhängig von den bereitgestellten Systemzustandsdaten und Streckendaten,
Bei den vorbestimmten statischen Informationen kann es sich beispielsweise um Warnmeldungen bei einem kritischen Ladezustand eines Energiespeichers oder einem kritischen Füllzustand eines Kraftstofftanks an Bord oder einem aufkommenden Unwetter oder um eine Anzeige einer aktuell vorliegenden Ge schwindigkeitsbegrenzung oder deren Überschreiten etc. handeln. Das Bereit- steilen von anwendungsspezifisch erforderlichen Systemzustandsdaten und Streckendaten kann insbesondere in an sich bekannter Weise, beispielsweise unter Verwendung von an Bord vorhandenen Sensoren und Navigationssystemen, implementiert sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Steuerungseinheit für eine Blickfeldan zeigevorrichtung der hierin dargelegten Art vorgesehen, wobei die Steuerungseinheit zum zumindest teilweise automatischen Durchführen eines Verfahrens nach einem der obigen Aspekte ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- eine sich zwischen einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs und einer Instrumententafel erstreckende Oberseite der Instrumententafel; und
- eine auf oder in der Oberseite der Instrumententafel angeordnete Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art zum Einblenden eines virtuellen Anzeigebilds in ein Blickfeld des Fahrers und/oder weiterer Insassen, wobei die flächige Pixelanordnung oder die reflexunterdrückende
Umlenkanordnung insbesondere im Wesentlichen bündig zu der Oberseite der Instrumententafel angeordnet sein kann.
Insbesondere kann das Kraftfahrzeug dabei ferner eine Steuerungseinheit der hierin dargelegten Art umfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifi sche Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den beigefügten
Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen sind rein schematisch, sie sind insbesondere nicht als maßstabsgetreu zu lesen. Ähnliche oder einander entsprechende Elemente sind darin mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische seitliche Querschnittsansicht einer Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art in einem Kraftfahrzeug;
Figur 2a eine perspektivische Ansicht einer möglichen Erstreckung einer
Biickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art in einer Oberseite einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs;
Figuren 2b
und 2d jeweils eine perspektivische Ansicht eines mit der Blickfeldanzei gevorrichtung der Fig. 2a nutzbaren Projektionsbereichs in der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs aus Fahrersicht;
Figur 2c eine perspektivische Ansicht eines mit der Bl ickfeidanze igevorrich- tung der Fig. 2a nutzbaren Projektionsbereichs in der Frontschei be des Kraftfahrzeugs aus Beifahrersicht;
Figuren 3a
bis 3c perspektivische Ansichten eines Modellbeispiels einer Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art zur Erläuterung der ümlenkwirkung von deren reflexunterdrückender Umlenkanordnung mit mehreren Prismen;
Figuren 4a
und 4b perspektivische Ansichten eines weiteren Modellbeispiels einer
Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art zur Erläuterung der Entstehung sichtbarer und unsichtbarer Streifen in einer die flächige Pixelanordnung enthaltenden Fläche;
Figur 5a eine perspektivische Ansicht einer möglichen Anordnung einer
Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art in einer Oberseite einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs;
Figur 5b eine perspektivische Ansicht eines mit der Blickfeldanzeigevorrichtung der Fig, 5a nutzbaren Projektionsbereichs in der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs aus Fahrersicht mit einem kontaktanalog eingeblendeten virtuellen Abbiegepfeil;
Figur 6 eine schematische seitliche Querschnittsansicht einer Blickfeldanzeigevorrichtung der hierin dargelegten Art mit Ansteuerungskom ponenten für deren flächige Pixelanordnung zur Erzeugung eines echt kontaktanalogen 3D-Effekts beim Benutzer;
Figur 7 eine perspektivische Frontscheibenansicht aus Fahrersicht mit einer mit der Blickfeldanzeigevorrichtung der Fig. 6 kontaktanalog eingeblendeten virtuellen Markierung eines Fremdfahrzeugs;
Figur 8 eine weitere perspektivische Frontscheibenansicht aus Fahrersicht
mit einer mit der Blickfeldanzeigevorrichtung der Fig. 6 kontaktanalog eingeblendeten virtuellen Markierung einer Fahrspur und
einem mittels einer zusätzlichen herkömmlichen Projektionseinheit statisch eingeblendeten weiteren virtuellen Anzeigeinhalt; und
Figuren 9a
bis 9c schematische seitliche Querschnittsansichten weiterer Blickfeldanzeigevorrichtungen der hierin dargelegten Art.
Beschreibung von Ausführungsformen
Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie deren Betriebsverfahren, der Steuerungseinheit und des Kraftfahrzeugs gemäß den weiteren Aspekten können bei den in den Figuren 1 bis 9c gezeigten Beispielen implementiert sein. Sie werden daher nachfolgend nicht alle nochmals wiederholt Das Gleiche gilt entsprechend für die werter oben bereits angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in den Fig. 1 bis 9c gezeigt sind.
Fig. 1 zeigt in einer stark vereinfachten schematischen vertikalen Quer schnittsansicht eine Blickfeldanzeigevorrichtung 1 gemäß dem obigen ersten Aspekt der Erfindung in einem Kraftfahrzeug (in Fig. 1 nicht dargestellt, vgl. Fig.
2a-2d und 5a-5b}, insbesondere ein Head-up-Display.
Die Blickfeldanzeigevorrichtung 1 umfasst eine elektrisch ansteuerbare flächige Pixelanordnung 2, insbesondere in Form eines oder mehrerer Flachbildschirme oder einer andersartigen zweidimensionalen Pixelmatrix, die im Betrieb ein Projektionslichtstrahlenbündel L mit einem gewünschten Anzeigeinhalt erzeugt. Ferner umfasst die Blickfeldanzeigevorrichtung 1 eine auf der flächigen Pixela nordnung 2 angeordnete reflexunterdrückende Umlenkanordnung 3, die in diesem Beispiel mehrere (rein beispielhaft fünf) sich entlang der flächigen Pixelanordnung 2 in einem vorbestimmten spitzen Winkel dazu und parallel zueinander
erstreckende ebene Reflexionsflächen 4 aufweist. Durch das Umlenken des Projektionslichtstrahlenbündels L an den Reflexionsflächen 4 wird es auf eine Frontscheibe 5 des Kraftfahrzeugs projiziert und von dieser zu den Augen eines Benutzers 6, insbesondere des Fahrers oder Beifahrers, reflektiert (durch Pfeile angedeutet). Dadurch entsteht hinter der Frontscheibe 5 ein in ein Blickfeld des Benutzers 6 eingeblendetes virtuelles Anzeigebild (vgl. Fig. 5b, 7 und 8), das sich für den Benutzer 6 mit einem durch die Frontscheibe 5 beobachteten rea len Umfeld vor dem Kraftfahrzeug überlagert. Der vorbestimmte spitze Anstell winkel der Reflexionsflächen 4 kann hierzu anwendungsspezifisch beispielsweise aus der gegenseitigen geometrischen Anordnung der flächigen Pixelan ordnung 2. der Frontscheibe 5 und des Benutzers 6 festgelegt sein. Dabei sind die Reflextonsflächen 4 auf deren Rückseiten 11 zu einer Störreflexunterdrü ckung lichtabsorbierend ausgebildet.
Die Blickfeldanzeigevorrichtung 1 kann beispielsweise in oder auf einer Oberseite 7 einer Instrumententafel 8 (in Fig. 1 nicht dargestellt, vgl. Fig. 2a-2d und 5a) des Kraftfahrzeugs zwischen der Frontscheibe 5 und der Instrumententafel 8 bzw. einem Lenkrad montiert sein. Dabei kann die flächige Pixelanordnung 2 oder die reflexunterdrückende Umlenkanordnung 3 zumindest abschnittweise beispielsweise im Wesentlichen bündig zu der Oberseite 7 der Instrumententa fel 8 angeordnet sein, was besonders unauffällig, schützend für die optischen Bauteile oder den Benutzer 6 und/oder platzsparend sein kann.
In Fig. 1 sind rein beispielhaft alle Reflexionsflächen 4 der reflexunterdrücken den Umlenkanordnung 3 durch Mantelflächenseiten von auf der flächigen Pi xelanordnung 2 aufliegenden Prismen 9 aus Glas oder Kunststoff gebildet. Dies kann einen besonders robuster Aufbau der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 ergeben und sowohl die flächige Pixelanordnung 2 und die Reflexionsflächen 4 vor Beschädigungen als auch den Benutzer 6 vor Verletzungen an freistehenden Kanten schützen. Insbesondere können hierzu die freistehenden, oberen Pris menkanten 10 zusätzlich abgerundet oder abgefast sein.
Insbesondere hat das jeweilige Prisma 9 in Fig. 1 eine dreieckige Querschnitts fläche A, sodass dessen andere, untere Mantelflächenseite 9a auf der flächigen Pixelanordnung 2 aufiiegt, während dessen dritte Mantelfiächenseite als Licht austrittsfläche 13a für das umgelenkte Projektionslichtstrahlenbündel L dient. Die Lichtaustrittsflächen 13a können insbesondere von außen mit einer geeigneten Antiref lex- Beschichtu ng versehen sein, in Fig. 1 schließen die auf der flächigen Pixelanordnung 2 aufliegenden Mantelflächenseiten 9a der Prismen 9 rein beispielhaft direkt aneinander an.
Bet der in Fig. 1 gezeigten geometrischen Anordnung der Reflexionsflächen 4 kann durch deren lichtabsorbierend ausgebildete Rückseiten 1 1 insbesondere eine nahezu vollständige Unterdrückung von Störreflexen des Umgebungslichts 12 aus beliebigen Richtungen von außerhalb und innerhalb des Kraftfahrzeugs erreicht werden, wie in Fig. 1 symbolisch durch einen störreflexfreien Bereich 6a um den Benutzer 6 herum angedeutet Hierzu können beispielsweise Lichtaustrittsebenen 13, die für jeweils zwei benachbarte Reflexionsflächen 4 eine obere Kante der einen Reflexionsfläche und die untere Kante der Rückseite 11 der nächsten Reflexionsfläche verbinden und in denen in diesem Beispiel die Lichtaustrittsflächen 13a der Prismen 9 liegen, im Wesentlichen senkrecht zu der Frontscheibe 5 ausgerichtet sein. Insbesondere liegen in diesem Beispiel die Reflexionsflächen 4 und deren lichtabsorbierende Rückseiten 1 1 mit deren unteren Kanten unmittelbar auf der flächigen Pixelanordnung 2 auf, die bei Be darf auch eine schützende Deckschicht etc. umfassen kann.
Ferner ist in Fig. 1 zur Störreflexunterdrückung eine vordere, am nächsten an dem Benutzer 6 liegende Reflexionsfläche 4 durch eine abgedunkelte oder lichtabsorbierende Abdeckfläche 14 in Blickrichtung des Benutzers 6 abgedeckt. Die Abdeckfläche 14 bedeckt in diesem Beispiel eine dem Benutzer 6 zugewandte Mantelflächenseite des vorderen Prismas 9. Für die Abdeckfläche 14 eignet sich insbesondere die gleiche Beschichtung, beispielsweise eine schwarze matte Beschichtung, wie bei den lichtabsorbierenden Rückseiten 11 der Reflexionsflachen 4.
Des Weiteren liegen in Fig. 1 obere Kanten der Reflexionsflächen 4 rein beispielhaft im Wesentlichen auf einer Linie K aus der Sicht des Benutzers 6 der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 , Dadurch können die Reflexionsflächen 4 gegen einen direkten Blick des Benutzers 6 darauf verdeckt sein. Dies kann insbesondere mittels einer geeigneten Hub-/Kipp-Einrichtung für die reflexunterdrückende Umlenkanordnung 3 oder die flächige Pixelanordnung 2 abhängig von einer aktuellen Augenposition des Benutzers 6 manuell oder zumindest teilweise au tomatisiert, beispielsweise durch das Eye-Tracking, einstellbar sein.
Fig. 2a zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer möglichen Erstre ckung einer Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der hierin dargelegten Art, beispiels weise gemäß Fig. 1 , in einer Oberseite 7 einer Instrumententafel 8 eines Kraft fahrzeugs 15. Eine Gesamthöhe der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 in einer zu der flächigen Pixelanordnung 2 senkrechten Richtung kann insbesondere nur wenige cm, beispielsweise zwischen 0,5 und 10 cm, insbesondere zwischen 1 und 7 cm, z. B. etwa 2, 3, 4, 5 oder 6 cm betragen. Aufgrund einer entspre chend geringen Einbautiefe der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 kann sie grundsätzlich eine gesamte Fläche der Oberseite 7 der Instrumententafel 8 des Kraftfahrzeugs 15 vor der Frontscheibe 5 einnehmen, wie in Fig. 2a durch deren mögliche Kontur 1 a angedeutet. Zum Vergleich ist in Fig. 2a eine Lichtaustritts öffnung 16 und deren Rand 16a bei einer eingangs erwähnten herkömmlichen Projektionseinheit eines HUDs mit deren unterhalb der Oberseite 7 der Instru mententafel 8 untergebrachten Projektionsoptik (nicht gezeigt) angedeutet.
Fig. 2b und 2d zeigen jeweils schematisch eine perspektivische Ansicht eines mit der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der Fig. 2a nutzbaren Projektionsbereichs 1 7 der Frontscheibe 5 des Kraftfahrzeugs 1 5 aus Fahrersicht, dessen Begrenzung 17a der Kontur 1 a der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 entspricht. Wiederum sind zum Vergleich ein der Lichtaustrittsöffnung 16 einer herkömmlichen Projektionseinheit entsprechender Projektionsbereich 19 und dessen Begrenzung 19a angedeutet. Im Gegensatz dazu kann der mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der hierin dargelegten Art nutzbare Projektionsbereich 1 7 nach oben erkennbar deutlich über den Horizont hinaus reichen, und auch seitlich einen Großteil
des vom Fahrer zu überblickenden Straßenbereichs vor der Frontscheibe 5 abdecken. Aufgrund des entsprechend großen Raumwinkels oder Field-of-View der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 eignet sie sich insbesondere sehr gut für kon taktanaloges Einblenden von virtuellen Hilfsinhalten in das Blickfeld des Fahrers abhängig von dem realen Umfeld 20 vor dem Kraftfahrzeug 15 (Augmented
Reality).
Fig. 2c zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines mit der Blickfeld anzeigevorrichtung 1 der Fig. 2a nutzbaren Projektionsbereichs 18 der Front scheibe 5 des Kraftfahrzeugs 15 aus Beifahrersicht, dessen Begrenzung 18a der Kontur 1 a der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 entspricht. Wie daraus leicht zu erkennen ist, sind die vorstehend genannten Wirkungen der Blickfeldanzeige vorrichtung 1 der hierin dargelegten Art genauso gut auch für den Beifahrer nutzbar. Ähnliches gilt entsprechend auch für weitere Insassen des Kraftfahr zeugs 15, beispielsweise aus Loungeposition im Fond. Insgesamt ist mit der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 daher eine Multi-Benutzer-Nutzung möglich. So fern die Inhalte je nur von einem Benutzer gesehen werden sollen, so ist über die Auswertung eines Eye-Tracking für alle zu berücksichtigenden Benutzer die Pixelmatrix der flächigen Pixelanordnung 2 so anzusieuern, dass das Bild nur von dem betreffenden Benutzer gesehen werden kann.
Figuren 3a bis 3c zeigen, jeweils in perspektivischer Ansicht, ein stark vereinfachtes Modellbeispiel für eine Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der hierin darge legten Art (beispielsweise für diejenige der Fig. 1 ) zur Erläuterung der Umlenk wirkung von deren reflexunterdrückender Umlenkanordnung 3, deren Reflexi onsflächen 4 in diesem Modell durch vom Betrachter oder Benutzer abgewandte hintere Mantelflächenseiten zweier Prismen 9 mit dreieckigen Querschnittsflächen A gebildet sind.
Die flächige Pixelanordnung 2 ist in diesem Modellbeispiel als ein Flachbild schirm ausgebildet, der einen gewünschten Anzeigeinhalt, in diesem Beispiel das in Fig. 3a gezeigte zweidimensionale Bild eines Schmetterlings, erzeugt, welches von dem vom Flachbildschirm ausgehenden Projektionslichtstrahlen-
bündel L (vgl. Fig. 1 ) transportiert wird. Beim Passieren der auf der flächigen Pixelanordnung 2 angeordneten reflexunterdrückenden Umlenkanordnung 3 wird das Projektionslichtstrahlenbündel L an den Reflexionsflächen 4 der hinte ren Mantelflächenseiten der Prismen 9 umgelenkt, um beispielsweise wie in fig.
1 auf die Frontscheibe 5 des Kraftfahrzeugs und von dieser reflektiert zu den Äugen des Benutzers 6 zu gelangen.
Wie in Fig. 3b zu sehen ist, tritt das durch die unteren Mantelflächenseiten 9a der Prismen 9 eingekoppelte Projektionslichtstrahlenbündel L aus deren Licht austrittsflächen 13a aus, während die Rückseiten 1 1 der Reflexionsflächen 4 zur Störreflexunterdrückung für das Umgebungslicht lichtabsorbierend ausge bildet sind.
Wie Fig. 3c zeigt, verlässt das in die reflexunterdrückende Umlenkanordnung 3 eingekoppelte Projektionslichtstrahlenbündel L die Lichtaustrittsflächen 13a der Prismen 9 im Wesentlichen ohne Helligkeitsverlust und bei einer geeigneten Ansteuerung der flächigen Pixelanordnung 2 wie in Fig. 3a auch ohne Formverlust.
Fig. 4a und 4b zeigen jeweils in perspektivischer Ansicht ein weiteres stark ver einfachtes Modellbeispiel einer Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der hierin darge legten Art {beispielsweise derjenigen der Fig. 1 ) zur Erläuterung der Entstehung sichtbarer und unsichtbarer Streifen in einer die flächige Pixelanordnung 2 ent haltenden Fläche. Ähnlich wie in Fig. 3a-3c ist auch hier die flächige Pixelan ordnung 2 als ein Flachbildschirm ausgebildet, der einen gewünschten Anzei geinhalt, in diesem Beispiel das in Fig, 4a gezeigte zweidimensionale Bild eines Schmetterlings, erzeugt. Auch die auf der flächigen Pixelanordnung 2 angeordnete reflexunterdrückende Umlenkanordnung 3 ist in diesem Modellbeispiel analog zu Fig. 3b-3c durch auf dem Flachbildschirm aufliegende, mit ihren langen Seiten aneinander anschließende Prismen 9 gebildet, von denen auch hier einfachheitshalber nur zwei von möglichen mehr als zwei Prismen gezeigt sind.
Wie in Fig, 4a und 4b durch hell hinterlegte Streifen auf dem Flachbildschirm verdeutlicht, erstrecken sich in seiner Pixelfläche zu den Reflexionsflächen 4 der Prismen 9 parallele Streifen 21 , die durch die Umlenkung des Projektions lichts an den Reflexionsflächen 4 von z. B. insgesamt fünf identischen Prismen 9 sichtbar für den Benutzer der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 gemacht werden können. Dazwischen liegen für den Benutzer der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 unsichtbare Streifen 22. Die unsichtbaren Streifen 22 können daher in der Pi xelanordnung schwarz gelassen werden oder aber für anderweitige Funktionen genutzt werden, beispielsweise als Luftauslass für eine Frontscheibenheizung oder andere, z. B. weiter oben bereits erwähnte Funktionen eingesetzt werden. Insbesondere kann hierzu beispielsweise in Fig. 1 eine erste, am weitesten vom Benutzer 6 entfernte Reflexionsfläche 4 mit oder ohne ein Prisma oder mit ei nem wie weiter oben beschrieben abgeschnittenen Prisma direkt unter eine Scheibenwurzei der Frontscheibe 5 des Kraftfahrzeugs gesetzt werden.
Fig. 5a zeigt eine perspektivische Ansicht einer möglichen Anordnung einer Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der hierin dargelegten Art (beispielsweise derjenigen der Fig. 1 ) in einer Oberseite 7 einer Instrumententafel 8 eines Kraftfahrzeugs 15. Aufgrund von deren in Bezug auf Fig. 1 und 2a-2c beschriebenem flachem Aufbau kann sich die Blickfeldanzeigevorrichtung 1 entlang der Ober seite 7 der Instrumententafel 8 deutlich über den in Fig. 5a zum Vergleich an gedeuteten Rand 16a einer Lichtaustrittsöffnung 16 einer Projektionseinheit der eingangs beschriebenen herkömmlichen HUD-Bauart hinaus erstrecken. Wie in Bezug auf Fig. 2a weiter oben beschrieben, ist die Erstreckung der Blickfeidan- zeigevorrichtung 1 in der Oberseite 7 der Instrumententafel 8 im Prinzip bis hin zu der Gesamtfläche der Oberseite 7 skalierbar.
In Fig. 5a nimmt eine flächige Pixelanordnung 2 der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 eine Teilfläche der Oberseite 7 der Instrumententafel 8 des Kraftfahrzeugs 15 vor der Frontscheibe 5 ein, die rein beispielhaft durch eine viereckige Kontur 1 a begrenzt ist. Die flächige Pixelanordnung 2 kann insbesondere als ein oder mehrere nebeneinander eben oder verschachtelt oder gestuft angeordnete 2D- oder 3D-Flachbildschirme ausgebildet sein. In Richtung der Frontscheibe 5 ist
die flächige Pixelanordnung 2 von einer reflexunterdrückenden Umlenkanordnung 3 überdeckt, deren mehrere zueinander parallele Reflexionsflächen 4 bzw. deren lichtabsorbierende Rückseiten 1 1 durch parallele Striche angedeu- tet sind.
Fig. 5b zeigt den mit der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der Fig. 5a nutzbaren Projektionsbereich 17 in der Frontscheibe 5, dessen Begrenzung 17a der Kon tur 1 a der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 entspricht. Der Projektionsbereich 17 reicht nach oben erkennbar deutlich über den Horizont hinaus und deckt auch seitlich mehrere Spuren des vom Fahrer zu überblickenden Straßenbereichs vor dem Kraftfahrzeug 15 ab. Aufgrund des entsprechend großen Raumwinkels oder Field-of-View der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 eignet sie sich insbeson dere für kontaktanaloges Einblenden von virtuellen Hilfsinhalten in das Blickfeld des Fahrers abhängig von dem realen Umfeld 20 vor dem Kraftfahrzeug 15. Insbesondere ist mit der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 ein echt kontaktanaloger 3D-Effekt (Stereo Augmented Reality) möglich:
Die flächige Pixelanordnung 2 der Fig. 5a kann hierzu in bekannter Weise, beispielsweise gemäß DE 10 2009 054 232 A1 . zur autostereoskopischen oder 3D-Darsteliung ausgebildet sein, indem sie z. B. eine zweidimensionale Pixelmatrix in Form eines Flüssigkristallbildschirms mit einem darauf aufgebrachten Mikrolinsenarray umfasst. Eine solche flächige Pixelanordnung 2 kann von einer bilderzeugenden Einheit und/oder einer Steuerungseinheit derart angesteu ert werden, dass zwei verschiedene 2D-Bilder das linke und das rechte Auge des Fahrers des Kraftfahrzeugs 15 erreichen, um bei ihm einen räumlichen Eindruck des dargestellten virtuellen Anzeigebilds zu bewirken. Mit einer autostereoskopischen flächigen Pixelanordnung 2 können auf diese Weise als dreidimensional wahrgenommene Darstellungen in beliebigen Entfernungen zwischen ungefähr 1 m und bis hin zu unendlich weit von den Augen des Fahrers erzeugt werden. Dabei sind insbesondere grundsätzlich alle Konvergenzebenen simultan realisierbar, was eine Immersion in eine virtuelle 3D-Welt ermöglicht.
Fig. 6 zeigt eine schematische seitliche Querschnittsansicht einer Blickfeldanzeigevorrichtung 1 gemäß der Fig. 1 und Fig. 2a oder 5a, deren flächige Pixelanordnung 2 in der vorstehend beschriebenen Weise zur autostereoskopischen Darstellung ausgebildet ist. Hierzu weist die flächige Pixelanordnung 2 beispielswiese ein lichtstarkes Display 2a, z. B. einen Flüssigkristallbildschirm oder ein beliebiges anderes, etwa auch beim herkömmlichem HUD ersetzbares Standard-Display, sowie ein darauf aufgebrachtes Mikroiinsenarray 2b oder andersartige Ablenkmittel gemäß DE 10 2009 054 232 A1 , die Lichtstrahlen unterschiedlicher Leuchtpunkte des Displays 2a in unterschiedliche Abstrahlrichtungen ablenken.
Zur Ansteuerung der flächigen Pixelanordnung 2 zur Erzeugung eines kontakt analogen 3D-Effekts beim Benutzer 6 ist ferner in an sich bekannter Weise eine Steuerungseinheit 24 für das Display 2a und das Mikroiinsenarray 2b vorgesehen. Die Steuerungseinheit 24 kann beispielsweise von einer Bilderzeugungseinheit 23 einen als virtuelles Anzeigebild darzustellenden Anzeigeinhalt erhal ten. Dabei kann die Bilderzeugungseinheit 23 insbesondere zur Berechnung einer geeigneten stereoskopischen Darstellung darzustellender Umfeldobjekte für den Benutzer 6 ausgebildet sein und hierzu beispielsweise von einer Um felderfassungseinheit 26 Daten über ein aktuell vorausliegendes Umfeld 20 des Kraftfahrzeugs 15 und/oder von einer Eye-Tracking-Einheit 25, die z. B. eine oder mehr Kameras umfassen kann, eine aktuelle Augenposition des Benutzers 6 erhalten. Die jeweiligen Signalleitungen sind in Fig. 6 durch Pfeile angedeutef.
Mit Bezug auf Fig. 5b, 7 und 8 werden nachfolgend Beispiele eines Verfahrens zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung 1 gemäß Fig. 6 beschrieben. (Dabei weisen die in Fig. 7 und 8 als virtuelle Anzeigebilder eingeblendeten Inhalte 29, 30 und 31 keine Randiinien auf, vielmehr dienen die angedeuteten Randlinien nur zum Zweck der Verdeutlichung für den Leser.)
Bei einer ersten Variante des Verfahrens wird von der Umfelderfassungseinheit 26 ein aktuell hinter der Frontscheibe 5 vorausliegendes Umfeld 20 des Kraftfahrzeugs 15 erfasst. Abhängig von dem erfassten Umfeld 20 werden in das
Blickfeld des Benutzers 6, insbesondere des Fahrers des Kraftfahrzeugs 15, kontaktanalog Informationen wie virtuelle Objektbilder und/oder Objektmarkierungen zur Unterstützung des Benutzers 6 bei der Navigation beim selbständi gen oder assistierten Fahren oder zur Visualisierung/Verdeutlichung einer vom Kraftfahrzeug 15 erfassten Fahrsituation und seiner Fahrabsicht beim hoch- oder voliautomatisierten Fahren (HAF/VAF) eingebiendet. So wird in Fig. 5b in kontaktanaloger Weise ein virtueller Abbiegepfeü 27 in die richtige Abbiegestel- le der vorausfiegenden Straße eingeblendet, in Fig. 7a ein auf einem Parkplatz bei Dunkelheit erfasstes Fremdfahrzeug 28 vor dem eigenen Kraftfahrzeug 15 mit einem farbigen, beispielswiese roten Kreis 29 deutlich sichtbar virtuell markiert, und in Fig. 8 auf einer Straße ohne Spurmarkierungen eine korrekte Spur vor dem eigenen Kraftfahrzeug 15 durch eine durchgehende farbige, beispiels wiese gelbe, virtuelle Spurmarkierung 30 in Form der gesamten zu befahrenden Spur visualisiert.
Anhand der Fig. 8 wird eine zweite Variante des Verfahrens, die mit der vorste henden ersten Variante kombinierbar ist, beschrieben. Hier umfasst die Blickfeldanzeigevorrichtung 1 gemäß dem weiter oben erwähnten Hybridansatz neben der flächigen Pixelanordnung 2 mit der darauf angeordneten reflexunter drückenden Umlenkanordnung 3 ferner eine herkömmliche Projektionseinheit der eingangs genannten Art (nicht gezeigt) zum Erzeugen eines in ein Blickfeld eines Benutzers 6 eingeblendeten weiteren virtuellen Anzeigebilds 31 . D. h. die Projektionseinheit weist in ihrem Inneren eine Bildgebungseinheit zum Erzeu gen eines weiteren Projektionslichtstrahlenbündels mit dem weiteren Anzei geinhalt 31 sowie eine gegenüber der Bildgebungseinheit angeordnete herkömmliche Projektionsoptik zum Projizieren des erzeugten weiteren Projektionslichtstrahlenbündels auf eine Teilfläche der Frontscheibe 5 auf.
Dabei kann die flächige Pixelanordnung 2 mit der darauf angeordneten reflexunterdrückenden Umlenkanordnung 3 in der Oberseite 7 der Instrumententafel 8 des Kraftfahrzeugs 15 beispielswiese wie in Fig. 5a angedeutet neben der Lichtaustrittsöffnung 16 der Projektionseinheit, insbesondere unmittelbar an diese anschließend oder um diese herum angeordnet sein. Insbesondere kann
aber die Lichtaustrittsöffnung 16 der Projektionseinheit - anders als in Fig. 5a für deren herkömmliche Lage gezeigt - näher an der Scheibenwurzel der Frontscheibe 5 und angrenzend an die in Fig, 5a untere Konturseite der flächigen Pixelanordnung 2 angeordnet sein und in waagerechter Richtung länglicher als in Fig. 5a ausgebildet sein, um so zur Anzeige des weiteren virtuellen Anzeigebilds 31 tiefer unter dem Horizont, beispielsweise unmittelbar unter dem von der flächigen Pixelanordnung 2 erzeugten kontaktanalogen virtuellen Anzeigebild genutzt zu werden.
Die in Fig. 8 illustrierte zweite Variante des Verfahrens zum Betreiben einer solchen Blickfeldanzeigevorrichtung 1 (Hybridansatz) in einem Kraftfahrzeug 15 umfasst das Bereitstelien von Systemzustandsdaten, insbesondere über einen aktuellen Betriebszustand eines Motors oder eines Energiespeichers an Bord, und/oder Bereitstellen von Streckendaten für einen vorausliegenden Streckenabschnitt, insbesondere Angaben über eine Geschwindigkeitsbegrenzung, über eine Steigung oder ein Gefälle, über eine oder mehrere Kurven, über Wetter verhältnisse, über das Verkehrsaufkommen und/oder über vorausfahrende Fahrzeuge. Abhängig von den bereitgestellten Systemzustandsdaten und/oder Streckendaten wird in das Blickfeld des Benutzers 6 der Blickfeldanzeigevor richtung 1 über die Projektionseinheit ein weiteres virtuelles Anzeigebild 31 sta tisch, insbesondere von realen Objekten hinter der Frontscheibe 5 unabhängig, eingeblendet. Dieses weitere virtuelle Anzeigebild 31 kann in bekannter Weise vorbestimmte statische Informationen wie z. B. Warnmeldungen bei einem kriti schen Ladezustand eines Energiespeichers oder einem kritischen Füllzustand eines Kraftstofftanks an Bord oder einem aufkommenden Unwetter oder eine Anzeige einer aktuell vorliegenden Geschwindigkeitsbegrenzung oder deren Überschreiten etc. und weitere Navigations- und Systemmeldungen umfassen, wie in Fig. 8 gezeigt.
Fig. 9a-9c zeigen jeweils in einer schematischen vertikalen Querschnittsansicht weitere spezifische Ausgestaltungen der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der hierin dargelegten Art. Die ref lexu nterd rü cke nde Umlenkanordnung 3 der Fig. 9a-9b unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 und 6 dadurch, dass sie nur eine
einzige große Reflexionsfläche 40 (Fig. 9a) oder mehrere Reflexionsflächen 4 mit untereinander variierenden Höhen senkrecht zur flächigen Pixelanordnung 2 {Fig. 9b) aufweist.
Mit der in Fig. 9a gezeigten Blickfeldanzeigevorrichtung f mit einer einzigen großen, beispielsweise etwa 6 cm (in Richtung senkrecht zur flächigen Pixelanordnung 2) hohen Reflexionsfläche 40 kann bereits ein Field-of-View erzielt werden, das in vertikaler Richtung vergleichbar zu dem eingangs erwähnten herkömmlichen HUD in heutigen Kraftfahrzeugen ist. Gleichzeitig kann aber die Blickfeldanzeigevorrichtung 1 der Fig. 9a aufgrund von deren flachem Aufbau deutlich breiter als das herkömmliche HUD in waagerechter Richtung ausgebil det sein, was insgesamt ein entsprechend deutlich größeres Field-of-View er geben kann. Dabei ist es möglich, jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die Reflexionsfläche 40 durch eine Mantelflächenseite eines Prismas 9 gebildet ist. Stattdessen kann es sich bei der Reflexionsfläche 40 auch einfach um einen geneigten Spiegel mit einer zu dessen Stabilität und der Verletzungsfreiheit ei nes Benutzers erforderlichen Dicke handeln, weil diese Dicke keinen Einfluss auf das erzeugte virtuelle Anzeigebild hat. Das Gleiche gilt auch für die jeweils am nächsten an die Frontscheibe 5 angeordnete Reflexionsfläche 4 in den Fig. 1 und 6. Wie auch in Fig. 1 und 6, ist in Fig. 9a gegenüber der Reflexionsfläche 40 zur Störreflexunterdrückung eine Atrappe mit einer dem Benutzer 8 zuge wandten lichtabsorbierenden Abdeckfläche 14 und einer zur Reflexionsfläche 40 parallelen lichtabsorbierenden Rückseite 11 angeordnet.
In Fig. 9b kann für die erste von links Reflexionsfläche 4, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug am nächsten an dessen Frontscheibe 5 angeordnet ist, das Gleiche wie für die Reflexionsfläche 40 der Fig. 9a gelten. Durch weitere, in deren Höhe jeweils sukzessive reduzierte und wie in Fig. 9b gezeigt durch entsprechend unterschiedlich hohe Prismen 9 gebildete Reflexionsflächen 4 ist ein gegenüber Fig. 9a größeres Field-of-View der Blickfeldanzeigevorrichtung 1 erreichbar.
Durch die in Fig. 9a und 9b sukzessive abnehmenden Höhen der Reflexionsflächen 40, 4 bzw. deren Rückseiten 11 können deren obere Kanten auf eine zu den Augen des Benutzers 6 führende Linie K auch bei beispielsweise gegen über Fig. 1 stärker zur Frontscheibe 5 geneigtem Abschnitt der Oberseite 7 der Instrumententafel 7 des Kraftfahrzeugs ausgerichtet sein.
In Fig. 9c unterscheidet sich die reflexunterdrückende Umlenkanordnung 3 von derjenigen der Fig. 1 und 6 zum einen dadurch, dass Prismenkanten, die den jeweiligen Reflexionsflächen 4 gegenüberliegen, in einem den oben erwähnten unsichtbaren Streifen 22 entsprechenden Bereich abgeschnitten sind, um bei spielsweise die unsichtbaren Streifen 22 in der Fläche der flächigen Pixelan ordnung 2 zur Belüftung oder anderen Funktionen zu nutzen und/oder um das Gewicht und den Materialverbrauch der reflexunterdrückenden Umlenkanord nung 3 zu reduzieren.
Zusätzlich sind in Fig. 9c im Unterschied zu Fig. 1 und 6 die oberen Prismen kanten 10 abgefast, um insbesondere einer Verletzungsgefahr des Benutzers 6 an freistehenden Kanten vorzubeugen. Insgesamt ergibt sich für ein jeweiliges Prisma 9 statt einer dreieckigen Querschnittsfläche Ä der Fig. 1 oder 6 eine in Fig. 9c beispielhaft schematisch dargestellte fünfeckige Querschnittsfläche A.
In Fig. 9c kann die jeweilige Abfasefläche 41 auf dem Dach des Prismas 9 insbesondere recht breit etwa entsprechend dem dargestellten Maßstab bezüglich der Größe der Querschnittsfläche A. sein. Sie kann insbesondere ebenfalls lichtabsorbierend ausgebildet sein, beispielsweise in ähnlicher Weise wie die Rückseiten 1 1 der Reflexionsflächen 4. Dabei kann in Fig. 9c ferner eine in Bezug auf eine vollständige Störreflexunterdrückung entsprechend dimensionierte untere Teilfläche 11 a der jeweiligen Rückseite 11 einer Reflexionsfläche 4 anstelle der Lichtabsorption beispielsweise als Ambient-Light-Diffusor ausgebildet sein, wenn der davor liegende unsichtbare Streifen 22 zur Ambient-Ught- Erzeugung verwendet wird.
Bei den in den Fig. 1 bis 9c gezeigten Blickfeldanzeigevorrichtungen kann mit einer flächigen Pixelanordnung 2, die statt eines autostereoskopischen einen 2D-Bildschirm aufweist, ein virtuelles Anzeigebild in einer feststehenden Entfer nung von etwas unter oder über einem Meter, bei typischen Kraftfahrzeugabmessungen etwa 1 ,2 m, vom Benutzer 6 erzeugt werden. Dabei ist auch kein Eye-Tracking erforderlich. In diesem Bereich können damit z. B. als Ersatz für eine herkömmliche Kombi-Instrumentenanzeige Informationen beispielsweise zum Fahrzeugzustand permanent angezeigt werden, ohne dass ein Eye- Tracking ausgewertet werden muss.
Bezugszeichenliste Btickfeldanzeigevorrichtung
a Kontur der Blickfeldanzeigevorrichtung in einer Instrumententafel flächige Pixelanordnung
a Display
b ikrolinsenarray
reflexunterdrückende Umlenkanordnung
, 40 Reflexionsflächen der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung
Frontscheibe
Benutzer der Blickfeldanzeigevorrichtung
Oberseite der Instrumententafel
Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs
Prisma
0 obere Prismenkante
1 Rückseiten der Reflexionsflächen der Umlenkanordnung
2 Umgebungslicht
3 Lichtaustrittsebene(n) der Umlenkanordnung
3a Lichtaustrittsfiäche eines Prismas
4 Abdeckfläche
5 Kraftfahrzeug
6 Lichtaustrittsöffnung einer herkömmlichen HUD-Projektionseinheit 6a Rand der Lichtaustrittsöffnung
7 Projektionsbereich der Blickfeldanzeigevorrichtung aus Fahrersicht 7a Begrenzung des Projektionsbereichs aus Fahrersicht
8 Projektionsbereich der Blickfeldanzeigevorrichtung aus Beifahrersicht8a Begrenzung des Projektionsbereichs aus Beifahrersicht
9 Projektionsbereich einer herkömmlichen HUD-Projektionseinheit
19a Begrenzung des Projektionsbereichs der herkömmlichen HUD-
Projektionseinheit
20 vorausliegendes bzw. hinter der Projektionsscheibe liegendes Umfeld
21 sichtbare Streifen
22 nicht sichtbare Streifen
23 Bilderzeugungseinheit
24 Steuerungseinheit
25 Eye-Tracking-Einheit
26 Umfeiderfassungseinheit
27 kontaktanalog eingeblendeter Ab bi ege pfeil
28 erfasstes Fremdfahrzeug vor dem eigenen Kraftfahrzeug
29 kontaktanalog eingeblendete Markierung des erfassten Fremdfahrzeugs
30 kontaktanalog eingeblendete Spurmarkierung
31 weiteres virtuelles Anzeigebild einer zusätzlichen HUD-Projektionseinheit
41 Abfasefläche auf dem Dach eines Prismas
L Projektionslichtstrahlenbündel
A Querschnittsfläche eines Prismas
K Linie aus Benutzersicht, auf der obere Kanten der mehreren Reflexionsflächen liegen
Claims
1 . Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (15), umfassend:
eine elektrisch ansteuerbare flächige Pixelanordnung (2), insbesondere mindestens einen Flachbildschirm, zur Erzeugung eines Projek- tionsiichtstrahlenbündels (L) mit einem Anzeigeinhalt,
eine aut der flächigen Pixelanordnung (2) angeordnete reflexunter drückende Umlenkanordnung (3), umfassend eine oder mehrere sich entlang der flächigen Pixelanordnung (2) in einem vorbestimmten spitzen Winkel dazu und parallel zueinander erstreckende ebene Reflexionsflächen (4, 40) zum Projizieren des erzeugten Projektions lichtstrahlenbündels (L) auf eine teilweise transparente reflektierende Projektionsscheibe, insbesondere eine Frontscheibe (5) des Kraftfahrzeugs (15), wodurch dahinter ein in ein Blickfeld eines Benutzers (6) eingeblendetes virtuelles Anzeigebild (27. 29, 30) erzeugt wird, wobei die eine oder die mehreren Reflexionsfläche(n) (4, 40) auf de ren Rückseiten (11 ) zu einer Stdrreflexunterdrückung lichtabsorbie rend ausgebildet sind.
2. Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
bei der mindestens eine der Reflexionsflächen (4, 40) der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung (3) durch eine Mantelflächen seite eines auf der flächigen Pixelanordnung (2) angeordneten Prismas (9), insbesondere mit einer dreieckigen Querschnittsfläche (A), gebildet ist.
3. Blickfeldanzeigevorrichtung (1 } nach Anspruch 1 oder 2,
deren vordere, am nächsten an einem Benutzer (6) liegende Reflexionsfläche (4, 40) der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung (3) durch eine abgedunkette oder lichtabsorbierende Abdeckfläche (14) in Blickrichtung des Benutzers (6) abgedeckt ist.
4. Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der für jeweils zwei benachbarte Reflexionsflächen (4) eine Licht austrittsebene (13), die eine obere Kante der einen Reflexionsfläche (4) und die untere Kante der Rückseite (1 1 ) der nächsten Reflexionsfläche (4) verbindet, im Betrieb der Blickfeldanzeigevorrichtung (1) im Wesentlichen senkrecht zu der Projektionsscheibe ausgerichtet ist.
5. Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der obere Kanten der mehreren zueinander parallelen Reflexi onsflächen (4) der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung (3) aus der Sicht eines Benutzers (6) im Wesentlichen auf einer Linie (K) liegen, die insbesondere im Betrieb entsprechend ausrichtbar ist.
6. Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
wobei die flächige Pixelanordnung (2) mindestens einen autostereo skopischen Bildschirm (2a-2b) und/oder mindestens einen 2D- Bildschir umfasst.
7. Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
die ferner zum Erzeugen eines in ein Blickfeld eines Benutzers (6) eingeblendeten weiteren virtuellen Anzeigebilds (31 ) eine Projekti onseinheit aufweist, die in ihrem Inneren eine Bildgebungseinheit zum Erzeugen eines weiteren Projektionslichtstrahlenbündels mit ei nem weiteren Anzeigeinhalt sowie eine gegenüber der Biidgebungs-
einheit angeordnete Projektionsoptik zum Projizieren des erzeugten weiteren Projektionslichtstrahlenbündels auf eine Teilfläche der Projektionsscheibe umfasst,
wobei die flächige Pixelanordnung (2) mit der darauf angeordneten reftexunterdrückenden Umlenkanordnung (3) vorzugsweise neben einer Lichtaustrittsöffnung (16) der Projektionseinheit, insbesondere unmittelbar an diese anschließend und/oder um diese herum und/oder bündig zu deren Rand (16a), angeordnet ist.
8. Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 5, mit den Schriten;
Bereitsteiien einer aktuellen Position, insbesondere einer Augenposi tion oder einer Blickrichtung, eines Benutzers (6) der Blickfeldanzei gevorrichtung (1 ); und
Ausrichten oberer Kanten der mehreren zueinander parallelen Reflexionsflächen (4) der reflexunterdrückenden Umlenkanordnung (3) im Wesentlichen in eine zu den Augen des Benutzers (6) führende Linie (K) abhängig von der bereitgestellten aktuellen Benutzerposition.
9. Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevornchtung (1 ) nach An spruch 6, mit den Schritten:
Erfassen eines aktuellen Umfelds (20) hinter der Projektionsscheibe, insbesondere eines vorausliegenden Umfelds (20) des Kraftfahr zeugs (15); und
Einblenden kontaktanaloger Informationen, insbesondere virtueller Objektbilder und/oder Objektmarkierungen (27, 29, 30), in das Blickfeld eines Benutzers (6) der Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) über den mindestens einen autostereoskopischen Bildschirm (2a-2b) und/oder den mindestens einen 2D-Bildschirm abhängig von dem erfassten Umfeld (20), insbesondere zur Unterstützung des Benutzers (6) bei der Navigation oder zur Verdeutlichung einer Fahrsituation beim hoch- oder vollautomatisierten Fahren.
10. Verfahren zum Betreiben einer Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 7 in einem sich bewegenden übergeordneten System, insbesondere einem Kraftfahrzeug (15), mit den Schritten:
Bereitsteiien von Systemzustandsdaten , insbesondere über einen aktuellen Betriebszustand eines Motors oder eines Energiespeichers an Bord, und/oder Bereitstellen von Streckendaten für einen vorausliegenden Streckenabschnitt, insbesondere Angaben über eine Ge schwindigkeitsbegrenzung, über eine Steigung oder ein Gefälle, über eine oder mehrere Kurven, über Wetterverhältnisse, über das Verkehrsaufkommen und/oder über vorausfahrende Fahrzeuge; und Einblenden vorbestimmter statischer Informationen (31 ) in das Blick feld eines Benutzers (6) der Blickfeldanzeigevorrichtung (1 ) über die Projektionseinheit und/oder den mindestens einen autostereoskopischen Bildschirm (2a-2b) und/oder den mindestens einen 2D- Bildschirm der flächigen Pixetanordnung (2) abhängig von den bereitgestellten Systemzustandsdaten und Streckendaten.
1 1. Steuerungseinheit (24) für eine Blickfeldanzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuerungseinheit (24) zum zumin dest teilweise automatischen Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 10 ausgebildet ist.
12. Kraftfahrzeug (15), umfassend:
eine sich zwischen einer Frontscheibe (5) des Kraftfahrzeugs (15) und einer Instrumententafel (8) erstreckende Oberseite (7) der Instrumententafel (8);
- eine auf oder in der Oberseite (7) der Instrumententafel (8) angeordnete Blickfeldanzeigevo rrichtu ng (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Einblenden eines virtuellen Anzeigebilds (27, 29, 30) in ein Blickfeld des Fahrers und/oder weiterer Insassen, wobei die flächige Pixelanordnung (2) oder die reflexunterdrückende Umlenkanordnung (3) insbesondere im Wesentlichen bündig zu der Oberseite (7) der Instrumententafel (8) angeordnet ist; und
vorzugsweise ferner eine Steuerungseinheit (24) gemäß Anspruch 11 .
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