DE102007001266A1 - Optical system for a head-up display installed in a motor vehicle has an image-generating device, image-mixing device, a beam splitter and an image-evaluating device - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere für ein Head-Up-Display, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann.The The present invention relates to an optical arrangement, in particular for a head-up display, for example, in a motor vehicle can be used.
Aus
dem Stand der Technik sind sogenannte Head-Up-Displays (HUD) bekannt.
Diese visualisieren Daten im Sichtfeld einer wahrnehmenden Person,
beispielsweise eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs, in welchem das
Head-Up-Display installiert ist, mittels einer Projektion auf einer
Bildmischungsvorrichtung, beispielsweise der Windschutzscheibe des
Fahrzeugs. Weitere Anwendungsfelder sind im Bereich der Bearbeitungsmaschinen
beispielsweise in Druckschrift
Bei einem derartigen Head-Up-Display wird im allgemeinen ein Bild in einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugt, und die Lichtstrahlen des erzeugten Bildes werden über eine Optik auf die Bildmischungsvorrichtung gerichtet, beispielsweise auf die Windschutzscheibe eines Fahrzeugs. Über die Bildmischungsvorrichtung kann ein virtuelles Bild vermischt mit Seheindrücken der realen Umgebung von einer Person wahrgenommen werden, beispielsweise dem Fahrer des Kraftfahrzeugs. Aus Sicht der wahrnehmenden Person ist das virtuelle Bild beispielsweise hinter der Windschutzscheibe wahrnehmbar. In einer derartigen Anordnung wird die Windschutzscheibe auch als sogenannter Combiner bezeichnet. Ein solcher kann auch durch eine im Prinzip beliebige lichtdurchlässige Scheibe anderer Art gebildet werden.at Such a head-up display is generally a picture in an image forming device generates, and the light beams of the generated image are optically to the image mixing device directed, for example, on the windshield of a vehicle. about the image mixing device may be mixed with a virtual image Seeing the real environment perceived by a person be, for example, the driver of the motor vehicle. View For example, the person behind the picture is behind the virtual picture the windshield noticeable. In such an arrangement the windshield is also referred to as a so-called combiner. Such can also by an in principle any translucent Slice of other type are formed.
Bevor das Bild von der Bilderzeugungseinrichtung auf die Windschutzscheibe projiziert wird, werden die Lichtstrahlen des Bildes, die von der Bilderzeugungseinrichtung ausgesandt werden, über mehrere Spiegel innerhalb eines Gehäuses gefaltet (umgelenkt). Dadurch erscheint das virtuelle Bild für die wahrnehmende Person, mithin den Fahrer, schwebend hinter der Windschutzscheibe über der Motorhaube. Den Abstand zwischen der Kopfposition des Fahrers und dem virtu ellen Bild bezeichnet man auch als virtuellen Abstand. Durch die Spiegel wird zusätzlich die durch die Krümmung der Windschutzscheibe hervorgerufene Verzerrung versucht zu korrigieren.Before the image of the imaging device on the windshield is projected, the light rays of the image, which are from the Imaging device to be sent, over several Mirror folded inside a housing (redirected). This makes the virtual image appear to the perceiving one Person, thus the driver, hovers over the windshield the hood. The distance between the driver's head position and the virtual image is also called a virtual distance. Due to the mirror is also due to the curvature the windscreen caused distortion tries to correct.
Weiterhin sind sogenannte Augmented-Reality-basierte Fahrerinformationssysteme bekannt, die in ein Originalbild der aktuellen Verkehrssituation beispielsweise die Richtungsangaben des Navigationssystems einblenden. Ein sogenanntes Augmented Reality System erlaubt die Überlagerung von Seheindrücken der realen Umgebung mit computergenerierten, virtuellen Informationen, wie beispielsweise die Richtungsangaben eines Navigationssystems. Hierzu werden die Seheindrücke der realen Welt mit virtuellen Informationen gemischt. Die Einblendung der virtuellen Informationen kann dabei kontextabhängig, d. h. angepasst und abgeleitet von der jeweilig betrachteten realen Umgebung, ausgeführt sein. Als Informationen können grundsätzlich jede Art von Daten wie Texte, Abbildungen, etc. verwendet werden. Ebenso wie die visuelle Informationsanreicherung sind auch akustische und taktile Informationsanreicherungen möglich. Bei den erwähnten Augmented-Reality-basierten Fahrerinformationssystemen wird insbesondere von einer Kamera des Fahrzeugs die reale Umgebung in einem festgelegten Öffnungswinkel vor dem Fahrzeug aufgenommen, wobei in das so erzeugte Kamerabild mit der aktuellen Verkehrssituation z. B. die Richtungsangaben des Navigationssystems eingeblendet werden.Farther are so-called augmented reality-based driver information systems known in an original picture of the current traffic situation For example, show the direction information of the navigation system. A so-called augmented reality system allows the overlay from seeing the real world to computer-generated, virtual information, such as the directions a navigation system. These are the visual impressions the real world mixed with virtual information. The overlay The virtual information can be context-dependent, d. H. adapted and derived from the respective considered real Environment, be executed. As information can basically any kind of data like texts, illustrations, etc. are used. As well as the visual information enrichment are also acoustic and tactile information enrichments possible. In the mentioned augmented reality-based driver information systems is in particular from a camera of the vehicle the real environment in recorded at a fixed opening angle in front of the vehicle, wherein in the camera image thus generated with the current traffic situation z. B. the direction information of the navigation system are displayed.
Nachteilig an den vorbeschriebenen bekannten Systemen ist insbesondere, dass die Fahrerinformationen statisch mit der Umgebung des Fahrzeugs in der jeweiligen Fahrsituation überlagert werden. Desweiteren müssen aus dem Stand der Technik bekannte Head-Up-Displays hinsichtlich derjenigen Verzerrungen des Bildes aufwendig kalibriert bzw. entzerrt werden, die durch die Verzerrung der Windschutzscheibe hervorgerufen werden, oder die aufgrund mechanischer Toleranzen von einer unterschiedlichen Einbaulage des Head-Up-Displays in dem jeweiligen Fahrzeug herrühren. Diese Kalibrierung bzw. Entzerrung wird oftmals durch entsprechende mechanische Positionierung des Head-Up-Displays erreicht. Bei Verschiebungen des Head-Up-Displays relativ zur Windschutzscheibe im Lebenszyklus des Fahrzeugs, z. B. hervorgerufen durch einen Unfall oder einen Wechsel der Windschutzscheibe, müssen herkömmliche Head-Up-Displays mechanisch neu ausgerichtet und kalibriert werden.adversely to the above-described known systems is in particular that the driver information is static with the environment of the vehicle in be superimposed on the respective driving situation. Furthermore must be known from the prior art head-up displays in terms of those distortions of the image consuming calibrated or be equalized by the distortion of the windshield caused or due to mechanical tolerances from a different mounting position of the head-up display in the respective vehicle. This calibration or Equalization is often achieved by appropriate mechanical positioning reached the head-up display. For shifts of the head-up display relative to the windshield in the life cycle of the vehicle, e.g. B. caused by an accident or a windshield change, conventional head-up displays need mechanical be realigned and calibrated.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Anordnung, insbesondere für ein Head-Up-Display, anzugeben, die in der Lage ist, einer wahrnehmenden Person, beispielsweise einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs, möglichst verzerrungsfrei und kontextrichtig eingeblendete Informationen auf einer Bildmischungsvorrichtung darzustellen, auf welcher die bereitgestellten Informationen mit Seheindrücken der realen Umgebung vermischt werden.Of the present invention is based on the object, an optical Arrangement, in particular for a head-up display, indicate which is capable of a perceptive person, for example a driver of a motor vehicle, as possible distortion-free and contextually displayed information on an image mixing device represent on which the information provided with Seeing impressions of the real environment are mixed.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Aus- und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich einerseits aus der vorliegenden Beschreibung mit Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und sind zum anderen den Merkmalen der abhängigen Ansprüche entnehmbar.These The object is achieved by an optical arrangement according to the Features of claim 1. refinements and developments of the invention arise on the one hand from the present description with reference to embodiments of the present invention, and are on the other hand, the features of the dependent claims removable.
Die optische Anordnung gemäß der Erfindung weist eine Bilderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bildes sowie wenigstens eine Bildmischungsvorrichtung auf, wobei von der Bilderzeugungseinrichtung ausgesandte Lichtstrahlen des Bildes über eine Optik auf die Bildmischungsvorrichtung gerichtet werden, so dass über die Bildmischungsvorrichtung ein virtuelles Bild vermischt mit Seheindrücken der realen Umgebung von einer Person wahrnehmbar ist. Weiterhin sind ein Strahlenteiler in dem Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinrichtung und der Bildmischungsvorrichtung sowie ein optischer Sensor vorgesehen, wobei über den Strahlenteiler Lichtstrahlen von Umgebungslicht einer Umgebung der optischen Anordnung auf den optischen Sensor geleitet werden. Eine Bildauswerteeinrichtung ist mit dem optischen Sensor verbunden und dient zur Auswertung von digitalen Bildinformationen des optischen Sensors.The optical arrangement according to the invention comprises an image forming device for Er generating an image and at least one image mixing device, wherein emitted from the image generating device light rays of the image are directed via an optical system to the image mixing device, so that the image mixing device, a virtual image mixed with visual impressions of the real environment is perceptible by a person. Furthermore, a beam splitter in the beam path between the image forming device and the image mixing device and an optical sensor are provided, are passed over the beam splitter light beams of ambient light of an environment of the optical arrangement on the optical sensor. An image evaluation device is connected to the optical sensor and serves to evaluate digital image information of the optical sensor.
Die optische Anordnung ist insbesondere für den Einsatz in einem Head-Up-Display geeignet, welches beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Bildmischungsvorrichtung, der sogenannte Combiner, ist beispielsweise die Windschutzscheibe des Fahrzeugs, über die von der wahrnehmenden Person, im vorliegenden Fall durch den Fahrer, das von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte virtuelle Bild vermischt mit Seheindrücken der realen Umgebung, die von der Windschutzscheibe durchgelassen werden, wahrgenommen werden kann. Über die optische Anordnung der vorliegenden Erfindung kann in einfacher Art und Weise eine Umgebung der optischen Anordnung im Hinblick auf die Funktionsweise der optischen Anordnung berücksichtigt werden. Beispielsweise ist es möglich, mit Hilfe des Strahlenteilers und des optischen Sensors, der insbesondere in Form einer Kamera realisiert ist, Informationen hinsichtlich der wahrnehmenden Person derart in die Funktionsweise der optischen Anordnung einfließen zu lassen, dass die von der Bilderzeugungseinrichtung gelieferten Informationen deckungsgleich mit der realen Umgebung im Sichtfeld der wahrnehmenden Person überlagert werden. Im genannten Anwendungsfall eines Kraftfahrzeugs, bei dem die optische Anordnung zusammen mit einem Head-Up-Display integriert ist, können somit Fahrerinformationen, zum Beispiel Navigationsinformationen direkt dem Objekt der Fahrumgebung – zum Beispiel der Straße, auf dem sich das Fahrzeug bewegt – überlagert werden. Das sequentielle Fokussieren des Fahrers auf die eingeblendete Information bzw. das reale Objekt in der Umgebung entfällt somit.The Optical arrangement is particularly suitable for use in a head-up display suitable, which for example in a Motor vehicle is installed. The image mixing device, the so-called Combiner, for example, is the windshield of the vehicle, over that of the perceptive person, in the present case by the Driver, the virtual generated by the imaging device Picture mixed with visual impressions of the real environment, the be heard by the windshield, be perceived can. About the optical arrangement of the present invention can in a simple way an environment of the optical arrangement considered with regard to the operation of the optical arrangement become. For example, it is possible with the help of the beam splitter and the optical sensor, in particular in the form of a camera is realized, information regarding the perceiving person in such a way in the operation of the optical arrangement flow to let that supplied by the imaging device Information congruent with the real environment in the field of vision of perceptual person to be superimposed. In the stated application a motor vehicle, wherein the optical arrangement together with integrated into a head-up display, driver information, for example navigation information directly to the object of the driving environment - to Example of the road on which the vehicle is moving - superimposed become. The sequential focusing of the driver on the displayed Information or the real object in the environment is eliminated Consequently.
Diese Art der Überlagerung ist insbesondere dadurch ermöglicht, dass zu jedem Zeitpunkt die Position der Person bzw. die Position und Blickrichtung der Augen der Person mit Hilfe des Strahlenteilers und des optischen Sensors sowie der angeschlossenen Bildauswerteeinrichtung ausgewertet werden können und damit bekannt sind. Damit kann das von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte virtuelle Bild, das beispielsweise graphische Elemente oder andersartige optische Information beinhaltet, mit Objekten der realen Umgebung, die im Sichtfeld der wahrnehmenden Person sich befinden, deckungsgleich überlagert werden. Durch Vorsehen lediglich des Strahlungsteilers in dem Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinrichtung und der Bildmischungsvorrichtung und mit dem Vorsehen des optischen Sensors kann ein einfacher Systemaufbau realisiert werden.These The nature of the overlay is made possible in particular by that at any time the position of the person or position and sight of the eyes of the person with the help of the beam splitter and of the optical sensor and the connected image evaluation device can be evaluated and thus known. In order to can the virtual image generated by the image generator, for example, graphic elements or other types of optical Information includes, with objects of the real environment in the Field of view of the perceiving person are located, congruent superimposed become. By providing only the radiation splitter in the beam path between the image forming device and the image mixing device and with the provision of the optical sensor, a simple system structure can be realized become.
Insbesondere ist der Strahlenteiler derart ausgebildet und angeordnet, dass Umgebungslicht auf den optischen Sensor geleitet wird, das über denselben Strahlengang in die optische Anordnung eintritt, über welchen die Lichtstrahlen des Bildes der Bilderzeugungseinrichtung die optische Anordnung verlassen. Dies trägt weiterhin zu einem einfachen Systemaufbau bei, da die optischen Komponenten des bereits vorgesehenen Strahlengangs auch zur Berücksichtigung der Umgebungsinformation herangezogen werden können.Especially the beam splitter is designed and arranged such that ambient light the optical sensor is passed over it Beam path enters the optical arrangement, via which the light beams of the image of the image forming device the optical Leave arrangement. This continues to contribute to a simple System structure, since the optical components of the already provided Beam path also to take into account the environmental information can be used.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist desweiteren eine Lichtquelle, insbesondere eine Infrarotlichtquelle, vorgesehen, die an dem optischen Sensor angeordnet ist oder zwischen dem optischen Sensor und dem Strahlenteiler vorgesehen ist. Desweiteren umfasst die optische Anordnung ein Lichtdurchlassfilter, das selektiv von der Lichtquelle ausgesandtes Licht durchlässt, und der in dem Strahlengang des optischen Sensors angeordnet ist. Auf diese Weise können störende Umgebungslichtverhältnisse effektiv herausgefiltert werden, da durch das Lichtdurchlassfilter lediglich das von der Lichtquelle ausgesandte Licht durchgelassen wird, das von der Umgebung reflektiert wird. Beispielsweise kann mit einer Infrarotlichtquelle eine Augenposition der wahrnehmenden Person detektiert werden, da Infrarotlicht gut von den Augen reflektiert wird. Da dieses Licht außerdem von der Person nicht wahrgenommen werden kann, wird diese durch ausgesandtes Licht der optischen Anordnung nicht beeinträchtigt.According to one advantageous embodiment of the invention is further a light source, in particular an infrared light source, provided, which is arranged on the optical sensor or between the optical Sensor and the beam splitter is provided. Furthermore includes the optical arrangement comprises a light transmission filter selectively selected from the light source emitted light passes, and the is arranged in the beam path of the optical sensor. To this Way can disturbing ambient lighting conditions effectively filtered out through the light transmission filter only the light emitted by the light source is transmitted, which is reflected by the environment. For example, with a Infrared light source an eye position of the perceiving person be detected because infrared light is well reflected by the eyes. In addition, since this light is not perceived by the person can be, this is by emitted light of the optical arrangement not impaired.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Bildauswerteeinrichtung derart ausgebildet und eingerichtet, auf Grundlage der Bildinformationen des optischen Sensors ein Verfahren zur Erkennung von Gesten der wahrnehmenden Person auszuführen. Somit ist es zusätzlich ermöglicht, beispielsweise die Bilderzeugungseinrichtung und/oder ein angeschlossenes Steuergerät, etwa ein Navigationssystem, durch Gestenerkennung zu steuern.According to one Another embodiment of the invention is the image evaluation device formed and arranged based on the image information of the optical sensor, a method for detecting gestures of perform perceptive person. Thus it is additional allows, for example, the image forming device and / or a connected control device, such as a navigation system, to control by gesture recognition.
In einer Ausführungsform der Erfindung leitet der optische Sensor ein digitales Abbild der Umgebung, beispielsweise ein Abbild des Kopfes oder der Augen der wahrnehmenden Person, an die Bildauswerteeinrichtung weiter, wobei dieses Abbild eine zweidimensionale Abbildung wenigstens eines Teil des Kopfes der wahrnehmenden Person beinhaltet. Die Bildauswerteeinrichtung kann dann eine Augenposition, eine Augendrehung, eine Kopfposition und/oder eine Kopfdrehung der wahrnehmenden Person, insbesondere relativ zur Position des virtuellen Bildes, ermitteln. Die Bildauswerteeinrichtung kann einen dieser Parameter oder eine beliebige Kombination aus mehreren dieser Parameter ermitteln. Auf Grundlage dieser Information kann in der Bilderzeugungseinrichtung eine Anpassung der virtuellen Bildtiefe des erzeugten Bildes und/oder eine Anpassung eines Bildinhalts des erzeugten Bildes hinsichtlich Lage und Position erfolgen.In one embodiment of the invention, the optical sensor forwards a digital image of the environment, for example an image of the head or the eyes of the perceptual person, to the image evaluation device, this image forming an image two-dimensional image includes at least a portion of the head of the perceptive person. The image evaluation device can then determine an eye position, an eye rotation, a head position and / or a head rotation of the perceiving person, in particular relative to the position of the virtual image. The image evaluation device can determine one of these parameters or any combination of several of these parameters. On the basis of this information, an adaptation of the virtual image depth of the generated image and / or an adaptation of an image content of the generated image with respect to position and position can take place in the image generation device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bildauswerteeinrichtung derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie auf Grundlage der Bildinformationen des optischen Sensors Signale, insbesondere optischer, akustischer und/oder visueller Art, infolge bestimmter Ereignisse aussendet. Beispielsweise kann das Aussenden solcher Signale auf Basis der Augenposition, der Augendrehung, der Kopfposition und/oder der Kopfdrehung erfolgen. So können beispielsweise Informationen dem Fahrer des Fahrzeugs zugänglich gemacht werden, die beispielsweise die Peripherie des Fahrzeugs betreffen, wenn der Fahrer seinen Blick entsprechend ausrichtet. Ebenso können derartige Signale auf Basis von Gesten und/oder auf Basis eines Wachzustandes der wahrnehmenden Person erzeugt und übermittelt werden. In diesem Zusammenhang kann von der Bildauswerteeinrichtung beispielsweise ein Verfahren zur Messung einer Lidschlagfrequenz und ein Verfahren zur Messung eines Wachzustandes des Fahrers ausgeführt werden, so dass durch wirksame Signalgebung der Gefahrensituation vorgebeugt werden kann, dass der Fahrer am Steuer einzuschlafen droht.According to one Another embodiment is the image evaluation device designed and set up on the basis of the Image information of the optical sensor Signals, in particular optical, acoustic and / or visual, as a result of certain events sending out. For example, the emission of such signals Base of eye position, eye rotation, head position and / or turn the head. For example, information be made available to the driver of the vehicle who For example, concern the periphery of the vehicle when the driver align his gaze accordingly. Likewise, such Signals based on gestures and / or on the basis of a waking state the perceptual person is generated and transmitted. In In this context, for example, the image evaluation device can a method for measuring a blinking frequency and a method to measure a wakefulness of the driver so that by effectively signaling the dangerous situation can prevent the driver from falling asleep at the wheel threatening.
Die Kalibrierung der optischen Anordnung kann in einfacher Weise dahingehend unterstützt werden, indem in der Bildauswerteeinrichtung eine Kalibrierung einer initialen Augenposition oder Kopfposition des Fahrers auf Basis eines aktuellen Fahrzustandes des Fahrzeugs ausführbar ist. Beispielsweise kann angenommen werden, dass bei relativ hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Fahrer den Blick in die Ferne gerichtet hat, was für den Zustand spricht, dass die Augen im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind. In der Bildauswerteeinrichtung kann dann eine entsprechende Kalibrierung der initialen Augenposition vorgenommen werden.The Calibration of the optical arrangement can be done in a simple way supported by the image evaluator a calibration of an initial eye position or head position the driver based on a current driving condition of the vehicle is executable. For example, it can be assumed that at relatively high speed of the vehicle, the driver Looking into the distance, which speaks for the state that the eyes are aligned substantially parallel. In the Image evaluation device can then be a corresponding calibration the initial eye position are made.
Im Zusammenhang mit der eingangs erwähnten Problematik der Kalibrierung und/oder einer Rekalibrierung der optischen Anordnung im Falle von Verzerrungen, die sich erst mit der Zeit ergeben bzw. die Folge von äußeren Umständen sind, bietet die vorliegende Erfindung weitere Vorteile. Insbesondere kann mit Hilfe der Bildinformationen des optischen Sensors eine Kalibrierung und/oder eine Rekalibrierung der optischen Anordnung in einfacher und kostengünstiger Weise durchgeführt werden, ohne dass von außen in das System mechanisch eingegriffen werden muss. Beispielsweise ist von der Bildauswerteeinrichtung In formation hinsichtlich eines konkreten Objekts der Umgebung ermittelbar, wobei die Kalibrierung und/oder die Rekalibrierung der optischen Anordnung auf Grundlage der erfassten Ansicht des optischen Sensors auf das Objekt durchführbar ist. Auf Basis der Kenntnis von intrinsischen optischen Parametern der optischen Anordnung kann durch Auswertung der erfassten Objektinformationen die aktuelle Verzerrung im Vergleich zu einer Ausgangs-Verzerrung ermittelt werden. Das von dem optischen Sensor erfasste Objekt bildet somit eine Art Referenz, mit welcher Veränderungen im System der optischen Anordnung detektiert werden können, etwa eine Verschiebung des Head-Up-Displays relativ zur Windschutzscheibe oder temperaturbedingte Verzerrungen in der Windschutzscheibe im Lebenszyklus eines Fahrzeugs. Mit dieser Information kann der Strahlengang zur Bildabbildung so korrigiert werden, dass Bildverzeichnungen infolge sich verändernder Abbildungseigenschaften oder infolge sich verändernder Positionen von optischen Komponenten weitestgehend korrigiert werden können. Solche Veränderungen können beispielsweise auch durch individuelle Abweichungen innerhalb einer Fahrzeugserie oder durch Modellwechsel bedingt sein.in the Connection with the problem mentioned at the beginning Calibration and / or recalibration of the optical assembly in the case of distortions that arise only with time or the Result of external circumstances, offers the present invention further advantages. In particular, can with Help of the image information of the optical sensor a calibration and / or a recalibration of the optical arrangement in a simpler and cost-effective manner, without mechanically intervening in the system from the outside got to. For example, from the image evaluator In formation with respect to a concrete object of the environment determined, wherein the calibration and / or recalibration of the optical assembly based on the detected view of the optical sensor on the Object is feasible. Based on the knowledge of intrinsic optical parameters of the optical arrangement can by evaluation the captured object information compared the current distortion be determined to an output distortion. That of the optical Sensor detected object thus forms a kind of reference, with which Changes in the system of the optical arrangement detected such as a shift in the head-up display relative to the windshield or temperature-related distortions in the windshield in the life cycle of a vehicle. With this Information, the beam path for image mapping corrected so become that picture distortions due to changing Imaging properties or as a result of changing Positions of optical components are largely corrected can. Such changes can, for example also by individual deviations within a vehicle series or due to model changes.
Beispielsweise wird als Referenzobjekt der Umgebung ein Fahrersitz des Fahrzeugs verwendet. Unter Zuhilfenahme von Algorithmen der Bildverarbeitung kann die Position des Fahrersitzes von der Bildauswerteeinrichtung ermittelt werden. Hierzu können insbesondere optische Messverfahren wie markerbasierte, markerlose oder Infrarot-basierte Objekterkennung und Objektverfolgung zum Einsatz kommen. Sie basieren auf dem Verfahren, dass in ihren Abmessungen definierte Referenzgeometrien von einem Kamerasystem erfasst und von einem Augmented Reality System weiterverarbeitet werden. Dieses nähert aus der Orientierung im Raum und anhand der intrinsischen Parameter der optischen Anordnung die Position der Referenzgeometrie in allen sechs Freiheitsgraden (drei translatorische und drei rotatorische Freiheitsgrade) numerisch an. Damit kann die Position der Referenzgeometrie nachverfolgt ("getrackt") werden, was Aufschluss über sich verändernde Verzerrungen im optischen System gibt. Durch selbsttätige Nachjustierung von entsprechenden Komponenten im System, beispielsweise der Bilderzeugungseinrichtung oder der Optik, kann eine Korrektur der Verzerrung erreicht werden.For example becomes a reference object of the environment a driver's seat of the vehicle used. With the aid of image processing algorithms can the position of the driver's seat of the image evaluation device be determined. For this purpose, in particular optical measuring methods such as marker-based, markerless or infrared-based object recognition and object tracking are used. They are based on the procedure that in their dimensions defined reference geometries of a Camera system detected and processed by an augmented reality system become. This approaches from the orientation in space and the position based on the intrinsic parameters of the optical arrangement the reference geometry in all six degrees of freedom (three translational and three rotatory degrees of freedom) numerically. This can be the Position of the reference geometry tracked ("tracked"), which sheds light on changing distortions in the optical system. By automatic readjustment of corresponding components in the system, for example the imaging device or the optics, a correction of the distortion can be achieved.
Beispielsweise wird in einer Ausführungsform der Erfindung an dem Objekt eine Markierung angebracht, beispielsweise eine Markierung an dem Fahrersitz des Fahrzeugs, wobei die optische Anordnung derart eingerichtet ist, dass die Kalibrierung und/oder die Rekalibrierung der optischen Anordnung auf Grundlage der vom optischen Sensor erfassten Markierung durchgeführt wird. Ist die Markierung beispielsweise im Vergleich zur Ausgangsposition verzerrt in der Ansicht des optischen Sensors, so ist eine Korrektur der Verzerrung im optischen System des Head-Up-Displays erforderlich.For example, in one embodiment of the invention, a mark is attached to the object, for example a mark on the driver's seat of the vehicle, wherein the optical Anord is configured such that the calibration and / or the recalibration of the optical arrangement is performed on the basis of the detected by the optical sensor mark. If, for example, the mark is distorted in the view of the optical sensor compared to the starting position, a correction of the distortion in the optical system of the head-up display is required.
Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments and further developments of the invention are in the Subclaims specified.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Figur näher erläutert. Die
Die
optische Anordnung des Head-Up-Displays
Die
von der Bilderzeugungseinrichtung
Der
Umlenkspiegel
Erfindungsgemäß wird
in den Strahlengang zwischen der Bilderzeugungseinrichtung
In
einer Ausführungsform ist zusätzlich eine Lichtquelle
Allgemein
leitet die Kamera
Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäße System durch einen einfachen optischen Systemaufbau aus, wie oben beschrieben. Es ist keine Kalibrierung der Sensoren zur Bestimmung der Augenposition relativ zum Head-Up-Display erforderlich. Weiterhin können vergleichsweise kostengünstige Systemkomponenten verwendet werden.All in all the system according to the invention is characterized a simple optical system structure, as described above. It is not a calibration of the sensors for determining the eye position required relative to the head-up display. Furthermore you can used comparatively inexpensive system components become.
Alternativ
oder zusätzlich zur Augenposition kann durch die Bildauswerteeinrichtung
Sind
die Bildauswerteeinrichtung
In
der Bildauswerteeinrichtung
Ein
besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Systems
ist auch darin zu sehen, dass eine Kalibrierung und/oder eine Rekalibrierung
der optischen Anordnung
Die Vorteile dieser Ausführungsform sind vor allem darin zu sehen, dass eine Kalibrierung bzw. Rekalibrierung des Head-Up-Displays im laufenden Betrieb des Fahrzeugs ("on the fly") durchgeführt werden kann, ohne dass von außen mechanisch in das System eingegriffen werden muss, um Abweichungen zu erkennen und Komponenten zueinander auszurichten. Außerdem kann im Prinzip beliebig oft eine Rekalibrierung durchgeführt werden, so dass Veränderungen im optischen System über die Lebensdauer des Fahrzeugs hinweg laufend Rechnung getragen werden kann. Da das System grundsätzlich selbstjustierend eingerich tet werden kann, ist es hierzu nicht erforderlich, das Fahrzeug beispielsweise in eine Werkstatt zu bringen.The advantages of this embodiment are present All in all to see that a calibration or recalibration of the head-up display during operation of the vehicle ("on the fly") can be performed without the need to mechanically intervene in the system from the outside to detect deviations and Align components to each other. In addition, a recalibration can in principle be performed as often as desired so that changes in the optical system can be continuously taken into account over the lifetime of the vehicle. Since the system can basically be switched off in a self-adjusting manner, it is not necessary to bring the vehicle to a workshop, for example.
Im
Betrieb des Fahrzeugs kann die erfindungsgemäße
optische Anordnung außerdem als Informations- oder Steuerungsquelle
für eine Reihe von weiteren Anwendungen verwendet werden. Dazu
zählen beispielsweise Verfahren zur Gestenerkennung, um
beispielsweise Gesten des Fahrers erkennen zu können, um
eine entsprechende Einrichtung zu steuern. Auch können
Verfahren zur Überprüfung des Wachzustandes des
Fahrers und/oder zur Messung der Lidschlagfrequenz des Fahrers in der
Bildauswerteeinrichtung
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| R016 | Response to examination communication | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHMITT-NILSON SCHRAUD WAIBEL WOHLFROM PATENTA, DE Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: APPLE INC., CUPERTINO, US Free format text: FORMER OWNER: METAIO GMBH, 80335 MUENCHEN, DE |
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE |
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| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |