用于運行車輛用的自動立體觀測的視野顯示器的方法和控制設備的制造方法

用于運行車輛用的自動立體觀測的視野顯示器的方法和控制設備的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于運行車輛（100）用的自動立體觀測的視野顯示器（102）的方法（1500），其中所述方法（1500）具有調整步驟（1502）。在此，在使用所述視野顯示器（102）的觀察者（108）的右眼（704）的右視軸（502）和左眼（708）的左視軸（502）之間的會聚角（702）的情況下調整在所述視野顯示器（102）的右側圖像（402）和左側圖像（404）之間的錯位（700）。當所述視軸（502）在所述圖像（402、404）的投影面（504）中交叉時，無錯位地調整所述圖像（402、404）。
【專利說明】
用于運行車輛用的自動立體觀測的視野顯示器的方法和控制 設備
技術領域
[0001] 本發明設及一種用于運行車輛用的自動立體觀測的視野顯示器的方法、相應的控 制設備W及相應的計算機程序。
【背景技術】
[0002] W0 1998/035260 A1描述了一種全息屏幕，該全息屏幕可W借助激光投影器來描 繪并且可W集成到擋風玻璃中。
[0003] 出版物巧邱loring Design Parameters for a 3D 胎ad-Up Display; B;roy;H掃 ddi;Rrederksen et al;Pe;rvasive Displays 2014"介紹了一種立體觀測的平視顯示器。

【發明內容】

[0004] 基于運種背景，利用在此提出的方案提出了一種根據獨立權利要求所述的、用于 運行車輛用的自動立體觀測的視野顯示器的方法，此外提出了一種根據獨立權利要求所述 的、使用所述方法的控制設備W及最后提出了一種根據獨立權利要求所述的相應的計算機 程序。有利的設計方案由各個從屬權利要求和隨后的說明得出。
[0005] 在具有用于觀察者的右眼和左眼的同一個圖像的視野顯示器中在下述情況下出 現了視差錯誤:所述圖像與一個或多個W另一距離布置的目標對象一起被觀察。運種雙重 圖像由觀察者的大腦通過下述方式來過濾：眼睛之一優選被用于觀看。在此為了進行過濾 需要大腦相當大的努力。
[0006] 在此處提出的方案中，提供用于觀察者的右眼的右側圖像并且提供用于左眼的左 偵幡像，W便排除視差錯誤。在此形成了虛擬圖像，所述虛擬圖像可W近似自由地布置在空 間中。圖像的空間位置在此可W與觀察者的觀看距離相關地進行調整。特別地可W評估在 眼睛視軸之間的會聚角。
[0007] 提出了一種用于運行車輛用的自動立體觀測的視野顯示器的方法，其中所述方法 包括下述步驟： 在使用所述視野顯示器的觀察者的右眼的右視軸和左眼的左視軸之間的會聚角的情 況下調整在所述視野顯示器的右側圖像和左側圖像之間的錯位，其中當所述視軸在所述圖 像的投影面中交叉時，無錯位地調整所述圖像。
[000引自動立體觀測的視野顯示器可W理解成平視顯示器或擋風玻璃顯示器或前車窗 玻璃顯示器。在此所述視野顯示器被設計用于，在投影面中顯示兩個圖像，其中觀察者的右 眼僅能看到右側圖像。觀察者的左眼僅能看到左側圖像。右側圖像僅在右側的觀察區域中 可見。左側圖像僅在左側的觀察區域中可見。例如，視野顯示器的全息元件可W具有定向的 反射特性。錯位可W是行程(Wegstrecke)，w便使右側圖像和左側圖像的彼此對應的圖像 點彼此在投影面中錯開。
[0009]在此，彼此對應的圖像點可W是左側圖像和右側圖像的彼此相應的像素或者說圖 像元素，其利用所述錯位在投影面上投影。因此，所述錯位稱為行程，w便顯示右側圖像相 對于左側圖像移動。右側圖像和左側圖像的無錯位的顯示可W理解成運樣一種顯示，其中 右側圖像和左側圖像(特別是完全地)重疊，并且因此右側圖像的相應的圖像點在左側圖像 的所屬的圖像點上成像。所述觀察者可W是車輛駕駛員。
[0010] 所述方法可W包括下述步驟:確定所述圖像在所述投影面中的位置。所述確定可 W在使用觀察者的視軸和眼睛位置的情況下實現。在調整步驟中此外可W對確定的位置進 行調整。所述圖像可W-起在投影面中移動，而沒有改變錯位。由此可W補償觀察者的頭部 運動。
[0011] 所述方法可W包括下述步驟：由車輛的眼睛檢測裝置讀入眼睛信息。所述眼睛檢 測裝置被設計用于檢測觀察者的眼睛。眼睛位置W右眼睛位置值和左眼睛位置值成像。所 述視軸W右側視向值和左側視向值成像。由視向值和眼睛位置值來求得會聚角。由此可W 實時處理眼睛信息。從而可W快速調整所述錯位。
[0012] 可W在與觀察者相關的舒適區域內對所述錯位進行調整。在所述舒適區域內，觀 察者可W不用太費力地將兩個圖像組合成立體的觀看經歷。由此可W實現對觀察者較小的 負荷。
[0013] 所述方法可W包括對舒適區域進行匹配的步驟。在此所述舒適區域可對使用 者的輸入做出反應的方式進行匹配。所述舒適區域可W與觀察者的負荷狀態相關地進行調 整。當觀察者費力時，所述舒適區域能夠被縮小。觀察者可W通過使用者界面來輸入和/或 改變用于舒適區域的額定值。
[0014] 可W與待顯示的深度面(Tiefenebenen)的數量相關地對所述舒適區域進行匹配。 當所述深度面的數量增加時，所述舒適區域能夠被縮小。目標對象能W不同的距離示出。目 標對象在此配設有深度面。多個顯示的深度面與少量顯示的深度面相比可能要更費力地觀 察。所W可W縮小舒適區域，在該舒適區域內部顯示了目標對象。
[0015] 所述舒適區域可W與使用者相關地進行改變。當觀察者疲勞時，可W縮小所述舒 適區域。由此可W減小對觀察者的負荷。從而觀察者可W恢復。
[0016] 在使用眼睛信息的情況下可W識別觀察者的疲勞。特別地，可W對眼險閉合頻率 進行評估，并且替代地或補充地可W對眼險閉合持續時間進行評估。通過眼睛信息能可靠 地識別出，使用者是否疲勞。當使用者恢復時，所述舒適區域可W被重新放大。
[0017] 在此處提出的方案此外實現了一種控制設備，所述控制設備被設計用于，在相應 的裝置中執行、操控或實施在此提出的方法的變型方案的步驟。通過本發明的、形式為控制 設備的實施變型方案還能快速且有效地實現本發明的目的。
[0018] 控制設備在此可W理解成電設備，其處理傳感器信號并且與此相關地發送控制信 號和/或數據信號。所述控制設備可W具有界面，所述界面可W通過硬件和/或軟件構成。在 通過硬件構成時，所述界面例如可W是所謂的系統-ASIC的一部分，運一部分包含控制設備 的最不同的功能。然而，所述界面還可W是獨自的集成電路或至少部分地由分立的構件組 成。在通過軟件構成時，所述界面可W是軟件模塊，運些軟件模塊例如在微型控制器上存在 于其它軟件模塊旁。
[0019] 計算機程序產品或具有程序代碼的計算機程序也是有利的，所述程序代碼可W存 儲在機器可讀的載體或存儲介質如半導體存儲器、硬盤存儲器或光學存儲器上，并且被用 于執行、實施和/或操控根據前述實施方式之一所述的方法的步驟，特別是當程序產品或程 序在計算機或裝置上執行時。
【附圖說明】
[0020] 下面借助附圖示例性地詳細闡述在此提出的方案。其中： 圖1示出了具有視野顯示器的車輛的圖示； 圖2示出了來自駕駛員視角的聚焦到前面行駛的車輛上的交通場景的圖示； 圖3示出了來自駕駛員視角的聚焦到視野顯示器上的交通場景的圖示； 圖4示出了具有控制設備的視野顯示器的圖示，所述控制設備用于運行根據本發明的 一種實施例的視野顯示器； 圖5示出了根據本發明的一種實施例的、具有組合器的、自動立體觀測的視野顯示器的 圖示； 圖6示出了根據本發明的一種實施例的、自動立體觀測的擋風玻璃顯示器的圖示； 圖7示出了在根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器中在圖像錯位和 會聚角之間的關系的示意圖； 圖8示出了在根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器中在圖像錯位和 虛擬圖像距離之間的關系的示意圖； 圖9示出了具有根據本發明的一種實施例的視野顯示器的車輛的圖示； 圖10示出了在根據本發明的一種實施例的視野顯示器中來自駕駛員視角的交通場景 的圖示； 圖11示出了在根據本發明的一種實施例的視野顯示器中處于虛擬圖像距離和投影距 離之間的關系中的舒適區域的圖示； 圖12示出了在根據本發明的一種實施例的視野顯示器中處于虛擬圖像距離和投影距 離之間的關系中的、縮小的舒適區域的圖示； 圖13示出了用于運行根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器的方法 的流程圖表;和 圖14示出了用于運行根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器的方法 的工作原理的圖示。
【具體實施方式】
[0021] 在下面對本發明的有利的實施例的描述中，相同的或類似的附圖標記用于在不同 的附圖中示出的且起類似作用的元件，其中省略了對運些元件的重復描述。
[0022] 圖1示出了車輛100的圖示，該車輛具有視野顯示器102。所述視野顯示器102設計 成前車窗玻璃顯示器102。在此，要顯示的信息的真實圖像104在車輛100的擋風玻璃106的 區域中產生。所述圖像104在車輛100的觀察者108的視野中產生、在此為駕駛員108的視野 中產生。
[0023] 在擋風玻璃顯示器102或單獨地集成在車輛內的、與行駛場景重疊的、透明的顯示 器102中，在顯示器102上顯示的圖像104作為真實的圖像102出現在擋風玻璃106或者單獨 的玻璃-或塑料擋風玻璃的區域中并且不像在HUD中那樣W較大的距離(大于1.8 m)作為虛 擬圖像出現。由此，與冊D相比在讀出擋風玻璃顯示器102上的圖像內容時，駕駛員108的眼 睛需要從行駛場景至擋風玻璃顯示器102較為費力地進行聚焦(視力調節)和轉動(會聚）。 當駕駛員108觀察行駛場景時，其眼睛的各個光軸幾乎平行，因此在附近(在10米W內）的目 標對象雙重顯現。如果在附近的目標對象現在由在透明的顯示器102上示出的圖像內容104 組成，則其可能雙重出現并且可能起干擾作用。
[0024] 圖2示出了來自駕駛員視角的聚焦到前面行駛的車輛200上的交通場景202的圖 示。所述交通場景202從圖1中的駕駛員的視角示出。駕駛員通過擋風玻璃106向前看到交通 場景202。在此，駕駛員的右眼和左眼聚焦到前面行駛的車輛200上。然而不僅右眼而且左眼 都捜集到了在擋風玻璃106中的圖像104。由此，圖像104作為右側虛像204和左側虛像206雙 重地出現。
[0025] 圖3示出了來自駕駛員視角的聚焦到視野顯示器102上的交通場景202的圖示。交 通場景202相應于在圖2中的交通場景。與此相比，右眼和左眼在此聚焦到圖像104上。然而 不僅右眼而且左眼都捜集到了前面行駛的車輛200。由此前面行駛的車輛200雙重地出現。 [00%]在圖1中示出了擋風玻璃顯示器102,其具有示例性的圖像內容104,在運種情況下 為數字速度顯示104。如果駕駛員108觀察行駛場景，即在約10 m至500 m的范圍內的距離， 則所述圖像內容104雙重地出現，如在圖2中示出的那樣。相反如果駕駛員觀察擋風玻璃顯 示器102的圖像內容104,則其后面的行駛場景200雙重地出現，如在圖3中示出的那樣。運種 效果在擋風玻璃顯示器102中導致了眼睛在遠視和近視之間頻繁地切換，上述情況長時間 會使人疲倦。
[0027]如果圖像內容104在擋風玻璃顯示器102上顯示出，則所述圖像內容在下述情況下 典型地雙重地出現:駕駛員108觀察行駛場景202的目標對象200，在運種情況下為前面行駛 的車輛200。由此在外圍視野中難W識別擋風玻璃顯示器102的圖像內容104。相反，如果駕 駛員觀察在擋風玻璃106上(微觀示出）的圖像內容，則該駕駛員雙重地看到行駛場景202。 [00%]在主要視野附近布置的透明顯示器102中，由于較小的圖像距離而產生了下述問 題：當駕駛員108例如在顯示器102上看到前面行駛的車輛200時，其雙倍地看到透明顯示器 102的圖像內容104。由于會聚，圖像104側向地彼此錯開。運一點在下述情況下非常干擾:透 明顯示器102上的圖像內容104靠近行駛情況202并且也不能在外圍視野中適合地讀出一在 某種程度上可W說沒有直接觀看一因為所述圖像內容104平面地雙重地顯現。
[0029] 圖4示出了具有控制設備400的視野顯示器102的圖示，所述控制設備用于運行根 據本發明的一種實施例的視野顯示器102。如在圖1中那樣，視野顯示器102安裝在車輛100 中。與此相比，所述視野顯示器102在此設計成自動立體觀測的平視顯示器102。所述平視顯 示器102對用于觀察者108的右眼的右側圖像402進行投影并且對用于觀察者108的左眼的 左側圖像404進行投影。被投影的圖像402、404在平視顯示器102的圖像傳感器406上產生并 且通過透鏡系統408反射到擋風玻璃106中。所述圖像402、404在觀察者108的眼睛所處的觀 察區域410內由所述擋風玻璃106來轉向。所述圖像402、404由控制設備400來整理，W便使 圖像內容412針對觀察者108立體地W預先確定的距離顯現。為此所述觀察者通過檢測裝置 414來檢測并且特別是獲知眼睛的位置和視向。基于眼睛的位置和視向或者說視軸，確定了 在右側圖像402和左側圖像404之間的錯位，W便獲得立體效果。
[0030] 在此提出了一種自動立體觀測的平視顯示器102(冊D)，其具有適應的顯示區域， 所述顯示區域在深度知覺(Tiefendarstellung)方面考慮了駕駛員108的當前的舒適區域。
[0031] 在此提出的方案中，對自動立體觀測的平視顯示器102(HUD)的特殊的使用場景進 行探討。作為一個重要方面在運種情況下可W提出，在LCD-屏幕中和在自動立體觀測的冊D 中的（虛擬的）投影距離明顯彼此不同。在此，HUD 102可W稱為透視顯示器（還稱為see- throu曲Display)或視野顯示器。運個顯示（單元)412根據使用者的疲勞狀態來調節。在 此，借助使用者的人眼跟蹤裝置414來檢測使用者的眼睛的視向和內部轉動，W及獲知并考 慮觀看調節的時間變化及其持續時間，W便評估是否存在或可能存在駕駛員108利用在顯 示單元412上的顯示符號的問題。
[0032] 平視顯示器102(冊D)用于在駕駛員108的觀察區域410中顯示與行駛相關的信息 412(例如速度指示、導航信息、警告指示或更多）。虛擬圖像412-一在該虛擬圖像中示出信 息--與真實環境重疊。
[0033] 原則上，HUD102包括光源、圖像傳感器單元406和進行成像的透鏡系統408。離開所 述系統的光落到擋風玻璃106或在其之后安裝的組合器-窗玻璃上、由所述擋風玻璃或組合 器-窗玻璃部分地反射并且進入到駕駛員108的眼睛410,駕駛員W通過透鏡系統408定義的 距離W及同樣由該透鏡系統確定的放大來感知在其之前的虛擬圖像412。
[0034] 作為光源例如可W使用LED或激光二級管，其從后面照亮了提供圖像內容的LCD 406。替選地，可W使用不同的投影器。在此，未來可W更多地使用基于DMD技術、LCoS技術或 激光技術的小型投影器。此外致力于實現接觸模擬的顯示。運種接觸模擬的顯示在兩個眼 睛觀看相同的圖像的雙目并用的實施方案中占據非常大的結構空間體積。雙目并用的變型 方案一一在該雙目并用的變型方案中兩個眼睛觀看各個略微不同的圖像402、404--除了 立體觀測的深度感覺(Tiefenempfindung)("3-D-效果"）的附加功能之外，還可望得到在牢 固性、構造空間和成本方面的突出優點。
[0035] 借助自動立體觀測的皿D 102(asHUD)，能W3D的方式示出與行駛相關的信息412， 而駕駛員108不需要附加的輔助器件，例如百葉窗眼鏡或偏光眼鏡。因此，駕駛員108即使在 頭部運動時也能隨時觀察完美的圖像412，as冊D 102需要：頭部跟蹤系統414,該頭部跟蹤 系統能夠分析駕駛員108的頭部位置和眼睛位置410;和相應的跟蹤器。在圖4中示出了 asHUD系統102的原理結構的系統總覽。
[0036] 圖5示出了根據本發明的一種實施例的、具有組合器500的、自動立體觀測的視野 顯示器102的圖示。所述視野顯示器102如在圖1至圖4中那樣安裝在車輛中。所述圖像傳感 器406由光源來照明。在所述圖像傳感器406上產生右側圖像和左側圖像。所述組合器500朝 向觀察者108的眼睛反射所述圖像傳感器406的反射波。所述組合器500在此布置在擋風玻 璃106的下邊緣處。因此當駕駛員眺望遠方時，所述組合器500在觀察者108的眼睛的視軸 502之下。換句話說，所述組合器500布置在觀察者108的外圍視野中。針對觀察者108在所述 擋風玻璃106的范圍內在投影面504中形成了虛擬圖像504。
[0037] 在圖5中示出了一種實施例，其中通過在儀表盤中下沉的、定向福射的全息投影窗 玻璃406,通過平坦的玻璃窗500(或組合器-窗玻璃)來成像。運種實施例具有的優點在于， 所述系統102可W與擋風玻璃106無關地使用，并且所述圖像作為虛擬圖像504例如在所述 擋風玻璃106之后被看到，運一點由于放大的圖像距離而被使用者舒適地感知。
[0038] 在另一種未示出的實施例中，所述圖像被直接投影到單獨的組合器-玻璃窗上，所 述組合器-玻璃窗則例如具有帶有全息散射功能的光敏聚合物層。在此，取消了與擋風玻璃 顯示器相比擴寬的圖像距離的優點，為此所述系統更節省位置且相對不復雜，因為所述系 統由較少的組件組成。
[0039] 還可W考慮圖5中示出的"反射顯示器（Einspiegelungsanzeige)102"的變型方 案，其中所述圖像不通過單獨的窗玻璃、而是直接通過擋風玻璃106反射。運種實施例的優 點在于，不需要在儀表盤中安裝附加的組件，并且因此不能看到單獨的組合器500的可能進 行干擾的棱。在運種實施例中，在較小的擋風玻璃彎曲時還形成了被使用者評估為可接受 的圖像。
[0040] 立體觀測的顯示器102還可W實現為組合器-顯示器102,如其在該附圖中示出的 那樣。立體觀測的顯示器102-一該立體觀測顯示器也在該特征方面W全息投影顯示器406 為根據一一同樣可W通過運種組合器-顯示器102來實現。在運種情況下，全息投影顯示器 406不透明并且通過平面的組合器500成像。立體觀測顯示器406的圖像顯現為虛擬圖像 504。其優點在于，與在下面描述的實施例相比相對于駕駛員眼睛有略微更大的圖像距離。
[0041] 圖6示出了根據本發明的一種實施例的、自動立體觀測的擋風玻璃顯示器102的圖 示。所述擋風玻璃顯示器102還可W稱為視野顯示器102。與圖5中的視野顯示器相比，在此 所述右側圖像和左側圖像在集成到前車窗玻璃106中的投影區域600或者說投影面中產生。 為此，兩個投影器602分別將圖像之一從下方投影到投影區域600中。在投影區域600中，全 息膜604布置在前車窗玻璃106中或上。所述膜604形成了用于觀察者108的右眼的右側觀察 區域606和用于左眼的左側觀察區域608。在右側觀察區域606中可W看到右側圖像，在左側 觀察區域608中可W看到左側圖像。通過投影器602的側向運動，觀察區域606、608可W側向 地隨同觀察者108-同運動。
[0042] 換句話說，提出了一種具有動態的會聚匹配裝置的立體觀測擋風玻璃顯示器102。
[0043] 透明顯示器102的一種優選的實施例是在圖6中示出的擋風玻璃顯示器102。在此， 實現全息散射功能的光敏聚合物膜604被層壓到擋風玻璃106中或上。通過與兩個單獨的圖 像投影器602適合地組合，如示出的那樣可W產生自動立體觀測的圖像內容。
[0044] 示出了自動立體觀測的擋風玻璃顯示器102的一種實施例。W虛線示出的區域600 是可使用的顯示面600,該顯示面由兩個投影器602來照明。W全息的方式實現的透明顯示 器600使由第一投影器602顯示的圖像衍射到第一眼框606中，由第二投影器602顯示的圖像 衍射到第二眼框608中。通過投影器602的側向移動，可W改變眼框606、608的側向位置，W 便跟隨側向的頭部運動。
[0045] 圖7示出了在根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器102中在圖 像錯位700和會聚角702之間的關系的示意圖。在此，所述視野顯示器102安裝在車輛100中， 并且車輛100的駕駛員經由視野顯示器102看到前面行駛的車輛200。因為駕駛員的右眼704 與左眼708相距了一個眼間距706,所W眼睛704、708的視軸502在下述情況下彼此間具有會 聚角702:兩個眼睛704、708對準同一點710。當右側圖像402和左側圖像404應當立體地顯現 在所述點710處時，在右側圖像402和左側圖像404之間的圖像錯位700與在眼睛704、708和 圖像402、404之間的觀看距離712、在眼睛704、706和被觀看的點710之間的距離714W及眼 間距706相關。
[0046] 會聚角702目（Theta)可W是在左眼708和右眼704的視軸502之間的角702,S可W 是從駕駛員眼睛704、708至擋風玻璃106的距離712,并且d可W是差距700、即W立體觀測的 方式在擋風玻璃106上示出的圖像402、404的錯位700,該錯位被示出W便使得目標710W距 離714 Z來顯現。
[0047]圖8示出了在根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器102中在圖 像錯位700和虛擬圖像距離714之間的關系的示意圖。所述視野顯示器102在此基本上相應 于圖4至圖6中的視野顯示器之一。圖像402、404布置在相同的投影面504中。如示出的那樣， 在兩個實例中、如在相同的錯位700、相同的觀看距離712情況下一一然而分別具有不同的 附圖標記一一引起了不同的虛擬圖像距離714。
[004引在第一實例中，右側圖像402布置在左側圖像的右側。右眼704觀察右側圖像402。 左眼708觀察左側圖像404。由此對于觀察者來說形成了下述印象，虛擬圖像412與實際圖像 402、404相比會距離更遠。
[0049] 在第二實例中，右側圖像402布置在左側圖像的左側。在此，右眼704此外觀察右側 圖像402。左眼708此外觀察左側圖像404。由此對于觀察者來說形成了下述印象，虛擬圖像 412會布置在觀察者和圖像402、404之間。
[0050] 換句話說，在圖8中示出了立體觀測的3-D-觀看的原理，其說明了用于交叉的（右 偵D和非交叉的（左側)觀看情況的虛擬圖像距離714(VID)和虛擬銀幕距離712(VSD)的大 小。
[0051 ] 成像透鏡系統確定了所述系統102的虛擬銀幕距離712(VSD)。通過兩個單圖像 402、404在顯示器上或在虛擬銀幕距離712 VSD上的水平錯位700 d，可W選擇距離714(虛 擬圖像距離VID)，其中駕駛員看到圖像412。在圖8中針對交叉的和非交叉的觀看情況示出 了參數一一虛擬銀幕距離712 VSD和虛擬圖像距離714 VID。所述虛擬圖像距離714 VID通 過下述公式來確定，
其中a代表駕駛員的瞳孔間的眼間距706。分母中的符號確定了，所述圖像412位于虛擬 銀幕距離712 VSD之前還是之后。所述系統102能夠匹配于眼間距706, W便駕駛員能W希望 的距離714感知圖像信息412。
[0052] 因為駕駛員的眼間距706是不可缺少的信息，系統102需要所述信息，W便如此實 現圖像視圖412,使得所述圖像視圖針對各個駕駛員W有意的距離714來顯現，所W系統102 立即能夠測量駕駛員的眼間距706并且相應地對視圖402、404進行匹配。關于下視角例如還 要考慮駕駛員的尺寸。于是用于頭部跟蹤的攝像機還被用于，獲知運些信息并且使圖像視 圖402、404個性化地匹配于駕駛員。附加地，駕駛員可W保存在亮度、顏色、對比度或舒適區 域方面的本人優先權。
[0053] 圖9示出了具有根據本發明的一種實施例的視野顯示器102的車輛100的圖示。所 述視野顯示器102基本上相應于如在圖5和圖6中示出的圖像顯示器。所述視野顯示器102于 是在此是擋風玻璃顯示器102或者說前車窗玻璃顯示器102。為了駕駛員108使得用于右眼 704的右側圖像402和用于左眼708的左側圖像404逐漸顯現(eingeblendet)到擋風玻璃106 或者說前車窗玻璃106中。圖像402、404彼此間具有一錯位700,因為所述駕駛員108看到在 其車輛100之前的行駛場景，并且因此眼睛704、708的視軸在圖像402、404的投影面之后交 叉。圖像402、404透視地失真地逐漸顯現，W便從駕駛員108的視角獲得非失真的圖像。
[0054] 透明的顯示裝置102可W借助體積全息圖來實現。車輛100可W具有用于駕駛員觀 察的系統，所述系統可W檢測駕駛員108的視向。
[0055] 為了避免雙重圖像，提出了，在駕駛員108的眼睛704、706的實時獲知的會聚角的 基礎上結合用于進行動態差距匹配(〇139日1'；[1：扣3日叩日3311叫）的系統使用立體觀測的擋風 玻璃顯示器102或單獨安裝的立體觀測的透明顯示器102。
[0056] 運一點需要用于檢測視向的系統，所述系統能可靠地且實時地區分至少兩種情 況："駕駛員108觀看行駛場景"和"駕駛員108觀看透明顯示器102的圖像內容402、404"。如 果駕駛員108觀看行駛場景，則如此調整在各個針對左眼708和針對右眼704在擋風玻璃顯 示器102上示出的圖像內容402、404之間的差距700,使得雙重圖像被最小化。運一點相應于 圖像內容402、404W立體觀測的方式移動到駕駛員108的觀察面中。反之如果駕駛員108將 其目光轉到擋風玻璃顯示器102的圖像內容402上，則所述圖像內容不W立體觀測的方式示 出，從而駕駛員108也如習慣的那樣可W讀出顯示器、例如每個其它的車輛顯示器。
[0057] 附加的眼睛位置追蹤是必要的，W便即使在駕駛員108的側向頭部運動時仍能保 持自動立體觀測的效果。
[0058] 在沒有雙重圖像的情況下能夠讀出在擋風玻璃106上W立體觀測的方式示出的圖 像內容402、404。所述讀出可W在下述情況下實現:沒有對眼睛704、708進行在讀出傳統的 車輛顯示器(例如組合儀表)時需要的會聚匹配。由此在讀出圖像內容402、404時形成了時 間優點和舒適性優點，由此最終能改進行駛安全性。在相應地對擋風玻璃顯示器102的圖像 內容402、404進行尺寸匹配時，所述圖像內容還可W在外圍視野中感知和讀出，在某種程度 上可W說沒有直接觀看。示出的內容402、404的尺寸則可W根據在外圍視野中較小的眼睛 分辨率進行匹配。
[0059] 在圖9中示出了自動立體觀測的擋風玻璃顯示器102,然而其W立體觀測的方式示 出了與圖1中相同的圖像內容402、404。駕駛員108的左眼708和右眼704在此分別看到兩個 彼此錯開示出的目標對象402、404之一。當駕駛員108觀看行駛場景時，通過自動立體觀測 的視圖沒有形成雙重圖像。
[0060] 圖10示出了在根據本發明的一種實施例的視野顯示器102中來自駕駛員視角的交 通場景202的圖示。所述交通場景202基本上相應于在圖2和圖3中的交通場景。在此示出了 ： 如在圖9中的駕駛員，雖然其利用右眼觀察右側圖像并且利用左眼捜集左側圖像，但是看到 共同的未失真的虛擬圖像412,所述圖像在前面行駛的車輛200和其車輛100之間浮動地顯 現。
[0061] 如果所述圖像內容402、404在擋風玻璃顯示器102上W立體觀測的方式示出，則所 述圖像內容402、404在下述情況下沒有雙重地顯現：駕駛員觀看行駛場景202的目標對象 200-一在運種情況下為前面行駛的車輛200。因此，在運種示出方式中所述圖像內容402、 404可W在外圍視野中被讀出并且不受干擾地顯現。
[0062] 針對運種問題的解決方案是顯示自動立體觀測的圖像內容402、404,只要駕駛員 108沒有觀看透明顯示器102,則所述圖像內容就通過下述方式示出：所述圖像內容可W至 少在外圍視野中被讀出。當駕駛員直接觀看所述圖像內容或顯示器時，則關閉自動立體觀 測的顯示，因為所述顯示由于較小的圖像距離對于眼睛來說不舒適。
[0063] 圖11和圖12示出了在根據本發明的一種實施例的視野顯示器中處于在虛擬圖像 距離714和投影距離712或觀看距離712之間的關系中的舒適區域1200的圖示。在此在圖11 中描述了用于各個示出的虛擬圖像的舒適區域1200。在圖12中示出了用于多個虛擬圖像的 舒適區域1200,其中所述虛擬圖像W不同的距離714示出。在舒適區域1200中，75%的觀察者 對圖像內容的觀察感知為舒適的。所述舒適區域1200在與觀察者的最小間距1202的情況下 開始并且在最大間距1204的情況下結束。在開頭所述的出版物"Exploring Design Parameters for a 3D Head-Up Display"中描述了運種研究，其中詳細研究了舒適區域的 在此僅示例性描述的界限。
[0064] 所述舒適區域1200在此隨著增加的觀看距離712而增大。在W多個距離同時示出 的圖像中，所述舒適區域1200與在各個圖像中的情況下相比更小。附加地，最小間距1202在 多個被觀看的圖像情況下相對于各個圖像移動至較大的圖像距離714,而所述最大間距 1204變小。
[0065] 在圖11中與用于表示虛擬3-D-目標對象的虛擬圖像距離714 VID和虛擬銀幕距離 712 VSD相關地示出了舒適區域1200。所述舒適區域1200代表75%的受檢者。在相鄰于舒適 區域1200的區域中，還有50%的受檢者處于其舒適區域內。
[0066] 在圖12中與用于表示Ξ個虛擬3-D-目標對象(前面、中間、后面）的虛擬圖像距離 714 VID和虛擬銀幕距離712 VSD相關地示出了舒適區域1200。中間區域1200表示75%的受 檢者的舒適區域。在相鄰的區域中，還有50%的受檢者處于其舒適區域內。
[0067] 特別地在開頭所述的出版物巧xploring Desi即Parameters for a 3D Head-Up Displa/'中，借助由用于HUD-應用的虛擬圖像距離VID 714和虛擬銀幕距離VSD 712組成的 相互關系的實例值來描述舒適區域1200。此外，詳細闡述了舒適區域1200的前界限1202和 后界限1204。在此還將具有多個(虛擬的)投影距離714的系統作為主題。
[0068] 除了由在圖8中介紹的公式再現的關系之外，每個人的3-D-感知個性化地不相同。 從而每個人還具有個性化的區域，在該個性化的區域中所述虛擬圖像距離714 VID在確定 的虛擬銀幕距離712 VSD情況下可W移動，其中針對其可W實現舒適的3-D-觀看。所述區域 可W稱為舒適區域1200。所述舒適區域1200決定性地由視力調節-會聚-沖突的標準來限 定。如果超過所述舒適區域1200,則駕駛員可W感覺到不適和不舒服(例如眼睛疼、頭疼）。 可能不再能實現所希望的3-D-感知。
[0069] 每種類型的身體不適感覺、同樣如借助as冊D示出的與行駛相關的信息的感知損 失可能在道路交通中形成風險，并且不僅危及到駕駛員的安全而且危及到所有其它交通參 與者的安全。
[0070] 在此提出的方案中提出了一種具有自動適應的顯示區域1200的自動立體觀測的 HUD。在此，所述顯示區域不僅匹配于相應的駕駛員，而且還匹配于其當前的身體和/或屯、里 情況。由此避免了，所述3-D-顯示處于駕駛員的（目前的)舒適區域1200之外，據此確保了對 于駕駛員來說舒適的感知，并且避免了眼睛疼、頭痛或不舒服，運一點引起了行駛安全性和 愉悅因素的提局。
[0071] 所述as冊D使用頭部跟蹤的數據和其它由頭部跟蹤攝像機拍攝的信息，W便使得 在其中示出圖像內容的顯示區域1200的尺寸和深度面的數量自適應地匹配于駕駛員的目 前的舒適區域1200。由此實現了對3-D-顯示的降低的負面影響，其可能引起一些癥狀，如頭 痛、眼睛疼、不舒服。此外降低了圖像信息不能合并的風險。由此可W實現延長了的使用期 限，因為例如在疲勞時限制所述舒適區域1200,對此在沒有自動適應地匹配駕駛員的情況 下必須切斷所述系統，因為在顯示中的感知對于其來說不舒適。
[0072] 此外，會使得駕駛員的疲勞更少，因為所述顯示器如此匹配于駕駛員，使得駕駛員 最低限度地疲勞。所述顯示區域1200可W單獨地針對交叉的和非交叉的觀看情況W不同的 方式進行調整，即顯示區域1200的前界限1202和后界限1204可W單獨地進行改變。具有特 別大的舒適區域1200的駕駛員還可W使用該舒適區域。所述系統可W根據不同的駕駛員/ 情況來調整。引起了經驗因素的提高、安全性的提高和舒適性的提高。
[0073] 所述舒適區域1200與所選擇的虛擬銀幕距離712 VSD非常相關。根據虛擬銀幕距 離712 VSD得出了虛擬圖像距離714 VID的確定的區域1200,在該區域中可W顯示信息，從 而駕駛員可W舒適地感知運些信息。與虛擬銀幕距離712 VSD相關地檢查了所述區域1200。 所述結果在圖12和圖13有質量地示出。在"Exploring Design化rameters for a 3D Head-Up Display ;Broy;冊ckh;Frederksen et al ；Pervasive Displays 2014"中描述了 更精確的值。所述舒適區域1200代表75%的受檢者的感知為舒適的區域。因此，還應根據在 asHUD中應用的虛擬銀幕距離712 VSD，為了顯示信息而在虛擬圖像距離714 VID的下限 1202 VIDmin和上限1204 VIDmax內來選擇相應適配的區域1200。在利用多個虛擬銀幕距離 712 VSD或甚至一個能變化的虛擬銀幕距離712 VSD來工作的系統中，同樣可W在變換或改 變虛擬銀幕距離712 VSD時注意相應地匹配虛擬圖像距離714 VID的用于顯示的區域1200。
[0074] 所述舒適區域1200當然不僅與虛擬銀幕距離712 VSD相關，而且還與具有不同虛 擬圖像距離714 VID的虛擬圖像面的數量相關，所述虛擬圖像距離用于顯示器。在此提出的 asHUD還包括：與圖像內容、特別是應用的虛擬圖像面的數量相關地匹配所述舒適區域 1200。
[0075] 附圖11和12與VSD相關地僅示出了舒適區域的數量級和通常的分布。具體數值與 具體情況相關，關于基礎研究的細節可W從上述出版物中獲悉。
[0076] 此外，在圖11和12中示出的憑經驗獲知的值不能有效地針對每個駕駛員，在此存 在較大的個體差異。此外，駕駛員的舒適區域1200可W改變。在此，如下因素起較大作用:疲 勞、對比度、使用期限、視覺缺陷等。因此在所述系統的另一種實施例中，不僅如上所述的那 樣考慮虛擬銀幕距離712 VSD和虛擬面的數量，而且還考慮駕駛員的個性化的、隨時間變化 的狀態。
[0077] 在一種簡單的實施例中，駕駛員可W為所述系統給出反饋，只要其舒適區域1200 受到損害，運就是說只要他不舒適地感知當前顯示內容。在此輸入裝置例如可W包括：旋 鈕、操作元件、方向盤按鍵、觸摸顯示屏或者還有語音-或手勢控制裝置。在此所述輸入裝置 可W是一種簡單的輸入設備，其中駕駛員僅能縮小或擴大所使用的舒適區域1200的尺寸， 或者然而也可W是較為復雜的輸入設備，其使得駕駛員能夠借助輸入裝置直接調整虛擬圖 像距離714 VID的前界限1202和后界限1204和/或深度面的最大數量。
[0078] 在另一種實施例中所述系統更復雜。所述系統自動地識別何時超出駕駛員的舒適 區域1200并且自動地調整所述舒適區域。
[0079] 駕駛員的觀測允許所述顯示區域714匹配于駕駛員的目前的舒適區域1200。為此 由頭部跟蹤系統的攝像機圖像獲得信息。
[0080]通常的疲勞可W借助改變的轉向行為或者由駕駛員的面部的攝像機圖像來獲知。 在此例如考慮目光、眼險閉合頻率、眼險閉合持續時間、按百分比計算的閉眼或打哈欠。因 此，由轉向角傳感器的運些信息且通過頭部跟蹤攝像機可W檢測駕駛員的疲勞狀態。如果 要是存在疲勞，則在運種情況下假設，W縮小的顯示區域714和較少的深度面來顯示出簡化 圖。
[0081 ] 顯示區域的縮小在此例如可W關于前界限1202^20%的步進(Schritt) (VIDmin被 擴大了 20%)來調整并且關于后界限1204 W10%的步進(VIDmax被縮小了 10%)來調整。同時所 使用的深度面的數量可W分別減少一個。在每個步進之后進行重新評估駕駛員行為并且必 要時進行另一個步進。如果實現了下述狀態一一在該狀態中駕駛員又可W毫無問題地對待 HUD-顯示器，則首先維持運種狀態。如果駕駛員的連續觀察得出下述結論，對于駕駛員來說 讀出顯示器越來越容易，則所述系統能W相同的步進沿各個其它方向再次擴大其顯示區域 1200。
[0082] 所提出的系統不僅能夠借助人眼跟蹤裝置來獲知駕駛員的視向，而且能從兩個眼 睛內部轉動的度數來推斷出駕駛員的視軸的會聚面。因此能識別出觀察圖像內容的持續時 間及其隨著時間的變化。為了能檢測圖像內容，需要不僅視向適合于所示出的目標對象而 且視軸的會聚面也適合于所示出的目標對象。如果持續時間逐漸變長，直至駕駛員實現了 運種持久的觀察狀態，則可組合困難提高為出發點。所述系統存儲了：駕駛員需要多久 直至視向和會聚面匹配，并且需要多久駕駛員看到顯示的目標對象。如果所述時間對于各 個駕駛員來說非典型地長或者超過之前定義的絕對值或者說隨著使用期限明顯提高，則所 述系統如上所述的那樣W縮小舒適區域1200和所使用的深度面的數量來作出反應。
[0083] 如果駕駛員還不能夠組合圖像，則關閉3-D-模式。所述系統于是作為2-D-冊D來工 作并且可W使用透視顯示。在下一次行駛中斷后或根據駕駛員的愿望重新接通3-D-模式。 為此所述駕駛員必要時使用上述輸入裝置。
[0084] 所述系統利用在每個時間示出的圖像內容來校正由駕駛員觀察獲得的數據。由運 種比較得知，哪些信息當時最使駕駛員感興趣。于是所述信息例如可W布置在視野的中屯、 并且只要其不是W觸摸模擬的方式示出則布置在顯示區域的中屯、，其中分別例如觀察一分 鐘并且然后可W對此作出反應。
[0085] 綜上所述可W發現，在此提出的系統在下述情況下能夠對圖像內容的深度位置 (Tiefenposition)714進行匹配并且較窄地排列所使用的深度面W及縮小其數目：全部上 述信息向所述系統顯示了，圖像內容目前處于對于駕駛員來說舒適的區域1200之外。在此 目標是，僅使用駕駛員的個性化的瞬間的舒適區域1200。于是如果駕駛員例如已經在途中 很長時間，并且附加地或替代地天變黑且駕駛員變疲勞，則其舒適區域1200變小。于是可能 使得駕駛員越來越難地識別出在較小的虛擬圖像距離714 VID情況下示出的信息。在運種 情況下，駕駛員需要更多的時間，用于讀出運些信息。所述系統對此作出反應并且放大了最 小使用的虛擬圖像距離1202 VID，直至所述系統能確定駕駛員在使用具有自動適應的顯示 區域的asHUD的方面不再有困難。
[0086] 圖13示出了用于運行根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器的 方法1500的流程圖表。所述方法1500具有步驟1500:調整在視野顯示器的右側圖像和左側 圖像之間的錯位。在此，所述錯位在使用視野顯示器的觀察者的右眼的右視軸和左眼的左 視軸之間的會聚角的情況下進行調整。當所述視軸在圖像的投影面中交叉時，在子步驟 1502中無錯位地調整所述圖像。
[0087] 在一種實施例中，所述方法1500具有確定步驟1504。所述步驟1504具有多個子步 驟1504。在第一子步驟1504中確定觀察者的視向。在第二子步驟1504中確定會聚角。在第Ξ 子步驟1504中確定眼睛位置。
[0088] 在確定視向時區分開:觀察者是眺望遠方還是觀察者觀看視野顯示器。在確定會 聚角時，在考慮眼睛的眼間距的情況下來評估右眼和左眼的視軸。在確定眼睛位置時，確定 眼間距和眼睛相對于視野顯示器的相對位置。當觀察者眺望遠方時，在計算步驟1506中在 使用會聚角的情況下計算所述錯位，并且在調整步驟1502中W立體觀測的方式調整圖像。 當觀察者觀看視野顯示器時，在調整步驟1502中無錯位地或微觀地(monoskopisch)示出圖 像。
[0089] 此外在另一個計算的子步驟1506中，計算圖像在視野顯示器上的位置，W便補償 觀察者的頭部運動。
[0090] 此外在調整步驟1502中，針對所述視野顯示器對圖像內容進行整理。
[0091] 流程圖表示出了根據本發明的顯示系統的示例性的特征。未詳細描述的駕駛員觀 察系統檢測視向、上述會聚角Θ和駕駛員的眼睛位置。如果駕駛員已經將其目光對準透明的 顯示器，則微觀地示出其內容。如果駕駛員觀看行駛場景，則透明顯示器的內容根據給出的 公式過W e ·(玄音)諧過對差距進行匹配而移動到行駛場景中，W便清除另外出現的雙 重圖像。此外獲知駕駛員的眼睛位置，W便在駕駛員的頭部側向移動時在其位置方面根據 深度指示、運動視差相應動態地匹配在行駛場景中W立體觀測的方式移動的圖像內容。
[0092] 圖14示出了用于運行根據本發明的一種實施例的自動立體觀測的視野顯示器102 的方法的工作原理的圖示。在此，所述視野顯示器針對觀察者108或者說駕駛員108提供了 用于右眼的右側圖像402和用于左眼的左側圖像404。觀察者108通過駕駛員監控系統的攝 像機414而被記錄。所述攝像機414提供攝像機圖像1600或視頻信息1600。所述攝像機圖像 1600在控制設備400中進行評估。在此在第一評估裝置1602中對攝像機圖像1600進行評估， W便針對視野顯示器102來匹配圖像內容。在此，特別是眼睛位置1604和眼睛的視軸1606被 評估并且被提供用于進一步處理。
[0093] 在第二評估裝置1608中評估攝像機圖像1600, W便識別出觀察者108的舒適區域 1610。在此，借助身體反應來獲知觀察者108的負荷狀態。所述舒適區域1610與所述負荷狀 態相關。
[0094] 在使用眼睛位置1604和視軸1606的情況下，在用于確定的裝置1612中確定了在右 側圖像402和左側圖像404之間的錯位700。在用于調整的裝置1614中通過下述方式對圖像 之間的錯位700進行調整:示出的圖像內容運動到通過錯位來確定的位置處。在此提供了右 側的圖像信息1616和左側的圖像信息1618。
[00M]在用于匹配的裝置1620中，在使用舒適區域1610的情況下匹配右側的和左側的圖 像信息1616、1618。如果錯位700處于舒適區域之外，則限定所述錯位。所述裝置1620提供了 用于視野顯示器102的被匹配的右側圖像信息1622和被匹配的左側圖像信息1624。
[0096] 因此得出了調整回路(Regelschleife)，其中觀察者108的反應決定性地可用于調 整所述舒適區域1610。
[0097] 換句話說，圖14示出了：在此提出的方案列入到自動立體觀測的平視顯示器102的 工作原理中。
[0098] 在此可W利用較為簡單的實施例組合成較為復雜的實施例。所述系統400自動地 工作，但是駕駛員不僅可W關閉所述系統，而且還可W如在較為簡單的實施方式中那樣手 動地匹配于其愿望。
[0099] 在另一種實施例中，自動化的系統設計成學習系統，從而所述系統了解并且存儲 各個駕駛員及其典型的調整和疲勞表現。因此，理想的匹配可W總是更快地且更為順利地 進行。
[0100] 示出了具有舒適區域-匹配的asHUD 102的工作原理的示意圖。
[0101] 僅示例性地選擇所描述的且在附圖中示出的實施例。不同的實施例可W完全或關 于各個特征彼此組合。一種實施例還可W通過另一種實施例的特征來補充。
[0102] 此外，在此提出的方法步驟可W重復地執行并且W與所描述的順序不同的另一種 順序來執行。
[0103] 如果實施例包括在第一特征和第二特征之間的"和/或"連接，則運一點應被理解 為，所述實施例根據一種實施方式不僅具有第一特征而且還具有第二特征，且根據另一種 實施方式或者僅具有第一特征或者僅具有第二特征。
【主權項】
1. 用于運行車輛（100)用的自動立體觀測的視野顯示器（102)的方法（1500)，其中所述 方法（1500)具有下述步驟： 在使用所述視野顯示器（102)的觀察者（108)的右眼（704)的右視軸（502)和左眼（708) 的左視軸(502)之間的會聚角（702)的情況下調整（1502)在所述視野顯示器（102)的右側圖 像(402)和左側圖像(404)之間的錯位(700)，其中當所述視軸（502)在圖像(402、404)的投 影面(504)中交叉時，無錯位地調整所述圖像(402、404)。2. 根據權利要求1所述的方法（1500)，該方法具有下述步驟(506):在使用觀察者（108) 的視軸（502)和眼睛位置的情況下確定所述圖像(402、404)在所述投影面(504)中的位置， 其中此外還在調整（1502)的步驟中對所確定的位置進行調整。3. 根據前述權利要求中任一項所述的方法（1500)，該方法具有下述步驟：由車輛（100) 的眼睛檢測裝置(414)讀入眼睛信息，所述眼睛檢測裝置被設計用于檢測觀察者（108)的眼 睛(704、708)，其中眼睛位置以眼睛信息的右眼睛位置值和左眼睛位置值（1604)成像，并且 所述視軸（502)以眼睛信息的右側視向值和左側視向值（1606)成像，其中在調整步驟 (1502)中由視向值(1606)和眼睛位置值(1604)來求得所述會聚角（702)。4. 根據前述權利要求中任一項所述的方法（1500)，其中在調整步驟（1502)中，在與觀 察者相關的舒適區域(1200)內調整所述錯位(700)。5. 根據權利要求4所述的方法（1500)，該方法具有對所述舒適區域（1200)進行匹配的 步驟，其中所述舒適區域(1200)以對使用者（108)的輸入做出反應的方式進行匹配。6. 根據權利要求4至5中任一項所述的方法（1500)，其中在匹配步驟中，與待顯示的深 度面的數量相關地對所述舒適區域（1200)進行匹配，其中當所述深度面的數量增加時，縮 小所述舒適區域(1200)。7. 根據權利要求4至6中任一項所述的方法（1500)，其中在匹配步驟中，所述舒適區域 (1200)與使用者相關地改變，其中當觀察者（108)疲勞時，縮小所述舒適區域(1200)。8. 根據權利要求7所述的方法（1500)，其中在匹配步驟中，在使用眼睛信息的情況下來 識別觀察者(108)的疲勞，其中尤其對眼瞼閉合頻率和/或眼瞼閉合持續時間進行評估。9. 控制設備(400)，該控制設備被設計用于執行根據前述權利要求中任一項所述方法 (1500)的所有步驟。10. 計算機程序，該計算機程序被設置用于執行根據前述權利要求中任一項所述方法 的所有步驟。11. 機器可讀的存儲介質，該機器可讀的存儲介質具有存儲在其上的、根據權利要求10 所述的計算機程序。
【文檔編號】G02B27/01GK105988220SQ201610163253
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月22日
【發明人】R.菲澤, S.霍克, A.弗雷德里克森, J.瓦因加登
【申請人】羅伯特·博世有限公司