用于运行用于机动车的视野显示设备的方法与流程

[0001]
本发明涉及一种用于运行视野显示设备、特别是机动车的平视显示器的方法以及相应的控制单元和配备该控制单元的机动车。视野显示设备在此包括自动立体的面状像素装置，所述面状像素装置特别是可以构成为一个或多个自动立体的平面显示屏。


背景技术：

[0002]
机动车中的视野显示设备特别是以名称平视显示器(hud)已知。由此显示内容、如关于速度限制的说明作为虚拟显示图像叠加到驾驶员在机动车之前的视野中，从而驾驶员不必将其目光从道路偏离。为此，视野显示设备典型地包括投影单元，所述投影单元通过安置在仪表板上侧之下的、具有适合的投影光学器件的显示器产生具有期望的显示内容的投影光射束并且将其投影到部分透明的投影玻璃、例如机动车的前挡风玻璃上，所述投影光射束由该投影玻璃朝驾驶员反射。
[0003]
在该传统的结构方式的情况下，hud具有相对小的视野，所述视野通常仅仅直至接近水平，并且虚拟显示图像的距离通过投影单元的光学结构确定。在仪表板内的受限的结构空间阻碍视野的变大。特别是，已知的投影光学设备沿竖直方向占据大空间。驾驶员在此仿佛看入望远镜中，从而对于该驾驶员在hud内部中的显示器上产生的近的显示图像看起来在机动车之前的远方。由此，按照“望远镜的开口”仅可显示受限的空间角，在该空间角内hud显示图像可以重叠给穿过前挡风玻璃的目光。接触模拟的叠加——例如由增强现实所已知的那样——在该受限的空间角之外是不可能的。
[0004]
另一方面，例如由文献de 10 2009 054 232 a1已知在机动车中用于自动立体地显示信息的平视显示器，所述平视显示器具有用于产生两个不同的、对于乘客的两个眼睛所确定的单个图像的图像产生器件和显示单元，在显示单元上可产生发光点，所述发光点的光束通过在机动车的挡风玻璃上的反射对于乘客是可见的。此外，在显示单元与挡风玻璃之间的光路中设有偏转器件、例如小透镜的矩阵状布置结构，其使不同发光点的光束沿不同的发射方向偏转。再者，图像点配置器件用于将单个图像的图像点与显示单元的发光点这样配置，使得对于乘客的左眼为此确定的单个图像是可见的，而对于乘客的右眼为此确定的单个图像是可见的。这种类型的自动立体显示可以对于内容的接触模拟的显示是特别有利的。
[0005]
在视野显示设备中通常设有附加的措施，该措施抑制环境光在所述视野显示设备的构件上的干扰反射，该干扰反射可能导致用户的眩目。为此，在传统hud中例如通过几何方式防止如下盖片反射(所谓的眩光陷阱)，该盖片向外封闭投影单元。由此已知的防反射技术自然不适用于直接相对于挡风玻璃设置的显示器。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于，提供一种特别是在虚拟显示图像的可见性或用户的舒适性方面改善的用于特别是用于机动车的视野显示设备的运行方法，所述视野显示设备具有自动
立体的显示器。
[0007]
该目的通过按照权利要求1的用于运行视野显示设备的方法、按照并列的各权利要求的相应的控制单元、计算机程序以及机动车解决。其他实施方案在从属权利要求中提出。所有在权利要求书和说明书中对于方法提到的改进的特征和作用也适用于视野显示设备、控制单元、计算机程序或机动车，反之亦然。
[0008]
按照第一方面提出一种用于运行视野显示设备、特别是用于机动车的视野显示设备的方法，所述视野显示设备具有用于产生具有显示内容的投影光射束的自动立体的面状像素装置。所述视野显示设备构成为用于将所产生的投影光射束如此投影到部分透明的、进行反射的投影玻璃上、特别是机动车的前挡风玻璃上，使得在前挡风玻璃之后生成叠加到用户(例如机动车的驾驶员或其他乘客)的视野中的虚拟显示图像。该方法包括如下步骤：
[0009]-提供至少一个环境和/或用户参数；并且
[0010]-根据所提供的环境和/或用户参数在面状像素装置的至少两个品质上不同的运行模式之间切换，所述不同运行模式包括至少一个自动立体运行模式(也称为3d显示)和/或至少一个单像运行模式(也称为2d显示)和/或至少一个单眼运行模式(亦即具有响应仅对于用户的一只眼可见的显示)，以便与环境和/或用户相关地将虚拟显示图像匹配于关于方面品质上的运行变化。
[0011]
术语“面状”在此完全普遍地表示：像素装置以二维像素矩阵的形式在一个面上延伸，该面至少局部地可以是平坦的亦或弯曲的或拱曲的。特别是，面状像素装置可以在需要时匹配于机动车的仪表板上侧的拱曲，例如其方式为，面状像素装置阶梯式或嵌套式地由多个更小的子面、例如平坦的显示器构成。术语“品质上不同”和“品质上的变化”特别是表示不同运行参数的非纯数量上的区别，而是运行的这样的变化，该变化根本上改变虚拟显示图像对于用户的可感知性和/或可见性。
[0012]
面状像素装置在所述品质上不同的运行模式之间的切换特别是可以通过像素矩阵的适合的相应不同方式的电气操控、例如关于单个像素对于要产生的显示内容的配置来实现。在此特别是涉及由3d至2d或至单眼显示的过渡，或者反之亦然。
[0013]
自动立体的面状像素装置可以以本身已知的方式例如按照文献de 10 2009 054 232 a1构成为用于3d显示。亦即这样的面状像素装置可以由形成图像的单元和/或控制单元如此操控，使得两个不同的2d图像达到用户的左眼和右眼，以便在用户方面引起所示出的虚拟显示图像的空间印象，而无需直接在其眼睛之前的辅助器件、例如3d眼镜。通过这种方式例如可以对于机动车的驾驶员在与其眼睛有大约1米与直至无限远的任何距离下产生感知为三维的显示。在此原则上所有会聚平面可同时实现，这能实现沉浸到虚拟3d世界中。
[0014]
对于所描述3d运行模式，在此按照实验直接可证实地表明，至少对于例如面状像素装置与驾驶员的眼睛具有大约120厘米距离的典型的车辆几何结构，眼睛在调节到远至无穷的情况下自身能够在白天和黑夜基本上清晰看到作为虚拟显示图像所叠加的结构、例如线。换言之，在此虽然存在会聚和调节距离的配合不当，然而这不被感知为干扰的。
[0015]
在此会聚角是右眼和左眼的视轴所形成的角，而调节是晶状体对所观察的对象的距离的精调。在正常观看(亦即没有3d显示器)的情况下，会聚角与调节距离按照一个封闭三角形相关联。只要在此由于自动立体图像所决定的3d距离特别是小于或等于在环境中真
实的背景对象的距离，那么可以放松并尽可能清晰地观察所叠加的虚拟显示图像，亦即眼睛为此自动调节正确的3d会聚(参见图10a-10c)。(术语“基本上”在此可以特别是表示在所说明的功能原理的范围中制造或构造有关的可能的偏差，该偏差例如可以为涉及的适合的测量参量的不多于例如10％。)
[0016]
特别是，提供至少一个环境参数可以包括检测在投影玻璃之后的当前环境、特别是机动车的前面的环境。在此，如果对于所检测的环境的相应的区域，在虚拟显示图像的背景中无法以预定的方式查明空间的深度，那么将面状像素装置至少局部地由3d运行模式切换到单眼运行模式。例如，在机动车行驶通过隧道、穿过桥梁和/或在行驶在前面的货车之后的情况下，可能无法以对于虚拟符号的3d显示所需要的方式对于系统和/或用户是清楚或明确的，在机动车之前在符号之后的空间多深。通过面状像素装置的相应区域切换到单眼运行模式，可以保持符号的当前的接触模拟(kontaktanalog)的位置；符号那么仅仅由用户的眼睛可见而因此不需要会聚角的深度识别或调节。在该和其他方法实施方案中，用于检测环境的适合的器件、例如光学摄像机或雷达/激光雷达系统对于本领域内技术人员已知并且本来就经常设置在机动车的车内。
[0017]
特别是，提供至少一个用户参数可以包括检测和/或在用户方面输入用户的年龄和/或视力问题。如果对于虚拟显示图像的相应的区域，所检测和/或输入的对于用户的年龄和/或视力问题的用户参数不满足对于3d显示的预定要求，那么将面状像素装置至少局部地由3d运行模式切换到2d和/或单眼运行模式。备选或附加地，对于用户也可以提供通过适合的用户界面在所提到的运行模式之间的直接选择可能性。
[0018]
通过该方法实施方案例如可以考虑如下，即老年驾驶员可能佩戴渐进多焦镜，相比于年轻驾驶员这可能会导致上述会聚和调节距离的配合不当。在该情况下，必须被清晰看到的虚拟对象、例如安全相关的数字说明或文字例如可以以2d运行模式显示在面状像素装置和因此前挡风玻璃的适合的区域中，从而会聚和调节距离相协调。另一方面，在此虚拟对象、例如行车道的大面积的标记可以以3d运行模式显示，在所述虚拟对象中这样的配合不当不太干扰。
[0019]
相比之下，在此年轻的驾驶员——该年轻的驾驶员正常地不具有长期的远视眼并且对于他们而言所提到的配合不当具有较小的作用——也可以间隔开感知的3d距离地而叠加地获得具有精细结构、例如文字的虚拟3d显示，该感知的3d距离大于面状像素装置与其眼睛的距离(例如对于典型的车辆几何结构例如为1.2米)，对于眼睛那么会聚和调节距离不相协调。
[0020]
在所述两个极端“年轻驾驶员”与“老年驾驶员”之间也可以(但是非必须)实现任意多的另外的适合分级的运行模式和因此显示包，所述运行模式和显示包同样可以自动地和/或由用户或驾驶员自已选择。特别是，在这样的显示包中可以附加地实现通过用户对虚拟文字和/或符号的大小的个体化可调节性。
[0021]
特别是，提供至少一个用户参数可以包括关于虚拟显示图像的以3d方式示出的对象检测用户的视向及其会聚角。在此，假如所检测的会聚角以预定方式与符合3d显示的会聚角具有偏差，那么将面状像素装置的相应于该对象的区域由3d运行模式切换到2d和/或单眼运行模式。特别是在此只要用户的目光又离开该对象，那么可以切换回到3d运行模式。例如通过眼睛追踪或其他适合的器件检测用户的两眼的视向可以实现上述会聚角。
[0022]
通过该方法实施方案例如可以附加地支持和/或控制在3d运行模式下调节用户的眼睛到(例如在此在其他位置所描述的)适合的会聚角。假如所检测的会聚角例如出于任意原因错误地过近(例如根据面状像素装置的距离，例如在典型的车辆几何结构的情况下例如为1.2米)，虽然应间隔开更大的距离看虚拟3d对象，但是可以将面状像素装置例如自动化地切换到该对象的单眼显示，以便该对象同样由用户清晰和舒适地看到。单眼显示可以特别是恰好保持至用户将其目光从该叠加的对象移开，并且随即又切换到3d显示。由此可以给用户在下次观察同样对象时重新提供如所设置的那样以3d方式看该对象的可能，其方式为，由其大脑-眼睛系统重新选择的会聚角适合于所叠加的3d对象。通常上述错误的近聚焦仅仅在很少情况下是可能的，在这些情况下用户将其目光直接由机动车内部中组合仪表的显示器有针对性地转变到虚拟显示，以便在该用户在将其目光又对准行车道之前看到该虚拟显示。
[0023]
在上述方法的如下情况下，即，面状像素装置的一个区域由3d运行模式切换到单眼运行模式，特别是可以提高、例如几乎倍增对于该区域每个像素的亮度，以便通过省去对于第二只眼确定的光部分至少部分地补偿强度损失。备选或附加地，可以在面状像素装置的一个区域切入到单眼运行模式下的情况下规定，将该区域分为各子区域，对于这些子区域分别对于用户的不同眼睛激活确定的单眼运行模式。换言之，在此将一些图像内容仅仅播放给用户的左眼，而另一些图像内容仅仅播放给右眼。这可以特别是有助于：用户不会察觉到过渡到以单眼方式查看，因为该用户对于涉及的对象还使用两只眼睛。备选或附加地，在单眼运行模式的上述情况中特别是也可以对于面状像素装置的涉及的区域切入带有3d运行模式的混合运行，在所述混合运行中特别是以3d方式显示大面积的虚拟对象(例如行车道标记)，而以单眼方式显示较小和/或较细微的对象(例如在隧道壁之前的箭头)。这可以有助于进一步提高用户舒适性，因为大面积的对象关于适合的会聚角方面是比较不关键的并且用户以两只眼看该对象。
[0024]
在这里所描述类型的方法的特定实施方案中，提供至少一个环境和/或用户参数包括：检测用户的加速度和/或位置或运动扰动；和/或进行运动的上级系统、特别是其中装配有视野显示设备的机动车的加速度和/或位置或运动扰动；和/或在投影玻璃之后的当前环境、特别是机动车的前面的环境。根据用户和/或进行运动的上级系统的所检测的加速度和/或位置或运动扰动和/或检测的当前环境如此稳定由视野显示设备产生的虚拟显示图像，使得即使在头和系统运动快的情况下由用户的目光看去相比于在投影玻璃之后的环境仍位置稳定地存在该虚拟显示图像。位置或运动扰动特别是可以包括用户和/或上级的系统的显示相关的位置或运动参数与视野显示设备的正常运行的偏差，例如如果所实现的眼睛追踪单元丢失用户的眼睛位置。
[0025]
该方法实施方案例如可应用于虚拟显示图的接触模拟的3d、2d或单眼显示，由此通过用户的相对于在投影玻璃之后的环境快速的运动的扰动不影响接触模拟的叠加。纯示例性地在机动车(如按照任意其他上级系统的意义)的情况下机动车及其使用视野显示设备的乘客形成一个总系统，该总系统经受如下扰动：
[0026]-由外部：差的行车道导致车辆震动并且附加地导致头部位置相对于车辆的震动：
[0027]-由内部：用户自身的头部运动也可能是扰动。
[0028]
该方法实施方案例如可以借助于pid调节器实现。特别是在此可以在控制单元中
实现如下算法，该算法查明包括个别机动车与乘客的总系统的传递特征且为此特别是如此优化d特征(亦即微分部分，其对扰动信号中的变化做出反应)，使得在机动车偏转的情况下预测眼睛位置的预期的变化并且根据此稳定显示图像。个别的总系统的这样的传递特征特别是可以预先地、例如在行驶之前或开始时被确定。
[0029]
机动车的偏转、亦即加速为此例如可以由已知类型的适合的加速度传感器检测，该加速度传感器与机动车刚性连接。特别是在此也可以解读在机动车的车内可用的导航数据和通过已知方式查明的车辆方向并且由此推断能够如何校正显示图像播放，以便在所产生的预期的眼睛位置中还继续出现接触模拟。预期的眼睛位置在此可以考虑例如在行驶操纵、如转弯行驶、加速、制动等中典型的头部移动以及在行车道不平坦的情况下典型的头部运动。换算为适合的校正信号、特别是预测的眼睛位置在此例如可以对于典型的车辆运动借助于人工智能、亦即利用适合的自学习算法训练。
[0030]
在上述方法实施方案的一种进一步扩展方案中，在用户和/或上级系统的所检测的加速度和/或位置或运动扰动超过预定的扰动阈值的情况下，对于这样的扰动的持续时间关断面状像素装置。利用该进一步扩展方案特别是可以对于非常大的扰动例如在控制单元中存储适合的扰动阈值，所描述的图像稳定可能不足够快地对该非常大的扰动做出反应(例如在通过大的坑洼或石块路面时)。在此短时地、特别是对于超过预定的扰动阈值的持续时间或者直至实现图像稳定停用面状像素装置或整个视野显示设备，以便避免通过非正确接触模拟地示出的虚拟显示图像使用户恼怒。
[0031]
特别是在这里所描述类型的方法中，为了支持对用户眼睛的适合的预定会聚角的调节(此外再上面)，虚拟显示图像的要以3d方式示出的对象可以配备相互间隔开与预定的会聚角有关的距离的特征性的竖直结构。由此，在调节到适合的预定会聚角的情况下可以支持用户的大脑-眼睛系统，该适合的预定会聚角例如可以由控制单元根据背景中的所检测的环境、例如其空间深度或距离通过所实现的算法确定。在这之后，通常针对此对大脑进行训练，将在达到左眼和右眼的单个图像中的相互紧邻的竖直的线解读为单个真实的对象且由此如此调节眼睛的会聚角，使得两个竖直的线在由大脑拼合的3d图像中重合为一条唯一的线。
[0032]
按照一个实施形式，所述视野显示设备具有设置在面状像素装置(其特别是可以构成为一个或多个平面显示屏)上的抑制反射的偏转装置，所述偏转装置包括一个或多个沿面状像素装置以与之成预定的锐角和相互平行延伸的平坦的反射面，以便将产生的投影光射束投影到投影玻璃上。在此，所述一个或多个反射面的后侧为了抑制干扰反射而构成为吸收光的。
[0033]
相比于开头所述传统的具有安装在机动车仪表板内部中的投影光学器件的hud结构类型，按照该实施形式的视野显示设备具有明显更平坦的结构且例如可以以仅仅几个厘米的安装深度安装到仪表板的上侧中或者事后安装在其上。这使得视野显示设备的视野的显著扩展、例如在竖直方向上显著超过水平成为可能，这特别是对于驾驶员和其他乘客的接触模拟的显示适用于支持导航或自动行驶的情况。特别是由此真实接触模拟的3d效果(立体增强现实)是可能的，其中接触模拟的显示不仅可以是双眼的而且可以是单眼的。
[0034]
抑制反射的偏转装置的所述多个相互平行的反射面可以彼此相同地构成或者在其形状或大小上相互不同。根据各反射面的形状和大小可以如此选择沿与反射面的延伸方
向垂直的方向反射面相互间的距离，使得确保几乎完全的干扰反射抑制和投影光射束的基本上无损耗且保留形状的偏转。为此的一些示例此外在下文中说明。对于反射面的后侧，原则上任意的本身已知的吸收阳光的涂层是适合的，例如哑光的黑色层。
[0035]
按照该实施形式的一个进一步改进方案，所述抑制反射的偏转装置的反射面中至少之一通过设置在面状像素装置上的棱镜的侧面形成。(棱镜例如可以具有三角形、四边形、特别是梯形或五角形横截面)这可以给相应的反射面特别是赋予高的机械稳定性。棱镜可以由任意对于所使用的投影光透明的材料、特别是玻璃或塑料制造。在反射面与其吸收光的后侧之间具有空气层的情况下，反射可以通过在棱镜的所述侧面上的全反射实现，否则可以在其上施加例如由金属制成的反射层，并且在该反射层上施加吸收光的层。
[0036]
在一个特定的实施方案中，对于各两个相邻的反射面，将其中一个反射面的上棱边与下一反射面的后侧的下棱边相连接的光出射平面在视野显示设备的运行中基本上垂直于投影玻璃定向。这特别是可以导致对于来自任意方向的环境光的完全的干扰反射抑制。
[0037]
在一个特定的实施方案中，所述抑制反射的偏转装置的所述多个相互平行的反射面的上棱边由用户的目光看去基本上位于一条线上，以便例如覆盖反射面以免用户的目光直视。这特别是可以借助于用于抑制反射的偏转装置或面状像素装置的适合的提升/翻转器件手动地或者至少部分自动化地例如通过眼睛追踪而是可调节的。对此，所述方法特别是可以包括如下附加的步骤：
[0038]-提供用户的当前位置、特别是眼睛位置或视向，以及
[0039]-根据提供的当前用户位置，对所述抑制反射的偏转装置的所述多个相互平行的反射面的上棱边进行所述对齐。
[0040]
按照另一方面规定一种用于视野显示设备的控制单元，其中，所述控制单元构成为用于至少部分自动化实施在此所描述类型的方法。按照另一方面规定一种计算机程序，所述计算机程设置为用于当在控制单元中执行该计算机程序时执行在此所描述类型的方法。
[0041]
按照另一方面规定一种机动车，所述机动车包括：
[0042]-在机动车的前挡风玻璃与仪表板之间延伸的仪表板上侧；
[0043]-设置在仪表板的上侧上、中或下的，所述视野显示设备具有用于产生具有显示内容的投影光射束的自动立体的面状像素装置并且构成为将该投影光射束如此投影到机动车的前挡风玻璃上，使得在前挡风玻璃之后生成叠加到驾驶员和/或其他乘客的视野中的虚拟显示图像；并且
[0044]-在此所描述类型的控制单元。
[0045]
特别是在此，所述视野显示设备可以按照上述实施形式构成，并且要么其自动立体的面状像素装置要么设置在该面状像素装置上的抑制反射的偏转装置可以基本上与机动车仪表板上侧平齐地设置。
附图说明
[0046]
在下文中根据在附图中示出的示例进一步阐明本发明及其实施形式的上述方面和特定的实施方案。附图是纯示意的，但是特别是不应解读为按照正确比例的。相似或相互
对应的元件在其中配设有相同附图标记。其中：
[0047]
图1示出按照本发明的上述实施形式的视野显示设备的示意的侧面的横剖视图；
[0048]
图2a示出按照上述实施形式的视野显示设备在机动车的仪表板上侧中的可能的延伸的透视图；
[0049]
图2b和2d分别示出从驾驶员视角在机动车的前挡风玻璃中以图2a的视野显示设备可利用的投影区域的透视图；
[0050]
图2c示出从副驾驶员视角在机动车的前挡风玻璃中以图2a的视野显示设备可利用的投影区域的透视图；
[0051]
图3a至3c示出按照上述实施形式的视野显示设备的模型示例的透视图，以便阐明所述视野显示设备的具有多个棱镜的抑制反射的偏转装置的偏转作用；
[0052]
图4a和4b示出按照上述实施形式的视野显示设备的另一模型示例的透视图，以便阐明在包含面状像素装置的面中生成可见和不可见的条；
[0053]
图5a示出按照上述实施形式的视野显示设备在机动车的仪表板上侧中的可能的布置结构的透视图；
[0054]
图5b示出在机动车的前挡风玻璃中以图5a的视野显示设备可利用的投影区域的透视图，从驾驶员视角看包括接触模拟地叠加的虚拟转向箭头；
[0055]
图6示出按照上述实施形式的视野显示设备的示意性的侧面的横剖视图，所述视野显示设备具有用于实施在此所描述类型的方法的、用于面状像素装置的操控构件；
[0056]
图7示出从驾驶员视角看的前挡风玻璃透视图，包括利用图6的视野显示设备接触模拟地叠加的外部车辆的虚拟标记；
[0057]
图8示出从驾驶员视角看的另一前挡风玻璃透视图，包括利用图6的视野显示设备接触模拟地叠加的行车道的虚拟标记和借助于附加的传统的投影单元静态叠加的另一虚拟显示内容；
[0058]
图9a和9b示意地示出按照上述实施形式的另一视野显示设备的示意的侧面的横剖视图；以及
[0059]
图10a至10c分别示出通过投影玻璃的、具有在面状像素装置的3d运行模式下接触模拟地叠加的虚拟标记箭头的视野，其在背景对象间隔开三个极其不同距离的情况下对于视野显示设备的用户显得清晰且如同真实的3d对象。
具体实施方式
[0060]
用于按照本发明的第一方面的视野显示设备的运行方法的所有上述和以下在说明书和权利要求书中所述的特定的细节和变型、特别是按照上述实施形式的涉及的视野显示设备的不同实施方案特征可以实现在图1至10c中示出的示例中。而在图1至10c中示出的具体的示例仅仅应理解为在说明书和权利要求书中普遍限定的特征的简化的、示例性的阐释。
[0061]
图1在强烈简化的示意竖直的横剖视图中示出按照本发明的上述实施形式在机动车(在图1中未示出，参见图2a-2d和5a-5b)中的视野显示设备1、特别是平视显示器。
[0062]
视野显示设备1包括可电气操控的自动立体的面状像素装置2，其在运行中产生具有期望的显示内容的投影光射束l。此外，视野显示设备1包括设置在面状像素装置2上的抑
制反射的偏转装置3，其在该示例中具有多个(纯示例性地五个)沿面状像素装置2与之成预定的锐角且相互平行延伸的平坦的反射面4。通过投影光射束l在反射面4上的偏转，将该投影光射束l投影到机动车的前挡风玻璃5上且由该前挡风玻璃反射至用户6、特别是驾驶员或副驾驶员的眼睛(通过箭头标明)。由此在前挡风玻璃5之后生成叠加到用户6视野中的虚拟显示图像(参见图5b、7和8)，该虚拟显示图像对于用户6与在机动车之前穿过前挡风玻璃5观察的真实环境叠加。反射面4的预定的锐角调整角为此可以应用特定地例如由面状像素装置2、前挡风玻璃5和用户6的相互间几何布置结构来确定。在此，反射面4在其后侧11上为了抑制干扰反射构成为整面吸收光的。
[0063]
视野显示设备1例如可以在机动车的仪表板8(在图1中未示出，参见图2a-2d和5a)的上侧7中或上装配在前挡风玻璃5与仪表板8或方向盘之间。在此，面状像素装置2或抑制反射的偏转装置3可以至少部分例如基本上与仪表板8的上侧7平齐地设置，这可以是不引人注目的、对于光学构件或用户6是保护的和/或节省空间的。
[0064]
在图1中，纯示例性地，抑制反射的偏转装置3的所有反射面4通过贴靠在面状像素装置2上的由玻璃或塑料制成的棱镜9的侧面形成。这可以产生视野显示设备1的特别鲁棒的结构且不仅保护面状像素装置2和反射面4免于损坏而且也保护用户8免于在裸露的棱边上受伤。特别是为此裸露的上棱镜棱边10可以附加地加工成倒圆或倒棱的且特别是同样构成为吸收光的，例如以与反射面的后侧相似的方式和出于同样的目的。
[0065]
特别是相应的棱镜9在图1中具有三角形横截面a，从而所述棱镜的其他的下侧面9a贴靠在面状像素装置2上，而其第三侧面用作用于偏转的投影光射束l的光出射面13a。光出射面13a特别是可以由外部配设有适合的防反射层。在图1中，棱镜9的贴靠在面状像素装置2上的侧面9a纯示例性地直接相互邻接。
[0066]
在图1中示出的反射面4的几何布置结构的情况下，通过反射面的吸收光的后侧11特别是可以实现来自机动车之外和之内任意方向的环境光12的干扰反射的几乎完全的抑制，如在图1中象征性地通过环绕用户6的无干扰反射的区域6a标明。为此例如光出射平面13可以基本上垂直于前挡风玻璃5定向，所述光出射平面对于各两个相邻的反射面4将一个反射面的上棱边与下一反射面的后侧11的下棱边相连接，并且在该示例中棱镜9的光出射面13a位于所述光出射平面13中。特别是在该示例中反射面4及其吸光光的后侧11以其下棱边直接贴靠在面状像素装置2上，所述面状像素装置在需要时也可以包括保护的覆盖层等。
[0067]
此外，在图1中前面的最接近用户6的反射面4为了预防用户眩目朝用户6的视向通过黑暗的或吸收光的覆盖面14来覆盖。覆盖面14在该示例中覆盖前面的棱镜9的朝向用户6的侧面。
[0068]
对于覆盖面14特别是适合的是与在反射面4的吸收光的后侧11中相同的层、例如黑色亚光的层。备选地，出于同样的目的也可以设有单独的朝用户的方向设置在前面的反射面4之前的覆盖面，从而所述反射面4可用于投影光的偏转。
[0069]
此外，反射面4的在图1中的上棱边纯示例性地从视野显示设备1的用户6的角度看基本上位于线k上。
[0070]
图2a示意地示出在机动车15的仪表板8的上侧7中按照本发明的上述实施形式、特别是按照图1的视野显示设备1的可能的延伸的透视图。视野显示设备1沿垂直于面状像素装置2的方向的总高度特别是可以为仅仅几个厘米、例如在0.5与10厘米之间、特别是在1与
7厘米之间、例如为大约2、3、4、5或6厘米。基于视野显示设备1的相应小的安装深度，视野显示设备1原则上可以占据机动车15的在前挡风玻璃5之前的仪表板8的上侧7的整个面，如在图2a中通过其可能的轮廓1a标明。为了比较，在图2a中标明在开头所述传统的投影单元的hud具有安置在仪表板8的上侧7之下的投影光学设备(未示出)的情况下的光出射开口16及其边缘16a。
[0071]
图2b和2d分别示意地示出从驾驶员视角看机动车15的前挡风玻璃5的以图2a的视野显示设备1可利用的投影区域17的透视图，投影区域的边界17a相应于视野显示设备1的轮廓1a。为了比较又标明相应于传统的投影单元的光出射开口16的投影区域19及其边界19a。与之相比地，以视野显示设备1可利用的投影区域17向上可看出地显著超出于水平，并且也在侧面覆盖在前挡风玻璃5之前由驾驶员可概览的道路区域的大部分。
[0072]
图2c示意示出从副驾驶员视角看机动车15的前挡风玻璃5的以图2a的视野显示设备1可利用的投影区域18的透视图，所述投影区域的边界18a相应于视野显示设备1的轮廓1a。如由此可容易看到的那样，视野显示设备1的上述对于驾驶员提到的作用同样良好地也可用于副驾驶员。类似地相应地也适用于机动车15的其他乘客，例如后座中的休息位置的乘客。总体上，利用视野显示设备1因此多用户使用是可能的。如果内容相应应该仅由一个用户看到，那么通过眼睛追踪的分析处理对于所有要考虑的用户可如此操控面状像素装置2的像素矩阵，使得图像仅仅可由涉及的用户看到。
[0073]
图3a至3c分别以透视图示出按照上述实施形式(例如按照图1)的视野显示设备1的极其简化的模型示例，以便阐明其抑制反射的偏转装置3的偏转作用，所述抑制反射的偏转装置的反射面4在该模型中通过具有三角形横截面a的两个棱镜9的背离观察者或用户的后侧面形成。
[0074]
面状像素装置2在该模型示例中构成为平面显示屏，其产生期望的显示内容、在该示例中为蝴蝶的在图3a中示出的二维图像，该图像由从平面显示屏发出的投影光射束l(参见图1)传送。在穿过设置在面状像素装置2上的抑制反射的偏转装置3时，投影光射束l在棱镜9的后侧面的反射面4上被偏转，以便例如如在图1中那样到达机动车的前挡风玻璃5且由此反射至用户6的眼睛。
[0075]
如在图3b中可见的那样，通过棱镜9的下侧面9a射入的投影光射束l从其光出射面13a发出，而反射面4的后侧11为了对于环境光的干扰反射抑制构成为吸收光的。如图3c所示，射入抑制反射的偏转装置3的投影光射束l基本上没有亮度损耗地且在如图3a中对面状像素装置2的适合的操控的情况下也没有形状损耗地离开棱镜9的光出射面13a。
[0076]
图4a和4b分别在透视图中示出按照上述实施形式(例如按照图1)的视野显示设备1的另一强烈简化的模型示例，以便阐明在包含面状像素装置2的面中生成可见和不可见的条。类似地如在图3a-3c中那样，在此面状像素装置2也构成为平面显示屏，其产生期望的显示内容、在该示例中是蝴蝶的在图4a中示出的二维图像。而且设置在面状像素装置2上的抑制反射的偏转装置3在该模型示例中类似于图3b-3c通过贴靠在平面显示屏上的、以其长侧相互连接的棱镜9形成，其中在此简单起见也示出可能的多于两个棱镜中的仅两个。
[0077]
如在图4a和4b中特别标明，与棱镜9的反射面4平行的条21在像素面中延伸，条21通过投影光在这里直至五个相同的棱镜9的反射面4上的偏转可以使得对于视野显示设备1的用户是可见的。在各条21之间存在对于视野显示设备1的用户不可见的条22。
[0078]
不可见的条22因此可以在像素装置中保持黑色或者用于其他功能，例如作为对前挡风玻璃加热或内部空间通风的空气出口、作为声源的开口、作为扩散性的内部空间照明的光源或在拼合成的面状像素装置的相邻的子面的嵌套或分阶时的重叠区域。
[0079]
特别是此外例如在图1中距离用户6最远的第一反射面4在没有棱镜的情况下也可以直接设置在机动车的前挡风玻璃5的玻璃边缘之下且因此不同于在裸露的反射面的情况下不仅机械上被保护而且以免可能的用户受伤。备选于除去棱镜9，在该和/或其他反射面4的情况下(且不仅在该示例中)可以在相应于不可见的条22的区域——该区域未被投影光射束l穿过——中切去与相应的反射面4对置的棱镜棱边。由此例如可以如所述以其他方式利用不可见的条22，和/或可以减少抑制反射的偏转装置的重量和材料消耗。
[0080]
图5a示出在机动车15的仪表板8的上侧7中按照上述实施形式(例如按照图1)的视野显示设备1的可能的布置结构的透视图。基于其平面的结构，视野显示设备1可以沿仪表板8的上侧7延伸明显超出开头所述传统的hud结构类型的投影单元的光出射开口16的在图5a中为了比较而标明的边缘16a。如对于图2在再上面中所述那样，视野显示设备1可以占据直至仪表板8的上侧7的整个面。
[0081]
在图5a中，视野显示设备1的面状像素装置2占据机动车15的在前挡风玻璃5之前的仪表板8的上侧7的部分面，该部分面纯示例性地通过四边形轮廓1a限定。面状像素装置2特别是可以构成为一个或多个并列平坦地或嵌套或阶梯地设置的2d或3d平面显示屏。面状像素装置2朝前挡风玻璃5的方向被抑制反射的偏转装置3覆盖，抑制反射的偏转装置3的多个相互平行的反射面4或其吸收光的后侧11通过平行的线条标明。
[0082]
图5b示出在前挡风玻璃5中以图5a的视野显示设备1可利用的投影区域17，其边界17a相应于视野显示设备1的轮廓1a。投影区域17向上可看出地显著突出水平线并且也在侧面覆盖在机动车15之前由驾驶员可概览的道路区域的多个车道。基于视野显示设备1的相应大的空间角或视野，视野显示设备1特别是非常好地适用于根据在机动车15之前的真实环境20将虚拟辅助内容接触模拟地叠加到驾驶员的视野中。特别是利用视野显示设备1能实现真实接触模拟的3d效果(立体增强现实)：
[0083]
图6示出按照图1和图2a或5a的视野显示设备1的示意的侧面的横剖视图，其自动立体的面状像素装置2具有例如光强的显示器2a、例如液晶显示屏或任意其他的例如可用在传统hud中的标准显示器以及施加在其上的微透镜阵列2b或按照de 10 2009 054 232 a1的其他的偏转器件，所述偏转器件沿不同的发射方向偏转显示器2a的不同的发光点的光束。
[0084]
为了操控面状像素装置2以便在用户6处产生接触模拟的3d效果，此外通过本身已知的方式设有用于显示器2a和微透镜阵列2b的控制单元24。控制单元24例如可以由图像产生单元23获得要作为虚拟显示图像显示的显示内容。在此，图像产生单元23特别是可以构成为用于对于用户6计算要显示的环境对象的适合的自动立体的显示，并且为此例如可以由环境检测单元26获得关于机动车15的当前在前面的环境20的数据和/或由可能包括例如一个或多个摄像机的眼睛追踪单元25获得用户6的当前眼睛位置。相应的信号线在图6中通过箭头标明。
[0085]
控制单元24构成为与图像产生单元23协作地实施在此所描述类型的在所有在此所述的实施方案中的方法。亦即控制单元24设置为用于在品质上不同的运行模式之间切换
自动立体面状像素装置2、特别是用于由虚拟对象的由3d至2d或单眼显示的过渡，并且反之亦然。为此需要的环境和/或用户参数在该示例中由环境检测单元26、眼睛追踪单元25和在机动车15车内的其他本身已知的适合的传感器和系统提供。
[0086]
图10a-10c示出对此的典型示例，即用户的眼睛对于利用视野显示设备(未示出)的自动立体的面状像素装置接触模拟地叠加的3d对象(在此为标记箭头32)如何自动调节正确的会聚角(如上所述)。
[0087]
在示出的情况下，叠加的对象的3d距离匹配于背景的距离。以此支持眼睛自动调节有意的和正确的会聚角。
[0088]
图10a-10c在此分别示出穿过与竖直线倾斜的投影玻璃33的视野，其中，在面状像素装置的3d运行模式下产生的虚拟标记箭头32在背景对象与用户的眼睛的三个强烈不同的距离的情况下——在图10a中间隔开2米距离的水泥柱子34；在图10b中间隔开1000米距离的森林35；在图10c中间隔开70米距离的房屋36——对于用户分别显得同样清晰且如真实的3d对象那样。单个眼睛具有大的景深；叠加的对象(标记箭头32)和间隔开的背景对象(水泥柱子34、森林35或房屋36)在这三种情况中的每种中同时看起来都清晰，即使在所有三种情况下会聚角不等于箭头由眼睛直至像素矩阵(大约1.2米)的实际距离。
[0089]
参照图5b、7和8描述在此所描述类型的用于运行按照图6的视野显示设备1的方法的各进一步扩展方案。(在此，在图7和8中作为虚拟显示图像叠加的内容29、30和31不具有边缘线，而是仅仅为了向读者阐述而标明了的边缘线)
[0090]
在方法的一个变型中，由环境检测单元26检测机动车15的当前在前挡风玻璃5之后的前面的环境20。根据检测的环境20接触模拟地叠加到用户6、特别是机动车15的驾驶员的视野中的是如下信息，如虚拟对象图像和/或对象标记，其用于在独立或辅助行驶时的导航中对用户6进行支持，或者用于在高度或完全自动化行驶(hafa/af)中可视化/阐明由机动车15检测的行驶情况及其行驶意图。如此，在图5b中通过接触模拟的方式使得虚拟的转弯箭头27叠加到前面的道路的正确的转弯位置；在图7a中将在本机动车15之前在停车场上在黑暗中检测的外部车辆28以彩色的、例如红色的圆圈29虚拟标记得显著可见；而在图8中在没有车道标记的道路上将在本机动车15之前的正确的车道通过连续的彩色的、例如黄色的虚拟车道标记30以整个要驶过的车道的形式可视化。
[0091]
根据图8描述所述方法的与上述可组合的其他变型。在此，按照所述的“混合方案”的视野显示设备1除了面状像素装置2和抑制反射的偏转装置3之外还包括开头所述类型的传统的投影单元(未示出)，用于产生叠加到用户6的视野中的另一虚拟显示图像31。
[0092]
在该混合方案中，面状像素装置2连同设置在其上的抑制反射的偏转装置3可以在机动车15的仪表板8的上侧7中如在图5a在标明的那样设置在投影单元的光出射开口16旁边、特别是直接连接到光出射开口16上或环绕该光出射开口16。特别是但是投影单元的光出射开口16可以——不同于在图5a中对于其传统的位置所示那样——更接近前挡风玻璃5的玻璃边缘并且邻接面状像素装置2的在图5a中的下轮廓侧地设置并且沿水平方向比在图5a中更狭长地构成，以便如此用于在水平线之下更深地、例如直接在由面状像素装置2产生的接触模拟的虚拟显示图像之下显示该另外的虚拟显示图像31。
[0093]
该传统的投影单元在此在其内部中包括不仅用于产生具有另一虚拟显示图像31的显示内容的另一投影光射束的图像提供单元而且包括相对于图像提供单元设置的、用于
将产生的另一投影光射束投影到前挡风玻璃5的部分面上的投影光学器件。由此可以将传统hud技术与上述内容组合，以便根据情况同时或交替的使用。所述方法在此特别是可以包括另外的步骤：
[0094]-提供机动车15的系统状态数据和/或提供用于前面的路线区段的路线数据；并且
[0095]-根据所提供的系统状态数据和路线数据，静态地、特别是与在显示中在前挡风玻璃5之后的真实对象无关地、通过投影单元和/或至少一个自动立体的显示屏和/或面状像素装置2的至少一个2d显示屏使得预定的信息叠加到用户6的视野中。
[0096]
所述预定的静态信息例如可以是在蓄能器的危急充电状态下或在车内燃料箱的危急液面的情况下或者即将来临的恶劣天气的情况下的警告消息或者当前存在的速度限制或超过该速度限制等的显示。
[0097]
图9a-9b分别以示意的竖直横截面图示出按照上述实施形式的视野显示设备1的另一特定的实施方案。图9a-9b的抑制反射的偏转装置3与图1和6中的抑制反射的偏转装置3的区别在于，该抑制反射的偏转装置具有仅仅一个唯一的大的反射面40(图9a)或者多个具有垂直于面状像素装置2彼此间变化的高度的反射面4(图9b)。
[0098]
利用在图9a中示出的具有一个唯一的大的、例如大约6厘米(沿垂直于面状像素装置2的方向)高的反射面40的视野显示设备1已经可以实现如下视野，该视野沿竖直方向类似于在当今机动车中开头所述传统的hud。同时，图9a的视野显示设备1可以基于其平面的结构沿水平方向显著宽于传统的hud地构成，这总体上可以产生相应显著更大的视野。在此可能然而非强制需要的是，反射面40通过棱镜9的侧面形成。取而代之地，反射面40可以简单地涉及倾斜的、具有对于其稳定性和用户的免受伤性需要的厚度的镜，因为该厚度对产生的虚拟显示图像没有影响。这同样适用于在图1和6中相应最接近前挡风玻璃5设置的反射面4。也如在图1和8中，在图9a中相对于反射面40为了抑制干扰反射设置有模仿物(attrappe)，其包括朝向用户6的、吸收光的覆盖面14和与反射面40平行的吸收光的后侧11。
[0099]
在图9b中，对于左侧的第一个反射面4——其例如在机动车中最接近其前挡风玻璃5地设置——同样可以适用于图9a的反射面40。通过另外的、在其高度上分别逐渐减小的且如在图9b中所示那样通过相应的不同高度的棱镜9形成的反射面4可实现视野显示设备1的相比于图9a更大的视野。
[0100]
通过反射面40、4或其后侧11的在图9a和9b中逐渐减小的高度，即使在机动车的仪表板7的上侧7例如相对于图1更强烈地向前挡风玻璃5倾斜的部段中，反射面的上棱边也可以与通向用户8的眼睛的线k对齐。
[0101]
在这里所述类型的方法中、特别是在图1至9b中示出的视野显示设备中，利用面状像素装置2——其除了自动立体的显示屏之外附加地具有2d显示屏——可以以与用户6间隔开固定的距离地产生虚拟显示图像，该距离例如为在1米上下，在典型的机动车尺寸的情况下为例如1.2米。无需必须分析眼睛追踪，在该区域中例如作为对传统组合仪表显示的替代可以持久显示例如关于车辆状态的信息。但是，由此原则上也可以显示所有其他类型的信息，特别是接触模拟地叠加到投影玻璃之后的所检测的环境中，这些信息在此关于3d显示而已被提及。
[0102]
附图标记列表：
[0103]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
视野显示设备
[0104]
1a
ꢀꢀꢀꢀ
在仪表板的上侧中视野显示设备的轮廓
[0105]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
自动立体的面状像素装置
[0106]
2a
ꢀꢀꢀꢀ
显示器
[0107]
2b
ꢀꢀꢀꢀ
微透镜阵列
[0108]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
抑制反射的偏转装置
[0109]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
抑制反射的偏转装置的相互平行的、倾斜的反射面
[0110]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
前挡风玻璃
[0111]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
视野显示设备的用户
[0112]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
仪表板的上侧
[0113]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
机动车的仪表板
[0114]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
棱镜
[0115]
9a
ꢀꢀꢀꢀ
棱镜的下侧面
[0116]
10
ꢀꢀꢀꢀ
上棱镜棱边
[0117]
11
ꢀꢀꢀꢀ
抑制反射的偏转装置的反射面的构成为吸收光的后侧；
[0118]
12
ꢀꢀꢀꢀ
环境光
[0119]
13
ꢀꢀꢀꢀ
抑制反射的偏转装置的光出射平面
[0120]
13a
ꢀꢀꢀ
棱镜的光出射面
[0121]
14
ꢀꢀꢀꢀ
覆盖面
[0122]
15
ꢀꢀꢀꢀ
机动车
[0123]
16
ꢀꢀꢀꢀ
传统的hud投影单元的光出射开口
[0124]
16a
ꢀꢀꢀ
光出射开口的边缘
[0125]
17
ꢀꢀꢀꢀ
从驾驶员视角在前挡风玻璃中视野显示设备的投影区域
[0126]
17a
ꢀꢀꢀ
从驾驶员视角看投影区域的边界
[0127]
18
ꢀꢀꢀꢀ
从副驾驶员视角看在前挡风玻璃中视野显示设备的投影区域
[0128]
18a
ꢀꢀꢀ
从副驾驶员视角看投影区域的边界
[0129]
19
ꢀꢀꢀꢀ
传统hud投影单元的投影区域
[0130]
19a
ꢀꢀꢀ
传统hud投影单元的投影区域的边界
[0131]
20
ꢀꢀꢀꢀ
前面的或位于投影玻璃之后的环境
[0132]
21
ꢀꢀꢀꢀ
可见的条
[0133]
22
ꢀꢀꢀꢀ
不可见的条
[0134]
23
ꢀꢀꢀꢀ
图像产生单元
[0135]
24
ꢀꢀꢀꢀ
控制单元
[0136]
25
ꢀꢀꢀꢀ
眼睛追踪单元
[0137]
26
ꢀꢀꢀꢀ
环境检测单元
[0138]
27
ꢀꢀꢀꢀ
接触模拟地叠加的转弯箭头
[0139]
28
ꢀꢀꢀꢀ
在本机动车之前的所检测的外部车辆
[0140]
29
ꢀꢀꢀꢀ
所检测的外部车辆的接触模拟地叠加的标记
[0141]
30
ꢀꢀꢀꢀ
接触模拟地叠加的车道标记
[0142]
31
ꢀꢀꢀꢀ
附加设置的传统的hud投影单元的静态叠加的另一虚拟显示图像
[0143]
32
ꢀꢀꢀꢀ
接触模拟地叠加的标记箭头
[0144]
33
ꢀꢀꢀꢀ
与竖直线倾斜的投影玻璃
[0145]
34
ꢀꢀꢀꢀ
水泥柱子
[0146]
35
ꢀꢀꢀꢀ
森林
[0147]
36
ꢀꢀꢀꢀ
房屋
[0148]
l
ꢀꢀꢀꢀꢀ
投影光射束
[0149]
a
ꢀꢀꢀꢀꢀ
棱镜的横截面
[0150]
k
ꢀꢀꢀꢀꢀ
从用户角度出发的线，所述多个反射面的上棱边位于该线上