Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten

German Patent DE102017204435

Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten in einem Fahrsimulator oder einem Fahrzeugkamera-Teststand; mit einer Referenzposition (12) zur Aufnahme eines Nutzers des Fahrsimulators oder des Fahrzeugkamera-Teststands; mit einer Anzeigeeinrichtung (16), welche ein Bild über eine Fahrsituation anzeigt, wobei auf eine Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung (16) eine partiell retroflektierende Folie (19) aufgebracht ist; mit mindestens einer im Bereich der Referenzposition (12) angeordneten Lichtquelle (20), die Licht auf die partiell retroflektierende Folie (19) richtet, wobei die partiell retroflektierende Folie (19) dieses Licht zurück in Richtung auf die Referenzposition (12) reflektiert. (1)

Strebel, Steffen (70597, Stuttgart, DE)
Neumann, Cornelius, Prof. Dr. (76139, Karlsruhe, DE)

DE102017204435A

09/20/2018

03/16/2017

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Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, 70435 (DE)
Karlsruher Institut für Technologie, 76131 (DE)

G01M17/00 G01M17/007 G02B27/18 G03B21/00 G09B9/05

DE10246066A1

N/A

2004-04-22

AT516409A4	2016-05-15
6735015	2004-05-11
20060040239	2006-02-23
3741638	1973-06-26

Quermann Sturm Weilnau Patentanwälte Partnerschaft mbB, 65195, Wiesbaden, DE

Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten in einem Fahrsimulator oder einem Fahrzeugkamera-Teststand, mit
einer Referenzposition (12) zur Aufnahme eines Nutzers des Fahrsimulators oder des Fahrzeugkamera-Teststands,
einer Anzeigeeinrichtung (16), welche ein Bild über eine Fahrsituation anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass
auf eine Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung (16) eine partiell retroflektierende Folie (19) aufgebracht ist,
im Bereich der Referenzposition (12) mindestens eine Lichtquelle (20) angeordnet ist, die Licht auf die partiell retroflektierende Folie (19) richtet, wobei die partiell retroflektierende Folie (19) dieses Licht zurück in Richtung auf die Referenzposition (12) reflektiert.

Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die partiell retroflektierende Folie (19) eine Tragstruktur (21) aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff, von der Tragstruktur (21) aufgenommene Reflektorkörper (22) und im Bereich der Reflektorkörper (22) an einer Seite derselben eine lichtundurchlässige Abdeckung (23) aufweist, wobei die lichtundurchlässige Abdeckung (23) derart zwischen den Reflektorkörpern (22) der partiell retroflektierende Folie (19) und einer der Referenzposition (12) zugewandten Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung (16) angeordnet ist, dass die Reflektorkörper (22) zwar das ausgehend von der Referenzposition (12) auf dieselbe gerichtete Licht der oder jeder Lichtquelle (20) reflektieren, dass jedoch kein von einer Bildquelle (17) der Anzeigeeinrichtung (16) erzeugtes Licht auf dieselben gelangt.

Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die partiell retroflektierende Folie (19) in den Bereichen, in denen dieselbe keine Reflektorkörper (22) aufnimmt, auch keine lichtundurchlässige Abdeckung (23) aufweist und demnach lichtdurchlässig ist.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der retroflektierende Anteil der partiell retroflektierenden Folie (19) zwischen 25% und 55%, vorzugsweise zwischen 35% und 55%, besonders bevorzugt zwischen 45% und 55%, der Oberfläche der partiell retroflektierenden Folie (19) beträgt,
der lichtdurchlässige Anteil der partiell retroflektierenden Folie (19) zwischen 75% und 45%, vorzugsweise zwischen 65% und 45%, besonders bevorzugt zwischen 55% und 45%, der Oberfläche der partiell retroflektierenden Folie (19) beträgt.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass retroflektierende Bereiche und lichtdurchlässige Bereiche der partiell retroflektierenden Folie (19) statistisch über die Oberfläche derselben verteilt sind.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die partiell retroflektierende Folie (19) vollflächig auf die Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung (16) aufgebracht ist.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die partiell retroflektierende Folie (19) abschnittsweise auf die Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung (16) aufgebracht ist.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Lichtquelle (20), die Licht auf die partiell retroflektierende Folie (19) richtet, unmittelbar benachbart zu der Referenzposition (12) angeordnet ist.

Fahrsimulator (10), mit
einem an einer Referenzposition anordneten Fahrerplatz für einen Nutzer des Fahrsimulators;
gekennzeichnet durch
eine Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Fahrzeugkamera-Teststand, mit
einer an einer Referenzposition anordneten Aufnahme für eine Fahrzeugkamera;
gekennzeichnet durch
eine Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Fahrsimulator und einen Fahrzeugkamera-Teststand mit einer solchen Anordnung.

Der grundsätzliche Aufbau von Fahrsimulatoren, die auch als virtuelle Fahrerplätze bezeichnet werden, ist dem hier angesprochenen Fachmann hinlänglich bekannt. So verfügt ein Fahrsimulator über einen Fahrerplatz für einen Nutzer des Fahrsimulators sowie über eine typischerweise als Rückprojektionssystem ausgebildete Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines Bilds über eine Fahrsituation. Eine als Rückprojektionssystem ausgebildete Anzeigeeinrichtung verfügt über mindestens einen Projektor zur Erzeugung des anzuzeigenden Bildes und über mindestens einen Projektionsschirm zur Anzeige des von dem oder jedem Projektor erzeugten Bildes. Typischerweise ist zur Gewährleistung einer kompakten Bauform des Rückprojektionssystems im Lichtweg zwischen dem jeweiligen Projektor und dem Projektionsschirm mindestens ein Spiegel angeordnet.

Insbesondere bereitet die Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten auf aus der Praxis bekannten Fahrsimulatoren Schwierigkeiten. Blendungseffekte, wie dieselben im realen Fahrbetrieb z. B. bei Nachtfahrten durch entgegenkommende Fahrzeuge verursacht werden, können bei aus der Praxis bekannten Fahrsimulatoren nicht mit der notwendigen Helligkeit und dem notwendigen Kontrast simuliert werden. Dies schränkt den Funktionsumfang von aus der Praxis bekannten Fahrsimulatoren ein.

Ähnliche Probleme bestehen auch bei Fahrzeugkamera-Testständen, bei welchen die Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines Bilds über eine Fahrsituation ebenfalls von einem Rückprojektionssystem oder auch von einem Flachbildschirm oder dergleichen ausgebildet sein kann. Auch auf Fahrzeugkamera-Testständen ist es wünschenswert, blendungsähnliche Effekte mit ausreichendem Kontrast und ausreichender Helligkeit zu simulieren. Dies ist bislang nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten mit ausreichend starker Helligkeit und ausreichend hohem Kontrast sowie einen Fahrsimulator und Fahrzeugkamera-Teststand mit einer solchen Anordnung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten gemäß Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist auf eine Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung eine partiell retroflektierende Folie aufgebracht ist, wobei im Bereich der Referenzposition mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist, die Licht auf die partiell retroflektierende Folie richtet, wobei die partiell retroflektierende Folie dieses Licht zurück in Richtung auf die Referenzposition reflektiert.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten Fahrsimulator nutzt eine partiell reflektierende Folie, die auf eine Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung aufgebracht ist.

Im Bereich der Referenzposition, die der Aufnahme eines Nutzers des Fahrsimulators oder des Fahrzeugkamera-Teststands dient, ist mindestens eine Lichtquelle angeordnet, die Licht auf die partiell retroflektierende Folie richtet.Die partiell retroflektierende Folie reflektiert dieses Licht zurück in Richtung auf die Referenzposition.

Hiermit ist es erstmals möglich, Blendungseffekte oder blendungsähnliche Effekte, wie sie in einer Nachtfahrt durch Gegenverkehr verursacht werden, mit hinreichendem Kontrast und hinreichender Helligkeit zu simulieren.

Vorzugsweise weist die partiell retroflektierende Folie eine Tragstruktur aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff, von der Tragstruktur aufgenommene Reflektorkörper und im Bereich der Reflektorkörper an einer Seite derselben eine lichtundurchlässige Abdeckung auf, wobei die Abdeckung derart zwischen den Reflektorkörpern der partiell retroflektierende Folie und der Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, dass die Reflektorkörper zwar Licht, das ausgehend von der Referenzposition über die oder jede im Bereich der Referenzposition angeordnete Lichtquelle auf dieselben gerichtet wird, reflektieren, dass jedoch kein von der Anzeigevorrichtung erzeugtes Licht auf dieselben gelangt. Die partiell retroflektierende Folie weist in den Bereichen, in denen dieselbe keine Reflektorkörper aufweist, auch keine lichtundurchlässige Abdeckung auf und ist in diesen Bereichen lichtdurchlässig. Eine solche Folie erlaubt die Anzeige des von der Anzeigevorrichtung erzeugten Bilds und zusätzlich die Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten mit hohem Kontrast und hoher Helligkeit.

Nach einer Weiterbildung beträgt der retroflektierende Anteil der partiell retroflektierenden Folie zwischen 25% und 55%, vorzugsweise zwischen 35% und 55%, besonders bevorzugt zwischen 45% und 55%, der Oberfläche der partiell retroflektierenden Folie. Der lichtdurchlässige Anteil der partiell retroflektierenden Folie beträgt zwischen 75% und 45%, vorzugsweise zwischen 65% und 45%, besonders bevorzugt zwischen 55% und 45%, der Oberfläche der partiell retroflektierenden Folie. Eine derartige partiell retroflektierende Folie ist bevorzugt, um einerseits das von der Anzeigevorrichtung erzeugte Bild mit hinreichender Qualität anzuzeigen und andererseits auch Blendungseffekte oder blendungsähnliche Effekte mit hinreichendem Kontrast und hinreichender Helligkeit zu simulieren.

Nach einer Weiterbildung ist die partiell retroflektierende Folie vollflächig auf die Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung aufgebracht. Diese Ausgestaltung ist bevorzugt, um in allen möglichen Bereichen des vom Projektor erzeugten Bilds Blendungseffekte oder blendungsähnliche Effekten zu integrieren.

Der erfindungsgemäße Fahrsimulator ist in Anspruch 9 und der erfindungsgemäße Fahrzeugkamera-Teststand ist in Anspruch 10 definiert.

Nach einer Weiterbildung des Fahrsimulators ist die oder jede Lichtquelle, die Licht auf die partiell retroflektierende Folie richtet, unmittelbar benachbart zu einer Kopfstütze des Fahrerplatzes eines Fahrsimulators angeordnet. Hierdurch können Blendungseffekte oder blendungsähnliche Effekte besonders vorteilhaft in einem Fahrsimulator simuliert werden.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

• 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrsimulators mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten;
• 2 ein Detail des Fahrsimulators der 1.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur fahrsituativen Simulation von Blendungseffekten oder blendungsähnlichen Effekten. Ferner betrifft die Erfindung einen Fahrsimulator und einen Fahrzeugkamera-Teststand mit einer solchen Anordnung. Die Erfindung wird nachfolgend für Anwendungsfall eines Fahrsimulators beschrieben.

1 zeigt schematisiert den grundsätzlichen Aufbau eines Fahrsimulators 10. Der Fahrsimulator 10 umfasst einen in einem Simulationsraum 11 an einer Referenzposition 12 angeordneten Fahrerplatz, der auf einer Bewegungsplattform 13 angeordnet sein kann. Auf dem Fahrerplatz des Fahrsimulators 11 kann ein Nutzer 14 des Fahrsimulators 10 Platz nehmen.

Der Simulationsraum 11 ist von mehreren Seitenwänden begrenzt, wobei zumindest an derjenigen Wand des Simulationsraums 11, auf welche der auf dem Fahrerplatz 12 sitzende Nutzer bei Geradeaussicht blickt, eine Anzeigeeinrichtung 16 positioniert ist. Die Anzeigeeinrichtung 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Rückprojektionssystems ausgebildet, die einen Projektionsschirm 15 und einen Projektor 17 umfasst.

Typischerweise ist auch an Wänden, die sich seitlich neben dem Fahrersitz erstrecken, jeweils ein derartiger Projektionsschirm angeordnet, um auch bei seitlicher Blickrichtung für den Nutzer des Fahrsimulators 10 Bilder anzeigen zu können.

Das in 1 gezeigte Rückprojektionssystem 16 umfasst neben dem gezeigten Projektionsschirm 15 den Projektor 17, welcher das auf dem Projektionsschirm 15 anzuzeigende Bild erzeugt. Der Projektor 17 emittiert in 1 Licht auf einen Spiegel 18, der das Bild in Richtung auf den Projektionsschirm 15 zur Anzeige desselben auf dem Projektionsschirm 15 reflektiert.

Um Blendungseffekte oder blendungsähnliche Effekte, wie sie in einer Nachtfahrt durch entgegenkommende Fahrzeuge vorkommen, mit hinreichender Helligkeit und hinreichendem Kontrast zu simulieren, ist vorgesehen, auf einer dem Fahrerplatz bzw. der Referenzposition 12 zugewandten Anzeigeoberfläche des Projektionsschirms 15 der Anzeigeeinrichtung 16 eine partiell retroflektierende Folie 19 anzuordnen.

Im Bereich des Fahrerplatzes bzw. der Referenzposition 12 ist mindestens eine Lichtquelle 20 angeordnet, die Licht auf die partiell retroflektierende Folie 19 richtet, wobei die partiell retroflektierende Folie 19 dieses Licht, welches von der oder jeder im Bereich des Fahrerplatzes bzw. im Bereich der Referenzposition 12 angeordneten Lichtquelle 20 in Richtung auf die partiell retroflektierende Folie 19 gerichtet wird, zurück in Richtung auf den Fahrerplatz bzw. die Referenzposition 12 und damit in Richtung auf einen auf dem Fahrerplatz sitzenden Nutzer 14 reflektiert. Hiermit können Blendungseffekte oder blendungsähnliche Effekte mit hoher Helligkeit und starkem Kontrast simuliert werden.

Details der partiell retroflektierenden Folie 19 sind in 2 gezeigt. So zeigt 2 ein Detail der partiell retroflektierenden Folie 19, die auf eine dem Fahrerplatz bzw. der Referenzposition 12 zugewandte Anzeigeoberfläche des Projektionsschirms 15 der Anzeigevorrichtung 16 aufgebracht ist.

Die partiell retroflektierende Folie 19 verfügt über eine Tragstruktur 21 aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff.

Weiterhin verfügt die partiell retroflektierende Folie 19 über Reflektorkörper 22, die von der lichtdurchlässigen Tragstruktur 21 aufgenommen sind. Bei den Reflektorkörpern 22 kann es sich zum Beispiel um Mikroglasperlen oder auch um Mikroprismen handeln.

Ferner weist die partiell retroflektierende Folie 19 im Bereich der Reflektorkörper 22, und zwar ausschließlich im Bereich der Reflektorkörper 22, an einer Seite der Reflektorkörper 22 eine lichtundurchlässige Abdeckung 23 auf. Die lichtundurchlässige Abdeckung 23 ist dabei derart zwischen den Reflektorkörpern 22 der partiell retroflektierenden Folie 19 und der Anzeigeoberfläche des Projektionsschirms 15 der Anzeigevorrichtung 16 angeordnet, dass die Reflektorkörper 22 zwar das ausgehend von der Referenzposition 12 auf dieselbe gerichtete Licht zurück in Richtung auf die Referenzposition 12 reflektieren können, dass jedoch kein von dem Projektor 17 der Anzeigeeinrichtung 16 erzeugtes Licht auf die Reflektorkörper 22 gelangt. Zwischen den Reflektorkörpern 22 weist die partiell retroflektierende Folie 19 keine lichtundurchlässige Abdeckung 23 auf, sodass in Bereichen zwischen den Reflektorkörpern 22 das von dem Projektor 17 erzeugte Licht bzw. Bild an der die Referenzposition 12 erfassbar bzw. wahrnehmbar ist.

Die partiell retroflektierende Folie 19 ist in den Bereichen, in denen dieselbe keine Reflektorkörper 22 aufnimmt, demnach lichtdurchlässig, da dieselbe dort keine lichtundurchlässige Abdeckung trägt. Die lichtundurchlässige Abdeckung 23 kann zum Beispiel als Aluminiumbedampfung ausgeführt sein.

Die partiell retroflektierende Folie 19 verfügt demnach über erste Bereiche, welche die Reflektorkörper 22 aufweisen, wobei diese reflektierenden Bereiche den retroflektierenden Anteil der partiell retroflektierenden Folie 19 definieren. Der retroflektierende Anteil der partiell retroflektierenden Folie 19 beträgt insbesondere zwischen 25% und 55%, vorzugsweise zwischen 35% und 55%, besonders bevorzugt zwischen 45% und 55%, der Gesamtoberfläche der partiell retroflektierenden Folie 19. In den Bereichen, in welchen die partiell retroflektierende Folie 19 keine Reflektorkörper 22 aufweist, ist dieselbe lichtdurchlässig, wobei diese Bereiche einen lichtdurchlässigen Anteil der partiell retroflektierenden Folie 19 definieren. Der lichtdurchlässige Anteil der partiell retroflektierenden Folie 19 beträgt zwischen 75% und 45%, vorzugsweise zwischen 65% und 45%, besonders bevorzugt zwischen 55% und 45%, der Gesamtoberfläche der partiell retroflektierende Folie.

Die partiell retroflektierende Folie kann auf die der Referenzposition 12 zugewandte Anzeigeoberfläche des Projektionsschirms 15 entweder vollflächig oder ausschließlich abschnittsweise in ausgewählten Abschnitten aufgebracht sein. Dann, wenn die partiell retroflektierende Folie 19 vollflächig auf die Anzeigeoberfläche aufgebracht ist, kann die zu simulierende Blendung in jeden Bereich des vom Projektor 17 erzeugten und vom Projektionsschirm 15 angezeigten Bilds integriert bzw. eingefügt werden.

Dann, wenn die partiell retroflektierende Folie lediglich abschnittsweise in ausgewählten Bereichen auf die Anzeigeoberfläche aufgebracht ist, kann in den Bereichen, in denen die retroflektierende Folie nicht aufgebracht ist, das von der Anzeigeeinrichtung 16 bereitgestellte Bild ungehindert wiedergegeben werden. Durch Auswahl der entsprechenden Abschnitte bzw. Bereiche, in welchen die partiell retroflektierende Folie 19 auf die Anzeigeoberfläche der Anzeigeeinrichtung 16 aufgebracht ist, können typische Blendungssituationen durch entgegenkommenden Verkehr sowie Verkehrsschilder simuliert werden.

Die retroreflektierenden Bereiche und lichtdurchlässigen Bereiche der partiell retroflektierenden Folie 19 sind statistisch über die Oberfläche der Folie 19 verteilt.

Wie bereits ausgeführt, ist die oder jede Lichtquelle, die Licht auf die partiell retroflektierende Folie 19 richtet, im Bereich der Referenzposition, bei Fahrsimulatoren im Bereich des Fahrerplatzes 12, angeordnet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die oder jede Lichtquelle 20, die Licht auf die partiell retroflektierende Folie 19 richtet, unmittelbar benachbart zu einer Kopfstütze 24 des Fahrerplatzes angeordnet ist, insbesondere im Bereich der Kopfstütze 24 montiert ist. Auf diese Art und Weise können Blendungseffekte oder blendungsähnliche Effekte mit besonders vorteilhaften Kontrast und besonders vorteilhafter Helligkeit simuliert werden.