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DE102024114173B3 - Method for controlling a projection device of a matrix headlight and matrix headlight - Google Patents

Method for controlling a projection device of a matrix headlight and matrix headlight

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Publication number
DE102024114173B3
DE102024114173B3 DE102024114173.5A DE102024114173A DE102024114173B3 DE 102024114173 B3 DE102024114173 B3 DE 102024114173B3 DE 102024114173 A DE102024114173 A DE 102024114173A DE 102024114173 B3 DE102024114173 B3 DE 102024114173B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
projection device
projection
image
lighting elements
lateral edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102024114173.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Dominik Walter
Benjamin Hummel
Johannes Grabowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102024114173.5A priority Critical patent/DE102024114173B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102024114173B3 publication Critical patent/DE102024114173B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q11/00—Arrangement of monitoring devices for devices provided for in groups B60Q1/00 - B60Q9/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
    • F21S41/153—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines arranged in a matrix
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21S41/663—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by switching light sources
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    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3138—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using arrays of modulated light sources

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Projektionseinrichtung eines Matrixscheinwerfers eines Fahrzeugs, wobei die Projektionseinrichtung eine Vielzahl individuell ansteuerbarer Leuchtelemente, insbesondere Mikro-LEDs, aufweist, die dazu ausgebildet sind, während des Betriebs ein Projektionsbild der Projektionseinrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln zu erzeugen. Das Verfahren und der Matrixscheinwerfer ermöglichen, auch Projektionseinrichtungen mit einer erhöhten Anzahl von Pixelfehlern in den seitlichen Randbereichen zu verwenden.The invention relates to a method for controlling a projection device of a matrix headlight of a vehicle, wherein the projection device comprises a plurality of individually controllable lighting elements, in particular micro-LEDs, which are designed to generate a projection image of the projection device with a plurality of pixels during operation. The method and the matrix headlight also enable the use of projection devices with a high number of pixel errors in the lateral edge regions.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Projektionseinrichtung eines Matrixscheinwerfers. Die Erfindung betrifft außerdem einen Matrixscheinwerfer eines Fahrzeugs, umfassend zumindest eine Projektionseinrichtung mit einer Vielzahl individuell ansteuerbarer Leuchtelemente, die dazu ausgebildet sind, während des Betriebs ein Projektionsbild der Projektionseinrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln zu erzeugen, wobei das Projektionsbild der Projektionseinrichtung seitliche Randbereiche aufweist, wobei das Projektionsbild in einem der beiden seitlichen Randbereiche oder in beiden seitlichen Randbereichen aufgrund defekter Leuchtelemente der Projektionseinrichtung eine erhöhte Anzahl von Pixelfehlern aufweist, und eine Steuerungseinrichtung zum Ansteuern der Leuchtelemente der Projektionseinrichtung.The present invention relates to a method for controlling a projection device of a matrix headlight. The invention also relates to a matrix headlight of a vehicle, comprising at least one projection device with a plurality of individually controllable lighting elements, which are designed to generate a projection image of the projection device with a plurality of pixels during operation, wherein the projection image of the projection device has lateral edge regions, wherein the projection image has an increased number of pixel errors in one of the two lateral edge regions or in both lateral edge regions due to defective lighting elements of the projection device, and a control device for controlling the lighting elements of the projection device.

In modernen Kraftfahrzeugen kommen vermehrt Matrixscheinwerfer zum Einsatz, um ein Vorfeld des Fahrzeugs auszuleuchten. Ein Matrixscheinwerfer umfasst zumindest eine Projektionseinrichtung, die eine Vielzahl mittels einer Steuerungseinrichtung individuell ansteuerbarer Leuchtelemente aufweist. Im Betrieb der Projektionseinrichtung erzeugen diese Leuchtelemente jeweils ein Pixel in einem Projektionsbild der Projektionseinrichtung, welches der Ausleuchtung des Vorfelds dient. Die Leuchtelemente sind dabei in Form einer Matrix mit einer Mehrzahl von Zeilen und einer Mehrzahl von Spalten angeordnet. Die Leuchtelemente, bei denen es sich üblicherweise um lichtemittierende Dioden, kurz LEDs, handelt, die auch als Mikro-LEDs oder Laser-LEDs ausgebildet sein können, lassen sich mittels der Steuerungseinrichtung individuell ein- und ausschalten und bei besonders modernen Matrixscheinwerfern auch individuell dimmen.Matrix headlights are increasingly being used in modern motor vehicles to illuminate the area in front of the vehicle. A matrix headlight comprises at least one projection device having a plurality of light elements that can be individually controlled by a control device. When the projection device is in operation, these light elements each generate a pixel in a projection image of the projection device, which serves to illuminate the area in front. The light elements are arranged in the form of a matrix with a plurality of rows and a plurality of columns. The light elements, which are usually light-emitting diodes (LEDs for short), which can also be designed as micro-LEDs or laser LEDs, can be individually switched on and off using the control device and, in particularly modern matrix headlights, can also be individually dimmed.

Mittels derartiger Matrixscheinwerfer ist es möglich, das Sichtfeld des Fahrzeugführers im Vorfeld des Fahrzeugs in vorteilhafter Weise besonders hell und weit auszuleuchten. Die individuelle Ansteuerbarkeit der Leuchtelemente ermöglicht es zudem, das Projektionsbild dynamisch an sich verändernde Randbedingungen anzupassen und unterschiedliche Lichtfunktionen, wie zum Beispiel eine Kurvenlichtfunktion, eine Schlechtwetterlichtfunktion oder eine Autobahnlichtfunktion, zu implementieren. In Verbindung mit Kameraeinrichtungen und anderen Umgebungssensormitteln des Fahrzeugs, wie zum Beispiel Radarsensoren oder Lidarsensoren, ist es zudem möglich, das Projektionsbild des Matrixscheinwerfers derart zu gestalten, dass für andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere für entgegenkommende Fahrzeuge oder Fußgänger, eine Blendwirkung vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden kann.Such matrix headlights advantageously illuminate the driver's field of vision in front of the vehicle particularly brightly and widely. The individual controllability of the lighting elements also makes it possible to dynamically adapt the projection image to changing conditions and implement different lighting functions, such as cornering light functions, adverse weather light functions, or motorway light functions. In conjunction with camera systems and other environmental sensor devices of the vehicle, such as radar sensors or lidar sensors, it is also possible to design the projection image of the matrix headlight in such a way that glare for other road users, especially oncoming vehicles or pedestrians, can be avoided or at least largely reduced.

Bei modernen Matrixscheinwerfern können Projektionseinrichtungen mit mehreren tausend Leuchtelementen, die insbesondere als Mikro-LEDs ausgebildet sein können, zum Einsatz kommen. Mit der Anzahl an Leuchtelementen nimmt auch die Wahrscheinlichkeit zu, dass innerhalb der Projektionseinrichtung fehlerhafte Leuchtelemente und somit fehlerhafte Pixel auftreten. Im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung wird der Begriff „Pixelfehler“ sowohl für fehlerhafte Leuchtelemente der Projektionseinrichtung, also die Ursache, als auch für die zugehörigen fehlerhaften Pixel des Projektionsbildes, also die Wirkung, verwendet.Modern matrix headlights can utilize projection systems with several thousand light elements, which can be implemented as micro-LEDs. As the number of light elements increases, so does the probability of faulty light elements and thus defective pixels occurring within the projection system. In the following description, the term "pixel fault" is used both to refer to faulty light elements in the projection system (i.e., the cause) and to the corresponding defective pixels in the projection image (i.e., the effect).

Insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrzeugklasse können die Zielauflösungen der Projektionseinrichtungen von Matrixscheinwerfern bei der Erstellung eines Beleuchtungskonzepts für das Fahrzeug ganz bewusst unterschiedlich ausgelegt werden. Beispielsweise können in höherpreisigen Fahrzeugen Projektionseinrichtungen mit einer höheren Zielauflösung verwendet werden als bei eher mittelpreisigen oder niedrigpreisigen Fahrzeugen.Especially depending on the vehicle class, the target resolutions of the projection systems of matrix headlights can be deliberately designed differently when developing a lighting concept for the vehicle. For example, projection systems with a higher target resolution can be used in higher-priced vehicles than in more mid-priced or low-priced vehicles.

Bei der Herstellung von Projektionseinrichtungen, die als Leuchtelemente zum Beispiel eine Vielzahl von Mikro-LEDs aufweisen, kann es, je nach Herstellungsverfahren, zu Pixelfehlern kommen. Das bedeutet, dass einzelne Mikro-LEDs nicht funktionsfähig sind und somit während des Betriebs kein Licht emittieren können. Bis zu einem gewissen Grad sind diese unvermeidlichen Pixelfehler tolerierbar, so dass die Projektionseinrichtungen dennoch in Fahrzeugen verbaut werden können, für die das Beleuchtungskonzept eine hohe Zielauflösung, die der nominalen physikalischen Auflösung der Projektionseinrichtung entspricht, vorsieht. During the production of projection devices that utilize a multitude of micro-LEDs as lighting elements, pixel defects may occur depending on the manufacturing process. This means that individual micro-LEDs are non-functional and therefore cannot emit light during operation. These unavoidable pixel defects are tolerable to a certain extent, so the projection devices can still be installed in vehicles for which the lighting concept specifies a high target resolution corresponding to the nominal physical resolution of the projection device.

Im Rahmen einer Qualitätskontrolle kann bei der Herstellung der Projektionseinrichtungen überprüft werden, ob die Anzahl der Pixelfehler noch in einem tolerierbaren Bereich liegt.As part of quality control, during production of the projection devices, it can be checked whether the number of pixel errors is still within a tolerable range.

Wenn Pixelfehler zum Beispiel besonders gehäuft und über das noch tolerierbare Maß hinaus in seitlichen Randbereichen von Projektionseinrichtungen auftreten, können diese zum Erreichen einer hohen Zielauflösung, die der nominalen physikalischen Auflösung der Projektionseinrichtungen entspricht, nicht mehr verwendet werden. Bislang bildeten derartige Projektionseinrichtungen einen nicht mehr verwendbaren Produktionsausschuss. Dieses ist insbesondere unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit von Nachteil.If pixel defects occur particularly frequently and exceed the tolerable level in the lateral edge areas of projection devices, for example, these can no longer be used to achieve a high target resolution that corresponds to the nominal physical resolution of the projection devices. Until now, such projection devices constituted unusable production waste. This is particularly disadvantageous from a sustainability perspective.

Die DE 10 2021 129 816 A1 offenbart einen LED-Matrixscheinwerfer mit einer Steuerungseinrichtung zum individuellen Ansteuern der einzelnen Leuchtelemente. Eine Projektionseinrichtung des Schweinwerfers ist in Teilbereiche unterteilt, wobei mittels eines Diagnoseverfahrens ermittelt werden kann, welche Pixel (Leuchtelemente) in welchen Teilbereichen defekt sind und wie viele Pixel je Teilbereich defekt sind. Teilbereiche werden als fehlerhaft identifiziert, wenn sich Pixelfehler darin häufen. Bei zu vielen fehlerhaften Teilbereichen wird die gesamte Projektionseinrichtung als defekt diagnostiziert.The DE 10 2021 129 816 A1 discloses an LED matrix headlight with a control unit Device for individually controlling the individual lighting elements. A headlight's projection system is divided into sub-areas, whereby a diagnostic procedure can be used to determine which pixels (lighting elements) are defective in which sub-areas and how many pixels are defective in each sub-area. Sub-areas are identified as defective if pixel errors accumulate within them. If too many defective sub-areas are present, the entire projection system is diagnosed as defective.

Die DE 10 2021 104 518 A1 offenbart ein Verfahren zur Umgehung von Pixelfehlern bei hochauflösenden Scheinwerfern, bei dem eine Projektion von Bildinhalten im Lichtbild möglichst wenig Pixelfehler aufweist. Eine Ansteuerung der Leuchtpunkt-Matrix ist dazu in der Lage, je nach darzustellendem Bildinhalt die Pixelfehler zu vermeiden oder zumindest gering zu halten.The DE 10 2021 104 518 A1 discloses a method for circumventing pixel defects in high-resolution headlights, in which the projection of image content in the light image exhibits as few pixel defects as possible. Controlling the luminous dot matrix is capable of avoiding or at least minimizing pixel defects, depending on the image content to be displayed.

Die DE 10 2020 126 491 A1 beschreibt ein Scheinwerfersystem für Fahrzeuge, welches dazu ausgebildet ist, störende dunkle Flecken in einer Lichtverteilung, die durch einen Ausfall einzelner Lichtpixel hervorgerufen werden, so weit wie möglich zu reduzieren.The DE 10 2020 126 491 A1 describes a headlight system for vehicles which is designed to reduce as much as possible disturbing dark spots in a light distribution which are caused by the failure of individual light pixels.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung einer Projektionseinrichtung eines Matrixscheinwerfers und einen Matrixscheinwerfer der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, auch Projektionseinrichtungen mit einer erhöhten Anzahl von Pixelfehlern in den seitlichen Randbereichen zu verwenden.The invention has for its object to provide a method for controlling a projection device of a matrix headlight and a matrix headlight of the type mentioned at the outset, which make it possible to use projection devices with an increased number of pixel errors in the lateral edge areas.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung einer Projektionseinrichtung eines Matrixscheinwerfers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Matrixscheinwerfer der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 4. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a method for controlling a projection device of a matrix headlight having the features of claim 1 and by a matrix headlight of the type mentioned at the outset having the features of the characterizing part of claim 4. The subclaims relate to advantageous developments of the invention.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Projektionseinrichtung eines Matrixscheinwerfers eines Fahrzeugs, wobei die Projektionseinrichtung eine Vielzahl individuell ansteuerbarer Leuchtelemente, insbesondere Mikro-LEDs, aufweist, die dazu ausgebildet sind, während des Betriebs ein Projektionsbild der Projektionseinrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln zu erzeugen, wobei das Projektionsbild der Projektionseinrichtung seitliche Randbereiche aufweist, wobei das Projektionsbild in einem der beiden seitlichen Randbereiche oder in beiden seitlichen Randbereichen aufgrund defekter Leuchtelemente der Projektionseinrichtung eine erhöhte Anzahl von Pixelfehlern aufweist, ist vorgesehen, dass

  • - eine definierte Zielauflösung, die kleiner als die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtung ist, der Projektionseinrichtung sowie einer Steuerungseinrichtung des Matrixscheinwerfers als Datensatz zur Verfügung gestellt wird,
  • - diejenigen Leuchtelemente der Projektionseinrichtung, die in beiden seitlichen Randbereichen oder zumindest in einem der beiden seitlichen Randbereiche nicht mehr für die Erzeugung des Projektionsbilds in der Zielauflösung benötigt werden, deaktiviert werden,
  • - von der Steuerungseinrichtung ein Ansteuerbild für die Projektionseinrichtung zunächst in der Zielauflösung berechnet wird und nachfolgend auf die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtung erweitert wird, und
  • - das erweiterte Ansteuerbild zur Projektionseinrichtung übertragen und von dieser verarbeitet wird, indem durch Bildgrabbing aus dem erweiterten Ansteuerbild ein reduziertes Ansteuerbild ausgeschnitten wird, welches der Zielauflösung entspricht, und das Projektionsbild in der Zielauflösung von den noch aktiven Leuchtelementen erzeugt wird.
In a method according to the invention for controlling a projection device of a matrix headlight of a vehicle, wherein the projection device has a plurality of individually controllable lighting elements, in particular micro-LEDs, which are designed to generate a projection image of the projection device with a plurality of pixels during operation, wherein the projection image of the projection device has lateral edge regions, wherein the projection image has an increased number of pixel errors in one of the two lateral edge regions or in both lateral edge regions due to defective lighting elements of the projection device, it is provided that
  • - a defined target resolution, which is smaller than the nominal physical resolution of the projection device, is made available to the projection device and a control device of the matrix headlight as a data set,
  • - those light elements of the projection device which are no longer required for generating the projection image in the target resolution in both lateral edge areas or at least in one of the two lateral edge areas are deactivated,
  • - the control device initially calculates a control image for the projection device in the target resolution and subsequently expands it to the nominal physical resolution of the projection device, and
  • - the extended control image is transmitted to the projection device and processed by the latter by cutting out a reduced control image from the extended control image by image grabbing, which corresponds to the target resolution, and the projection image is generated in the target resolution by the still active light elements.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit das Ansteuerbild der Projektionseinrichtung verschoben, indem sämtliche Leuchtelemente der Projektionseinrichtung in den mit Pixelfehlern behafteten seitlichen Randbereichen vollständig ignoriert werden. Es werden bei beidseitig deaktivierten Randbereichen nur noch diejenigen Leuchtelemente der Projektionseinrichtung angesteuert, die einen zentralen Bereich des Projektionsbildes mit der definierten Zielauflösung, die kleiner als die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtung ist, beleuchten können. Mittels des hier vorgestellten Verfahrens ist es möglich, flexibel auf Projektionseinrichtungen mit erhöhten Pixelfehlerraten aufgrund defekter Leuchtelemente in den Randbereichen zu reagieren und diese dennoch in Serie einsetzen zu können, wenn das Beleuchtungskonzept des Fahrzeugs eine Zielauflösung vorsieht, die kleiner als die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtung ist.In the method according to the invention, the control image of the projection device is thus shifted by completely ignoring all of the projection device's lighting elements in the lateral edge regions affected by pixel errors. When the edge regions are deactivated on both sides, only those lighting elements of the projection device are controlled that can illuminate a central region of the projection image with the defined target resolution, which is lower than the nominal physical resolution of the projection device. Using the method presented here, it is possible to respond flexibly to projection devices with increased pixel error rates due to defective lighting elements in the edge regions and still be able to use them in series if the vehicle's lighting concept provides for a target resolution that is lower than the nominal physical resolution of the projection device.

In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass während des Betriebs der Projektionseinrichtung eine Diagnosefunktion zur Diagnose der Funktionsfähigkeit der Leuchtelemente ausgeführt wird.In one embodiment, it is proposed that a diagnostic function for diagnosing the functionality of the lighting elements is carried out during operation of the projection device.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch das Deaktivieren der Leuchtelemente in den beiden seitlichen Randbereichen oder in dem zumindest einen der beiden seitlichen Randbereiche der Projektionseinrichtung auch die Diagnosefunktion für die betreffenden Leuchtelemente der Projektionseinrichtung deaktiviert wird. Somit wird die weitere Diagnose in den mit Pixelfehlern behafteten seitlichen Randbereichen der Projektionseinrichtung, in denen die Leuchtelemente nicht mehr aktiviert sind, in vorteilhafter Weise unterdrückt. Es ist dann in vorteilhafter Weise keine weitere Anpassung der elektrischen Diagnosefunktion der Leuchtelemente der betreffenden Projektionseinrichtung notwendig.In one embodiment, it is provided that by deactivating the lighting elements in the two lateral edge areas or in at least one of the two lateral edge areas of the projection device, the diagnostic function for the relevant lighting elements of the projection device is also deactivated. This advantageously suppresses further diagnostics in the lateral edge areas of the projection device affected by pixel errors, where the light elements are no longer activated. This advantageously eliminates the need for further adjustment of the electrical diagnostic function of the light elements of the projection device in question.

Ein erfindungsgemäßer Matrixscheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuerungseinrichtung und die Projektionseinrichtung dazu konfiguriert sind, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.A matrix headlight according to the invention is characterized in that the control device and the projection device are configured to carry out a method according to one of claims 1 to 3.

Vorzugsweise können die Leuchtelemente als Mikro-LEDs ausgebildet sein.Preferably, the lighting elements can be designed as micro-LEDs.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen

  • 1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines Matrixscheinwerfers mit einer Projektionseinrichtung und eines von der Projektionseinrichtung während des Betriebs generierten Projektionsbildes, welches stark idealisiert als pixelfehlerfrei gezeichnet wurde,
  • 2 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines Matrixscheinwerfers mit einer defektbehafteten Projektionseinrichtung, die mittels eines Verfahrens zur Steuerung einer Projektionseinrichtung eines Matrixscheinwerfers betrieben wird.
Further features and advantages of the present invention will become clear from the following description of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.
  • 1 a highly simplified schematic diagram of a matrix headlight with a projection device and a projection image generated by the projection device during operation, which was drawn in a highly idealized manner as being free of pixel defects,
  • 2 a highly simplified schematic diagram of a matrix headlight with a defective projection device, which is operated by means of a method for controlling a projection device of a matrix headlight.

In 1 ist ein Matrixscheinwerfer 1 eines Fahrzeugs schematisch stark vereinfacht gezeigt, der zumindest eine Projektionseinrichtung 2 und eine Steuerungseinrichtung 3 zur Steuerung der Projektionseinrichtung 2 aufweist. Ein Fahrzeug verfügt üblicherweise über zwei derartige Matrixscheinwerfer 1. Die Projektionseinrichtung 2, ist dazu ausgebildet, während des Betriebs ein in 1 in vereinfachter Form als Rechteck dargestelltes Projektionsbild 4 zu erzeugen, das aus einer Vielzahl von Pixeln 5 besteht. Hierzu weist die Projektionseinrichtung 2 eine Vielzahl von Leuchtelementen auf, die vorliegend als Mikro-LEDs ausgebildet sind, hier aber nicht explizit dargestellt sind.In 1 A matrix headlight 1 of a vehicle is shown schematically in a highly simplified manner, which has at least one projection device 2 and a control device 3 for controlling the projection device 2. A vehicle usually has two such matrix headlights 1. The projection device 2 is designed to 1 to generate a projection image 4, represented in simplified form as a rectangle, which consists of a plurality of pixels 5. For this purpose, the projection device 2 has a plurality of lighting elements, which in the present case are designed as micro-LEDs, but are not explicitly shown here.

Jedes der Leuchtelemente der Projektionseinrichtung 2 generiert während des Betriebs jeweils einen Pixel 5 im Projektionsbild 4. Zu diesem Zweck erzeugen die Leuchtelemente der Projektionseinrichtung 2 entsprechende Lichtstrahlen 6, von denen in der in 1 gewählten Darstellung lediglich die zu den vier Ecken des rechteckigen Projektionsbilds 4 führenden Lichtstrahlen 6 angedeutet wurden. Die Pixel 5 sind im Projektionsbild 4 in Form einer Matrix angeordnet, die aus einer Mehrzahl von Zeilen und einer Mehrzahl von Spalten besteht und mit einer matrixartigen Anordnung der Leuchtelemente der Projektionseinrichtung 2 korrespondiert. Die Steuerungseinrichtung 3 ist mit der Projektionseinrichtung 2 gekoppelt und dazu ausgebildet, die Leuchtelemente der Projektionseinrichtung 2 einzeln anzusteuern und dabei einzuschalten, auszuschalten und vorzugsweise auch zu dimmen.Each of the light elements of the projection device 2 generates a pixel 5 in the projection image 4 during operation. For this purpose, the light elements of the projection device 2 generate corresponding light beams 6, of which in the 1 In the selected representation, only the light rays 6 leading to the four corners of the rectangular projection image 4 have been indicated. The pixels 5 are arranged in the projection image 4 in the form of a matrix consisting of a plurality of rows and a plurality of columns and corresponding to a matrix-like arrangement of the lighting elements of the projection device 2. The control device 3 is coupled to the projection device 2 and is designed to individually control the lighting elements of the projection device 2 and to switch them on, off, and preferably also dim them.

Darüber hinaus ist in der Projektionseinrichtung 2 auch eine Diagnosefunktion implementiert, mittels derer elektrisch überprüft werden kann, ob einzelne Leuchtelemente einen Defekt aufweisen, so dass sie kein Licht mehr emittieren können. Eine derartige Diagnosefunktion ist zum Beispiel aus der eingangs genannten deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 129 816 A1 bekannt.In addition, a diagnostic function is also implemented in the projection device 2, by means of which it can be electrically checked whether individual lighting elements are defective, so that they can no longer emit light. Such a diagnostic function is known, for example, from the aforementioned German patent application DE 10 2021 129 816 A1 known.

Es besteht in einer hier nicht explizit dargestellten Ausführungsform grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass der Matrixscheinwerfer 1 zwei Projektionseinrichtungen 2 aufweist, die gemeinsam von der Steuereinrichtung 3 angesteuert werden.In an embodiment not explicitly shown here, it is also fundamentally possible for the matrix headlight 1 to have two projection devices 2 which are jointly controlled by the control device 3.

In 1 ist die stark idealisierte Situation dargestellt, in der sämtliche Leuchtelemente der Projektionseinrichtung 2 einwandfrei funktionieren. Im Projektionsbild 4 sind somit keinerlei Pixelfehler zu erkennen. Bei der Herstellung der Projektionseinrichtung 2, die als Leuchtelemente insbesondere eine Vielzahl von Mikro-LEDs aufweist, kann es, je nach Herstellungsverfahren, zu Pixelfehlern kommen. Das bedeutet, dass einzelne Mikro-LEDs nicht funktionsfähig sind und somit während des Betriebs des Matrixscheinwerfers 1 kein Licht emittieren können.In 1 The highly idealized situation is depicted in which all lighting elements of the projection device 2 are functioning properly. Therefore, no pixel errors are detectable in the projection image 4. During the manufacture of the projection device 2, which in particular comprises a large number of micro-LEDs as lighting elements, pixel errors may occur depending on the manufacturing process. This means that individual micro-LEDs are not functional and thus cannot emit light during operation of the matrix headlight 1.

Insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrzeugklasse können die Zielauflösungen der Projektionseinrichtungen 2 von Matrixscheinwerfern 1 bei der Erstellung eines Beleuchtungskonzepts für das Fahrzeug ganz bewusst unterschiedlich ausgelegt werden. Beispielsweise können bei höherpreisigen Fahrzeugen Projektionseinrichtungen 2 mit einer höheren Zielauflösung verwendet werden als bei eher mittelpreisigen oder niedrigpreisigen Fahrzeugen.Particularly depending on the vehicle class, the target resolutions of the projection devices 2 of matrix headlights 1 can be deliberately designed differently when creating a lighting concept for the vehicle. For example, projection devices 2 with a higher target resolution can be used for higher-priced vehicles than for mid-priced or lower-priced vehicles.

Nachfolgend soll beispielhaft angenommen werden, dass die Projektionseinrichtung 2, die in 1 dargestellt ist, für eine hohe Zielauflösung von 256x64 Pixeln mit einem Seitenverhältnis von Breite zu Höhe von 4:1 ausgelegt ist, die der nominellen physikalischen Auflösung (Chipauflösung) der Projektionseinrichtung 2 entspricht. Einzelne Pixelfehler, die in der Praxis herstellungsbedingt bei allen Projektionseinrichtungen 2 auftreten, sind bis zu einem gewissen Maß tolerierbar. Das bedeutet, dass derartige Projektionseinrichtungen 2 trotz vereinzelter Pixelfehler dennoch in Matrixscheinwerfern 1 verwendet werden können, welche eine hohe Zielauflösung erreichen sollen, die der nominellen physikalischen Auflösung entspricht.In the following, it is assumed, for example, that the projection device 2, which is 1 is designed for a high target resolution of 256x64 pixels with an aspect ratio of width to height of 4:1, which corresponds to the nominal physical resolution (chip resolution) of the projection device 2. Individual pixel errors, which in practice occur in all projection devices 2 due to manufacturing reasons, are tolerable to a certain extent. This means that such projection devices 2, despite various single pixel error can still be used in matrix headlights 1, which are intended to achieve a high target resolution corresponding to the nominal physical resolution.

In 2 ist nun die Situation dargestellt, in der zahlreiche Leuchtelemente, insbesondere Mikro-LEDs, der Projektionseinrichtung 2 in ihren beiden seitlichen Randbereichen (links und rechts) defekt sind, so dass im Projektionsbild 4 entsprechende Pixelfehler 7a, 7b zu erkennen sind. Es soll angenommen werden, dass die Anzahl der Pixelfehler 7a, 7b so groß ist, dass die Projektionseinrichtung 2 nicht mehr in einem Matrixscheinwerfer 1 verwendet werden kann, welcher eine hohe Zielauflösung von zum Beispiel 256x64 Pixeln mit einem Seitenverhältnis von Breite zu Höhe von 4:1 erzeugen soll, die der nominellen physikalischen Auflösung der Projektionseinrichtung 2 entspricht.In 2 The situation is now shown in which numerous lighting elements, in particular micro-LEDs, of the projection device 2 are defective in their two lateral edge areas (left and right), so that corresponding pixel errors 7a, 7b can be seen in the projection image 4. It is assumed that the number of pixel errors 7a, 7b is so large that the projection device 2 can no longer be used in a matrix headlight 1, which is intended to produce a high target resolution of, for example, 256x64 pixels with a width-to-height ratio of 4:1, which corresponds to the nominal physical resolution of the projection device 2.

Das Projektionsbild 4 weist einen zentralen Bereich 40 auf, innerhalb dessen (wiederum stark idealisiert dargestellt) keine Pixelfehler zu erkennen sind. Das Projektionsbild 4 weist einen ersten Randbereich 41 (in 2 auf der linken Seite) und einen zweiten Randbereich 42 (in 2 auf der rechten Seite) auf, innerhalb derer mehrere Pixelfehler 7a, 7b zu erkennen sind, die aus den defekten Mikro-LEDs der Projektionseinrichtung 2 resultieren. Das Vorhandensein möglicher Pixelfehler 7a, 7b der Projektionseinrichtung 2 wird während des Herstellungsprozesses im Rahmen einer Qualitätskontrolle überprüft. Bislang bildeten derartige Projektionseinrichtungen 2 mit einer erhöhten Anzahl von Pixelfehlern in den beiden seitlichen Randbereichen 41, 42 oder auch nur in einem der beiden seitlichen Randbereiche 41, 42 einen Produktionsausschuss, der bei einem Matrixscheinwerfer 1 nicht verwendet werden konnte.The projection image 4 has a central area 40, within which (again shown in a highly idealized manner) no pixel errors can be detected. The projection image 4 has a first edge area 41 (in 2 on the left side) and a second edge area 42 (in 2 on the right side), within which several pixel defects 7a, 7b can be seen, resulting from the defective micro-LEDs of the projection device 2. The presence of possible pixel defects 7a, 7b of the projection device 2 is checked during the manufacturing process as part of a quality control process. Until now, such projection devices 2 with an increased number of pixel defects in the two lateral edge regions 41, 42 or even in only one of the two lateral edge regions 41, 42 constituted production rejects that could not be used in a matrix headlight 1.

Es soll für die weiteren Betrachtungen somit angenommen werden, dass die in 2 dargestellte Projektionseinrichtung 2 in den beiden Randbereichen 41, 42 eine nicht mehr tolerierbare Anzahl von Pixelfehlern 7a, 7b aufweist, so dass die Projektionseinrichtung 2 nicht mehr in einem Matrixscheinwerfer 1 mit einer hohen Auflösung, die der nominellen physikalischen Auflösung (zum Beispiel 256x64 Pixeln mit einem Seitenverhältnis von Breite zu Höhe von 4:1) entspricht, verwendet werden kann.For the further considerations, it should therefore be assumed that the 2 The projection device 2 shown has an intolerable number of pixel errors 7a, 7b in the two edge regions 41, 42, so that the projection device 2 can no longer be used in a matrix headlight 1 with a high resolution corresponding to the nominal physical resolution (for example 256x64 pixels with an aspect ratio of width to height of 4:1).

Nachfolgend soll ein Verfahren vorgestellt werden, welches es ermöglicht, auch solche Projektionseinrichtungen 2 in Matrixscheinwerfern 1 zu verwenden, die bislang aufgrund von Pixelfehlern 7a, 7b in den seitlichen Randbereichen 41, 42 beziehungsweise in einem der beiden seitlichen Randbereichen 41, 42 zum Produktionsausschuss gehörten.In the following, a method will be presented which makes it possible to use projection devices 2 in matrix headlights 1 which previously had to be rejected due to pixel defects 7a, 7b in the lateral edge regions 41, 42 or in one of the two lateral edge regions 41, 42.

Für die weiteren Erläuterungen soll angenommen werden, dass die Pixelfehler 7a, 7b in den seitlichen Randbereichen 41, 42 so gehäuft sind, dass sich die Projektionseinrichtung 2 nur noch für solche Fahrzeugen eignet, bei denen konzeptbedingt mittels des Matrixscheinwerfers 1 eine niedrigere Zielauflösung, wie zum Beispiel 192x64 Pixel in einem Seitenverhältnis von Breite zu Höhe von 3:1, erzeugt werden soll.For the further explanations, it should be assumed that the pixel errors 7a, 7b in the lateral edge areas 41, 42 are so concentrated that the projection device 2 is only suitable for those vehicles in which, due to the concept, a lower target resolution, such as 192x64 pixels in an aspect ratio of width to height of 3:1, is to be generated by means of the matrix headlight 1.

Zunächst wird eine gewünschte Zielauflösung definiert, die mittels der Projektionseinrichtung 2 zur Verfügung gestellt werden soll, die kleiner ist als die nominelle physikalische Auflösung, für die die Projektionseinrichtung 2 eigentlich ausgelegt ist. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die gewünschte Zielauflösung 192x64 Pixel in einem Seitenverhältnis von Breite zu Höhe von 3:1. Es wird ein entsprechender Datensatz generiert, der der Projektionseinrichtung 2 und der Steuerungseinrichtung 3 zur Verfügung gestellt wird.First, a desired target resolution is defined to be provided by the projection device 2. This resolution is smaller than the nominal physical resolution for which the projection device 2 is actually designed. In this exemplary embodiment, the desired target resolution is 192x64 pixels with a width-to-height ratio of 3:1. A corresponding data set is generated and made available to the projection device 2 and the control device 3.

Die Steuerungseinrichtung 3 berechnet während des Betriebs des Matrixscheinwerfers 1 kontinuierlich ein Ansteuerbild in der Zielauflösung, die kleiner als die nominelle physikalische Auflösung ist und in der nur der zentrale Bereich 40 beleuchtet werden soll. Anschließend erweitert die Steuerungseinrichtung 3 das Ansteuerbild auf die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtung 2, so dass die nicht zu beleuchtenden Randbereiche 41, 42 ebenfalls mit einbezogen werden, und sendet das erweiterte Ansteuerbild in digitaler Form zu der Projektionseinrichtung 2.During operation of the matrix headlight 1, the control device 3 continuously calculates a control image at the target resolution, which is smaller than the nominal physical resolution and in which only the central area 40 is to be illuminated. The control device 3 then expands the control image to the nominal physical resolution of the projection device 2, so that the edge areas 41, 42 not to be illuminated are also included, and sends the expanded control image in digital form to the projection device 2.

Der oben erwähnte Datensatz, welcher die Zielauflösung enthält, wird von der Projektionseinrichtung 2 empfangen und verarbeitet. Dabei wird die Ansteuerung der nicht mehr benötigten Pixel in den beiden Randbereichen 41, 42 des Projektionsbilds 4 deaktiviert. Durch diese bewusste Deaktivierung der Ansteuerung der beiden Randbereiche 41, 42 wird in diesen auch die Diagnosefunktion deaktiviert. Die Diagnose der Leuchtelemente der Projektionseinrichtung 2 erfolgt somit nur noch für diejenigen Leuchtelemente, die den zentralen Bereich 40 des Projektionsbilds 4 mit der gewünschten Zielauflösung beleuchten sollen.The aforementioned data set, which contains the target resolution, is received and processed by the projection device 2. In doing so, the control of the no longer required pixels in the two edge regions 41, 42 of the projection image 4 is deactivated. By deliberately deactivating the control of the two edge regions 41, 42, the diagnostic function is also deactivated in these regions. The diagnosis of the lighting elements of the projection device 2 is thus only performed for those lighting elements that are intended to illuminate the central region 40 of the projection image 4 with the desired target resolution.

Aus dem erweiterten Ansteuerbild, welches von der Steuerungseinrichtung 3 bereitgestellt wird, wird der gewünschte Bildbereich in der Zielauflösung durch Bildgrabbing ausgeschnitten, so dass ein reduziertes Ansteuerbild erhalten wird und nachfolgend nur noch der zentrale Bereich 40 des Projektionsbilds 4 in der definierten Zielauflösung und ohne die Randbereiche 41, 42 mittels der Leuchtelemente beleuchtet wird.From the extended control image provided by the control device 3, the desired image area in the target resolution is cut out by image grabbing, so that a reduced control image is obtained and subsequently only the central area 40 of the projection image 4 is illuminated by means of the lighting elements in the defined target resolution and without the edge areas 41, 42.

Mittels des hier vorgestellten Verfahrens ist es möglich, flexibel auf Projektionseinrichtungen 2 mit erhöhten Pixelfehlerraten aufgrund defekter Mikro-LEDs in den Randbereichen 41, 42 zu reagieren und diese dennoch in Serie in Fahrzeugen einsetzen zu können, bei denen konzeptbedingt eine geringere Zielauflösung als die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtungen 2 ausreichend ist. Ein weiterer Vorteil besteht insbesondere darin, dass keine Anpassung der elektrischen Diagnose der Mikro-LEDs der betreffenden Projektionseinrichtung 2 selbst notwendig ist.Using the method presented here, it is possible to respond flexibly to projection devices 2 with increased pixel error rates due to defective micro-LEDs in the edge regions 41, 42, while still being able to use them in series production in vehicles where, due to the design, a lower target resolution than the nominal physical resolution of the projection devices 2 is sufficient. A further advantage is, in particular, that no adjustment of the electrical diagnosis of the micro-LEDs of the respective projection device 2 itself is necessary.

Claims (5)

Verfahren zur Steuerung einer Projektionseinrichtung (2) eines Matrixscheinwerfers (1) eines Fahrzeugs, wobei die Projektionseinrichtung (2) eine Vielzahl individuell ansteuerbarer Leuchtelemente, insbesondere Mikro-LEDs, aufweist, die dazu ausgebildet sind, während des Betriebs ein Projektionsbild (4) der Projektionseinrichtung (2) mit einer Vielzahl von Pixeln (5) zu erzeugen, wobei das Projektionsbild (4) der Projektionseinrichtung (2) seitliche Randbereiche (41, 42) aufweist, wobei das Projektionsbild (4) in einem der beiden seitlichen Randbereiche (41, 42) oder in beiden seitlichen Randbereichen (41, 42) aufgrund defekter Leuchtelemente der Projektionseinrichtung (2) eine erhöhte Anzahl von Pixelfehlern (7a, 7b) aufweist, wobei - eine definierte Zielauflösung, die kleiner als die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtung (2) ist, der Projektionseinrichtung (2) sowie einer Steuerungseinrichtung (3) des Matrixscheinwerfers (1) als Datensatz zur Verfügung gestellt wird, - diejenigen Leuchtelemente der Projektionseinrichtung (2), die in beiden seitlichen Randbereichen oder zumindest in einem der beiden seitlichen Randbereiche nicht mehr für die Erzeugung des Projektionsbild (4) in der Zielauflösung benötigt werden, deaktiviert werden, - von der Steuerungseinrichtung (3) ein Ansteuerbild für die Projektionseinrichtung (2) zunächst in der Zielauflösung berechnet wird und nachfolgend auf die nominelle physikalische Auflösung der Projektionseinrichtung (2) erweitert wird, und - das erweiterte Ansteuerbild zur Projektionseinrichtung (2) übertragen und von dieser verarbeitet wird, indem durch Bildgrabbing aus dem erweiterten Ansteuerbild ein reduziertes Ansteuerbild ausgeschnitten wird, welches der Zielauflösung entspricht, und das Projektionsbild (4) in der Zielauflösung von den noch aktiven Leuchtelementen erzeugt wird. Method for controlling a projection device (2) of a matrix headlight (1) of a vehicle, wherein the projection device (2) has a plurality of individually controllable lighting elements, in particular micro-LEDs, which are designed to generate a projection image (4) of the projection device (2) with a plurality of pixels (5) during operation, wherein the projection image (4) of the projection device (2) has lateral edge regions (41, 42), wherein the projection image (4) has an increased number of pixel errors (7a, 7b) in one of the two lateral edge regions (41, 42) or in both lateral edge regions (41, 42) due to defective lighting elements of the projection device (2), wherein - a defined target resolution, which is smaller than the nominal physical resolution of the projection device (2), is made available to the projection device (2) and to a control device (3) of the matrix headlight (1) as a data set, - those lighting elements of the Projection device (2) which are no longer required in both lateral edge regions or at least in one of the two lateral edge regions for generating the projection image (4) in the target resolution are deactivated, - a control image for the projection device (2) is initially calculated in the target resolution by the control device (3) and subsequently expanded to the nominal physical resolution of the projection device (2), and - the expanded control image is transmitted to the projection device (2) and processed by the latter by cutting out a reduced control image which corresponds to the target resolution from the expanded control image by image grabbing, and the projection image (4) is generated in the target resolution by the still active lighting elements. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Projektionseinrichtung (2) eine Diagnosefunktion zur Diagnose der Funktionsfähigkeit der Leuchtelemente ausgeführt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that during operation of the projection device (2) a diagnostic function is carried out to diagnose the functionality of the lighting elements. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Deaktivieren der Leuchtelemente in den beiden seitlichen Randbereichen oder in dem zumindest einen der beiden seitlichen Randbereiche der Projektionseinrichtung (2) auch die Diagnosefunktion für die betreffenden Leuchtelemente der Projektionseinrichtung (2) deaktiviert wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that by deactivating the lighting elements in the two lateral edge regions or in at least one of the two lateral edge regions of the projection device (2), the diagnostic function for the relevant lighting elements of the projection device (2) is also deactivated. Matrixscheinwerfer (1) für ein Fahrzeug, umfassend - zumindest eine Projektionseinrichtung (2) mit einer Vielzahl individuell ansteuerbarer Leuchtelemente, die dazu ausgebildet sind, während des Betriebs ein Projektionsbild (4) der Projektionseinrichtung (2) mit einer Vielzahl von Pixeln (5) zu erzeugen, wobei das Projektionsbild (4) der Projektionseinrichtung (2) seitliche Randbereiche (41, 42) aufweist, wobei das Projektionsbild (4) in einem der beiden seitlichen Randbereiche (41, 42) oder in beiden seitlichen Randbereichen (41, 42) aufgrund defekter Leuchtelemente der Projektionseinrichtung (2) eine erhöhte Anzahl von Pixelfehlern (7a, 7b) aufweist, und - eine Steuerungseinrichtung (3) zum Ansteuern der Leuchtelemente der Projektionseinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (3) und die Projektionseinrichtung (2) dazu konfiguriert sind, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.Matrix headlight (1) for a vehicle, comprising - at least one projection device (2) with a plurality of individually controllable lighting elements, which are designed to generate a projection image (4) of the projection device (2) with a plurality of pixels (5) during operation, wherein the projection image (4) of the projection device (2) has lateral edge regions (41, 42), wherein the projection image (4) has an increased number of pixel errors (7a, 7b) in one of the two lateral edge regions (41, 42) or in both lateral edge regions (41, 42) due to defective lighting elements of the projection device (2), and - a control device (3) for controlling the lighting elements of the projection device (2), characterized in that the control device (3) and the projection device (2) are configured to carry out a method according to one of the Claims 1 until 3 to execute. Matrixscheinwerfer (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente als Mikro-LEDs ausgebildet sind.Matrix headlights (1) after Claim 4 , characterized in that the lighting elements are designed as micro-LEDs.
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