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Die Erfindung betrifft ein System zum Betreiben eines HUD-Anzeigesystems und ein Verfahren zum Betreiben eines HUD-Anzeigesystems.
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Die Druckschrift
DE 199 50 681 A1 beschreibt ein Bilderfassungssystem mit einer Spiegeleinrichtung zur Abdunkelung von Bildpunkten.
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Ein Verfahren zur Überwachung einer Funktion eines Leuchtkörpers ist in der Druckschrift
DE 10 2005 051 212 A1 beschrieben.
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Die Druckschrift
US 2021 / 0 129 671 A1 beschreibt ein Anzeigesystem für ein Fahrzeug, das als head up display ausgebildet ist. Dieses umfasst einen optischen Sensor zum Erfassen von externem Licht, das in das Anzeigesystem eindringen könnte.
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Ein weiteres Anzeigesystem ist aus der Druckschrift
US 2019 / 0 250 461 A1 bekannt. Dabei wird ein backlight durch ein pulsweitenmoduliertes Signal angesteuert. Darin ist weiterhin beschrieben, dass Infrarotsensoren für einen Einsatz in dem hier beschriebenen Anzeigesystem als kritisch betrachtet werden.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, ein Anzeigesystem auf Einflüsse aus seiner Umgebung einzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein System und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Systems und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Das erfindungsgemäße System ist zum Betreiben eines HUD-Anzeigesystems für ein Fahrzeug, bspw. ein Kraftfahrzeug, ausgebildet, wobei das HUD-Anzeigesystem bzw. ein Head-Up- bzw. Kopf-oben-Anzeigesystem einen Bildgeber als bildgebendes Element aufweist, der üblicherweise eine Kammer umfasst, wobei in dem Bildgeber, bspw. in der Kammer, eine Hauptplatine mit, üblicherweise ersten, Lichtelementen und mindestens ein Helligkeitssensor angeordnet sind, wobei der Bildgeber, üblicherweise auch die Kammer, in der Regel durch eine zumindest teilweise transparente Abdeckscheibe abgedeckt ist bzw. sind, wobei die Lichtelemente abwechselnd zwischen einer Hellphase und einer Dunkelphase hin- und hergeschaltet werden bzw. hin- und herzuschalten sind. Das System weist den mindestens einen im Bildgeber, bspw. in der Kammer, angeordneten Helligkeitssensor auf, wobei der mindestens eine Helligkeitssensor dazu ausgebildet ist, eine Helligkeit von Licht in dem Bildgeber, üblicherweise in der Kammer, zumindest bzw. wenigstens dann, in Ausgestaltung nur dann, zu erfassen und/oder zu messen, wenn sich die Lichtelemente in einer Dunkelphase zwischen zwei Hellphasen befinden, wobei das HUD-Anzeigesystem abhängig von der erfassten und/oder gemessenen Helligkeit einzustellen bzw. einstellbar ist.
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In einigen Betriebszuständen, wenn bspw. eine maximale Helligkeit der Lichtelemente gefordert ist, kann eine Hellphase länger andauern und auf ansonsten übliche Dunkelphasen zwischen Hellphasen verzichtet werden. In einem solchen Fall wird die Helligkeit zum Einstellen einer kurzen Dunkelphase zwischen zwei Hellphasen reduziert, ohne die Lichtelemente komplett auszuschalten. Falls die Lichtelemente während einer Dunkelphase zumindest eine minimale Helligkeit aufweisen, die bekannt ist, wenn sie jeweils eingestellt wird, wird diese bzw. das von den Lichtelementen in einer Dunkelphase erzeugte, üblicherweise künstliche, Licht aus dem, üblicherweise natürlichen, Licht, das in den Bildgeber einfällt, herausgerechnet, wobei Einfluss des Lichts der Sonne und eine daraus resultierende thermische Belastung ermittelt wird.
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Die Lichtelemente werden in einer Hellphase hell und in einer Dunkelphase dunkel eingestellt, wobei sie in Hellphasen, üblicherweise komplett, an- bzw. einzuschalten und in einer Dunkelphase, üblicherweise komplett, aus- bzw. abzuschalten sind bzw. in einer Hellphase angeschaltet und in einer Dunkelphase ausgeschaltet werden.
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Es ist in einer Ausgestaltung des Bildgebers möglich, dass er die Kammer zwischen der Abdeckscheibe und der Hauptplatine aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Hauptplatine mit den Lichtelementen direkt unter der Abdeckscheibe angeordnet ist und somit auf eine Kammer dazwischen verzichtet wird. Der Bildgeber kann auch Wabenreflektoren, mindestens eine Linse und/oder mindestens einen Spiegel bzw. Reflektor zwischen der Hauptplatine und der Abdeckscheibe aufweisen.
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Es ist möglich, dass mindestens ein Lichtelement als Leuchtdiode (LED), bspw. Photodiode, ausgebildet ist. Dabei ist es weiterhin möglich, dass das mindestens eine Lichtelement zugleich als Helligkeitssensor ausgebildet ist bzw. dessen Funktion durchführt. Mit den Lichtelementen und/oder Helligkeitssensoren kann in einem großen abgedeckten Bereich der Hauptplatine Licht sensiert bzw. erfasst werden.
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Mit dem System wird Licht, in der Regel natürliches Licht der Sonne, erfasst und/oder gemessen, das von außen in den Bildgeber, bspw. in die Kammer, einfällt. Es ist denkbar, dass das einfallende Licht von dem mindestens einen Helligkeitssensor permanent gemessen werden kann. Üblicherweise wird das Licht bzw. seine Intensität und/oder Helligkeit vorzugsweise nur in Dunkelphasen gemessen und/oder nur ein Ergebnis einer derartigen Messung während der Dunkelphase berücksichtigt.
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Der mindestens eine Helligkeitssensor ist der Hauptplatine, einer Nebenplatine als Extraplatine und/oder Kammer des Bildgebers zugeordnet, und bspw. in, an und/oder auf der Hauptplatine und/oder Nebenplatine und/oder in der Kammer angeordnet.
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Es ist möglich, dass die Abdeckscheibe ein Anzeigefeld bzw. Display mit weiteren zweiten Lichtelementen als weiteres bildgebendes Element aufweist, die ein jeweils darzustellendes Bild erzeugen, wobei das Anzeigefeld und/oder das Bild von den ersten Lichtelementen der Hauptplatine als Hintergrundplatte bzw. Backplate beleuchtet werden. Mit dem System ist es möglich, unter Berücksichtigung der erfassten Helligkeit zumindest die ersten Lichtelemente der Hauptplatine und ggf. auch die zweiten Lichtelemente der Abdeckscheibe einzustellen, wobei eine Intensität von Licht, üblicherweise von künstlichem Licht, der ersten und ggf. auch der zweiten Lichtelemente einzustellen ist bzw. eingestellt wird. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, eine schalt- oder regelbare Kühlung, bspw. einen Lüfter oder ein Peltier-Element des HUD-Anzeigesystems und/oder des Bildgebers zu aktivieren, und/oder weitere Maßnahmen zum thermischen Schutz zu ergreifen, wie z. B. eine Abschaltung des HUD-Anzeigesystems oder ein Bewegen, bspw. ein Verfahren und/oder ein Wegklappen, von Spiegeln als Schutzmaßnahme vor einfallendem Sonnenlicht. Denkbar ist auch ein Schließen von einer ggfs. vorhandenen Abdeckklappe auf dem Gehäuse und/oder einem Fenster des HUD-Anzeigesystems. Eine Abschaltung oder Notabschaltung kann dann vorgesehen werden, falls eine Regelung der Helligkeit der Lichtelemente unzureichend ist.
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Das System weist eine Recheneinheit auf, die dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Helligkeitssensor und/oder das mindestens eine Lichtelement, also mindestens ein erstes und mindestens ein zweites Lichtelement, softwaregestützt zu kontrollieren, bspw. zu steuern und/oder zu regeln, und abhängig von der erfassten und/oder gemessenen Helligkeit einzustellen, wobei der mindestens eine kontrollierbare Helligkeitssensor in dem mindestens einen, bspw. ersten, kontrollierbaren Lichtelement angeordnet sein bzw. als Teil dieses Lichtelements ausgebildet sein kann. Diese Recheneinheit kann auch als Zentralrechner des Fahrzeugs ausgebildet sein, wobei der Zentralrechner neben anderen Funktionen des Fahrzeugs auch das Anzeigesystem und das Verfahren zu dessen Betrieb kontrolliert, üblicherweise steuert und/oder regelt.
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Das System kann in Ausgestaltung mindestens einen optionalen Temperatursensor aufweisen, der in einem Gehäuse des HUD-Anzeigesystems angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Temperatur in dem Gehäuse zu erfassen und/oder zu messen, wobei das HUD-Anzeigesystem, also das mindestens eine Lichtelement, zusätzlich abhängig von der erfassten und/oder gemessenen Temperatur einzustellen ist. Dieser mindestens eine Temperatursensor kann im Bildgeber, bspw. an, auf und/oder in der Kammer, der Hauptplatine und/oder der Nebenplatine angeordnet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben eines HUD-Anzeigesystems für ein Fahrzeug ausgebildet, wobei das HUD-Anzeigesystem einen Bildgeber, üblicherweise mit einer Kammer, aufweist, in dem bzw. der eine Hauptplatine mit, üblicherweise ersten, Lichtelementen und mindestens ein Helligkeitssensor angeordnet sind. Dabei ist der Bildgeber, üblicherweise die Kammer, in der Regel durch eine zumindest teilweise transparente Abdeckscheibe, die in Ausgestaltung ein Anzeigefeld mit zweiten Lichtelementen umfasst, abgedeckt. Dabei ist vorgesehen, dass die Lichtelemente abwechselnd zwischen einer Hellphase und einer Dunkelphase hin- und hergeschaltet bzw. hell und dunkel eingestellt werden. Dabei wird von dem mindestens einen Helligkeitssensor in dem Bildgeber, üblicherweise in der Kammer, eine Helligkeit von Licht erfasst, üblicherweise zumindest dann, in Ausgestaltung nur dann, erfasst und/oder gemessen, wenn die Lichtelemente in einer Dunkelphase zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Hellphasen dunkel geschaltet werden bzw. sind, wobei das HUD-Anzeigesystem abhängig von der erfassten und/oder gemessenen Helligkeit eingestellt wird. Dabei ist es möglich, dass eine Ausführungsform des Verfahrens mit einer Ausführungsform des Systems durchgeführt wird.
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Die Lichtelemente werden in der Hellphase hell geschaltet, in der Regel überhaupt an- bzw. eingeschaltet. Dagegen werden sie in einer Dunkelphase dunkel geschaltet, in der Regel ab- bzw. ausgeschaltet. In einer Hellphase weisen die Lichtelemente eine maximale Helligkeit von 100% auf, wenn sie angeschaltet sind. In einer Dunkelphase, wenn sie ausgeschaltet sind, weisen sie eine Helligkeit von 0% auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Lichtelemente in einer Hellphase eine Helligkeit aufweisen, die geringer als 100%, bspw. 99%, 95%, 90% oder 80% ist, und dass sie in einer Dunkelphase eine Helligkeit aufweisen, die größer als 0%, bspw. 1%, 5% oder 10% ist, wobei die Helligkeit in der Hellphase mindestens zehnmal, zwanzigmal, fünfzigmal oder hundertmal größer als in einer Dunkelphase ist.
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Es ist optional denkbar, dass das, üblicherweise natürliche, Licht der Sonne, das ein bekanntes sonnenabhängiges, Spektrum aufweist, und das, üblicherweise künstliche, Licht der Lichtelemente, das ein bekanntes lichtelementabhängiges Spektrum aufweist, von dem mindestens einen Helligkeitssensor, bspw. einem ersten Helligkeitssensor, der für das sonnenabhängige Spektrum empfindlich ist, und einem zweiten Helligkeitssensor, der für das lichtelementabhängige Spektrum empfindlich ist, unterschieden wird.
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Durch Messen und/oder Erfassen der Helligkeit mit dem mindestens einen Helligkeitssensor wird ermittelt, ob und wie viel Licht aus einer Umgebung des Fahrzeugs auf die Kammer und somit auf die Abdeckscheibe bzw. eine Diffusorscheibe und das darin integrierte Anzeigefeld bzw. das Display und/oder die Hauptplatine fällt. Dabei ist bzw. wird der mindestens eine Helligkeitssensor in der Kammer hinter bzw. unterhalb der Abdeckscheibe und/oder dem Anzeigefeld angeordnet. Dieser erfasst die Helligkeit von Licht, das in die Kammer eintritt. Hierbei wird eine jeweilige Messung der Helligkeit in Ausgestaltung nur in den Dunkelphasen des mindestens einen gesteuerten Lichtelements als Lichtquelle ausgeführt, wobei lediglich Messwerte für die Helligkeit aus jeweils einer Dunkelphase verwendet und berücksichtigt werden. Ein Messwert für die Helligkeit, der üblicherweise nur während der Dunkelphase bei ausgeschalteten Lichtelementen erfasst wird, korreliert eindeutig mit einer Einstrahlung von Licht der Sonne und erlaubt daher eine erheblich genauere Kontrolle, bspw. Steuerung, des HUD-Anzeigesystems in Reaktion auf einen eventuell auftretenden Einfall von Licht der Sonne, falls dieser mit dem mindestens einen Helligkeitssensor anhand der erfassten Helligkeit ermittelt und/oder nachgewiesen wird.
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In Ausgestaltung werden die Lichtelemente, also zumindest die ersten Lichtelemente, in der Regel alle ersten Lichtelemente, der Hauptplatine und ggf. auch die zweiten Lichtelemente des Anzeigefelds gemäß einem An/Aus-Muster, bei Betrieb der Lichtelemente und/oder beim Messen der Helligkeit, zwischen den Hellphasen und Dunkelphasen üblicherweise synchron getaktet, also an- bzw. ein- und ausgeschaltet. Die Lichtelemente werden zumindest teilweise und/oder in bestimmten Betriebszuständen pulsweitenmoduliert (PWM) betrieben. Dabei werden die bspw. als Leuchtdioden (LEDs) ausgebildeten ersten Lichtelemente gemäß dem An/Aus-Muster von der Recheneinheit mit in Ausgestaltung wechselnder Pulsweite bzw. Frequenz zum Wechseln zwischen den Hellphasen und Dunkelphasen softwaregestützt angesteuert. Dabei ist es möglich, dass die Helligkeit gemessen wird, wenn eine erste Pulsweite bzw. Frequenz eingestellt wird, wobei in Reaktion auf die gemessene Helligkeit eine aktualisierte zweite Pulsweite bzw. Frequenz zum Wechseln zwischen Hell- und Dunkelphasen softwaregestützt eingestellt wird, wobei es möglich ist, eine gewünschte resultierende Helligkeit des Lichts zu erreichen und/oder eine bestimmte thermische Belastung des Bildgebers und/oder des Anzeigefelds als mindestens einem bildgebenden Element, bspw. eines LCD-Displays, nicht zu überschreiten. Es ist möglich, auch ein Verhältnis einer jeweiligen Dauer einer Hellphase und einer Dunkelphase, die üblicherweise unmittelbar aufeinanderfolgen, einzustellen, wobei es möglich ist, beide gleich lang einzustellen oder eine Hellphase länger als eine Dunkelphase einzustellen oder umgekehrt.
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In Ausgestaltung werden zumindest die ersten Lichtelemente durch Pulsweitenmodulation (PWM) mit einer jeweiligen Pulsweite bzw. Frequenz kontrolliert und somit gesteuert, bspw. an- bzw. ein- und ausgeschaltet, wobei die Pulsweite bzw. Frequenz zum Messen der Helligkeit und zum Betreiben, bspw. zum Ansteuern und/oder Regeln, der Lichtelemente, also der ersten und/oder zweiten Lichtelemente, in Ausgestaltung automatisch und/oder dynamisch an die jeweils gemessene Helligkeit angepasst wird. Dabei weist bzw. weisen ein Strom und/oder eine Spannung als mindestens ein elektrischer Parameter zum Ansteuern und abwechselnden Ein- und Ausschalten ein bspw. rechteckiges An/Aus-Muster auf. Dabei wird die Messung der Helligkeit in jeweils einer Dunkelphase der PWM-gesteuerten Lichtelemente durchgeführt. Dabei werden bzw. sind die Lichtelemente gemäß dem mindestens einen elektrischen Parameter mit elektrischer Energie versorgt und in Hellphasen aktiviert, wohingegen sie in Dunkelphasen deaktiviert werden bzw. sind.
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Bei dem Verfahren wird mit dem System eine Kontrolle und somit eine Steuerung und/oder Regelung der Helligkeit bzw. Intensität von Licht der ersten Lichtelemente der Hauptplatine als Backlight bzw. Hintergrundbeleuchtung des HUD-Anzeigesystems abhängig von der in einer jeweiligen Dunkelphase gemessenen Helligkeit durchgeführt, wobei u. a. eine thermische Belastung des mindestens einen bildgebenden Elements begrenzt wird. Dabei trifft von außen einfallendes Licht auf die Kammer und durchdringt bzw. durchquert die Abdeckscheibe und somit das üblicherweise darin integrierte Display in Transmission, wobei das Licht in möglicher Ausgestaltung an und/oder in der Abdeck- bzw. Diffusorscheibe gestreut wird und in die Kammer eintritt, wobei die Helligkeit dieses Lichts während der Dunkel- bzw. Ausschaltphasen der üblicherweise PWM-gesteuerten ersten Lichtelemente der Hauptplatine bzw. des Backlights gemessen wird, wobei die ersten Lichtelemente und ggf. auch die zweiten Lichtelemente in der Abdeckscheibe abhängig von der Helligkeit in jeweiligen Hell- bzw. Einschaltphasen eingestellt und kontrolliert werden.
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Es ist denkbar, dass der Strom und/oder die Spannung zum Hin- und Herschalten der ersten Lichtelemente zwischen Hell- und Dunkelphasen, bspw. zum Ein- und Ausschalten der ersten Lichtelemente, einen zeitlichen Verlauf proportional zu dem An/Aus-Muster aufweist bzw. aufweisen und entsprechend eingestellt wird bzw. werden, wobei der Strom und/oder die Spannung und somit der mindestens eine elektrische Parameter während einer Hellphase größer null bzw. positiv und während einer Dunkelphase null ist bzw. sind. Dabei ist es in Ausgestaltung möglich, dass dem mindestens einen Helligkeitssensor als der mindestens eine elektrische Parameter ein Strom und/oder eine Spannung mit einem invertierten An/Aus-Muster bereitgestellt wird, dessen Verlauf gemäß diesem invertierten An/Aus-Muster in der Dunkelphase der ersten Lichtelemente positiv und in der Hellphase der ersten Lichtelemente bzw. Leuchtelemente null ist, wobei der mindestens eine Helligkeitssensor komplementär zu den ersten Lichtelementen angesteuert und/oder eingestellt wird.
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Es ist auch möglich, dass die ersten Lichtelemente während einem ersten Hellzeitraum üblicherweise permanent in einer Hellphase betrieben und nur zum Erfassen der Helligkeit durch den mindestens einen Helligkeitssensor während eines kurzen Dunkelzeitraums ausgeschaltet werden. Dabei kann der Hellzeitraum mehrere Sekunden oder ggf. auch Minuten andauern, wohingegen ein Dunkelzeitraum nur einen Bruchteil einer Sekunde, bspw. einige Millisekunden oder Hundertstelsekunden, bspw. maximal 0,02, 0,04 oder 0,05 Sekunden, andauert. Somit werden während dem Hellzeitraum weitgehend permanent bestromte erste Lichtelemente des Backlights für sehr kurze Dunkelphasen zum Durchführen einer Messung der Helligkeit ausgeschaltet. Darüber hinaus ist es denkbar, einen möglichen Einfluss von Licht der eingeschalteten ersten Lichtelemente von der gemessenen Helligkeit zu subtrahieren und ein Vorhandensein einer Einstrahlung von Licht der Sonne auf das Display bzw. Anzeigefeld zu ermitteln. Darüber hinaus ist auch eine Umsetzung des Verfahrens möglich, bei dem vorgesehen ist, dass die z. B. aufgrund einer hohen Anforderung an die Helligkeit, zumindest während eines Hellzeitraums bzw. einer Hellphase, durchgehend bestromten ersten Lichtelemente nur für die Dauer der Messung während der Dunkelphase bzw. des Dunkelzeitraums auf einen sehr hohen Wert, bspw. einen für die Pulsweitenmodulation vorgesehenen PWM-Wert von z. B. 99%, der eine Amplitude des Stroms und/oder der Spannung beschreibt, umgestellt werden, um für einen Betrachter keine sichtbare Veränderung zu bewirken.
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Mit dem System und dem Verfahren sind eine intelligente Erkennung der Helligkeit, die auf das HUD-Anzeigesystem von außen, üblicherweise aufgrund einer Einstrahlung der Sonne auf den Bildgeber und somit die Kammer des HUD-Anzeigesystems, wirkt, möglich. Es ist somit möglich, eine Anzahl an ansonsten vorgesehenen Temperatursensoren zu reduzieren oder gar völlig auf solche zu verzichten. Durch Messen der Helligkeit ist es auch möglich, einen Eintrag bzw. eine Menge von thermischer Energie der Sonne in das HUD-Anzeigesystem und somit eine thermische Belastung zu ermitteln und dieser entgegenzuwirken.
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Die optische Kammer, bspw. eine Reflektorkammer und/oder ein Reflektorarray, die einerseits von der Hauptplatine und andererseits von der Abdeckscheibe begrenzt ist, ist dazu ausgebildet, das Anzeigefeld bzw. Display in der Abdeckscheibe mit dem Licht, das von den ersten Lichtelementen der Hauptplatine erzeugt wird und eine Leistung von bspw. ca. 10 Watt aufweist, homogen und, üblicherweise vektoriell, gerichtet bzw. orientiert auszuleuchten. Eine Positionierung bzw. Anordnung des mindestens einen Helligkeitssensors kann überall dort in der Kammer, üblicherweise in bzw. auf der Hauptplatine und/oder in einem Raum zwischen der Hauptplatine und der Abdeckscheibe vorgesehen sein, wo der Einfall des üblicherweise von der Sonne erzeugten Lichts gemessen werden kann. Der mindestens eine Helligkeitssensor kann hinter bzw. unter der Abdeckscheibe mit dem Display, in dem Raum der Kammer, in bzw. auf der Hauptplatine und/oder in oder auf der Abdeckscheibe angeordnet sein, wobei der mindestens eine Helligkeitssensor dazu ausgebildet ist, die Helligkeit transmissiv, bspw. hinter und/oder unter dem Display, oder reflektiv, bspw. auf der Abdeckscheibe und/oder dem Display bzw. oberhalb der Abdeckscheibe und/oder dem Display, zu messen. Falls der mindestens eine Helligkeitssensor unterhalb der Abdeckscheibe bspw. in dem Raum der Kammer oder auf der Hauptplatine angeordnet ist, ist es üblicherweise nicht erforderlich, einen Winkel, gemäß dem Licht auf die Kammer einstrahlt, zu berücksichtigen, da es erst nach Durchqueren der Abdeckscheibe gemessen wird. Es ist jedoch auch möglich, Licht mit mehreren räumlich verteilten Helligkeitssensoren gleichzeitig zu erfassen und dabei auch den Winkel des einstrahlenden Lichts zu ermitteln.
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Mit dem Verfahren und dem System ist es möglich, eine Temperatur und somit eine Wärme in der Kammer, die aufgrund des thermischen Energieeintrags des Lichts aus der Umgebung erwärmt wird, indirekt zu ermitteln und auf einen Temperatursensor zum direkten Messen der Temperatur ggf. zu verzichten, der üblicherweise träger als ein Helligkeitssensor ist, wobei die Temperatur von dem Helligkeitssensor über die erfasste Helligkeit zwar indirekt, aber schneller gemessen werden kann, als es mit einem Temperatursensor möglich ist, wenngleich dieser die Temperatur direkt misst.
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Mit dem Verfahren kann u. a. auch überprüft und/oder ermittelt werden, ob die Helligkeit einen hierfür vorgesehenen kritischen Grenzwert überschreitet, wobei es möglich ist, die ersten und ggf. auch zweiten Lichtelemente abhängig davon, ob die Helligkeit nun größer oder kleiner als der Grenzwert ist, anzusteuern und dabei die Frequenz der Hell- und Dunkelphasen zu variieren. Dabei ist es auch möglich, eine Dauer bis zum Erreichen des Grenzwerts anhand der erfassten Helligkeit zu prognostizieren und einer Erwärmung des Bildgebers durch Reduktion des Lichts der Lichtelemente, auch vorausschauend, entgegenzuwirken.
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Es ist auch möglich, das Verhältnis der Dauer der Hellphasen und der Dauer der Dunkelphasen abhängig von der Helligkeit einzustellen, bspw. zu variieren, und hierfür und/oder für die Frequenz bzw. Pulsweite, die ebenfalls betriebsbegleitend eingestellt, bspw. variiert, werden, gemäß einer von der Helligkeit abhängigen Funktion einzustellen, wobei Hellphasen länger als Dunkelphasen eingestellt werden, wenn die Helligkeit geringer als der Grenzwert ist, oder wobei die Dunkelphasen länger als die Hellphasen eingestellt werden, wenn die Helligkeit mindestens so groß wie der Grenzwert ist. Alternativ oder ergänzend kann abhängig von der Helligkeit auch eine, üblicherweise maximale, Amplitude des mindestens einen elektrischen Parameters, des Stroms und/oder der Spannung, von der Recheneinheit softwaregestützt eingestellt, in der Regel betragsmäßig reduziert, werden, wobei die Intensität des Lichts der Lichtelemente der Hauptplatine bzw. des Backlights zum Reduzieren der Wärme des Bildgebers entsprechend reduziert werden kann.
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Mit dem Verfahren und dem System können negative Auswirkungen des Lichts aus der Umgebung reduziert und ggf. vermieden werden, falls die Helligkeit und/oder ein thermischer Energieeintrag bspw. den bzw. einen hierfür vorgesehenen Grenzwert überschreiten sollte. Eine mögliche Auswirkung auf das Anzeigefeld der Abdeckscheibe ist ein sog. clearing-Effekt, falls es Flüssigkristalle umfasst, wobei die Flüssigkristalle als zweite Lichtelemente nicht mehr einer an sie angelegten Spannung folgen können, wobei in einem davon betroffenen Bereich des Anzeigefelds keine Anzeige mehr möglich ist. Mögliche Auswirkungen bzw. Effekte, die durch die Wärme bzw. den thermischen Energieeintrag aufgrund der Helligkeit des Lichts verursacht werden, treten üblicherweise binnen Minuten auf, wenn eine große Helligkeit einer Beleuchtung bzw. des Lichts durch die aktivierten Lichtelemente und gleichzeitig hohe Last durch die Helligkeit aus der Umgebung in einem entsprechenden Winkel auftreten, wenn das HUD-Anzeigesystem durch das Licht thermisch belastet wird. Mit dem System und dem Verfahren können reversible, aber auch permanente Schäden des HUD-Anzeigesystems, bspw. des Displays, aufgrund der Helligkeit vermieden werden.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 a und 1 b zeigen in schematischer Darstellung ein Beispiel für ein HUD-Anzeigesystem und eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, mit dem für das HUD-Anzeigesystem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Bezugszeichen sind dieselben Komponenten zugeordnet.
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Das in den 1a und 1b schematisch gezeigte HUD-Anzeigesystem 2, bspw. HUD-Anzeigegerät, ist in einem Fahrzeug, hier einem Kraftfahrzeug, unterhalb einer Windschutz- bzw. Frontscheibe dieses Fahrzeugs angeordnet. Das HUD-Anzeigesystem 2 weist als optische Komponenten einen Bildgeber 4 und mehrere Spiegel 6, 8, hier einen ersten flachen Spiegel 6, bspw. Faltspiegel, und einen zweiten sphärischen bzw. gekrümmten Spiegel 8, bspw. Hauptspiegel, auf, die in einem Gehäuse 10 angeordnet sind, das in Richtung der Windschutzscheibe durch ein transparentes Fenster 12 abgedeckt ist.
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Der Bildgeber 4 weist eine optische Kammer 14 auf, die ein unteres Ende und ein oberes Ende aufweist. Dabei ist in dem unteren Ende bzw. in einem Boden der Kammer 14 eine Hauptplatine 16 mit mehreren ersten Lichtelementen 18, hier Leuchtdioden (LEDs), angeordnet. In einem oberen Ende der Kammer 14 ist als Deckel dieser Kammer 14 eine Abdeckscheibe 20 mit einem Anzeigefeld bzw. Display angeordnet. In Ausgestaltung umfasst der Bildgeber 4 bzw. dessen Hauptplatine 16 mindestens zwei, in der Regel mehrere, bspw. zwanzig erste Lichtelemente 18. Die Abdeckscheibe 20 ist zumindest teilweise für Licht transparent und weist weitere, zweite Lichtelemente als Komponenten des Anzeigefelds auf, wobei das Anzeigefeld als Dünnschicht-Transistor-Anzeigefeld bzw. Thin-film transistor-Display (TFT) ausgebildet bzw. zu bezeichnen ist, das als zweite Lichtelemente Dünnschichttransistoren aufweist. Es ist alternativ oder ergänzend auch möglich, dass das Anzeigefeld als Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display, LCDs) ausgebildet bzw. zu bezeichnen ist. Die Kammer 14 ist dazu ausgebildet, das von den ersten Lichtelementen 18 in und/oder auf der Hauptplatine 16 emittierte Licht zu homogenisieren und/oder auszurichten, wobei hierfür in der Kammer 14, also in einem Raum zwischen der Hauptplatine 16 und der Abdeckscheibe 20, mindestens eine Linsen- und/oder Reflektor-Optik als optische Komponente angeordnet ist. Das Licht der ersten Lichtelemente 18 der Hauptplatine 16 ist auch zum Beleuchten des Anzeigefelds der Abdeckscheibe 20 ausgebildet.
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Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist mindestens einen Helligkeitssensor 22 auf, der neben den Lichtelementen 18, bspw. zwischen jeweils zwei Lichtelementen 18, in und/oder auf der Hauptplatine 16 angeordnet ist, und eine Recheneinheit 24, die zum Kontrollieren, also Steuern und/oder Regeln, eines Betriebs des HUD-Anzeigesystems 2 sowie der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Außerdem weist das System noch mindestens einen Temperatursensor 32 auf, der hier der Abdeckscheibe 20 mit dem Anzeigefeld zugeordnet und auf, in und/oder an diesem Anzeigefeld angeordnet ist. Der mindestens eine Helligkeitssensor 22 und der mindestens eine Temperatursensor 32 sind jeweils über ein bspw. flexibles Kabel bzw. Flexkabel mit der Recheneinheit 24 verbunden.
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Bei einem Betrieb des HUD-Anzeigesystems 2 wird von dem Bildgeber 4 Licht für ein virtuelles Bild erzeugt und gemäß einem ersten Strahlengang auf den ersten Spiegel 6 projiziert, von dem ersten Spiegel 6 auf den zweiten Spiegel 8 und von dem zweiten Spiegel 8 durch das Fenster 12 hindurch aus dem Gehäuse 10 heraus auf die Windschutzscheibe reflektiert und ausgehend von der Frontscheibe zu einem Betrachter, hier einem Fahrer des Fahrzeugs, reflektiert. In Ausgestaltung wird das Bild von dem Anzeigefeld als Bildquelle in der Abdeckscheibe 20 erzeugt und von den ersten Lichtelementen 18 beleuchtet. Licht dieser ersten Lichtelemente 18 zum Beleuchten des Anzeigefelds der Abdeckscheibe 20 ist in 1a anhand von ersten Pfeilen 28 in dem Raum der Kammer 14 angedeutet. Dabei werden die ersten Lichtelemente 18 abwechselnd ein- bzw. angeschaltet (1a) und aus- bzw. abgeschaltet (1b).
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Die 1 a und 1 b zeigen ebenfalls, dass die Sonne auf das HUD-Anzeigesystem 2 strahlt, wobei ein zweiter Strahlengang von Licht der Sonne, das aus der Umgebung in das Gehäuse 10 und weiterhin auch zu der Hauptplatine 16 in der Kammer 14 strahlt, hier durch mehrere Pfeile 30 im Gehäuse 10 und der Kammer 14 angedeutet ist. Durch die Sonne kann zumindest eine Darstellung des Bilds und weiterhin auch ein Betrieb des HUD-Anzeigesystems 2 beeinträchtigt werden. In Ausgestaltung wird ein erster großer Anteil von ca. 90% bis 95% des Lichts der Sonne im und/oder vom Anzeigefeld der Abdeckscheibe 20 absorbiert und ein zweiter kleiner Anteil von ca. 5% bis 10% von dem Anzeigefeld der Abdeckscheibe 20 transmittiert.
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Bei der Ausführung des Verfahrens mit dem System wird von dem mindestens einen Helligkeitssensor 22 eine Helligkeit von Licht in der Kammer 14 erfasst, wenn die ersten Lichtelemente 18 in einer Dunkelphase ausgeschaltet werden, wobei das HUD-Anzeigesystem 2 abhängig von der erfassten Helligkeit eingestellt wird. Üblicherweise wird die Helligkeit von dem mindestens einen Helligkeitssensor 22 nur während Dunkelphasen erfasst.
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BEZUGSZEICHEN:
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- 2
- HUD-Anzeigesystem
- 4
- Bildgeber
- 6, 8
- Spiegel
- 10
- Gehäuse
- 12
- Fenster
- 14
- Kammer
- 16
- Hauptplatine
- 18
- Lichtelement
- 20
- Abdeckscheibe
- 22
- Helligkeitssensor
- 24
- Recheneinheit
- 28, 30
- Pfeil
- 32
- Temperatursensor