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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems, bei dem ein Steuergerät eines Anzeigesystems eine Lichtquelle eines Projektors des Anzeigesystems mit einer Wiederholfrequenz aktiviert und deaktiviert, das Steuergerät ein Lichtventil einer Scheibe des Anzeigesystems synchron zu dem Aktivieren und Deaktivieren der Lichtquelle öffnet und schließt und ein von der aktivierten Lichtquelle emittiertes und von einer Projektionsfläche des Anzeigesystems diffus reflektiertes Licht das geöffnete Lichtventil passiert. Ferner betrifft die Erfindung ein Anzeigesystem und ein Fahrzeug.
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Verfahren der eingangs genannten Art gehören in unterschiedlichen Ausgestaltungen zum Stand der Technik und dienen dazu, ein die Scheibe passierendes Licht abhängig von einem von dem Projektor emittierten Licht zu steuern.
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Das Lichtventil kann als eine auf einer Oberfläche der an sich transparenten Scheibe angeordnete oder in die Scheibe integrierte Schicht ausgebildet sein, deren Transparenz mit einer an die Schicht angelegten elektrischen Spannung variiert. Beispielsweise kann die Schicht undurchsichtig sein, wenn keine angelegte elektrische Spannung anliegt, und durchsichtig sein, wenn eine vorbestimmte elektrische Spannung anliegt, oder umgekehrt. Für das Lichtventil ist auch die Bezeichnung „Shutter“ gebräuchlich.
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WO 95/15062 A1 offenbart ein Verfahren, das auf einem Synchronisieren mit einer Lichtquelle beruht und zum Separieren von roten, grünen und blauen Farbanteilen eines Bilds verwendet wird. Eine Lichtquelle emittiert eine Sequenz von rotem, grünem und blauem Licht, das jeweils von einem Objekt diffus reflektiert wird. Ein das diffus reflektierte Licht detektierender CCD-Sensor wird synchron zu der Sequenz ausgelesen und erfasst nacheinander ein Rotbild, ein Grünbild und ein Blaubild des Objekts.
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EP 1 275 556 A2 beschreibt ein Fahrzeug mit einem Anzeigesystem, das ebenfalls in einem solchen Verfahren betrieben wird, um mittels eines mit einem Scheinwerfer des Fahrzeugs synchronisierten Lichtventils selektiv ein von entgegenkommenden Fahrzeugen emittiertes Licht an einem Passieren einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu hindern und dadurch für einen Fahrer des Fahrzeugs eine Blendwirkung eines Gegenverkehrs des Fahrzeugs zu reduzieren.
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Allerdings kann das Verfahren nicht angewendet werden, um mittels des Scheinwerfers einen informativen Anzeigeinhalt auf einen vor dem Fahrzeug angeordneten Fahrbahnabschnitt zu projizieren. Denn für den Scheinwerfer ist ein gleichmäßiges Ausleuchten des Fahrbahnabschnitts mit einem weißen Licht vorgeschrieben.
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So offenbart
DE 10 2019 129 397 A1 ein Fahrzeug mit einem normalen vorschriftsmäßigen Scheinwerfer und zusätzlich einem von dem Scheinwerfer verschiedenen Projektor, der ausgebildet ist, einen farbigen informativen Anzeigeinhalt auf einen Fahrbahnabschnitt zu projizieren.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems vorzuschlagen, das ein Anzeigen eines informativen Anzeigeinhalts mittels einer mit einem weißen Licht gleichmäßig ausgeleuchteten Projektionsfläche ermöglicht. Weitere Aufgaben der Erfindung sind, ein Anzeigesystem und ein Fahrzeug bereitzustellen.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems, bei dem ein Steuergerät eines Anzeigesystems eine Lichtquelle eines Projektors des Anzeigesystems mit einer Wiederholfrequenz aktiviert und deaktiviert, das Steuergerät ein Lichtventil einer Scheibe des Anzeigesystems synchron zu dem Aktivieren und Deaktivieren der Lichtquelle öffnet und schließt und ein von der aktivierten Lichtquelle emittiertes und von einer Projektionsfläche des Anzeigesystems diffus reflektiertes Licht das geöffnete Lichtventil passiert. Die Lichtquelle ist beispielsweise als eine Leuchtdiode (Light Emitting Diode, LED) oder als eine Matrixanordnung mit einer Mehrzahl von jeweils ein Pixel bildenden Leuchtdioden ausgebildet.
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Die Lichtquelle wird nicht ununterbrochen betrieben. Ein Betrieb der Lichtquelle umfasst mit dem Aktivieren beginnende Leuchtzeiten, während derer die Lichtquelle ein Licht emittiert, und mit dem Deaktivieren beginnende Dunkelzeiten, während derer die Lichtquelle kein Licht emittiert. Die Leuchtzeiten und die Dunkelzeiten wechseln sich periodisch ab. Eine Periodendauer der Lichtquelle, welche genau eine Leuchtzeit der Lichtquelle und genau eine auf die Leuchtzeit folgende Dunkelzeit der Lichtquelle umfasst, ist der Kehrwert der Wiederholfrequenz.
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Entsprechend umfasst ein Betrieb des Lichtventils mit dem Öffnen beginnende Offenzeiten, während derer das diffus reflektierte Licht das Lichtventil passiert, und mit dem Schließen beginnende Verschlusszeiten, während derer kein Licht das Lichtventil passiert. Eine Periodendauer des Lichtventils umfasst genau eine Offenzeit des Lichtventils und genau eine auf die Offenzeit folgende Verschlusszeit des Lichtventils und weist dieselbe Länge auf wie die Periodendauer der Lichtquelle.
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Erfindungsgemäß aktiviert und deaktiviert das Steuergerät eine Lichtventilmatrix als das Lichtventil. Mit anderen Worten aktiviert und deaktiviert das Steuergerät eine Mehrzahl von Ventilpixeln, die matrixförmig angeordnet sind und gemeinsam das Lichtventil bilden. Das Steuergerät kann jedes Ventilpixel unabhängig von jedem weiteren Ventilpixel öffnen und schließen. Auf diese Weise kann das Lichtventil einen scheinbar auf die Projektionsfläche projizierten informativen Anzeigeinhalt darstellen.
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Entscheidend ist, dass der informative Anzeigeinhalt nicht von dem Projektor projiziert wird. Vielmehr leuchtet der Projektor die Projektionsfläche gleichmäßig aus. Das Lichtventil transformiert die gleichmäßig ausgeleuchtete Projektionsfläche für einen Betrachter, der die Projektionsfläche durch das Lichtventil betrachtet, in den informativen Anzeigeinhalt. Mit anderen Worten bietet das Lichtventil dem Betrachter eine exklusive Wahrnehmung der Projektionsfläche, die von einer Wahrnehmung weiterer Betrachter verschieden ist, welche die Projektionsfläche nicht durch das Lichtventil betrachten.
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Bevorzugt umfasst jedes Aktivieren der Lichtquelle ein sequentielles Aktivieren und Deaktivieren einer roten Teillichtquelle, einer grünen Teillichtquelle und einer blauen Teillichtquelle. Eine Periodendauer der Lichtquelle wird weiter unterteilt in eine mit dem Aktivieren der roten Teillichtquelle beginnende Rotzeit der Lichtquelle, eine mit dem Deaktivieren der roten Teillichtquelle beginnende erste Dunkelzeit, eine mit dem Aktivieren der grünen Teillichtquelle beginnende Grünzeit der Lichtquelle, eine mit Deaktivieren der grünen Teillichtquelle beginnende zweite Dunkelzeit, eine mit dem Aktivieren der blauen Teillichtquelle beginnende Blauzeit der Lichtquelle und eine mit dem Deaktivieren der blauen Teillichtquelle beginnende dritte Dunkelzeit.
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Die roten, grünen und blauen Teillichtquellen ermöglichen in an sich bekannter Weise sowohl eine Farbigkeit des informativen Anzeigeinhalts als auch ein Ausleuchten der Projektionsfläche mit einem weißen Licht. Die Farbigkeit des Anzeigeinhalts erhöht einen Informationsgehalt des informativen Anzeigeinhalts.
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Idealerweise aktiviert und deaktiviert das Steuergerät die roten, grünen und blauen Teillichtquellen korrespondierend zu einem Weißabgleich. Der Weißabgleich stellt sicher, dass ein Betrachter ein von den sequentiell aktivierten roten, grünen und blauen Teillichtquellen emittiertes, von der Projektionsfläche diffus reflektiertes und nicht das Lichtventil passierendes Licht als ein weißes Licht erkennt. Bevorzugt umfasst ein Konfigurieren des Steuergeräts den Weißabgleich. Mittels des Weißabgleichs wird eine Farbtemperatur des erkannten weißen Lichts eingestellt. Im Einzelnen kann die Farbtemperatur durch ein relatives Variieren der Rotzeit, der Grünzeit und der Blauzeit der Lichtquelle eingestellt werden.
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Das Lichtventil kann synchron zu jedem Aktivieren und Deaktivieren einer Teillichtquelle geöffnet und geschlossen werden. Das Lichtventil selektiert auf diese Weise eine Farbe, zwei Farben oder jede Farbe aus den Farben Rot, Grün und Blau, wodurch der für den Betrachter erkennbare Anzeigeinhalt auch Mischfarben aus Rot, Grün und Blau umfasst.
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In einer Ausführungsform öffnet das Steuergerät das Lichtventil bereichsweise und/oder variiert eine Offenzeit des Lichtventils. Das bereichsweise Öffnen umfasst ein selektives Öffnen von Ventilpixeln. Durch das Variieren der Offenzeit kann eine von dem Betrachter wahrgenommene Lichtintensität des angezeigten Anzeigeinhalts eingestellt werden. Durch ein relatives Variieren der jeweils einer Rotzeit, einer Grünzeit und einer Blauzeit der Lichtquelle zugeordneten Offenzeiten kann eine Anzahl möglicher Mischfarben weiter erhöht werden.
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Insbesondere kann das Steuergerät ein flächiges Öffnungsmuster als einen Öffnungsbereich des Lichtventils bestimmen und das Lichtventil entsprechend dem bestimmten flächigen Öffnungsmuster öffnen. Das flächige Öffnungsmuster kann eine geometrische Form, einen Pfeil, eine Buchstaben, eine Ziffer, eine Mehrzahl von geometrischen Formen, Pfeilen, Buchstaben und/oder Ziffern oder eine Kombination von geometrischen Formen, Pfeilen, Buchstaben und/oder Ziffern umfassen, wodurch ein Informationsgehalt des informativen Anzeigeinhalts weiter vergrößert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ordnet das Steuergerät verschiedenen Teillichtquellen verschiedene flächige Öffnungsmuster zu. Auf diese Weise kann ein mehrfarbiger informativer Anzeigeinhalt dargestellt werden, wodurch ein Informationsgehalt des informativen Anzeigeinhalts weiter vergrößert wird.
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Vorteilhaft ist die Wiederholfrequenz größer als 25 Hz, bevorzugt mindestens 50 Hz. Ein menschlicher Betrachter nimmt aufgrund einer Trägheit eines Gesichtssinns Lichtpulse als ein Dauerlicht wahr, wenn die Lichtpulse mit einer Wiederholfrequenz von mindestens 25 Hz erzeugt werden.
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Noch ein Gegenstand der Erfindung ist ein Anzeigesystem, umfassend eine Projektionsfläche, einen Projektor mit einer Lichtquelle, eine Scheibe mit einem Lichtventil, und ein mit der Lichtquelle und dem Lichtventil funktional verbundenes Steuergerät. Das Steuergerät ist ausgebildet, die Lichtquelle periodisch zu aktivieren und zu deaktivieren und das Lichtventil synchron zu dem Aktivieren und Deaktivieren der Lichtquelle zu öffnen und zu schließen.
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Erfindungsgemäß ist das Lichtventil als eine Lichtventilmatrix ausgebildet und ist das Steuergerät konfiguriert, ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung auszuführen. Die Lichtventilmatrix ermöglicht ein Anzeigen eines informativen Anzeigeinhalts mittels einer mit einem weißen Licht gleichmäßig ausgeleuchteten Projektionsfläche.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Anzeigesystem. Das Anzeigesystem ist zum Anzeigen eines informativen Anzeigeinhalts für einen Insassen, insbesondere einen Fahrer, des Fahrzeugs ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist das Anzeigesystem als ein Anzeigesystem nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet, wobei jeweils ein Bereich einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs als die Scheibe des Anzeigesystems, ein Scheinwerfer des Fahrzeugs als der Projektor des Anzeigesystems ausgebildet sind und ein vor dem Fahrzeug angeordneter Fahrbahnabschnitt als die Projektionsfläche des Anzeigesystems verwendet wird. Ausschließlich der Insasse erkennt durch die Windschutzscheibe blickend in dem von dem Scheinwerfer gleichmäßig ausgeleuchteten Fahrbahnabschnitt einen informativen Anzeigeinhalt. Jeder außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Betrachter nimmt lediglich den gleichmäßig ausgeleuchteten Fahrbahnabschnitt wahr, d. h. kann den informativen Anzeigeinhalt nicht erkennen.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es ein Anzeigen eines informativen Anzeigeinhalts mittels einer mit einem weißen Licht gleichmäßig ausgeleuchteten Projektionsfläche ermöglicht.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 in einer perspektivischen teilweisen Innenansicht ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 in einer perspektivischen Außenansicht das in 1 gezeigte Fahrzeug mit einem bestimmten ersten Öffnungsmuster;
- 3 in einer perspektivischen Außenansicht das in 1 gezeigte Fahrzeug mit einem bestimmten zweiten Öffnungsmuster.
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1 zeigt in einer perspektivischen teilweisen Innenansicht ein Fahrzeug 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 1 umfasst einen Scheinwerfer 11, eine Windschutzscheibe 12 und ein Anzeigesystem 10 nach einer Ausführungsform der Erfindung.
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Zu dem Anzeigesystem 10 gehören eine Projektionsfläche 103, ein Projektor 101 mit einer Lichtquelle, eine Scheibe mit einem als eine Lichtventilmatrix ausgebildeten Lichtventil 1020, und ein mit der Lichtquelle und dem Lichtventil 1020 funktional verbundenes Steuergerät 100.
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Ein Bereich 120 der Windschutzscheibe 12 des Fahrzeugs 1 ist als die Scheibe 102 des Anzeigesystems 10 ausgebildet. Lediglich beispielhaft sind drei Lichtventile 1020 abgebildet, die an verschiedenen Positionen der Windschutzscheibe 12 angeordnet sind. Ein Scheinwerfer 11 des Fahrzeugs 1 ist als der Projektor 101 des Anzeigesystems 10 ausgebildet. Ein vor dem Fahrzeug 1 angeordneter Fahrbahnabschnitt 2 wird als die Projektionsfläche 103 des Anzeigesystems 10 verwendet.
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Das Steuergerät 100 ist konfiguriert, zum Betreiben des Anzeigesystems 10 ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung wie folgt auszuführen.
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Das Steuergerät 100 des Anzeigesystems 10 aktiviert und deaktiviert eine Lichtquelle des Projektors 101 des Anzeigesystems 10 mit einer Wiederholfrequenz. Die Wiederholfrequenz ist vorteilhaft größer als 25 Hz und beträgt idealerweise mindestens 50 Hz.
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Das Steuergerät 100 öffnet und schließt das Lichtventil 1020 der Scheibe des Anzeigesystems 10 synchron zu dem Aktivieren und Deaktivieren der Lichtquelle. Genauer gesagt öffnet und schließt das Steuergerät 100 eine Lichtventilmatrix als das Lichtventil 1020. Bevorzugt öffnet das Steuergerät 100 das Lichtventil 1020 bereichsweise.
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Insbesondere kann das Steuergerät 100 ein flächiges Öffnungsmuster 3 als einen Öffnungsbereich des Lichtventils 1020 bestimmen und das Lichtventil 1020 entsprechend dem bestimmten flächigen Öffnungsmuster 3 öffnen. Das Öffnungsmuster 3 kann zu einem informativen Anzeigeinhalt korrespondieren.
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Jedes Aktivieren der Lichtquelle kann ein sequentielles Aktivieren und Deaktivieren einer roten Teillichtquelle, einer grünen Teillichtquelle und einer blauen Teillichtquelle umfassen.
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Insbesondere kann das Steuergerät 100 die roten, grünen und blauen Teillichtquellen korrespondierend zu einem Weißabgleich der Lichtquelle aktivieren und deaktivieren. Das Lichtventil 1020 kann synchron zu jedem Aktivieren und Deaktivieren einer Teillichtquelle geöffnet und geschlossen werden. Insbesondere kann das Steuergerät 100 eine Offenzeit des Lichtventils 1020 variieren. Vorteilhaft ordnet das Steuergerät 100 verschiedenen Teillichtquellen verschiedene flächige Öffnungsmuster 3 zu.
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Ein von der aktivierten Lichtquelle emittiertes und von der Projektionsfläche 103 des Anzeigesystems 10 diffus reflektiertes Licht passiert das geöffnete Lichtventil 1020.
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2 zeigt in einer perspektivischen Außenansicht das in 1 gezeigte Fahrzeug 1 mit einem bestimmten ersten Öffnungsmuster 3. Das Fahrzeug 1 ist lediglich beispielhaft vor einer roten Verkehrsampel 4 stehend abgebildet. Ein Insasse des Fahrzeugs 1, insbesondere ein Fahrer, sieht durch das Lichtventil 1020 eine Haltelinie und eine die rote Verkehrsampel 4 rote Kreisfläche als das bestimmte erste Öffnungsmuster 3. Für den Insassen erscheinen der rote Kreis und die Haltelinie als auf den Fahrbahnabschnitt 2 projiziert, während jeder außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Betrachter den Fahrbahnabschnitt 2 gleichmäßig weiß ausgeleuchtet wahrnimmt.
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3 zeigt in einer perspektivischen Außenansicht das in 2 gezeigte Fahrzeug 1 mit einem bestimmten zweiten Öffnungsmuster 3. Der Insasse des Fahrzeugs 1 sieht durch das Lichtventil 1020 einen grünen Pfeil als das bestimmte zweite Öffnungsmuster 3.
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BEZUGSZEICHENLISTE:
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- 1
- Fahrzeug
- 10
- Anzeigesystem
- 100
- Steuergerät
- 101
- Projektor
- 102
- Scheibe
- 1020
- Lichtventil
- 103
- Projektionsfläche
- 11
- Scheinwerfer
- 12
- Windschutzscheibe
- 120
- Bereich
- 2
- Fahrbahnabschnitt
- 3
- Öffnungsmuster
- 4
- Verkehrsampel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 9515062 A1 [0004]
- EP 1275556 A2 [0005]
- DE 102019129397 A1 [0007]