DE102004012475A1 - Indicator device e.g. head-up-display indicator device, for vehicle, has virtual image generating optics and IR light source used with camera to monitor driver activity - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit einem Bildmodul, das ein Bild erzeugt, einer Reflexionsfläche und einer zwischen dem Bildmodul und der Reflexionsfläche angeordneten Abbildungsoptik, die das erzeugte Bild über die Reflexionsfläche als virtuelles Bild so abbildet, daß es in einem Betrachtungsbereich von einem Benutzer wahrnehmbar ist, wobei ein Abbildungsstrahlengang vom Bildmodul über die Abbildungsoptik und die Reflexionsfläche bis zum Betrachtungsbereich verläuft.The The invention relates to a display device with an image module, which creates an image, a reflection surface and a between the Image module and the reflection surface arranged imaging optics that the generated image on the Reflection surface as virtual picture so it maps in a viewing area is perceptible by a user, wherein an imaging beam path from the image module via the imaging optics and the reflection surface extends to the viewing area.
Eine solche Anzeigevorrichtung wird häufig in ein Fahrzeug eingebaut, wobei die Reflexionsfläche dann in der Regel die Windschutzscheibe des Fahrzeugs ist. In diesem Fall wird eine solche Anzeigevorrichtung auch häufig Head-Up-Display-Anzeigevorrichtung (HUD-Anzeigevorrichtung) genannt.A Such display device is often used in a vehicle installed, the reflective surface then usually the windshield of the vehicle. In this case, such a display device also often Head-Up Display (HUD) display device called.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, die Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Überwachung eines Benutzers möglich ist.outgoing It is an object of the invention, the display device of initially mentioned type in that a monitoring of a user possible is.
Die Aufgabe wird bei einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Anzeigevorrichtung eine Infrarot-Lichtquelle aufweist, deren Infrarotlicht so in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt ist, daß mit dem Infrarotlicht der Betrachtungsbereich zumindest teilweise ausgeleuchtet ist. Damit ist es möglich, das virtuelle Bild mittels der Anzeigevorrichtung zu erzeugen und gleichzeitig den Betrachtungsbereich mit Infrarotlicht auszuleuchten. Die Ausleuchtung mittels Infrarotlicht führt zu dem weiteren Vorteil, daß nachteilige Blendeffekte vollständig vermieden werden können. Ferner kann bei der Beleuchtung mittels dem Infrarotlicht auch bei Dunkelheit die gewünschte Überwachung durchgeführt werden.The Task is in a display device of the aforementioned Sort of solved by that the Display device comprises an infrared light source whose infrared light is coupled into the imaging beam path that with the Infrared light of the viewing area is at least partially illuminated is. This makes it possible to generate the virtual image by means of the display device and simultaneously to illuminate the viewing area with infrared light. The illumination using infrared light leads to the further advantage that disadvantageous Glare effects completely can be avoided. Furthermore, in the case of illumination by means of the infrared light, too Darkness the desired monitoring will be performed.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung besteht darin, daß das Infrarotlicht vor der Abbildungsoptik in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt ist, so daß es durch die Abbildungsoptik läuft und von der Reflexionsfläche zum Betrachtungsbereich reflektiert ist. Damit wird die Abbildungsoptik in vorteilhafterweise auch zur Beleuchtung des Betrachtungsbereichs mit Infrarotlicht eingesetzt.A advantageous embodiment of the display device according to the invention consists in that that Infrared light in front of the imaging optics in the imaging beam path is coupled, so that it through the imaging optics are running and from the reflection surface is reflected to the viewing area. This is the imaging optics in an advantageous manner also for illuminating the viewing area used with infrared light.
Die Anzeigevorrichtung ist insbesondere so ausgebildet, daß der gesamte Betrachtungsbereich mit Infrarotlicht gleichmäßig ausleuchtbar ist.The Display device is particularly designed so that the entire Viewing range with infrared light is uniformly illuminable.
Der Betrachtungsbereich ist bevorzugt die Austrittspupille der Anzeigevorrichtung bzw. des optischen Systems der Anzeigevorrichtung (Abbildungsoptik + Reflexionsfläche). Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung besteht darin, daß der Betrachtungsbereich unabhängig von der Form der Infrarotlichtquelle homogen ausleuchtbar ist.Of the Viewing area is preferably the exit pupil of the display device or the optical system of the display device (imaging optics + Reflection surface). Another advantage of the display device according to the invention is in that the Viewing area independent is homogeneously illuminable by the shape of the infrared light source.
Insbesondere kann das Bildmodul ein bildgebendes Element aufweisen und ist ein das Infrarotlicht abstrahlender Bereich der Infrarotlichtquelle direkt neben dem Bildelement angeordnet. In diesem Fall kann eine schon vorhandene Anzeigevorrichtung zu der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung leicht dadurch umgerüstet werden, daß lediglich die Infrarotlichtquelle an der beschriebenen Stelle positioniert wird.Especially For example, the image module may comprise an imaging element and is a the infrared light emitting area of the infrared light source arranged directly next to the picture element. In this case, a already existing display device to the display device according to the invention easily retrofitted be that only the infrared light source is positioned at the location described.
Es ist auch möglich, den Infrarotlicht abstrahlenden Bereich und das Bildelement als ein Bauteil auszubilden. So können beispielsweise in dem Fall, daß das Bildmodul ein emissiven Bildgeber mit einer Vielzahl von Pixeln aufweist, einzelne Pixel (bevorzugt die am Rand) als Infrarotlicht abstrahlenden Bereich ausgebildet werden.It is possible, too, the infrared light emitting area and the picture element as to form a component. So can For example, in the case that Image module an emissive imager with a multitude of pixels has individual pixels (preferably those at the edge) as infrared light radiating area are formed.
Alternativ ist es möglich, daß im Abbildungsstrahlengang zwischen der Abbildungsoptik und dem Bildmodul ein Strahlteiler angeordnet ist, der Licht vom Bildmodul und das Infrarotlicht überlagert und zur Abbildungsoptik weiterleitet. Damit sind verschiedene Möglichkeiten der Positionierung der Infrarotlichtquelle gegeben.alternative Is it possible, that in the Imaging beam path between the imaging optics and the image module a beam splitter is arranged, the light from the image module and the Infrared light superimposed and for imaging optics forwarded. There are different possibilities the positioning of the infrared light source given.
Ferner kann das Bildmodul ein bildgebendes Element aufweisen, wobei der Abstand des bildgebenden Elements zum Strahlteiler dem Abstand eines das Infrarotlicht abstrahlenden Bereichs der Infrarotlichtquelle zum Strahlteiler entspricht. Damit werden die Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik optimal für die Beleuchtung mittels dem Infrarotlicht ausgenutzt.Further For example, the image module may comprise an imaging element, wherein the Distance of the imaging element to the beam splitter the distance of a the infrared light emitting area of the infrared light source corresponds to the beam splitter. This will become the imaging properties the imaging optics optimal for exploited the illumination by means of the infrared light.
Der Strahlteiler kann insbesondere so ausgebildet sein, daß er von von der Abbildungsoptik kommenden Strahlung (z.B. einfallendes Sonnenlicht) den Infrarotteil zur Infrarotlichtquelle hin lenkt. Damit kann verhindert werden, daß das bildgebende Element mit Infrarotstrahlung beaufschlagt wird, so daß eine übermäßige Erhitzung verhindert wird. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer des bildgebendes Elementes.Of the Beam splitter may in particular be designed so that it radiation coming from the imaging optics (e.g., incident sunlight) directs the infrared part towards the infrared light source. This can be prevented be that imaging element is exposed to infrared radiation, so that excessive heating is prevented. this leads to to a longer one Life of the imaging element.
Ferner kann die Reflexionsfläche eine Infrarotverspiegelung aufweisen. Damit wird die Infrarotlichtquelle besser ausgenutzt.Further can the reflection surface have an infrared mirroring. This turns the infrared light source better exploited.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Infrarotlichtquelle eine Infrarotleuchtdiode als Lichtquelle aufweist. Solche Leuchtdioden sind äußerst klein und können somit leicht bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung vorgesehen werden.Especially it is preferred if the infrared light source is an infrared light emitting diode as a light source. Such LEDs are extremely small and can thus easily provided in the display device according to the invention become.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung eine Infrarotkamera, die den Betrachtungsbereich aufnimmt. Ferner ist es noch bevorzugt, wenn eine Auswerteinheit mit der Infrarotkamera verbunden ist. Damit läßt sich leicht das gewünschte Überwachungssystem realisieren, mit dem beispielsweise die Müdigkeit des Fahrers überwacht wird. Dazu kann beispielsweise die Lidschlagfrequenz und/oder die Lidschlaggeschwindigkeit ermittelt und ausgewertet werden.In In a particularly preferred embodiment, the display device according to the invention comprises an infrared camera that captures the viewing area. Further it is still preferred if an evaluation unit with the infrared camera connected is. This can be easily the desired monitoring system realize, for example, monitors the fatigue of the driver becomes. For example, the blinking frequency and / or the Lidschlaggeschwindigkeit be determined and evaluated.
Das Bildmodul kann bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ein selbstleuchtendes Display oder ein nicht selbstleuchtendes Display aufweisen. Insbesondere können Lichtmodulatoren, wie z.B. LCD-Module, LCoS-Module oder Kippspiegelmatrizen eingesetzt werden. Ferner kann das Bildmodul noch eine Ansteuereinheit aufweisen, die auf der Basis von gegebenen Bilddaten das Bildmodul so ansteuert, daß das gewünschte Bild erzeugt wird.The Image module can in the display device according to the invention a self-luminous display or a non-self-luminous display exhibit. In particular, you can Light modulators, such as LCD modules, LCoS modules or tilting mirror matrices be used. Furthermore, the image module can still have a drive unit comprising the image module based on given image data so that the desired Image is generated.
Falls das Bildmodul ein nicht selbstleuchtendes Display aufweist, kann die Infrarotlichtquelle so angeordnet sein, daß das Infrarotlicht über das Display in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt ist. Die Infrarotlichtquelle beleuchtet somit auch das Display.If the image module has a non-self-luminous display can the infrared light source be arranged so that the infrared light on the Display is coupled into the imaging beam path. The infrared light source thus illuminates the display.
Die Anzeigevorrichtung kann in einem Fahrzeug eingebaut sein. In diesem Fall ist die Reflexionsfläche beispielsweise eine Fahrzeugscheibe, bevorzugt die Windschutzscheibe.The Display device may be installed in a vehicle. In this Fall is the reflection surface For example, a vehicle window, preferably the windshield.
Die Reflexionsfläche kann als teiltransparente Fläche ausgebildet sein.The reflecting surface can be as partially transparent surface be educated.
Um eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung des Betrachtungsbereichs mit Infrarotlicht zu erzielen, wird eine Infrarotlichtquelle gewählt, die möglichst gleichmäßig über den Winkelbereich abstrahlt. Dies ist beispielsweise bei Infrarotleuchtdioden gegeben.Around one possible uniform illumination of the viewing area with infrared light becomes a Infrared light source selected, the possible evenly over the Angular range radiates. This is for example with infrared light emitting diodes given.
Es wird weiter ein Anzeigeverfahren bereitgestellt, bei dem ein Bild erzeugt wird und das erzeugte Bild entlang eines Abbildungsstrahlenganges, in dem eine Abbildungsoptik angeordnet ist, als virtuelles Bild in einen Betrachtungsbereich abgebildet wird, wobei Infrarotlicht in den Abbildungsstrahlengang eingekoppelt und über die Abbildungsoptik zum Betrachtungsbereich geleitet wird.It There is further provided a display method in which an image is generated and the image generated along an imaging beam path, in an imaging optics is arranged as a virtual image in imaging a viewing area, with infrared light in coupled to the imaging beam path and the imaging optics to the viewing area is directed.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.The The invention will be described by way of example with reference to the drawings even closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Bei
der in den
Der
Abbildungsoptik
Ferner
enthält
die Anzeigevorrichtung eine Infrarotlichtquelle
Wie
den eingezeichneten Strahlen in den
Zusätzlich zu
dem Licht zur Erzeugung des virtuellen Bildes wird noch das Infrarotlicht
der Infrarotlichtquelle
Wie
in
Der
Strahlteiler
In
einer alternativen Ausführungsform
können
die Infrarotlichtquelle
In
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