DE102015221970A1

DE102015221970A1 - Projektionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015221970A1
Application number: DE102015221970.4A
Authority: DE
Inventors: Mark Riebe; Michael Janzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung (10) zum Projizieren eines Bildes auf eine Sichtscheibe (4) einer Bedienperson, insbesondere auf eine Windschutzscheibe (4) eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend: – ein Gehäuse (12), in dem eine Projektionseinrichtung (13) zum Projizieren des Bildes auf eine Kombinierfläche (K) der Sichtscheibe (4) angeordnet ist; – eine transparente Deckscheibe (11), die das Gehäuse (12) verschließt und durch die das projizierte Bild transmittiert wird, wobei die Deckscheibe (11) um eine Kippachse kippbar gelagert ist und ein Kippaktuator (15) vorgesehen ist, um die Deckscheibe (11) zu verkippen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Projektionseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere Head-up-Display-Projektoren, die in eine Oberseite einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs eingesetzt sind, um ein Projektionsbild auf eine Kombinierfläche einer Windschutzscheibe zu projizieren. Insbesondere betrifft die Erfindung Maßnahmen zum Unterbinden von durch die Projektionseinrichtung bewirkten Reflexionen ins Auge des Fahrers.
Technischer Hintergrund
Zusehends werden in Kraftfahrzeugen zur Anzeige von Informationen Projektionsvorrichtungen, so genannte Head-up-Display-Projektoren (HUD-Projektoren), eingesetzt. Derartige Projektionsvorrichtungen werden in der Regel in eine etwa waagerechte Einbaufläche oberhalb der Instrumententafel bzw. oberhalb des Lenkrads eingesetzt. Mithilfe eines Projektors wird dann ein Bild auf eine Kombinierfläche einer Windschutzscheibe projiziert, das dann das vom Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrgenommene reale Geschehen vor dem Kraftfahrzeug überlagert.
Um die empfindliche Optik der Projektionseinrichtung zu schützen, ist diese üblicherweise mit einer Deckscheibe versehen, die beispielsweise mit der Einbaufläche oberhalb der Instrumententafel abschließen kann.
Die Deckscheibe wird üblicherweise als transparente Kunststofffolie bzw. -platte realisiert, die einfallendes Licht zu einem bestimmten Anteil reflektiert. Diese Reflexionen können eine erhebliche Störung oder Blendung des Fahrers bewirken, wenn das reflektierte Licht direkt oder über eine weitere Reflexion an der Innenseite der Windschutzscheibe in Richtung des Fahrers reflektiert wird. Insbesondere eine Reflexion von Sonnenlicht kann zu einer erheblichen Blendung des Fahrers führen.
Aus diesem Grunde werden die Deckscheiben mit Entspiegelungen vorgesehen, die beispielsweise über ein auf die Oberfläche aufgebrachtes dielektrisches Schichtsystem realisiert werden kann. Selbst bei hohen Graden der Entspiegelung stellt die verbleibende Restreflektivität bei einer Reflexion von hellem Sonnenlicht immer noch eine Blendgefahr des Fahrers dar.
Bei heutigen Projektionseinrichtungen wird häufig eine geometrische Entspiegelung nach einem Strahlenfallen-Prinzip verwendet, wobei die Deckscheibe gekrümmt ist, um Blendstrahlung auf eine Strahlenfalle in Form einer dunklen Fläche zu richten, so dass das von der Deckscheibe reflektierte Licht nicht in den Sichtbereich des Fahrers gelangen kann.
So offenbart beispielsweise die Druckschrift EP 0 391 231 B1 ein Head-up-Display für ein Fahrzeug mit einer Windschutzscheibe. Das Head-up-Display umfasst ein Beleuchtungsmittel mit einer Bildquelle zur Erzeugung einer abbildenden Beleuchtung, Mittel, um die durch die Bildquelle erzeugte abbildende Beleuchtung auf die Windschutzscheibe zu richten, wobei die Mittel einen konkaven asphärischen Spiegel umfassen, und einen Kombinator, um die übertragene abbildende Beleuchtung teilweise zu reflektieren. Weiterhin ist eine Strahlenfalle vorgesehen, um eine Reflektion von Tageslicht ins Auge einer Bedienperson zu unterbinden.
Bei einer Vergrößerung der Projektionsfläche durch die Projektionsvorrichtung muss die Fläche der Deckscheibe vergrößert werden. Durch die für die Strahlenfalle im Prinzip benötigte Krümmung der Deckscheibe wird dadurch die Bauhöhe der Projektionsvorrichtung erhöht, und es ist schwieriger, diese in die Instrumententafel zu integrieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der eine Blendung des Fahrers durch an der Deckscheibe der Projektionseinrichtung reflektierte Lichtstrahlen vermieden wird und gleichzeitig die Bauhöhe der Projektionseinrichtung reduziert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Projektionsvorrichtung zum Bereitstellen eines Projektionsbildes auf einer Sichtscheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe, eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie ein Blendvermeidungssystem und ein Verfahren zum Betreiben der Projektionsvorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Projektionsvorrichtung zum Projizieren eines Bildes auf eine Sichtscheibe einer Bedienperson vorgesehen, insbesondere auf eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, umfassend:

– ein Gehäuse, in dem eine Projektionseinrichtung zum Projizieren des Bildes auf eine Kombinierfläche der Sichtscheibe angeordnet ist;
– eine transparente Deckscheibe, die das Gehäuse verschließt und durch die das projizierte Bild transmittiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe um eine Kippachse kippbar gelagert ist und dass ein Kippaktuator vorgesehen ist, um die Deckscheibe zu verkippen.

Eine Idee der obigen Projektionsvorrichtung besteht darin, die Deckscheibe kippbar anzuordnen. So kann in Abhängigkeit von einer Blendwirkung eines an der Deckscheibe reflektierten Blendstrahls die Deckscheibe so gekippt werden, dass keine Blendung der Bedienperson auftreten kann. Insbesondere soll der reflektierte Blendstrahl in einen Bereich gelenkt werden, der zu dem Augenbereich der Bedienperson versetzt ist. Der Blendstrahl entspricht einem der stärksten Lichtstrahlen, üblicherweise einem direkten oder stark reflektierten Sonnenstrahl, der auf die Deckscheibe der Projektionsvorrichtung fällt.
Weiterhin kann die Deckscheibe mit dem Gehäuse über einen Balg verbunden sein, um ein Eindringen von Fremdstoffen an der Deckscheibe vorbei in das Gehäuse zu vermeiden.
Insbesondere kann die Deckscheibe gekrümmt sein, insbesondere konkav zumindest bezüglich einer Erstreckungsrichtung gekrümmt ist, um einen Blendstrahl bei einer Reflektion an der Deckscheibe zu fokussieren. Durch die Fokussierung des Blendstrahls in den Bereich um den Augenbereich der Bedienperson kann der benötigte Kippwinkel reduziert werden. Denn die Fokussierung verringert die Breite des reflektierten Blendstrahls, so dass der notwendige Versatz des reflektieren Blendstrahls geringer ist.
Weiterhin kann die Krümmung der Deckscheibe bezüglich nur einer Erstreckungsrichtung und senkrecht zur Kippachse verlaufen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Deckscheibe entspiegelt ist, insbesondere so dass nur eine Reflektion eines sehr hellen Blendstrahls, insbesondere eines von der Sonne bewirkten Blendstrahls eine Blendung der Bedienperson bewirken kann. Dadurch wird gewährleistet, dass andere Lichtquellen durch direkte oder indirekte Reflexion eine Blendung der Bedienperson bewirken.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Kippaktuator ausgebildet sein, um die Deckscheibe in zwei, drei oder mehr als drei diskrete Kippwinkel zu verkippen oder auf einen vorgegebenen variablen Kippwinkel zu verkippen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Blendvermeidungssystem vorgesehen, umfassend:

– die obige Projektionsvorrichtung;
– eine Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit, die ausgebildet ist, um festzustellen, ob eine Blendung der Bedienperson durch einen an der Deckscheibe reflektierten Blendstrahl vorliegt; und
– eine Steuereinheit zum Ansteuern des Kippaktuators abhängig davon, ob eine Blendung der Bedienperson vorliegt.

Das Blendvermeidungssystem nutzt die obige Projektionsvorrichtung, um einen reflektierten Blendstrahl von dem Augenbereich einer Bedienperson weg zu lenken. Dazu wird mithilfe einer Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit festgestellt, ob die Bedienperson geblendet wird. Abhängig von dem Auftreten einer Blendwirkung des ermittelten Blendstrahls wird der Kippwinkel der Deckscheibe der Projektionsvorrichtung eingestellt bzw. verstellt. Dadurch ist es möglich, auch bei variierenden Einfallswinkeln des Blendstrahls, der eine Blendung der Bedienperson verursachen kann, in eine Richtung zu lenken, so dass der reflektierte Blendstrahl in einen Bereich an dem Augenbereich der Bedienperson vorbeilaufend gerichtet ist. Dadurch lässt sich ein Blendvermeidungssystem zur Verfügung stellen, das selbst bei starkem Lichteinfall eine Blendwirkung aufgrund von Reflexionen an einer Deckscheibe der Projektionseinrichtung vermeidet und gleichzeitig eine geringe Bauhöhe der Projektionseinrichtung durch Wegfall einer Strahlenfalle oder dergleichen realisiert.
Die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit kann ausgebildet sein, um einen Einfallswinkel eines Blendstrahls auf die Deckscheibe zu bestimmen, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um den Kippaktuator abhängig von dem Einfallswinkel anzusteuern.
Die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit kann weiterhin ausgebildet sein, um den Einfallswinkel des Blendstrahls auf die Deckscheibe durch einen Strahlrichtungserfassungssensor und/oder eine Kamera zu bestimmen.
Insbesondere kann die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit ausgebildet sein, um den Einfallswinkel von einem durch die Sonne bewirkten Blendstrahl basierend auf einer Fahrzeuglage und eines Sonnenstands zu ermitteln, der insbesondere anhand des Datums, der Uhrzeit und der geografischen Position der Projektionsvorrichtung bestimmt ist. Auf diese Weise kann auf den Einsatz einer Kamera oder eines Strahlrichtungserfassungssensors verzichtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit ausgebildet sein, um mithilfe einer Kopfkamera einen Kopfbereich der Bedienperson zu erfassen, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um mithilfe einer Bildverarbeitung einen Bereich hoher Helligkeit und Bereiche niedrigerer Helligkeit zu erfassen, und um abhängig von der Position des Bereichs hoher Helligkeit den Kippaktuator anzuweisen, eine Verstellung der Deckscheibe vorzunehmen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, die direkte Blendwirkung der Deckscheibe im Augenbereich zu erfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug mit dem obigen Blendvermeidungssystem vorgesehen, wobei die Kippachse der Deckscheibe parallel zu einer Längsachse, parallel zu einer Querachse oder schräg zur Längsachse und Querachse des Kraftfahrzeugs verläuft. Insbesondere die Verkippung um eine Kippachse parallel zur Querachse des Kraftfahrzeugs vorteilhaft, da der Blendbereich nach oben oder unten aus Augenbereich verschoben werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben der obigen Projektionsvorrichtung vorgesehen, mit folgenden Schritten:

– Feststellen, ob eine Blendung der Bedienperson durch einen an der Deckscheibe reflektierten Blendstrahl vorliegt; und
– Ansteuern des Kippaktuators abhängig davon, ob eine Blendung der Bedienperson vorliegt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Kraftfahrzeug mit einem Blendvermeidungssystem, das eine Projektionsvorrichtung zur Projektion eines Bildes auf eine Windschutzscheibe aufweist;
2 eine detailliertere Darstellung der Projektionsvorrichtung der 1;
3a bis 3e verschiedene Einfallswinkel eines Blendstrahls und Kippwinkel der Deckscheibe der Projektionsvorrichtung zur Vermeidung einer Blendung des Fahrers;
4 ein Diagramm zur Darstellung des Verlaufes eines Kippwinkels abhängig von einem Einfallswinkel eines Blendstrahls auf die Deckscheibe der Projektionsvorrichtung; und
5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Projektionsvorrichtung der 1.
Beschreibung von Ausführungsformen
In 1 ist schematisch eine Querschnittsdarstellung eines Kraftfahrzeugs 1 gezeigt, das eine Instrumententafel 2 in einem vorderen Teil einer Fahrgastzelle 3 aufweist. Ausgehend von einer Vorderkante der Instrumententafel 2 schließt sich eine Windschutzscheibe 4 (Sichtscheibe) in an sich bekannter Weise an. Die Windschutzscheibe 4 verläuft schräg nach oben und bildet einen Teil der vorderen Begrenzung der Fahrgastzelle 3. Die Instrumententafel 2 stellt ein Einbauteil dar, das sich zwischen einem Lenkrad 7 und einer unteren Kante der Windschutzscheibe 4 erstreckt. Unter der Instrumententafel 2 befindet sich eine Lenksäule 5 zum Lenken des Kraftfahrzeugs 1 durch einen Fahrer 6 als Bedienperson.
In der Instrumententafel 2 ist eine Projektionsvorrichtung 10 angeordnet, die in der Lage ist, ein Bildsignal, das beispielsweise von einem Fahrerassistenzsystem oder dergleichen bereitgestellt wird, in einen Bereich K der Windschutzscheibe 4, der als Kombinierfläche ausgebildet ist, zu projizieren, so dass das projizierte Bild in den Augenbereich A des Fahrers 6 reflektiert wird. Die Funktionsweise der Projektionsvorrichtung 10 entspricht im Wesentlichen der Funktionsweise herkömmlicher Head-up-Display-Projektoren, und es wird daher hierin nicht näher darauf eingegangen.
Die Projektionsvorrichtung 10 weist eine Deckscheibe 11 auf, die transparent ist und insbesondere die Optik der Projektionsvorrichtung 10 vor einer Verschmutzung durch Partikel schützt.
In 2 ist schematisch eine Querschnittsdarstellung durch die Projektionsvorrichtung 10 dargestellt. Die Projektionsvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Projektor 13 angeordnet ist. Der Projektor 13 (Projektionseinrichtung) projiziert ein Bild auf eine Spiegeloptik mit Spiegeln 14, so dass ein Projektionsstrahl des Bildes durch die Deckscheibe 11 in Richtung der Windschutzscheibe 4 gerichtet wird.
Zur Vermeidung von störenden Reflexionen von Lichtquellen kann die Deckscheibe 11 mit einer Entspiegelung versehen sein. Die Entspiegelung kann beispielsweise mit Hilfe einer dielektrischen Beschichtung auf der Vorder- und/oder Rückseite der Deckscheibe 11 vorgesehen sein. Alternativ können hier auch alternative Oberflächenstrukturen, wie beispielsweise so genannte Mottenaugenstrukturen, verwendet werden. In der Regel ist die Verringerung der Reflexionen der Deckscheibe 11 durch herkömmliche Maßnahmen zur Entspiegelung ausreichend, um die Reflexionen von Lichtquellen, wie Straßenlampen, diffuses Licht und dergleichen, so weit zu unterdrücken, dass die Reflexionen der Lichtquellen nicht mehr vom Fahrer als störend wahrgenommen werden. In der Regel existiert jedoch ein Blendstrahl mit einer Stärke, der durch die herkömmliche Entspiegelung nicht ausreichend abgeschwächt werden kann, um den Fahrer vor einer Blendwirkung zu schützen. Dieser Blendstrahl entspricht in der Regel einem Sonnenstrahl oder einem reflektierten Sonnenstrahl dessen Helligkeit in der Regel selbst bei einer starken Dämpfung durch die Entspiegelung noch für eine Blendung des Fahrers ausreicht.
Die Deckscheibe 11 ist um eine Achse X kippbar gelagert und kann mit Hilfe eines z.B. elektromechanischen Kippaktuators 15 in verschiedene Stellungen um die Kippachse X gekippt werden. Zwischen dem Gehäuse 12 und der Deckscheibe 11 ist an den Rändern ein flexibler Balg 16 im Wesentlichen umlaufend vorgesehen, um ein Eindringen von Partikeln oder sonstiger Verschmutzung ins Innere des Gehäuses 12 zu verhindern. Es ist eine Steuereinheit 20 vorgesehen, die zum Stellen des Kippaktuators 15 dient.
Dazu ist eine Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit 30 vorgesehen, die eine Richtung eines einen Fahrer potenziell blendenden Strahls erfasst und der Steuereinheit 20 weiterleitet. Die Steuereinheit 20 stellt nun abhängig von der Richtung des Blendstrahls den Kippwinkel der Deckscheibe 11 ein, indem diese den Kippaktuator 15 elektrisch ansteuert. Insbesondere sind die Kippwinkel der Deckscheibe 11 so gewählt, dass der Blendstrahl, der auf die Deckscheibe 11 fällt, in eine Richtung reflektiert wird, so dass der reflektierte Blendstrahl am Augenbereich A des Fahrers 6 vorbeiverläuft.
In den 3a bis 3e sind verschiedene Zustände dargestellt. In 3a ist dargestellt, dass ein von der Sonne bewirkter Blendstrahl B auf die Deckscheibe 11 in einer ersten Stellung mit einem Einfallswinkel φ1 fällt. Man erkennt, dass der an der Deckscheibe 11 reflektierte Blendstrahl B‘ an der Windschutzscheibe 4 reflektiert wird und in Richtung des Fahrers 6 gelenkt wird, wobei der reflektierte Blendstrahl B‘ oberhalb des Augenbereichs A des Fahrers 6 verläuft.
Bei einem steileren Einfallswinkel des Blendstrahls B unter einem Einfallswinkel φ2, der größer ist als der Einfallswinkel φ1, gelangt nun der an der Deckscheibe 11 in seiner ersten Stellung und der Windschutzscheibe 4 reflektierte Blendstrahl B‘ in den Augenbereich A des Fahrers 6.
Es ist nun vorgesehen, wie in 3c gezeigt, die Deckscheibe 11 in eine zweite Stellung entsprechend einem Kippwinkel KW zu verkippen, so dass der über dem Einfallswinkel φ2 einfallende Blendstrahl B so an der Deckscheibe 11 und der Windschutzscheibe 4 reflektiert wird, dass der reflektierte Blendstrahl B‘ oberhalb des Augenbereichs A des Fahrers 6 verläuft.
Bei einer weiteren Erhöhung des Einfallswinkels des Blendstrahls B auf einen Winkel φ3, der größer ist als der Winkel φ2, gelangt der reflektierte Blendstrahl B‘ erneut in den Augenbereich A des Fahrers 6, wie es in 3d dargestellt ist.
Nun kann, wie in 3e gezeigt, durch Verkippen der Deckscheibe 11 in eine zur ersten Verkippung entgegengesetzten Richtung um einen weiteren Kippwinkel der reflektierte Blendstrahl B‘ nun in eine Richtung unterhalb des Augenbereichs A des Fahrers 6 gelenkt werden.
In 4 ist ein Diagramm dargestellt, in dem ein möglicher Verlauf des Kippwinkels der Deckscheibe 11 abhängig vom Einfallswinkel φ des Blendstrahls B dargestellt wird. Die Möglichkeit der Verstellung des Kippwinkels KW kann zwei, drei oder mehr als drei diskrete Kippstellungen (Kippwinkel) der Deckscheibe 11 vorsehen. Alternativ kann die Deckscheibe 11 auch variabel im Wesentlichen stufenlos verstellbar ausgebildet sein.
Die Umsetzung der Erkennung des Einfallswinkels des Blendstrahls B in eine dazu zugehörige geeignete Kippstellung kann in der Steuereinheit 20 erfolgen und in Form eines Kennfeldes oder einer Funktion vorgegeben sein. Das Kennfeld bzw. die Funktion kann beispielsweise empirisch oder rechnerisch basierend auf einer Vorgabe eines Augenbereichs A bestimmt werden. Der Augenbereich A gibt eine wahrscheinliche Position eines Augenpaares des Fahrers 6 bzw. der kombinierten Positionen der Augenpaare A von mehreren Fahrern verschiedener Größe an.
Zur Fokussierung des Blendstrahls B kann die Deckscheibe 11 alternativ mit einer konkaven Krümmung (bezogen auf die Außenseite der Deckscheibe 11) in eine Richtung quer zur Kippachse X versehen sein, um durch Fokussierung die Breite (in Richtung der Bewegung des reflektierten Blendstrahls bei Verkippen der Deckscheibe 11) des reflektierten Blendstrahls B‘ im Augenbereich A zu reduzieren.
Weiterhin kann die Kippachse X entlang parallel zur Querrichtung des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein, um durch Verkippen der Deckscheibe 11 den reflektierten Blendstrahl B‘ nach oberhalb oder unterhalb des Augenbereichs A des Fahrers 6 zu lenken. Alternativ können auch davon abweichende Richtungen der Kippachsen vorgesehen werden, beispielsweise parallel zur Längsachse, um den reflektierten Blendstrahl B‘ in einen Umgebungsbereich des Kopfes des Fahrers 6 links und rechts des Augenbereichs A zu lenken. Alternativ können auch Kippachsen schräg zur Querachse und Längsachse des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen sein.
Die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit 30 kann in verschiedenen Weisen ausgebildet sein.
Die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit 30 kann mit Hilfe einer Sensorik den Sonnenstand erkennen und bezüglich des Kraftfahrzeugs den Einfallswinkel von Sonnenlicht auf das Kraftfahrzeug bzw. auf die Deckscheibe 11 ermitteln. Ein geeigneter Sensor hierfür stellt ein Strahlrichtungssensor 33 dar. Derartige Strahlrichtungssensoren sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 2 181 313 oder DE 10 2005 040 147 A1 bekannt. Beispielsweise kann die Strahlrichtung eines einfallenden Blendstrahls durch Fokussierung einer Linse oder über eine Lochblende auf ein Photosensorarray gelenkt werden, wobei der Auftreffort einem Einfallswinkel entspricht bzw. der Einfallswinkel davon abgeleitet werden kann. Diese Ansätze haben den Vorteil, dass schwache Lichtquellen von der deutlich helleren Sonneneinstrahlung unterschieden werden können.
Die Verwendung eines Strahlrichtungssensors hat den Vorteil, dass der Sonnenstand bezogen auf die Fahrzeuglage ermittelt werden kann, d.h. der Einfluss von Fahrzeug-Nickbewegungen und Steigung und Gefälle wird dadurch automatisch berücksichtigt. Aus dem Sonnenstand ergibt sich in an sich bekannter Weise der Einfallswinkel des Blendstrahls.
Weiterhin kann die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit 30 auch eine in die Umgebung des Fahrzeugs gerichtete ein oder mehrere Kameras 31 aufweisen. Durch Kenntnis der Ausrichtung der Kameras 31 kann der Einfallwinkel eines von der Sonne direkt bewirkten Blendstrahls mit Hilfe einer in der Steuereinheit 20 integrierter Bildverarbeitung in ähnlicher Weise wie durch den Strahlrichtungssensor erfasst werden.
Bei zusätzlicher Messung der Beleuchtungsstärke des Blendstrahls kann auch bestimmt werden, ob ein Blendstrahl mit dem Risiko einer Blendwirkung auf den Fahrer vorliegt. Daher kann das Blendvermeidungssystem so ausgebildet sein, dass nur bei ausreichender Beleuchtungsstärke ein Verkippen der Deckscheibe 11 aktiv ausgelöst wird.
Die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit 30 kann alternativ oder zusätzlich rechnerisch aus der von z.B. einem GPS-Empfänger 34 ermittelten geografischen Fahrzeugposition, dem Datum, der Tageszeit, den Sonnenstand theoretisch ermitteln. Durch weitere Messung oder Bestimmen einer Fahrzeuglage, die z.B. aus einem Nickwinkel und/oder einem Neigungswinkel, einer Steigung oder eines Gefälles und einer Ausrichtung des Kraftfahrzeugs 1 (Himmelsrichtung) z.B. durch Fahrzeuglagesensoren bestimmt werden kann, kann der Einfluss von Nickbewegungen, Neigung des Fahrzeuguntergrunds ermittelt werden. Die Fahrzeuglagesensoren sind in der Regel in dem Kraftfahrzeug 1 zur Durchführung anderer Funktionen vorhanden, und es kann auf die entsprechenden Angaben zurückgegriffen werden. Aus dem Sonnenstand und der Fahrzeuglage kann dann der Einfallswinkel des von der Sonne bewirkten Blendstrahls auf die Deckscheibe 11 bestimmt werden.
Alternativ kann die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit 30 auch mit Hilfe einer Kopfkamera 32 ausgebildet sein, die auf den Kopfbereich des Fahrers 6 ausgerichtet ist, wobei der Kopfbereich den gesamten vorgegebenen Augenbereich A und umliegende Bereiche umfasst. Reflektierte Blendstrahlen B‘ bewirken im Kopfbereich des Fahrers 6 einen Blendbereich hoher Helligkeit. So kann der Blendbereich bei Auftreffen auf den Fahrer 6 und Teile des Fahrgastraums, wie z.B. Teile des Sitzes, der Decke und dergleichen, von den nicht von dem reflektierten Blendstrahl B‘ beleuchteten Bereichen unterschieden werden. Eine solche Unterscheidung kann durch die Steuereinheit 20 durch eine geeignete Bildverarbeitung vorgenommen werden. Dazu kann die Steuereinheit 20 einen Algorithmus ausführen, durch den ein aufgenommenes Bild vom Kopfbereich nach einem hellen Bereich, insbesondere einen hellen Bereich bestimmter Größe, und dunkleren Bereichen absucht. Wird dadurch detektiert, dass ein reflektierter Blendstrahl B‘ in einem Augenbereich A des Fahrers 6 liegt, kann die Kippstellung der Deckscheibe 11 verändert werden, so dass der reflektierte Blendstrahl B‘ aus dem Augenbereich A des Fahrers 6 gelenkt wird. Die Kippstellung kann insbesondere iterativ um ein Winkelinkrement von z.B. 1° geändert werden und erneut eine Bild des Kopfbereichs erfasst und ausgewertet werden, bis der reflektierte Blendstrahl B‘ sich außerhalb des Augenbereichs A des Fahrers 6 befindet.
Weiterhin ist es durch die Kopfkamera 32 möglich, den zu berücksichtigenden Augenbereich A an die Kopf- bzw. Augenposition des Fahrers 6 anzupassen. Dadurch kann der Augenbereich A verkleinert werden, wenn durch die Steuereinheit 20 die Kopf- bzw. Augenposition des Fahrers 6 erkannt werden kann. Dadurch kann das Blendvermeidungssystem auch bei verschiedenen Größen des Fahrers 6 den reflektierten Blendstrahl effektiv von dem Augenbereich A des Fahrers 6 fernhalten.
In 5 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Betreiben der Projektionsvorrichtung 10 gezeigt.
In Schritt S1 zunächst festgestellt, ob eine Blendung der Bedienperson durch einen an der Deckscheibe 11 reflektierten Blendstrahl B‘ vorliegt. Dies kann wie oben beschrieben direkt durch Detektieren eines Bereichs hoher Helligkeit im Kopfbereich des Fahrers 6 oder durch Bestimmen des Einfallswinkels des Blendstrahls B vorgesehen werden. Mithilfe des Einfallswinkels kann in Verbindung mit dem eingestellten Kippwinkel KW eine Aussage darüber getroffen werden, ob eine Blendung des Fahrers 6 durch Reflektion des Blendstrahls B an der Deckscheibe 11 und ggfs. der Windschutzscheibe 4 vorliegt.
Liegt eine Blendung des Fahrers 6 vor (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, andernfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S1 zurückgesprungen.
In Schritt S2 wird eine Verstellung des Kippwinkels KW der Deckscheibe 11 vorgenommen, so dass der reflektierte Blendstrahl B‘ am Augenbereich A des Fahrers 6 vorbeigelenkt wird.
Durch die oben beschriebenen Blendvermeidungssysteme ist es möglich, die Bauhöhe der Projektionsvorrichtung 10, insbesondere die Bauhöhe der Deckscheibe 11, bezüglich einer herkömmlichen Anordnung einer Deckscheibe 11 mit einer Strahlenfalleneinrichtung zu verringern.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Instrumententafel
3: Fahrgastzelle
4: Windschutzscheibe
5: Lenksäule
6: Fahrer
7: Lenkrad
10: Projektionseinrichtung
11: Deckscheibe
12: Gehäuse
13: Projektor
14: Spiegel
15: Kippaktuator
16: Balg
20: Steuereinheit
30: Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit
31: Kamera
32: Kopfkamera
33: Strahlrichtungssensor
34: GPS-Empfänger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0391231 B1 [0007]
EP 2181313 [0050]
DE 102005040147 A1 [0050]

Claims

Projektionsvorrichtung (10) zum Projizieren eines Bildes auf eine Sichtscheibe (4) einer Bedienperson, insbesondere auf eine Windschutzscheibe (4) eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend: – ein Gehäuse (12), in dem eine Projektionseinrichtung (13) zum Projizieren des Bildes auf eine Kombinierfläche (K) der Sichtscheibe (4) angeordnet ist; – eine transparente Deckscheibe (11), die das Gehäuse (12) verschließt und durch die das projizierte Bild transmittiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe (11) um eine Kippachse kippbar gelagert ist und dass ein Kippaktuator (15) vorgesehen ist, um die Deckscheibe (11) zu verkippen.
Projektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Deckscheibe (11) mit dem Gehäuse (12) über einen Balg (16) verbunden ist, um ein Eindringen von Fremdstoffen in das Gehäuse (12) zu vermeiden.
Projektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Deckscheibe (11) gekrümmt, insbesondere konkav zumindest bezüglich einer Erstreckungsrichtung gekrümmt ist, um einen Blendstrahl (B) bei einer Reflektion an der Deckscheibe (11) zu fokussieren.
Projektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Krümmung der Deckscheibe (11) bezüglich nur einer Erstreckungsrichtung und senkrecht zur Kippachse (X) verläuft.
Projektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Deckscheibe (11) entspiegelt ist, insbesondere so dass nur eine Reflektion eines von der Sonne bewirkten Blendstrahls eine Blendung der Bedienperson bewirken kann.
Projektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kippaktuator (15) ausgebildet ist, um die Deckscheibe (11) in zwei, drei oder mehr als drei diskrete Kippwinkel (KW) zu verkippen oder auf einen vorgegebenen variablen Kippwinkel (KW) zu verkippen.
Blendvermeidungssystem, umfassend: – eine Projektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; – eine Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit (30), die ausgebildet ist, um festzustellen, ob eine Blendung der Bedienperson durch einen an der Deckscheibe (11) reflektierten Blendstrahl (B‘) vorliegt; – eine Steuereinheit (20) zum Ansteuern des Kippaktuators (15) abhängig davon, ob eine Blendung der Bedienperson vorliegt.
Blendvermeidungssystem nach Anspruch 7, wobei die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit (30) ausgebildet ist, um einen Einfallswinkel eines Blendstrahls (B) auf die Deckscheibe (11) zu bestimmen, wobei die Steuereinheit (20) ausgebildet ist, um den Kippaktuator (15) abhängig von dem Einfallswinkel anzusteuern. .
Blendvermeidungssystem nach Anspruch 8, wobei die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit (30) ausgebildet ist, um den Einfallswinkel des Blendstrahls (B) auf die Deckscheibe (11) durch einen Strahlrichtungserfassungssensor und/oder eine Kamera (31) zu bestimmen.
Blendvermeidungssystem nach Anspruch 8, wobei die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit (30) ausgebildet ist, um den Einfallswinkel von einem durch die Sonne bewirkten Blendstrahl (B) basierend auf einer Fahrzeuglage und eines Sonnenstands zu ermitteln, der insbesondere anhand des Datums, der Uhrzeit und der geografischen Position der Projektionsvorrichtung bestimmt ist.
Blendvermeidungssystem nach Anspruch 7, wobei die Blendstrahlrichtungbestimmungseinheit (30) ausgebildet ist, um mithilfe einer Kopfkamera (32) einen Kopfbereich der Bedienperson zu erfassen, wobei die Steuereinheit (20) ausgebildet ist, um mithilfe einer Bildverarbeitung einen Bereich hoher Helligkeit und Bereiche niedrigerer Helligkeit zu erfassen, und um abhängig von der Position des Bereichs hoher Helligkeit den Kippaktuator (15) anzuweisen, eine Verstellung der Deckscheibe (11) vorzunehmen.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Blendvermeidungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Kippachse (X) der Deckscheibe (11) parallel zu einer Längsachse, parallel zu einer Querachse oder schräg zur Längsachse und Querachse des Kraftfahrzeugs (1) verläuft.
Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit folgenden Schritten: – Feststellen, ob eine Blendung der Bedienperson durch einen an der Deckscheibe (11) reflektierten Blendstrahl (B‘) vorliegt; – Ansteuern des Kippaktuators (15) abhängig davon, ob eine Blendung der Bedienperson vorliegt.