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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Head-up-Displays können einem Führer eines Kraftfahrzeugs oder Flugzeugs Informationen durch Projektion auf eine Windschutzscheibe oder ein Helmvisier anzeigen. Ein entsprechendes Bild kann innerhalb des Head-up-Displays mittels einer bildgenerierenden Einheit, auch picture generating unit oder kurz PGU genannt, erzeugt werden, in der eine Lichtquelle, meist Leuchtdioden, zur Be- oder Hinterleuchtung genutzt werden kann. Zur Einstellung einer Helligkeit können die Leuchtdioden mit pulsweitenmodulierten Strömen betrieben werden, wobei die Helligkeit in der Pulsbreite sowie in der Stromamplitude enthalten ist.
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Neuere Generationen von Head-up-Displays können sehr große Anzeigeflächen aufweisen, die zumindest teilweise einen direkten Sichtbereich eines Fahrers einnehmen können. Hierbei ist es wichtig, dass der Fahrer durch ein angezeigtes Bild nicht geblendet wird. Besonders bei kontaktanalogen Anzeigen ist dies von großer Bedeutung.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern einer Anzeigehelligkeit eines Head-up-Displays, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, ein Head-up-Display sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Anzeigehelligkeit eines Head-up-Displays vorgestellt, wobei das Head-up-Display zumindest eine Lichtquelle zum Aussenden zumindest eines Lichtstrahls und zumindest einen Sensor zum Erfassen des Lichtstrahls aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einlesen eines Sensorsignals, das den von dem Sensor erfassten Lichtstrahl repräsentiert;
Verarbeiten des Sensorsignals, um einen die Anzeigehelligkeit repräsentierenden Helligkeitswert zu erzeugen;
Vergleichen des Helligkeitswertes mit einem Referenzwert, um eine Abweichung zwischen dem Helligkeitswert und dem Referenzwert zu ermitteln; und
Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern der Anzeigehelligkeit in Abhängigkeit von der Abweichung.
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Unter einer Anzeigehelligkeit kann eine von einem Betrachter des Head-up-Displays empfundene Helligkeit eines von dem Head-up-Display erzeugten Bildes verstanden werden. Unter einem Head-up-Display kann eine Vorrichtung zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtbereich des Betrachters verstanden werden. Bei der Lichtquelle kann es sich insbesondere um eine Leuchtdiode oder eine Anordnung aus einer Mehrzahl von Leuchtdioden handeln. Die Lichtquelle kann ausgebildet sein, um eine Mehrzahl von Lichtstrahlen auszusenden, wobei zumindest einer aus der Mehrzahl der Lichtstrahlen durch den Sensor erfasst werden kann. Unter einem Sensor kann ein lichtempfindliches elektronisches Bauelement wie etwa eine Fotodiode, ein Fototransistor oder ein CCD-Sensor (charge-coupled device – Sensor) verstanden werden. Der Sensor kann ausgebildet sein, um den Lichtstrahl in ein elektrisches Sensorsignal umzuwandeln. Bei dem Referenzwert kann es sich beispielsweise um einen Wert handeln, der eine Helligkeit repräsentiert, bei der der Betrachter beim Betrachten des Head-up-Displays gerade nicht geblendet wird. Das Steuersignal kann beispielsweise geeignet sein, um die Lichtquelle, eine Anzeigeeinheit des Head-up-Displays oder eine Blende des Head-up-Displays zu steuern oder einzustellen.
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Die Lichtquelle kann beispielsweise durch Pulsweitenmodulation gesteuert werden. Hierbei kann über eine Einschaltzeit der Lichtquelle und eine Amplitude einer abgestrahlten Lichtleistung auf die vom Fahrer empfundene Helligkeit, d. h. auf die Anzeigehelligkeit, geschlossen werden. Beispielsweise kann die Anzeigehelligkeit einem arithmetischen Mittel der beiden Werte entsprechen.
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Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Istwert einer durch ein Head-up-Display abgestrahlten Leuchtdichte mittels eines Sensors erfasst werden kann und beispielsweise mit einem Ansteuergrad als Sollwert verglichen werden kann, um im Fall einer Überschreitung des Sollwerts durch eine geeignete Gegenmaßnahme eine Begrenzung der Leuchtdichte zu bewirken. Dadurch kann verhindert werden, dass der Betrachter des Head-up-Displays, etwa ein Führer eines Kraftfahrzeugs, durch einen Fehler einer Beleuchtungseinheit im Head-up-Display geblendet wird. Beispielsweise kann dies durch Abschalten einer Spannungsversorgung der Beleuchtungseinheit, Anzeigen eines schwarzen Bildes oder Schließen einer Blende (shutter) erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Verarbeitens unter Verwendung des Sensorsignals eine Ein- und/oder Ausschaltdauer der Lichtquelle ermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Verarbeitens unter Verwendung des Sensorsignals eine dem Lichtstrahl zugeordnete Schwingungsdauer ermittelt werden. Hierbei kann je nach Ausführungsform der Helligkeitswert und, zusätzlich oder alternativ, ein Zwischenwert unter Verwendung der Ein- oder Ausschaltdauer oder der Schwingungsdauer erzeugt werden. Unter einer Ein- bzw. Ausschaltdauer kann eine Zeitspanne verstanden werden, während der ein Strom durch die Lichtquelle bzw. kein Strom durch die Lichtquelle fließt. Beispielsweise kann die Lichtquelle durch Pulsweitenmodulation angesteuert werden, sodass ein durch die Lichtquelle fließender Strom ein Rechtecksignal repräsentiert. In entsprechender Weise kann auch das vom Sensor auf Basis des Lichtstrahls erzeugte Sensorsignal ein Rechtecksignal repräsentieren, wobei die Signalflanken des Sensorsignals jeweils einen Zeitpunkt repräsentieren, an dem die Lichtquelle ein- bzw. ausgeschaltet wurde. So kann anhand eines Abstands zwischen den Signalflanken auf die Ein- oder Ausschaltdauer oder die Schwingungsdauer geschlossen werden. Unter einem Zwischenwert kann ein Wert verstanden werden, der zur Ermittlung des Helligkeitswertes dient. Beispielsweise kann der Zwischenwert die Ein- oder Ausschaltdauer repräsentieren. Durch diese Ausführungsform kann der Helligkeitswert oder der Zwischenwert mit hoher Genauigkeit und Effizienz erzeugt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Verarbeitens unter Verwendung des Sensorsignals eine dem Lichtstrahl zugeordnete Amplitude ermittelt werden. Hierbei kann der Helligkeitswert und, zusätzlich oder alternativ, ein weiterer Zwischenwert unter Verwendung der Amplitude erzeugt werden. Beispielsweise kann der weitere Zwischenwert die Amplitude repräsentieren. Durch diese Ausführungsform kann der Helligkeitswert in Abhängigkeit von der Amplitude erzeugt werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Verarbeitens der Helligkeitswert unter Verwendung des Zwischenwerts und des weiteren Zwischenwerts erzeugt wird. Beispielsweise kann der Helligkeitswert durch Bilden eines Mittelwerts, insbesondere eines arithmetischen Mittelwerts, aus dem Zwischenwert und dem weiteren Zwischenwert erzeugt werden. Durch diese Ausführungsform kann der Helligkeitswert präzise und mit geringem Rechenaufwand anhand unterschiedlicher Messgrößen bestimmt werden.
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Des Weiteren kann im Schritt des Verarbeitens unter Verwendung des Sensorsignals ein Mittelwert, insbesondere ein arithmetischer Mittelwert, einer Helligkeit des Lichtstrahls als der Helligkeitswert erzeugt werden. Dadurch kann die Helligkeit direkt aus dem Sensorsignal ermittelt werden.
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Das Verfahren kann zudem einen Schritt des Verstärkens des Sensorsignals umfassen, um ein verstärktes Sensorsignal zu erhalten. Hierbei kann im Schritt des Verarbeitens das verstärkte Sensorsignal verarbeitet werden, um den Helligkeitswert zu erzeugen. Dadurch kann die Genauigkeit des Verfahrens verbessert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Generierens eines Verstärkersignals unter Verwendung des Helligkeitswertes umfassen. Hierbei kann im Schritt des Erzeugens das Steuersignal unter Verwendung des Verstärkersignals erzeugt werden. Durch diese Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass der Helligkeitswert eine ausreichende Signalstärke aufweist.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn im Schritt des Erzeugens das Steuersignal erzeugt wird, um die Lichtquelle oder eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bildes unter Verwendung des Lichtstrahls oder eine der Lichtquelle nachgeschaltete Blende oder zumindest zwei der genannten drei Elemente zu steuern, um die Anzeigehelligkeit zu steuern. Unter einer Anzeigeeinheit kann beispielsweise ein Display oder eine durch einen Projektor bestrahlbare Streuscheibe verstanden werden. Unter einer Blende kann eine Vorrichtung zum Blockieren eines Strahlengangs zwischen der Lichtquelle und einem Sichtbereich, in dem der Betrachter das von dem Head-up-Display erzeugte Bild wahrnehmen kann, verstanden werden. Durch diese Ausführungsform wird eine einfache und flexible Steuerung der Anzeigehelligkeit ermöglicht.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Ferner schafft der hier beschriebene Ansatz ein Head-up-Display mit folgenden Merkmalen:
zumindest einer Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtstrahls;
zumindest einem Sensor zum Erzeugen eines den Lichtstrahl repräsentierenden Sensorsignals; und
einer Vorrichtung gemäß einer vorstehenden Ausführungsform. Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor an und, zusätzlich oder alternativ, auf der Lichtquelle angeordnet ist. Dadurch kann ein Abstand zwischen dem Sensor und der Lichtquelle möglichst klein gehalten werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erfassung des Lichtstrahls beim Austritt aus der Lichtquelle.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Head-up-Display eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bildes unter Verwendung des Lichtstrahls aufweisen. Hierbei kann der Sensor ausgebildet sein, um zum Erzeugen des Sensorsignals das Bild zu erfassen. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit in einem Strahlengang des Lichtstrahls zwischen dem Sensor und der Lichtquelle angeordnet sein. Auch durch diese Ausführungsform wird eine zuverlässige Erfassung des Lichtstrahls ermöglicht.
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Hierbei kann die Anzeigeeinheit ausgebildet sein, um in zumindest einem Teilbereich der Anzeigeeinheit ein Testbild und, zusätzlich oder alternativ, eine Testbildsequenz anzuzeigen. Entsprechend kann der Sensor ausgebildet sein, um zum Erzeugen des Sensorsignals das Testbild und, zusätzlich oder alternativ, die Testbildsequenz zu erfassen. Bei dem Testbild kann es sich beispielsweise um ein weißes Bild oder ein sonstiges homogenes Bild handeln. Bei der Testbildsequenz kann es sich beispielsweise um einen Wechsel zwischen stark kontrastierenden Farben, etwa Weiß und Schwarz, handeln. Dadurch kann der Lichtstrahl ohne Beeinträchtigung des vom Betrachter wahrgenommenen Bildes erfasst werden.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Head-up-Displays gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine schematische Darstellung eines Ablaufs zum Rückmessen einer LED-On-Zeit mittels einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4 eine schematische Darstellung eines Ablaufs zum Rückmessen einer Amplitude mittels einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 eine schematische Darstellung eines Ablaufs zum Berechnen eines arithmetischen Mittelwerts mittels einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Head-up-Displays 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Head-up-Display 100 umfasst eine Bildgebereinheit 102 mit einer Lichtquelle 104, etwa eine Anordnung aus mehreren Leuchtdioden. Die Lichtquelle 104 ist ausgebildet, um zumindest einen Lichtstrahl 106 auszusenden. Ein Sensor 108, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der Lichtquelle 104 angeordnet ist, ist ausgebildet, um den Lichtstrahl 106 zu erfassen und ein den Lichtstrahl 106 repräsentierendes Sensorsignal 110 an eine Vorrichtung 112 zum Steuern einer Anzeigehelligkeit des Head-up-Displays 100 zu senden. Zur besseren Erkennbarkeit ist der Sensor 108 in 1 neben der Lichtquelle 104 dargestellt. In der Realität kann der Sensor 108, etwa eine Fotodiode, in die Lichtquelle 104 integriert sein, um den Lichtstrahl 106 beim Verlassen der Lichtquelle 104 direkt zu erfassen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Bildgebereinheit 102 ferner eine Zwischenbildebene in Form einer Anzeigeeinheit 114. Hierbei ist die Lichtquelle 104 ausgebildet, um die Anzeigeeinheit 114 mit dem Lichtstrahl 106 zu hinterleuchten. Die Anzeigeeinheit 114 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Lichtstrahls 106 ein Bild zu erzeugen, das hier über zwei Reflexionselemente 116, die beispielsweise als Spiegel realisiert sind, auf eine Windschutzscheibe 118 eines Fahrzeugs lenkbar ist. Das Bild kann somit von einem Fahrer 120 des Fahrzeugs als virtuelles Bild wahrgenommen werden.
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Die Vorrichtung 112 ist ausgebildet, um das Sensorsignal 110 zu verwenden, um eine Anzeigehelligkeit des Head-up-Displays 100 zu ermitteln. Ferner ist die Vorrichtung 112 ausgebildet, um die Anzeigehelligkeit mit einer entsprechenden Referenzhelligkeit zu vergleichen. In Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen Anzeige- und Referenzhelligkeit ist die Vorrichtung 112 ausgebildet, um ein Steuersignal 122 zum Steuern der Anzeigehelligkeit zu erzeugen und bereitzustellen. Je nach Ausführungsbeispiel sendet die Vorrichtung 112 das Steuersignal 122 an eine Schnittstelle zu einer Steuerschaltung zum Steuern der Lichtquelle 104, der Anzeigeeinheit 114 oder einer Blende 124 im Strahlengang des Lichtstrahls 106. Beispielsweise kann das Steuersignal 122 geeignet sein, um eine Spannungsversorgung der Lichtquelle 104 zu steuern, um eine Anzeige eines schwarzen Bildes durch die Bildgebereinheit 102 zu bewirken oder eine Blendenweite der Blende 124 einzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuersignal 122 geeignet, um das Head-up-Display 100 oder die Darstellung des Bildes durch das Head-up-Display 100 auszuschalten. Dazu kann das Steuersignal beispielsweise geeignet sein, um die Spannungsversorgung der Lichtquelle 104 zu unterbrechen oder die Blende 124 zu schließen.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Sensor 108 benachbart zur Anzeigeeinheit 114 angeordnet, um das von der Anzeigeeinheit 114 unter Verwendung des Lichtstrahls 106 erzeugte Bild zu erfassen. Beispielsweise ist der Sensor 108 derart angeordnet, dass sich die Anzeigeeinheit 114 zwischen dem Sensor 108 und der Lichtquelle 104 befindet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Sensor 108 an der Lichtquelle 104 und ein zusätzlicher Sensor an der Anzeigeeinheit 114 angeordnet, wobei sowohl der Sensor 108 als auch der zusätzliche Sensor ausgebildet sind, um den Lichtstrahl 106 zu erfassen. Hierbei ist die Vorrichtung 112 ausgebildet, um zum Erzeugen des Steuersignals 122 ferner ein von dem zusätzlichen Sensor unter Verwendung des Lichtstrahls 106 erzeugtes zusätzliches Sensorsignal zu verarbeiten.
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Optional weist die Anzeigeeinheit 114 einen Teilbereich 126 zum Anzeigen eines Testbilds oder einer Testbildsequenz unter Verwendung des Lichtstrahls 106 auf. Hierbei ist der benachbart zur Anzeigeeinheit 114 angeordnete Sensor 108 ausgebildet, um das Testbild oder die Testbildsequenz zu erfassen und das Sensorsignal 110 in Abhängigkeit von dem Testbild oder der Testbildsequenz zu erzeugen. Zur besseren Erkennbarkeit ist die Anzeigeeinheit 114 mit dem Teilbereich 126 in 1 in einer separaten Darstellung gezeigt.
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Nachfolgend wird eine mögliche konstruktive Anordnung des Head-up-Displays 100 nochmals mit anderen Worten beschrieben.
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Der Sensor 108 ist in oder neben einem Backlight als der Lichtquelle 104 angeordnet. Zwischen dem Sensor 108 und der Lichtquelle 104 besteht eine direkte Lichtkopplung. Hierbei ist der Sensor 108 vor der Zwischenbildebene angebracht, wodurch das von der Lichtquelle 104 erzeugte Licht direkt vom Sensor 108 erfasst wird, unabhängig davon, ob es sich bei der Zwischenbildebene um ein Display oder eine Streuscheibe handelt, die durch einen Projektor bestrahlt wird. Bei dem Projektor kann es sich beispielsweise um einen Laser-Projektor, einen LCoS-Projektor (Liquid Crystal on Silicon-Projektor) oder einem auf einer Projektionstechnik basierenden Projektor handeln, bei der Bilder erzeugt werden, indem ein digitales Bild unter Verwendung einer rechteckigen Anordnung von beweglichen Mikrospiegeln auf einen Lichtstrahl aufmoduliert wird. Alternativ ist der Sensor 108 der Zwischenbildebene nachgeschaltet.
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Hierfür kann ein nicht verwendeter Bildbereich verwendet werden, vorangehend auch Teilbereich genannt. In diesem durch den Sensor 108 beobachteten Bereich der Zwischenbildebene kann beispielsweise dauerhaft ein weißes Bild angezeigt werden. Die Auswertung des Sensors unter Verwendung eines LC-Displays (Liquid Crystal Display) in der Zwischenbildebene kann hierbei analog zur Auswertung eines in oder auf der Lichtquelle 104 angeordneten Sensors erfolgen. Für Anzeigetechnologien, bei denen RGB-Lichtquellen verwendet werden, kann gleichermaßen ein Rückschluss auf eine Funktion der Bildgebereinheit erfolgen.
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Im nicht verwendeten Bildbereich kann alternativ eine definierte Bildsequenz angezeigt werden. Dadurch kann das gesamte bilderzeugende System geprüft werden, beispielsweise auch die Funktion eines im System befindlichen elektronischen Speichers, der das Bild für die Weiterverarbeitung zwischenspeichert. Im einfachsten Fall stellt die Bildsequenz einen Wechsel zwischen schwarzem und weißem Bildinhalt dar. Daraus resultiert eine spezifische Signalform am Sensor 108, durch die die Funktion der Bildgenerierung nachgewiesen werden kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 112 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der Vorrichtung 112 kann es sich um eine Vorrichtung, wie sie vorangehend anhand von 1 beschrieben ist, handeln. Die Vorrichtung 112 umfasst eine Einleseeinheit 210, die ausgebildet ist, um das Sensorsignal 110 über eine Schnittstelle zu dem Sensor zu empfangen und an eine Verarbeitungseinheit 220 der Vorrichtung 112 weiterzuleiten. Die Verarbeitungseinheit 220 ist ausgebildet, um das Sensorsignal 110 zu verarbeiten. Hierbei erzeugt die Verarbeitungseinheit 220 einen die Anzeigehelligkeit des Head-up-Displays repräsentierenden Helligkeitswert 225.
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Eine Vergleichseinheit 230 ist ausgebildet, um den Helligkeitswert 225 von der Verarbeitungseinheit 220 zu empfangen und diesen mit einem geeigneten Referenzwert zu vergleichen. Als Ergebnis dieses Vergleichs erzeugt die Vergleichseinheit 230 einen Abweichungswert 235, der eine Abweichung zwischen dem Helligkeitswert 225 und dem Referenzwert repräsentiert. Eine Erzeugungseinheit 240 der Vorrichtung 112 ist ausgebildet, um den Abweichungswert 235 zu empfangen und unter Verwendung des Abweichungswertes 235 das Steuersignal 122 zu erzeugen.
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Optional umfasst die Verarbeitungseinheit 220 eine Untereinheit 242, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Sensorsignals 110 je nach Ausführungsbeispiel eine Einschaltdauer 244, eine Ausschaltdauer 246 oder eine Schwingungsdauer 248 eines den Lichtstrahl repräsentierenden Lichtsignals zu ermitteln. Eine weitere Untereinheit 250 der Verarbeitungseinheit 220 ist ausgebildet, um unter Verwendung der Einschaltdauer 244, der Ausschaltdauer 246 oder der Schwingungsdauer 248 den Helligkeitswert 225 oder einen Zwischenwert 252 zu erzeugen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Untereinheit 242 ausgebildet, um unter Verwendung des Sensorsignals 110 eine Amplitude 254 des Lichtstrahls zu ermitteln. Dementsprechend ist die weitere Untereinheit 250 ausgebildet, um den Helligkeitswert 225 in Abhängigkeit von der Amplitude 254 zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ erzeugt die weitere Untereinheit 250 in Abhängigkeit von der Amplitude 254 einen weiteren Zwischenwert 256.
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Alternativ wird der Helligkeitswert 225 durch Verarbeiten der beiden Zwischenwerte 252, 256 mittels einer Zwischenwertverarbeitungseinheit 258 erzeugt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwertverarbeitungseinheit 258 ausgebildet, um den Helligkeitswert 225 durch Bilden eines Mittelwerts aus den beiden Zwischenwerten 252, 256 zu erzeugen. Bei dem Mittelwert handelt es sich beispielsweise um einen arithmetischen Mittelwert.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs zum Rückmessen einer LED-On-Zeit mittels einer Vorrichtung 112 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Gezeigt sind die Lichtquelle 104, hier eine Leuchtdiode, der Sensor 108, etwa eine Fotodiode, sowie die Vorrichtung 112. Bei der Vorrichtung 112 handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung, wie sie vorangehend anhand der 1 und 2 beschrieben ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 104 mittels eines pulsweitenmodulierten Lichtquellensteuersignals 300, hier eines rechteckigen Stromsignals, ansteuerbar. Dementsprechend weisen auch der Lichtstrahl 106 und das Sensorsignal 110, hier ein Spannungssignal, die Form eines Rechtecksignals auf.
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Die LED-On-Zeit wird beispielsweise folgendermaßen durch die Vorrichtung 112 gemessen.
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Durch einen ausreichend schnellen Lichtsensor 108, der im Abstrahlbereich der Lichtquelle 104 angebracht ist, wird beim Ein- und Ausschalten der Lichtquelle 104 ein den Lichtstrahl 106 repräsentierender Lichtstrom in ein elektrisches Sensorsignal 110 umgewandelt. Die Flanken des Sensorsignals 110 werden von der Vorrichtung 112 als Trigger oder Start- und Stoppsignale zum Starten bzw. Stoppen eines Zählers oder Timers verwendet. Hierbei wird der Timer, etwa unter Nutzung eines externen Interrupts, durch eine steigende Signalflanke gestartet und durch eine fallende Signalflanke gestoppt. Dadurch ist es möglich, die Ein- und Ausschaltdauer der Lichtquelle 104 sowie die Schwingungsdauer des den Lichtstrahl 106 repräsentierenden Lichtsignals zu messen. Ein Vergleich mit dem Referenzwert zeigt, ob ein Fehlerfall im System vorliegt.
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Die Vorrichtung 112 ist ausgebildet, um das anhand der 1 und 2 beschriebene Steuersignal 122 oder ein zur Generierung des Steuersignals 122 geeignetes Zwischensignal bereitzustellen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs zum Rückmessen einer Amplitude mittels einer Vorrichtung 112 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der in 4 gezeigte Ablauf entspricht im Wesentlichen dem in 3 gezeigten Ablauf. Im Unterschied zu 3 ist die Vorrichtung 112 ausgebildet, um mittels eines Abtastglieds, etwa in Form einer Sample-and-Hold-Schaltung, einen Spannungsverlauf des Sensorsignals 110 abzutasten und auf der Basis daraus resultierender Abtastwerte, in 4 schematisch mit drei Punkten gekennzeichnet, die Amplitude des Lichtstrahls 106 zu ermitteln.
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Die Amplitude wird beispielsweise folgendermaßen durch die Vorrichtung 112 gemessen.
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Maßgeblich für eine mittlere Helligkeit ist neben der Einschaltdauer der Lichtquelle 104 auch die Amplitude des Lichtstroms. Hierbei vergleicht die Vorrichtung 112 die Amplitude des Lichtstroms mit einer zu erwartenden Amplitude als dem Referenzwert, um den Abweichungswert zu ermitteln. Der Lichtstrom kann beispielsweise zeitsynchron mit einem Sollwert 400 einer Dimmung gemessen werden. Der Sollwert 400 ist in 4 durch ein Rechtecksignal repräsentiert. Bei einer Beleuchtungssteuerung mit Dimmung durch Kombination von Pulsweite und Amplitude kann somit ein Rücklesen eines wahren Helligkeitswertes gewährleistet werden. Durch eine Messung in der Ausschaltzeit kann ebenfalls ein Fehler in einer Ansteuerlogik zum Ansteuern der Lichtquelle 104 erkannt werden.
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Die Ansteuerlogik kann ausgebildet sein, um das Abtastglied zum Messen der Amplitude zu triggern.
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Die Vorrichtung 112 ist ausgebildet, um das anhand der 1 und 2 beschriebene Steuersignal 122 oder ein zur Generierung des Steuersignals 122 geeignetes Zwischensignal bereitzustellen.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs zum Berechnen eines arithmetischen Mittelwerts mittels einer Vorrichtung 112 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 112 ist ausgebildet, um das anhand der 1 und 2 beschriebene Steuersignal 122 oder ein zur Generierung des Steuersignals 122 geeignetes Zwischensignal bereitzustellen.
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Im Unterschied zu den 3 und 4 umfasst die Vorrichtung 112 gemäß dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einen ersten Verstärker 500, der ausgebildet ist, um das Sensorsignal 110 vom Sensor 108 zu empfangen und unter Verwendung des Sensorsignals 110 ein verstärktes Sensorsignal 502 zu erzeugen. Die Verarbeitungseinheit 220 ist ausgebildet, um das verstärkte Sensorsignal 502 vom ersten Verstärker 500 zu empfangen und unter Verwendung des verstärkten Sensorsignals 502 einen arithmetischen Mittelwert als den Helligkeitswert 225 zu erzeugen. Beispielsweise erfolgt die Mittelwertbildung gemäß einer Funktion f = 1 / b – a∫f(x)dx.
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Die Verarbeitungseinheit 220 sendet den Helligkeitswert 225 an einen optionalen zweiten Verstärker 504, der ausgebildet ist, um unter Verwendung des Helligkeitswertes 225 ein Verstärkersignal 506 zu generieren. Das Verstärkersignal 506 kann als das Steuersignal 122 eingesetzt werden oder in einer hier nicht gezeigten Fortsetzung des Ablaufs verwendet werden, um das Steuersignal 122 zu generieren. Beispielsweise ist die Vergleichseinheit ausgebildet, um den Abweichungswert unter Verwendung des Verstärkersignals 506 zu erzeugen.
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Der arithmetische Mittelwert wird beispielsweise folgendermaßen durch die Vorrichtung 112 gemessen.
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Hierbei wird das arithmetische Mittel der Helligkeit direkt gemessen. Die Mittelwertbildung wird beispielsweise von einer elektronischen Schaltung oder einem Rechner als der Verarbeitungseinheit 220 durchgeführt. Hierbei sollte eine ausreichend hohe Abtastung gewährleistet werden. Um die Mittelwertbildung auch bei niedriger Helligkeit der Lichtquelle 104, d. h. bei geringer Signalamplitude des Lichtstrahls 106, zu ermöglichen, kann die Verarbeitungseinheit 220 mit zuschaltbaren Verstärkern 500, 504 gekoppelt sein.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 600 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einer vorangehend anhand der 1 bis 5 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt oder angesteuert werden. Hierbei wird in einem Schritt 610 das Sensorsignal eingelesen. In einem Schritt 620 wird das Sensorsignal verarbeitet, um den Helligkeitswert zu erzeugen. Der Helligkeitswert wird in einem Schritt 630 mit dem Referenzwert verglichen, um eine Abweichung zwischen dem Helligkeitswert und dem Referenzwert zu ermitteln. Schließlich wird in einem Schritt 640 in Abhängigkeit von der Abweichung das Steuersignal zum Steuern der Anzeigehelligkeit des Head-up-Displays erzeugt.
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Die Schritte 610, 620, 630, 640 können fortlaufend ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
