DE102018211700A1

DE102018211700A1 - Head-Up-Display-Vorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102018211700A1
Application number: DE102018211700.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Herzog; Patrick Schwab; Peter Torok; Volker Burkhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-01-16

Abstract

Head-up-Display-Vorrichtung 1 zur Generierung eines virtuellen Bildes 2 in einem Anzeigeabschnitt 3, mit einer Bildgebereinrichtung 6 zur Aussendung von Bildgeberlicht, mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Bildgebereinrichtung 6 und einem optischen System 10 zur Übertragung und/oder Ablenkung des Bildgeberlichts 13 zum Anzeigeabschnitt 3, mit einer Detektoreinrichtung 17 zur Detektion einer Intensität von natürlichem Licht 15 und zur Bereitstellung von Detektionsdaten, wobei das natürliche Licht 15 in einem Strahlengang im optischen System 10 entgegengesetzt zum Bildgeberlicht 13 verläuft, wobei die Detektoreinrichtung 17 ein Eingangsblendenmittel 18 zur Beschränkung eines Einfallwinkels des natürlichen Lichts 15 in die Detektoreinrichtung 17 aufweist.

Description

Stand der Technik
Head-Up-Display-Vorrichtung zur Generierung eines virtuellen Bildes in einem Anzeigeabschnitt, mit einer Bildgebereinrichtung zur Aussendung von Bildgeberlicht, mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Bildgebereinrichtung und einem optischen System zur Übertragung und/oder zur Ablenkung des Bildgeberlichts zum Anzeigeabschnitt. Die Head-Up-Display-Vorrichtung weist eine Detektoreinrichtung zur Detektion einer Intensität von natürlichem Licht auf und ist zur Bereitstellung von Detektionsdaten ausgebildet, wobei das natürliche Licht in einem Strahlengang im optischen System entgegengesetzt zum Bildgeberlicht verläuft.
Head-Up-Displays (HUD) können in einer Vielzahl von Fahrzeugen als eine optionale Ausstattung gewählt werden. Solche Head-Up-Displays unterscheiden sich im Wesentlichen in w-HUDs und c-HUDs. Bei den w-HUDs wird ein virtuelles Bild in die Windschutzscheibe projiziert, wobei bei den c-HUDs ein virtuelles Bild in eine Combiner-Scheibe projiziert wird. Einem Fahrer können mittels dem virtuellen Bild verschiedene Informationen, wie beispielsweise Geschwindigkeit oder Navigationshilfen angezeigt werden. Ein kritisches Auslegekriterium für HUDs ist die thermische Überlastung der Bildgeberelemente. Durch eine zu starke Erwärmung der Bildgeberelemente können diese Elemente kurzzeitig (reversibel) oder auch permanente Schädigungen erleiden.
Die Druckschrift EP 2 843 652 B1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt eine Head-Up-Display-Einrichtung. Die Head-Up-Display-Einrichtung weist eine Flüssigkristall-Displayeinrichtung auf, welche wiederum ein Flüssigkristall-Panel und eine Hintergrundbeleuchtung zum Beleuchten des Flüssigkristall-Panels von der Rückseite aufweist. Die Head-Up-Display-Einrichtung weist ein Steuermittel auf, das konfiguriert ist zum Ansteuern der Steuerung der Flüssigkristall-Displayeinrichtung. Die Head-Up-Display-Einrichtung weist ferner ein optisches System auf. Das optische System ist konfiguriert zum Reflektieren eines Displaylichtes, das von der Flüssigkristall-Displayeinrichtung emittiert wird, während die Flüssigkristall-Displayeinrichtung ein virtuelles Bild transparent anzeigt, wobei das optische System weiterhin konfiguriert ist zum Reflektieren des Displaylichts mindestens einmal zu einem transparenten Element wie beispielsweise einem Combiner oder der Windschutzscheibe. Das optische System weist mindestens ein reflektierendes Element auf, wobei das reflektierende Element für eine gewisse Lichtquellenlänge transparent ist. Die Head-Up-Display-Einrichtung weist weiterhin ein Detektionsmittel auf, welches hinter dem transparent reflektierenden Element angeordnet ist und ausgebildet ist, eine Intensität von natürlichem Licht zu detektieren. Das Steuermittel ist konfiguriert zum Steuern der Hintergrundbeleuchtung, beispielsweise zum Verringern der Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung oder zum Ausschalten der Hintergrundbeleuchtung. Das Steuermittel ist ausgebildet, die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung zu reduzieren und/oder auszuschalten, wenn die durch das Detektionsmittel detektierte Intensität einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Offenbarung der Erfindung
Es wird eine Head-Up-Display-Vorrichtung zur Generierung eines virtuellen Bildes in einem Anzeigeabschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Es wird eine Head-Up-Display-Vorrichtung zur Generierung eines virtuellen Bildes in einem Anzeigeabschnitt vorgeschlagen. Die Head-Up-Display-Vorrichtung ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug und im Speziellen für einen Pkw ausgebildet.
Das virtuelle Bild kann Fahrinformationen aufweisen. Beispielsweise umfasst das virtuelle Bild Informationen zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs, zur Navigation oder Betriebsdaten. Der Anzeigeabschnitt ist vorzugsweise ein transparenter Abschnitt. Beispielsweise ist der Anzeigeabschnitt Teil einer Windschutzscheibe oder eine Combiner-Scheibe. Das virtuelle Bild ist in den Anzeigeabschnitt vorzugsweise projiziert und/oder der Anzeigeabschnitt wirkt als Lupenspiegel zur Anzeige des virtuellen Bildes.
Die Head-Up-Display-Vorrichtung weist eine Bildgebereinrichtung zur Aussendung von Bildgeberlicht auf. Beispielsweise umfasst die Bildgebereinrichtung ein LCD. Ferner kann die Bildgebereinrichtung ausgebildet sein, das auf einem LCD dargestellte Bild mittels einer Hinterleuchtung zu projizieren. Insbesondere weist die Bildgebereinrichtung ein Low-Temperature-Polysilicon-Thin-Film-Transistor-Liquid-Crystal-Display auf. Alternativ und/oder ergänzend weist die Bildgebereinrichtung ein segmentiertes Display auf. Die Bildgebereinrichtung wird insbesondere auch als PGU (Picture Generating Unit) bezeichnet. Die Bildgebereinrichtung ist zur Erzeugung eines hinterleuchteten Bildes ausgebildet, wobei die Informationen des hinterleuchteten Bildes den Informationen des virtuellen Bildes entsprechen.
Die Head-Up-Display-Vorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise als ein Prozessor oder eine sonstige Rechnereinheit ausgebildet. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise datentechnisch mit der Bildgebereinrichtung verbunden. Mittels der Steuereinrichtung ist die Bildgebereinrichtung steuerbar, beispielsweise ein- oder ausschaltbar, in der Leistung regelbar und/oder anzuzeigende Bilder festlegbar. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise auf einer zentralen Leiterplatte angeordnet.
Die Head-Up-Display-Vorrichtung weist ein optisches System auf. Das optische System weist beispielsweise mindestens einen Spiegel, typischerweise eine Deckscheibe, einen Filter und/oder andere optische Elemente auf. Das optische System ist zur Übertragung und/oder zur Ablenkung des Bildgeberlichtes zum Anzeigeabschnitt ausgebildet. Ferner ist das optische System ausgebildet, Abbildungsfehler bei der Übertragung des Bildgeberlichtes zum Anzeigeabschnitt zu korrigieren. Ferner ist das optische System dazu gedacht, eine Größeneinstellung des virtuellen Bildes, beispielsweise eine Vergrößerung des von der Bildgebereinrichtung erzeugten Bildes, zu ermöglichen. Beispielsweise weist das optische System dazu mindestens einen Umlenkspiegel auf, wobei der Umlenkspiegel ein flacher Umlenkspiegel sein kann oder ein Freiformspiegel.
Die Head-Up-Display-Vorrichtung weist eine Detektoreinrichtung zur Detektion einer Intensität von natürlichem Licht auf. Insbesondere ist die Detektoreinrichtung ausgebildet, Detektionsdaten bereitzustellen. Die Detektionsdaten umfassen vorzugsweise die gemessene Intensität des natürlichen Lichtes. Bei dem natürlichen Licht handelt es sich beispielsweise um Sonnenlicht, welches auf den Anzeigeabschnitt einstrahlt. Das natürliche Licht weist im optischen System einen Strahlengang entgegengesetzt zum Bildgeberlicht auf. Das Bildgeberlicht verläuft dabei beispielsweise von der Bildgebereinrichtung zum Anzeigeabschnitt, wobei das natürliche Licht in eine Richtung vom Anzeigeabschnitt zur Bildgebereinrichtung aufweist. Die gemessene Intensität kann beispielsweise ein gemessener Fotostrom und/oder Lichtstrom des natürlichen Lichtes sein. Vorzugsweise weist das natürliche Licht einen eingeschränkten und/oder beschnittenen Wellenlängenbereich auf, beispielsweise ist das natürliche Licht im infraroten oder nahen Infrarotbereich. Der nahe Infrarotbereich ist vorzugsweise ein Wellenlängenbereich des Lichtes mit einer Wellenlänge größer als 800 Nanometer. Alternativ und/oder ergänzend weist das natürliche Licht einen Wellenlängenbereich zwischen 1.200 Nanometer und 50 Mikrometer auf. Vorteilhaft für die Detektion sind Wellenlängenbereiche im Nah-Infrarot-Bereich, z.B. 800 bis 1200 nm, oder sichtbaren plus Nah-Infrarot-Bereich, weil für diese Bereiche gängige und günstige Sensoren und Optikelemente verfügbar sind.
Die Detektoreinrichtung weist ein Eingangsblendenmittel auf. Das Eingangsblendenmittel ist ausgebildet, einen Einfallswinkel des natürlichen Lichtes in die Detektoreinrichtung zu beschränken. Die Beschränkung des Einfallswinkels ist insbesondere eine Winkel- und/oder eine Richtungsbeschränkung des einfallenden natürlichen Lichts. Insbesondere ist das Eingangsblendenmittel ausgebildet, einfallendes Licht, insbesondere natürliches Licht, aus der Detektoreinrichtung fernzuhalten, welches im Einfallswinkel und/oder der Richtung über ein vorgegebenes Maß von einem Hauptstrahl abweicht, wobei der Hauptstrahl beispielsweise ein Strahl ist, der im Anzeigeabschnitt gleichgerichtet und/oder parallel zum dort auftreffenden Bildgeberlicht ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Detektoreinrichtung bereitzustellen, welche eine Winkelbeschneidung und/oder Richtungsbeschneidung von einfallendem natürlichem Licht ermöglicht, sodass insbesondere nur natürliches Licht detektiert wird, welches bei Durchgang durch das optische System auch auf die Bildgebereinrichtung treffen würde und diese somit erhitzen würde.
Der Erfindung liegt ferner die Überlegung zugrunde, dass insbesondere bei w-HUD Vorrichtungen in der Regel das Problem auftritt, dass die Sonne direkt entlang eines Hauptstrahls in die Bildgebereinrichtung einstrahlt und basierend auf einer Fokussierung so die Bildquelle erhitzt und beschädigt. Bisherige Messungen des natürlichen Lichts sind jedoch nicht richtungsspezifisch, sodass auch natürliches Licht berücksichtigt wird, welches nicht direkt zu einer Erhitzung der Bildgebereinrichtung beiträgt. Wenn auf Basis von so detektiertem Lichteinfall z.B. die Helligkeit des Bildgebers jeweils reduziert wird, ist ein großer Teil dieser Reduktionen „falscher Alarm“ und beeinträchtigt somit unnötig die Verfügbarkeit des HUD. Mittels einer richtungs- und/oder winkelspezifischen Detektion von natürlichem Licht kann eine betriebsoptimierte Display-Vorrichtung bereitgestellt werden, welche insbesondere auch eine verlängerte Lebensdauer aufweist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Detektoreinrichtung ein Detektorgehäuse umfasst. Das Eingangsblendenmittel ist insbesondere im Detektorgehäuse angeordnet. Beispielsweise bildet das Eingangsblendenmittel eine Lochblende im Detektorgehäuse. Die Lochblende ist beispielsweise eine lochförmige Öffnung im Detektorgehäuse. Beispielsweise ist die lochförmige Öffnung eine kreisrunde, eine elliptische oder eine polygone Öffnung im Detektorgehäuse. Die Lochblende dient insbesondere einer Beschneidung des einfallenden natürlichen Lichtes auf einen eng gebündelten Lichtstrahlenbereich. Das Detektorgehäuse weist einen Innenseitenbereich auf, wobei der Innenseitenbereich des Detektorgehäuses vorzugsweise schwarz und/oder matt ausgebildet ist, sodass beispielsweise keine Reflektionen im Detektorgehäuse auftreten. Ferner ist das Detektorgehäuse insbesondere so dimensioniert, dass die Detektorgehäusewände so vom Eingangsblendenmittel beabstandet sind, dass der Strahl, der das Eingangsblendenmittel durchtritt, nicht in Kontakt tritt mit und/oder gestreut wird von den Detektorgehäusewänden.
Optional weist die Detektoreinrichtung einen flächigen Detektionsabschnitt auf. Der flächige Detektionsabschnitt ist beispielsweise im Detektorgehäuse angeordnet. Der Detektionsabschnitt weist eine Detektionsapertur auf. Die Detektionsapertur ist insbesondere ausgebildet, einen Winkelbereich zu definieren, in welchem einfallendes Licht detektierbar ist. Der Detektionsabschnitt ist in einem Strahlengang innerhalb der Detektoreinrichtung so angeordnet, dass er sich nach dem Eingangsblendenmittel befindet. Insbesondere ist die Detektoreinrichtung in einer Verlängerung des Hauptstrahls vom Eingangsblendenmittel aus angeordnet. Vorzugsweise ist der Detektionsabschnitt so angeordnet, dass für alle Einstrahlwinkel des natürlichen Lichtes, für welche das optische System eine kritische Fokussierung auf die Bildgebereinrichtung bewirkt, auch eine Bestrahlung des Detektionsabschnitts erreicht wird. Insbesondere sind Detektionsabschnitt und Eingangsblendenmittel so angeordnet, dass natürliches Licht, welches nicht auf die Bildgebereinrichtung fokussiert wird und/oder zu stark von einem Hauptstrahl des Bildgeberlichtes abweicht, nicht auf den Detektionsabschnitt abgebildet werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Eingangsblendenmittel als ein Objektiv ausgebildet ist. Das Objektiv kann eine Lochblende umfassen. Beispielsweise weist das Objektiv eine Linse auf. Insbesondere kann die Linse und/oder dessen Begrenzung auch die Blende für das Eingangsblendenmittel bilden. Beispielsweise ist die Linse und/oder das Objektiv ein spritzgegossenes Objektiv und/oder eine spritzgegossene Kunststofflinse, beispielsweise um eine kostengünstige Realisierung des Head-Up-Displays zu ermöglichen. Vorteilhaft kann weiterhin sein, die Kunststofflinse und Spiegel Einteilig ausgebildet sind. Insbesondere kann die Linse und/oder das Objektiv auch ein Filterelement aufweisen, beispielsweise um das natürliche und/oder einfallende Licht im Wellenlängenbereich zu beschneiden, sodass beispielsweise nur natürliches Licht im nahen Infrarotbereich und/oder Infrarotbereich das Objektiv und/oder die Linse passieren kann. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Head-Up-Display-Vorrichtung bereitzustellen, welche eine genauere Detektion von natürlichen und/oder störenden Lichtquellen ermöglicht. Eine Filterung, die im Wesentlichen nur Nah-Infrarotlicht durchlässt hat den speziellen Vorteil, dass Licht von der Bildgebereinheit ausgefiltert wird und die Messung nicht beeinträchtigt.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Eingangsblendenmittel eine Blendenöffnung aufweist. Die Blendenöffnung ist insbesondere so dimensioniert, dass ein Einfallswinkel des natürlichen Lichtes auf eine Winkelabweichung kleiner als dreißig Grad zu dem Hauptstrahl ausgebildet ist. Der Hauptstrahl ist insbesondere durch den Strahlengang des Bildgeberlichts im optischen System definiert und/oder definierbar. Ferner kann der Hauptstrahl aufgefasst werden als der Strahlengang von natürlichem Licht, der auf die Bildgebereinrichtung durch das optische System fokussiert und/oder abgebildet wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, nur solches natürliches Licht zu berücksichtigen, welches im Wesentlichen zur Erwärmung der Bildgebereinrichtung beiträgt. Teile des natürlichen Lichtes, welche nur zu einer geringfügigen Erwärmung oder zu keiner Erwärmung beitragen, werden durch die Wahl der Blendenöffnung somit nicht berücksichtigt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Head-Up-Display-Einrichtung eine Detektionseinheit zur Wandlung des von der Detektoreinrichtung detektierten Lichtes in ein elektrisches Signal aufweist. Die Detektionseinheit kann Teil der Detektoreinrichtung sein. Alternativ kann die Detektionseinheit auch auf der zentralen Leiterplatte angeordnet sein. Die Detektoreinrichtung ist beispielsweise eine Fotodiode oder ein Fototransistor. Insbesondere ist die Detektionseinheit ein Siliziumfototransistor oder eine Siliziumfotodiode. Die Detektionseinheit kann ferner einen Tageslichtsperrfilter aufweisen, um selektiv den eingestrahlten NIR- und/oder IR-Bereich zu erfassen und zum Beispiel unempfindlich zu sein für parasitäres Streulicht von der Bildgebereinrichtung. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine kostengünstige und genaue Detektion von natürlichem Licht mittels der Head-Up-Display-Vorrichtung zu erreichen.
Besonders bevorzugt bildet die Detektionseinheit einen strukturierten optischen Sensor. Beispielsweise weist der strukturierte elektrooptische Sensor einen strukturierten Abschnitt auf, beispielsweise gebildet durch und/oder umfassend eine Satellitenleiterplatte und eine vorgesetztes streuendes optisches Element, z.B. eine Diffusorfolie. Dazu kann der strukturierte elektrooptische Sensor beispielsweise eine Mehrzahl an Fototransistoren oder Fotodioden aufweisen. Der strukturierte Abschnitt und/oder die strukturierte Oberfläche kann beispielsweise durch einen streuenden Druck oder durch eine gezielte Formgebung erreicht werden. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass so ein Lichtstrom detektierbar ist, auch dann, wenn das Licht mit derselben Intensität an unterschiedlichen Stellen der Detektionsfläche auftritt.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Detektoreinrichtung ein Lichtleitmittel zur Weiterleitung des einfallenden Lichtes und/oder des natürlichen Lichtes an die Detektionseinheit aufweist. Dabei ist beispielsweise der Detektionsabschnitt und/oder das Detektionsgehäuse mittels des Lichtleitmittels mit der Detektionseinheit verbunden. Das Lichtleitmittel ist beispielsweise ein Lichtleiter, insbesondere ein aus transparentem Polymer (z.B. Polycarbonat) durch Spritzgießen hergestellter Lichtleiter, alternativ eine Glasfaser oder ein anderweitiger Faserleiter. Das Lichtleitmittel ist vorzugsweise ausgebildet, das einfallende Licht, das detektierte Licht und/oder das natürliche Licht verlustarm vom Detektionsabschnitt an die Detektionseinheit weiterzuleiten. Beispielsweise ist die Detektionseinheit auf der zentralen Leiterplatte angeordnet, sodass das Lichtleitmittel das Detektorgehäuse mit der zentralen Leiterplatte verbindet. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine raumsparende Detektoreinrichtung bereitstellen zu können, sodass die Head-Up-Display-Vorrichtung besonders kleinbauend ist.
Optional ist es vorgesehen, dass die Detektionseinheit zum Eingangsmittel und/oder zum Detektionsabschnitt gewinkelt angeordnet ist. Beispielsweise sind Detektionseinheit und Detektionsabschnitt und/oder Detektionseinheit und/oder Eingangsblendenmittel senkrecht zueinander angeordnet. Das Lichtleitmittel leitet somit das Licht gewinkelt vom Detektionsabschnitt zur Detektionseinheit und/oder gewinkelt vom Eingangsblendenmittel zur Detektionseinheit. Insbesondere kann auch das Detektorgehäuse einen Spiegel aufweisen, welcher das durch das Eingangsblendenmittel einfallende Licht umlenkt, beispielsweise um neunzig Grad versetzt, sodass insbesondere Detektionsabschnitt und Eingangsblendenmittel gewinkelt zueinander angeordnet sind.
Besonders bevorzugt ist es, dass das optische System einen Spiegel aufweist. Der Spiegel ist insbesondere ein Kaltlicht-Spiegel. Der Spiegel und/oder der Kaltlicht-Spiegel ist ausgebildet, sichtbares Licht mit einem Reflexionsgrad von mindestens fünfundachtzig Prozent, im Speziellen von mindestens fünfundneunzig Prozent, zu reflektieren. Der Spiegel und insbesondere der Kaltlicht- Spiegel ist ausgebildet, Licht im infraroten Wellenlängenbereich und/oder im nahen infraroten Wellenlängenbereich zu transmittieren. Für IR- und/oder NIR-Licht weist der Spiegel einen Transmissionsgrad von größer als siebzig Prozent und im Speziellen von größer als neunzig Prozent auf. Die Detektoreinrichtung ist im optischen System insbesondere hinter dem Spiegel angeordnet. Dabei ist die Anordnung so, dass transmittiertes Licht im IR- und/oder NIR-Bereich in die Detektoreinrichtung trifft. Beispielsweise ist das Eingangsblendenmittel mit dem Spiegel verbunden, sodass durch den Spiegel transmittiertes Licht direkt in das Eingangsblendenmittel fällt. Dieser Ausgestaltung liegt folgende Überlegung zugrunde:

• Das sichtbare Licht von der Bilderzeugungseinheit wird vom Kaltlicht-Spiegel über ggf. weitere optische Elemente zum Combiner bzw. auf die Windschutzscheibe reflektiert
• Der Infrarot-Anteil vom Umgebungslicht wird nicht auf die PGU reflektiert, sondern hinter dem Kaltlicht-Spiegel absorbiert - somit wird alleine dadurch schon die Erwärmung des Displays reduziert (Stand der Technik)
• Ein Teil des Infrarot-Anteils vom Umgebungslicht wird für die beschriebene Detektion verwendet.

Alternativ zur Anordnung der Detektionseinrichtung hinter dem Kaltlichtspiegel ist auch eine Anordnung z.B. unterhalb der Deckscheibe des HUD möglich, vorteilhafterweise seitlich neben dem Bereich der Deckscheibe, durch den das Bild hindurchtritt (nicht genauer ausgeführt).
Optional ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, basierend auf den Detektionsdaten Maßnahmen gegen eine Überhitzung der Bildeinrichtung einleiten zu können. Solche Maßnahmen sind beispielsweise das Einschieben oder Einschwenken eines reflektiven Polfilters in den Strahlengang, beispielsweise im Bereich vor dem Bildgeber der Head-Up-Display-Vorrichtung. Ferner kann das Einschieben eines transmissiven Polfilters im optischen System eine solche Maßnahme zum Überhitzungsschutz darstellen. Weitere Maßnahmen zum Schutz gegen eine Überhitzung der Bildgebereinrichtung ist beispielsweise ein aktives Kühlen der Bildgebereinrichtung, beispielsweise mit einem Peltier-Element oder mittels Kaltluftzuführung. Eine weitere Maßnahme gegen das Überhitzen der Bildgebereinrichtung kann auch ein Wegklappen des Spiegels sein, sodass das optische System nicht weiter ausgebildet ist, Licht zwischen Bildgebereinrichtung und Anzeigeabschnitt zu ermöglichen. Eine besonders einfache (aber nur begrenzt wirksame) Maßnahme ist die Reduktion der Helligkeit der LCD-Hinterleuchtung, sodass die hierdurch verursachte zusätzliche Erwärmung ebenfalls reduziert wird. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, dann die Maßnahmen gegen die Überhitzung einzuleiten, wenn die detektierte Intensität an natürlichem Licht in der Detektoreinrichtung einen Schwellenwert überschreitet.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Bildgebereinrichtung eine Hintergrundbeleuchtungseinheit zum Beleuchten eines transparenten Displays aufweist. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit ist zur Beleuchtung des transparenten Displays mit einem Hinterleuchtungslichtstrom ausgebildet. Beispielsweise ist die Hintergrundbeleuchtungseinheit als eine LED-Einheit mit mindestens einer LED ausgebildet. Das transparente Display wird beispielsweise von einem LC-Display gebildet. Das transparente Display ist zum Anzeigen eines Anzeigebildes ausgebildet. Durch das Beleuchten des Anzeigebildes des transparenten Displays mit dem Hinterleuchtungslichtstrom wird das angezeigte Bild im optischen System übertragen und als virtuelles Bild auf dem Anzeigeabschnitt angezeigt. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Head-Up-Display-Vorrichtung bereitzustellen, welche auch bei Tageslicht gut betreibbar ist.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, basierend auf den Detektionsdaten eine Temperatur und/oder eine Erwärmung abzuschätzen. Insbesondere ist eine Temperatur- und/oder eine Erwärmung der Bildgebereinrichtung mittels der Steuereinrichtung möglich. Im Speziellen wird eine Erwärmung der Bildgebereinrichtung pro Zeit, beispielsweise pro Minute, mittels der Steuereinrichtung bestimmt. Das Schätzen und/oder die Bestimmung der Temperatur und/oder der Erwärmung basiert insbesondere auf der von der Detektoreinrichtung gemessenen Intensität des natürlichen Lichtes. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Temperatur und/oder eine Erwärmung, insbesondere der Bildgebereinrichtung, zu ermöglichen, die basierend auf dem mittels des Eingangsblendenmittels beschränkten Einfallswinkels des natürlichen Lichtes verbessert ist. Insbesondere ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei Überschreiten eines Schwellenwertes durch die abgeschätzte Temperatur und/oder abgeschätzte Erwärmung die Maßnahmen gegen die Überhitzung der Bildgebereinrichtung einzuleiten.
Optional ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, bei dem Abschätzen der Erwärmung und/oder der Temperatur einen Lichtstrom des Bildgeberlichtes und/oder den Hinterleuchtungslichtstrom zu berücksichtigen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung ausgebildet die Erwärmung basierend auf einem thermodynamischen Modell zu bestimmen. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, eine Head-Up-Display-Vorrichtung bereitzustellen, welche bei der Temperatur und/oder Erwärmungsüberwachung neben dem Erhitzen durch die natürliche Strahlung auch technisch bedingte Quellen wie die Hintergrundbeleuchtungseinheit und das Bildgeberlicht selbst berücksichtigen.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Betreiben einer Head-Up-Display-Vorrichtung. Mittels der Head-Up-Display-Vorrichtung wird ein virtuelles Bild in einem Anzeigeabschnitt, beispielsweise einer Windschutzscheibe, erzeugt. Insbesondere ist das Verfahren zum Betreiben der Head-Up-Display-Vorrichtung wie vorher beschrieben ausgebildet. Mittels einer Bildgebereinrichtung wird ein Bildgeberlicht ausgesendet. Das Bildgeberlicht wird mittels eines optischen Systems zum Anzeigeabschnitt abgelenkt und/oder übertragen. Mittels einer Detektoreinrichtung wird eine Intensität eines natürlichen Lichtes detektiert. Das natürliche Licht verläuft in einem Strahlengang im optischen System, insbesondere entgegengesetzt zum Bildgeberlicht. Das natürliche Licht wird beim Einfall in die Detektoreinrichtung im Einfallswinkel beschnitten. Insbesondere erfolgt die Beschneidung des Einfallswinkels mittels eines Eingangsblenden mittels.
Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren und deren Beschreibung. Dabei zeigen:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Head-Up-Display-Vorrichtung;
2 eine Detailansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Detektoreinrichtung;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Detektoreinrichtung;
4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Detektoreinrichtung;
5a und 5b eine Detektionseinheit als ein Ausführungsbeispiel mit strukturierten elektrooptischen Sensoren;
6 eine Bildgebereinrichtung mit beispielhaften Lichtströmen;
7 ein Ausführungsbeispiel zur Abschätzung der Erwärmung.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Head-Up-Display-Vorrichtung 1. Die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 ist zur Anzeige eines virtuellen Bildes 2 in einem Anzeigeabschnitt 3 ausgebildet. Das virtuelle Bild 2 ist für das Auge 4 eines Fahrers sichtbar. Das virtuelle Bild 2 zeigt beispielsweise Fahrinformationen, wie Geschwindigkeit oder andere Fahrzeuginformationen an. Das virtuelle Bild 2 ist insbesondere als ein Farbbild ausgebildet. Der Anzeigeabschnitt 3 ist ein Teilbereich einer Windschutzscheibe 5 eines Fahrzeugs. Der Anzeigeabschnitt 3 ist insbesondere ein flächiger Abschnitt der Windschutzscheibe 5.
Die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 weist eine Bildgebereinrichtung 6 auf. Die Bildgebereinrichtung 6 wird auch als Picture Generating Unit (PGU) bezeichnet. Die Bildgebereinrichtung 6 ist beispielsweise im Instrumentenpanel unterhalb der Windschutzscheibe 5 angeordnet. Die Bildgebereinrichtung 6 weist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 und ein transparentes Display 8 auf. Das transparente Display 8 ist beispielsweise als ein LCD ausgebildet. Auf dem transparenten Display 8 ist ein Bild anzeigbar, welches insbesondere dieselben Informationen und/oder Form und/oder Gestalt wie das virtuelle Bild aufweist. Das transparente Display 8 ist in einem Strahlengang zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 und dem Anzeigeabschnitt 3 angeordnet. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 ist beispielsweise als eine LED-Einheit ausgebildet. Mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 ist das transparente Display 8 mit einem Hinterleuchtungslichtstrom belichtbar. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 weist ferner eine Kühlung 9 auf. Die Kühlung 9 ist wärmeleittechnisch mit der Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 verbunden. Die Kühlung 9 ist ausgebildet, die Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 zu kühlen. Beispielsweise ist die Kühlung 9 als ein Peltier-Element und/oder als ein Kühlkörper ausgebildet.
Zwischen der Bildgebereinrichtung 6 und dem Anzeigeabschnitt 3 ist ein optisches System 10 angeordnet. Das optische System weist einen Spiegel 11, auch Kaltlicht-Spiegel genannt, auf, ferner weist das optische System einen Hauptspiegel 12 auf. Der Hinterleuchtungslichtstrom und/oder das Bild, welches vom transparenten Display 8 angezeigt wird, wird mittels des Spiegels 11, des Hauptspiegels 12 und/oder des optischen Systems 10 auf dem Anzeigeabschnitt 3 abgebildet. Insbesondere dienen Spiegel 11 und Hauptspiegel 12 einer verzerrungsfreien und/oder vergrößerten Darstellung des virtuellen Bildes im Anzeigeabschnitt. Im optischen System 10 der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 verläuft ein Hauptstrahl 13, wobei der Hauptstrahl 13 insbesondere definiert ist als ein Strahl, der vom Auge 4 zum Anzeigeabschnitt 3 verläuft und vom Anzeigeabschnitt 3 weiter mittels des optischen Systems 10 zur Bildgebereinrichtung 6 projiziert wird. Ferner strahlt ins optische System 10 natürliches Licht ein. Das natürliche Licht wird insbesondere von der Sonne 14 generiert. Das von der Sonne ausgestrahlte natürliche Licht 14 führt zu einem Strahlengang des natürlichen Lichts 15. Das natürliche Licht 15 wird mittels des Hauptspiegels 12 und des Spiegels 11 mindestens teilweise auf die Bildgebereinrichtung 6 gelenkt. Durch das Einstrahlen des natürlichen Lichtes 15 auf die Bildgebereinrichtung 6 kommt es zu einer Erwärmung des transparenten Displays 8 und/oder der Bildgebereinrichtung 6. Somit besteht die Gefahr, dass durch Sonnenstrahlung das transparente Display 8 und/oder die Bildgebereinrichtung 6 überhitzt und in seiner Funktion gestört oder gar beschädigt wird. Insbesondere kann zwischen Hauptspiegel 12 und Anzeigeabschnitt 3 ein Eingangsfilter angeordnet sein, welcher beispielsweise als ein Polarisationsfilter ausgebildet ist und natürliches Licht 15 herausfiltern kann. Der Eingangsfilter 16 ist insbesondere hinein- und herausfahrbar, als ein Mittel zur Vermeidung einer Überhitzung der Bildgebereinrichtung 6.
Die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 weist eine Detektoreinrichtung 17 auf. Die Detektoreinrichtung 17 ist hinter dem Spiegel 11 angeordnet. Der Spiegel 11 ist dazu ausgebildet, sichtbares Licht zu reflektieren und Licht des nahen Infrarotbereichs und des Infrarotbereichs zu transmittieren. Somit wird der sichtbare Anteil des natürlichen Lichtes weiterhin auf die Bildgebereinrichtung 6 projiziert, wohingegen der infrarote und/oder nah-infrarote Anteil des natürlichen Lichtes den Spiegel 11 transmittiert und in die Detektoreinrichtung 17 gelangt. Die Detektoreinrichtung 17 ist ausgebildet, das transmittierte natürliche Licht zu detektieren und als Detektionsdaten bereitzustellen. Die Detektoreinrichtung 17 weist dazu ein Eingangsblendenmittel 18 auf. Das Eingangsblendenmittel 18 ist ausgebildet, den Einfallswinkel des natürlichen Lichtes in die Detektoreinrichtung 17 zu beschneiden, sodass insbesondere nur natürliches Licht von der Detektoreinrichtung 17 detektiert wird, welches gleichgerichtet ist zum Hauptstrahl 13.
2 zeigt eine Detailansicht der Head-Up-Display-Vorrichtung 1. Die Detailansicht zeigt insbesondere die Detektoreinrichtung 17. Die Detektoreinrichtung 17 ist wie in 1 hinter dem Spiegel 11 angeordnet. Der Spiegel 11 ist dabei wieder als ein Kaltlicht-Spiegel ausgebildet. Kaltlicht-Spiegel 11 bedeutet dabei, dass von einfallendem Licht der visuelle Anteil 19 reflektiert wird, wobei der NIR- und IR-Teil 20 des einfallenden Lichtes transmittiert wird.
Die Detektoreinrichtung 17 weist ein Detektorgehäuse 21 auf. In dem Detektorgehäuse 21 ist das Eingangsblendenmittel 18 als eine Lochblende angeordnet. Die Lochblende und/oder das Eingangsblendenmittel 18 ist in Kontakt mit dem Spiegel 11 angeordnet, sodass transmittiertes Licht 20 durch das Eingangsblendenmittel 18 in das Detektorgehäuse 21 eintreten kann. Das Detektorgehäuse 21 und/oder die Detektoreinrichtung 17 weist einen Detektionsabschnitt 23 auf. Der Detektionsabschnitt 23 ist so angeordnet, dass der Anteil des natürlichen Lichtes 15, der gleichgerichtet ist zum Hauptstrahl 13, auch vom Eingangsblendenmittel 18 zum Detektionsabschnitt 23 gelangt. Das Eingangsblendenmittel 18 ist damit ausgebildet, das einfallende natürliche Licht 15 so im Eingangswinkel zu beschneiden, dass nur Anteile zum Detektionsabschnitt 23 gelangen, die gleichgerichtet zum Hauptstrahl 13 sind, und/oder eine Winkelabweichung kleiner als eine Maximalwinkelabweichung zum Hauptstrahl 13 aufweisen. Die Maximalwinkelabweichung ist dabei vorzugsweise kleiner gleich dreißig Grad.
Insbesondere weist der Detektionsabschnitt 23 eine Detektionsapertur auf. Im Detektionsabschnitt 23 und/oder an dem Detektionsabschnitt 23 angekoppelt ist ein Lichtleitmittel 24. Das Lichtleitmittel 24 ist insbesondere als ein spritzgegossener Kunststoff-Lichtleiter ausgebildet. Mittels des Lichtleitmittels 24 wird Licht, das in den Detektionsabschnitt 23 gelangt, weitergeleitet. Insbesondere wird das Licht mittels des Lichtleitmittels 24 an eine Detektionseinheit 25 weitergeleitet. Die Detektionseinheit 25 ist beispielsweise als ein Fototransistor ausgebildet. In dieser Ausgestaltung ist die Detektionseinheit 25 in axialer Verlängerung des Detektorgehäuses 21 und/oder des Detektionsabschnitts 23 angeordnet.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Detektoreinrichtung 17. Dabei ist die Detektionseinheit 25 gewinkelt zum Eingangsblendenmittel 18 angeordnet. Das Lichtleitmittel 24 ist dabei ausgebildet, das in das Lichtleitmittel 24 am Detektionsabschnitt 23 eingekoppelte Licht umzulenken, in diesem Ausführungsbeispiel um neunzig Grad umzulenken. Dazu weist das Lichtleitmittel 24 einen Umlenkabschnitt 25 auf. Der Umlenkabschnitt 25 basiert dabei beispielsweise auf dem Prinzip der Totalreflektion. Mittels des Lichtleitmittels 24 wird in diesem Ausführungsbeispiel der auf den Detektionsabschnitt 23 treffende Anteil des natürlichen Lichtes 15 auf die gewinkelt angeordnete Detektionseinheit 25 geleitet. Die gewinkelte Anordnung der Detektionseinheit 25 ermöglicht eine platzsparende Bauweise der Head-Up-Display-Vorrichtung 1.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Detektoreinrichtung 17. Dabei weist das Detektorgehäuse 21 einen Detektorspiegel 26 auf. Der Detektorspiegel 26 ist ausgebildet, das in das Eingangsblendenmittel 18 eintretende Licht umzulenken zum Detektionsabschnitt 23. Dabei ist der Detektionsabschnitt 23 gewinkelt zum Eingangsblendenmittel 18 angeordnet, in diesem Ausführungsbeispiel stehen das Eingangsblendenmittel 18 und der Detektionsabschnitt 23 senkrecht zueinander. Im Detektionsabschnitt 23 ist wieder das Lichtleitmittel 24 angeordnet, welches das Licht weiter zur Detektionseinheit 25 leitet.
5a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Detektoreinheit 25. Die Detektoreinheit 25 ist dabei als ein strukturierter elektrooptischer Sensor ausgebildet. Die Detektoreinheit 25 weist dabei eine Detektorlänge L33 und eine Detektorbreite B34 auf. Die Detektorlänge L33 ist dabei zwischen zehn Millimeter und zwanzig Millimeter groß, wobei die Detektorbreite B34 zwischen sechs Millimeter und fünfzehn Millimeter beträgt. In der durch die Detektorlänge und Detektorbreite aufgespannten Fläche sind sechs Fototransistoren 28 matrixartig verteilt. Die Fototransistoren 28 sind dabei in einer 3x2-Matrix angeordnet. Die Anordnung der Fototransistoren 28 zu einem strukturierten elektrooptischen Sensor ermöglicht die Detektion von einfallendem Licht, insbesondere unabhängig vom einfallenden Ort.
5b zeigt eine Seitenansicht der Detektoreinheit 25 aus 5a. Dabei bildet die Detektoreinheit 25 eine pyramidenförmige Detektoreinheit. Insbesondere ist die Detektoreinheit 25 als ein Pyramidenstumpf ausgebildet. Auf der Grundfläche des Pyramidenstumpfes befinden sich die Fototransistoren 28. Das einfallende Licht 20 wird von den einzelnen Fototransistoren 28 detektiert. Die Höhe des Pyramidenstumpfes H35 beträgt vorzugsweise zwischen dreißig und fünfzig Millimeter.
6 zeigt einen Ausschnitt aus der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 aus 1. Die Bildgebereinrichtung 6 weist wieder die Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 und das transparente Display 8 auf. Das Display 8 ist in diesem Beispiel thermisch leitfähig mit einem transparenten, wärmeleitenden Substrat 22 verbunden. Das wärmeleitende Substrat 22 kann z.B. aus Saphir bestehen, der Klebstoff aus einer dünnen Schicht eines Silikonpolymers. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 weist mindestens eine LED 29 auf. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 und/oder die LED 29 wird mit einem bekannten elektrischen Strom I_LED36 betrieben. Durch den bekannten elektrischen Strom I_LED36 und aus einem Tastgrad, insbesondere einem PWM-Tastgrad, wird der Lichtstrom Φ_LED37 ermittelt. Insbesondere wird der Lichtstrom Φ_LED37 unter Berücksichtigung der Helligkeitsklasse der LED bestimmt.
Aus dem Lichtstrom Φ_LED37 wird über eine bekannte und/oder gemessene Effizienz der Hinterleuchtung, das heißt des prozentualen Anteils von Φ_LED37, der auf das transparente Display 8 trifft, der Hinterleuchtungslichtstrom Φ_B38 bestimmt. Der Hinterleuchtungslichtstrom Φ_B38 ist insbesondere der Teil, der das transparente Display 8 bestrahlt und zu einem bekannten Teil absorbiert wird. Damit wird eine Leistung bestimmt, welche der Erwärmungsleistung durch die Hintergrundbeleuchtungseinheit 7 entspricht.
Mittels der Detektoreinrichtung 17 wird als Detektionsdaten die Intensität des in die Detektoreinrichtung 17 eintretenden natürlichen Lichts 15 bestimmt. Basierend auf den Detektionsdaten ist die Steuereinrichtung ausgebildet, einen Lichtstrom Φ_S39 zu bestimmen. Der Lichtstrom Φ_S39 ist der Lichtstrom, der durch die Sonne 14 und das natürliche Licht 15 auf die Bildgebereinrichtung 6 eingestrahlt wird. Aus einem bekannten Absorptionsgrad wird basierend auf dem Lichtstrom Φ_S39 eine Erwärmung basierend auf dem natürlichen Licht 15 abgeschätzt. Diese Abschätzung erfolgt insbesondere durch die Steuereinrichtung.
Eine durch die Steuereinrichtung gesamte abgeschätzte Erwärmung und/oder Temperatur wird basierend auf der Summe aus Φ_S39 und Φ_B38 bestimmt. Insbesondere kann zur Erwärmungsbestimmung und/oder Temperaturbestimmung auch eine gemessene aktuelle Temperatur genutzt werden. Die gemessene aktuelle Temperatur wird von einem Temperatursensor 30 bestimmt. Der Temperatursensor 30 ist insbesondere ein temperaturabhängiger Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten.
Die Bildgebereinrichtung 6 weist auch die Kühlung 9 auf. Die Kühlung 9 weist einen Ventilator 31 zur Generierung eines Luftstroms 32 auf. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, die Kühlung und/oder den Ventilator 31 zur Kühlung der Bildgebereinrichtung 6 anzusteuern, wenn die abgeschätzte Temperatur und/oder Erwärmung einen Grenzwert überschreitet und/oder abzusehen ist, dass der Grenzwert überschritten wird.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Abschätzung der Erwärmung der Bildgebereinrichtung. Die Abschätzung basiert auf einem thermodynamischen Modell. Die Abschätzung erfolgt durch die Steuereinrichtung. Basierend auf der Strom I_LED36 und der Spannung U_LED40 mit der die LEDs der Hindergrundbeleuchtungseinheit 7 wird die Peakleistung der LED P_LED,Peak42 bestimmt. Mittels der PWM-Tastgrads D41 wird aus der Peakleistung der LED P_LED,Peak42 die mittlere LED-Leistung, kurz LED-Leistung, P_LED43 bestimmt. Zur genaueren Temperaturabschätzung wird aus der mittleren LED-Leistung P_LED43, einem bekannten thermischen Widerstands R44 der Platine mit den LEDs und der gemessenen Temperatur T_PBC45 die Temperatur T_LED46 bestimmt.
Mittels der Summe aus dem Produkt Hintergrundbeleuchtungseinheitstemperatur T46 mit einem Umrechnungsfaktor k₂47 und dem Produkt aus der mittleren LED-Leistung P_LED43 und einem Umrechnungsfaktor k₁48 wird der Wärmestrom Φ_B38 aus der Hinterleuchtung in das Display bestimmt. Ein Umrechnungsfaktor k₄49 berücksichtigt den Absorptionsgrad der Hinterleuchtungs-Strahlungsleistung Φ_B38 vom Display 8 und den Wärmewiderstand der mechanischen Kopplung. Aus dem Produkt des Umrechnungsfaktor k₄ und der Hinterleuchtungs-StrahlungsleistungΦ_B38 wird die absorbierte Leistung Φ_B-LED50 bestimmt.
In den Daten der Detektoreinrichtung 17 ist die einfallende natürliche Strahlung 15 als Strom I_Sensor51 enthalten. Mittels eines Umrechnungsfaktors k₃57 kann durch Produktbildung mit dem Strom I_Sensor51 die Strahlungsleistung Φ_S39 der natürlichen Strahlung bestimmt werden. Mittels der Summe aus der absorbierten Leistung Φ_B-LED50 und der Strahlungsleistung (Φ_S39 der natürlichen Strahlung wird die Erwärmungsstrahlung Φ_total52 bestimmt. Nachdem der thermische Widerstand R_B53 der Bildgebereinrichtung 7 und/oder des Displays bekannt ist, wird aus der Erwärmungsstrahlung Φ_total52_I und dem thermischen Widerstand R_B53 die Erwärmung T_S54 bestimmt die auf der Bestrahlung basiert. Zu der Erwärmung T_S54 wird eine gemessene Umgebungstemperatur T_U55 addiert, um so eine Temperatur T_BE56 des Displays 8 zu bestimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2843652 B1 [0003]

Claims

Head-up-Display-Vorrichtung (1) zur Generierung eines virtuellen Bildes (2) in einem Anzeigeabschnitt (3), mit einer Bildgebereinrichtung (6) zur Aussendung von Bildgeberlicht, mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Bildgebereinrichtung (6) und einem optischen System (10) zur Übertragung und/oder Ablenkung des Bildgeberlichts (13) zum Anzeigeabschnitt (3), mit einer Detektoreinrichtung (17) zur Detektion einer Intensität von natürlichem Licht (15) und zur Bereitstellung von Detektionsdaten, wobei das natürliche Licht (15) in einem Strahlengang im optischen System (10) entgegengesetzt zum Bildgeberlicht (13) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinrichtung (17) ein Eingangsblendenmittel (18) zur Beschränkung eines Einfallwinkels des natürlichen Lichts (15) in die Detektoreinrichtung (17) aufweist.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinrichtung (17) ein Detektorgehäuse (21) umfasst, wobei das Eingangsblendenmittel (18) als eine Lochblende im Detektorgehäuse (21) ausgebildet ist.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinrichtung (17) einen flächigen Detektionsabschnitt (23) mit einer Dektektionsapertur aufweist, wobei der der Detektionsabschnitt (23) in einem Strahlengang der Detektoreinrichtung (17) nach dem Eingangsblendenmittel (18) angeordnet ist.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsblendenmittel (18) als ein Objektiv ausbildet ist.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsblendenmittel (18) eine Blendenöffnung aufweist zum Beschränken des Einfallswinkels auf eine Winkelabweichung des natürlichen Lichts zu einem Hauptstrahl (13) des Bildgeberlichts kleiner als 30 Grad.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit (25) zur Wandlung des von der Detektoreinrichtung (17) detektierten Lichts in ein elektrisches Signal.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (25) einen strukturierten elektrooptischen Sensor bildet.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinrichtung (17) ein Lichtleitmittel (24) zur Weiterleitung von auf den Detektionsabschnitt (23) einfallendem Licht an die Detektionseinheit (25).
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektionseinheit (25) zum Detektionsabschnitt (23) und/oder zum Eingangsblendenmittel (18) gewinkelt angeordnet ist.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (10) einen Spiegel (11) aufweist, wobei der Spiegel (11) ausgebildet ist, sichtbares Licht zu reflektieren und IR-Strahlung zu transmittieren, wobei die Detektoreinrichtung (17) im optischen System (10) angeordnet ist, vom Spiegel (11) transmittiertes Licht zu detektieren.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, basierend auf den Detektionsdaten Maßnahmen gegen eine Überhitzung der Bildgebereinrichtung (6) einleiten zu können.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildgebereinrichtung (6) eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (7) zum Beleuchten eines transparenten Displays (8) mit einem Hinterleuchtungslichtstrom (Φ_B38).
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist. basierend auf den Detektionsdaten eine Temperatur und/oder Erwärmung abzuschätzen.
Head-up-Display-Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, bei der Abschätzung einen Lichtstrom des Bildgeberlichts und/oder den Hinterleuchtungslichtstrom (Φ_B38) zu berücksichtigen.
Verfahren zum Betreiben einer Head-up-Display-Vorrichtung (1), insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Head-Up-Display-Vorrichtung (1) ein virtuelles Bild (2) in einem Anzeigeabschnitt (3) erzeugt wird, wobei, mittels einer Bildgebereinrichtung (6) ein Bildgeberlicht ausgesendet wird, wobei das Bildgeberlicht mittels eines optischen Systems (10) zum Anzeigeabschnitt (3) abgelenkt und/oder übertragen wird, wobei mittels einer Detektoreinrichtung (17) eine Intensität eines natürlichen Lichtes (15) detektiert wobei, das natürliche Licht (15) in einem Strahlengang im optischen System (15) entgegengesetzt zum Bildgeberlicht verläuft, wobei das natürliche Licht (15) beim Einfall in die Detektoreinrichtung (17) im Einfallswinkel mittels eines Eingangsblendenmittels (18) beschnitten wird.