DE102019006339A1

DE102019006339A1 - Verfahren und Anordnung zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms

Info

Publication number: DE102019006339A1
Application number: DE102019006339.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Klippstein
Original assignee: SiOptica GmbH
Current assignee: SiOptica GmbH
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-03-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms (1), umfassend die folgenden Schritte: Darstellung eines Bildinhaltes (2) auf einem Bildschirm (1), wobei der Bildschirm (1) über einen Sichtschutzeffekt verfügt, der die Betrachtung nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich erlaubt, Abstrahlung von Licht mindestens einer Lichtquelle (3) mindestens auf die Augen eines Betrachters (4) des Bildschirms, der seitlich, d.h. nicht frontal, von dem Bildschirm (1) angeordnet ist und der sich somit im Bereich des Sichtschutzeffekts des Bildschirms (1) aufhält, wobei die Lichtquelle (3) und der Bildschirm (1) räumlich voneinander getrennt sind, so dass Licht aus der Lichtquelle (3) aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters (4) einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm (1) in die Augen des Betrachters (4) einfällt, wobei die für den Betrachter (4) sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle (3) mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt hundertmal so groß wie die von dem Betrachter (4) im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms (1) ist, so dass der Sichtschutzeffekt des Bildschirms (1) aufgrund des von den Augen des besagten Betrachters (4) gesehenen Lichtes mindestens der Lichtquelle (3) und der damit einhergehenden Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt wird.Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Anordnung sowie die Verwendung in einem Kraftfahrzeug.

Description

Gebiet der Erfindung
In den letzten Jahren wurden große Fortschritte zur Verbreiterung des Sehwinkels bei LCDs erzielt. Allerdings gibt es oft Situationen, in denen dieser sehr große Sehbereich eines Bildschirms von Nachteil sein kann. Zunehmend werden auch Informationen auf mobilen Geräten wie Notebooks und Tablet-PCs verfügbar, wie Bankdaten oder andere, persönliche Angaben, und sensible Daten. Dem entsprechend brauchen die Menschen eine Kontrolle darüber, wer diese sensiblen Daten sehen darf; sie müssen wählen können zwischen einem weiten Betrachtungswinkel, um Informationen auf ihrem Display mit anderen zu teilen, z.B. beim Betrachten von Urlaubsfotos oder auch für Werbezwecke. Andererseits benötigen sie einen kleinen Betrachtungswinkel, wenn sie die Bildinformationen vertraulich behandeln wollen.
Eine ähnliche Problemstellung ergibt sich im Fahrzeugbau: Dort darf der Fahrer bei eingeschaltetem Motor nicht durch Bildinhalte, wie etwa digitale Entertainmentprogramme, abgelenkt werden, während der Beifahrer selbige jedoch auch während der Fahrt konsumieren möchte. Mithin wird ein Bildschirm benötigt, der zwischen den entsprechenden Darstellungsmodi umschalten kann.
Stand der Technik
Zusatzfolien, die auf Mikro-Lamellen basieren, wurden bereits für mobile Displays eingesetzt, um deren visuellen Datenschutz zu erreichen. Allerdings waren diese Folien nicht (um)schaltbar, sie mussten immer erst per Hand aufgelegt und danach wieder entfernt werden. Auch muss man sie separat zum Display transportieren, wenn man sie nicht gerade braucht. Ein wesentlicher Nachteil des Einsatzes solcher Lamellen-Folien ist ferner mit den einhergehenden Lichtverlusten verbunden.
Die US 6,765,550 beschreibt einen solchen Sichtschutz durch Mikro-Lamellen. Größter Nachteil ist hier die mechanische Entfernung bzw. der mechanische Anbau des Filters sowie der Lichtverlust im geschützten Modus.
In der US 5,993,940 wird der Einsatz einer Folie beschrieben, die auf ihrer Oberfläche gleichmäßig angeordnete, kleine Prismenstreifen hat, um einen Privacy-Modus zu erzielen. Entwicklung und Herstellung sind recht aufwändig.
In der WO 2012/033583 wird die Umschaltung zwischen freier und eingeschränkter Sicht vermittels der Ansteuerung von Flüssigkristallen zwischen sogenannten „chromonischen“ Schichten erzeugt. Hierbei entsteht ein Lichtverlust und der Aufwand ist recht hoch.
Die US 2012/0235891 beschreibt ein sehr aufwändiges Backlight in einem Bildschirm. Dort kommen gemäß 1 und 15 nicht nur mehrere Lichtleiter zum Einsatz, sondern auch weitere komplexe optische Elemente wie etwa Mikrolinsenelemente 40 und Prismenstrukturen 50, die das Licht von der hinteren Beleuchtung auf dem Weg zur vorderen Beleuchtung umformen. Dies ist teuer und aufwändig umzusetzen und ebenso mit Lichtverlust verbunden. Gemäß der Variante nach 17 in der US 2012/0235891 produzieren beide Lichtquellen 4R und 18 Licht mit einem schmalen Beleuchtungswinkel, wobei das Licht von der hinteren Lichtquelle 18 erst aufwändig in Licht mit einem großen Beleuchtungswinkel, umgewandelt wird. Diese komplexe Umwandlung ist - wie weiter oben schon bemerkt - stark helligkeitsmindernd.
Gemäß der JP 2007-155783 werden spezielle, aufwändig zu berechnende und herzustellende optische Oberflächen 19 genutzt, die dann Licht je nach Lichteinfallswinkel in verschiedene schmale oder breite Bereiche ablenken. Diese Strukturen ähneln Fresnel-Linsen. Ferner sind Störflanken vorhanden, die Licht in unerwünschte Richtungen ablenken. Somit bleibt unklar, ob wirklich sinnvolle Lichtverteilungen erreicht werden können.
In der US Schrift 2013/0308185 wird ein spezieller, mit Stufen ausgebildeter Lichtleiter beschrieben, der Licht auf einer Großfläche in verschiedene Richtungen abstrahlt, je nachdem, aus welcher Richtung er von einer Schmalseite aus beleuchtet wird. Im Zusammenspiel mit einem transmissiven Bildwiedergabeeinrichtung, z.B. einem LC-Display, kann somit ein zwischen freiem und eingeschränktem Sichtmodus schaltbarer Bildschirm erzeugt werden. Nachteilig ist hierbei u.a., dass der eingeschränkte Sichteffekt entweder nur für links/rechts oder aber für oben/unten, nicht aber für links/rechts/oben/unten gleichzeitig erzeugt werden kann, wie es etwa für bestimmte Zahlungsvorgänge nötig ist. Hinzu kommt, dass auch im eingeschränkten Sichtmodus aus geblockten Einsichtwinkeln immer noch ein Restlicht sichtbar ist.
Die WO2015/121398 der Anmelderin beschreibt einen Bildschirm der eingangs beschriebenen Art. Dort sind für die Umschaltung der Betriebsarten essentiell Streupartikel im Volumen des entsprechenden Lichtleiters vorhanden. Die dort gewählten Streupartikel aus einem Polymerisat weisen jedoch in der Regel den Nachteil auf, dass Licht aus beiden Großflächen ausgekoppelt wird, wodurch etwa die Hälfte des Nutzlichtes in die falsche Richtung, nämlich zur Hintergrundbeleuchtung hin, abgestrahlt und dort aufgrund des Aufbaus nicht in hinreichendem Umfang recycelt werden kann. Überdies können die im Volumen des Lichtleiters verteilten Streupartikel aus Polymerisat unter Umständen, insbesondere bei höherer Konzentration, zu Streueffekten führen, die den Sichtschutzeffekt in der geschützten Betriebsart vermindern.
Den vorgenannten Verfahren und Anordnungen ist in der Regel der Nachteil gemein, dass sie die Helligkeit des Grundbildschirms deutlich reduzieren und/oder ein aufwändiges und teures optisches Element zur Modi-Umschaltung benötigen und/oder die Auflösung im frei betrachtbaren Modus reduzieren. Insbesondere ist die Erzielung eines sehr starken Sichtschutzeffektes, bei dem ein Betrachter innerhalb des Sichtschutzbereiches nur noch ein dunkel wahrzunehmendes Bild wahrnimmt, im Stand der Technik nur mit sehr großem Aufwand oder je nach Ausgestaltung teilweise gar nicht erreichbar.
Beschreibung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zu beschreiben, mit Hilfe derer der Sichtschutzeffekt eines Bildschirms deutlich verbessert werden kann. Die Erfindung soll mit einfachen Mitteln umsetzbar sein und möglichst unabhängig von der Art der Erzeugung des Sichtschutzeffektes arbeiten. Ferner soll die Erfindung für den Betrachter im Sichtschutzbereich ein möglichst dunkel wahrzunehmendes Bild darbieten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Verfahren zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms, umfassend die folgenden Schritte,

- Darstellung eines Bildinhaltes auf einem Bildschirm, wobei der Bildschirm (permanent oder temporär, d.h. ein- und ausschaltbar) über einen Sichtschutzeffekt verfügt, der die Betrachtung nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich erlaubt,
- Abstrahlung von Licht mindestens einer Lichtquelle direkt (oder indirekt) mindestens auf die Augen eines Betrachters des Bildschirms, der seitlich, d.h. nicht frontal, von dem Bildschirm angeordnet ist und der sich somit im Bereich des Sichtschutzeffekts des Bildschirms aufhält, wobei die Lichtquelle und der Bildschirm räumlich voneinander getrennt sind, so dass Licht aus der Lichtquelle aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm in die Augen des Betrachters einfällt,
- wobei die für den Betrachter sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt hundertmal so groß wie die von dem Betrachter im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms ist,
- so dass der Sichtschutzeffekt des Bildschirms aufgrund des von den Augen des besagten Betrachters gesehenen Lichtes mindestens der Lichtquelle und der damit einhergehenden Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt wird.

Erfindungswesentlich ist hier festzuhalten, dass die Bildinhalte beim Einschalten der Lichtquelle somit schwerer oder gar nicht mehr für den Betrachter erkennbar sind, als ohne das Licht der Lichtquelle. Der Effekt, dass der Betrachter aus seiner Position ein möglichst dunkles (also schwarzes) Bild sieht, wird aufgrund der besagten Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt, da das oftmals noch vorhandene Restlicht in schrägen Winkeln im Sichtschutzbereich vom Betrachter nunmehr noch schwächer, also dunkler, wahrgenommen wird.
Mit „seitlich, d.h. nicht frontal“ ist insbesondere gemeint, dass der betreffende Betrachter sich nicht innerhalb von horizontal 5 Grad, 7 Grad, 10 Grad bis maximal 15 Grad Abweichung um die Mittelsenkrechte aufhält (je nach Anwendungsfall). Die „horizontal“ gelegene Achse ist hier parallel zur oberen Bildschirmkante definiert. Der Sichtschutzeffekt des Bildschirms ist hier also bevorzugt mindestens in horizontaler Richtung aktiv.
Vorzugsweise können die Lichtquelle und/oder der Bildschirm je nach Umgebungshelligkeit in ihrer Leuchtdichte jeweils gedimmt werden.
Es ist hier noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung denkbar: Dabei wird über ein Augenpositionstracking beim Betrachter erreicht, dass eine Ansteuereinheit aus der Augenposition des Betrachters und den Dimmungswerten des Bildschirms über eine Look-Up-Table feststellt, welchen Wert der dort gesehene Restlichtwert jeweils beträgt und entsprechend die Helligkeit der Lichtquelle ansteuert bzw. dimmt. Dadurch kann stets sichergestellt werden, dass die für den Betrachter sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt mehr als hundertmal so groß wie die von dem Betrachter im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition (beispielsweise aus 25 oder 40 Grad horizontal neben dem Bildschirm) noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms ist.
Die besagte „Look-Up-Table“, also eine Wertetabelle, kann beispielsweise mittels empirisch an dem konkreten Bildschirm ermittelter Messwerte erstellt werden. Sie beinhaltet dann z.B. für jeden horizontalen Winkel gegenüber dem Bildschirm, gemessen von der Mittelsenkrechten, die jeweils in diese Richtung noch sichtbare Restleuchtdichte.
Die Tabelle kann auch erweitert werden, indem entsprechend die Werte kombiniert für horizontale und vertikale Winkel eingetragen werden. Ferner soll die Tabelle generell den Dimming-Status des Bildschirms beachten, d.h. für einen oder mehrere Tagmodi (hell) werden dort andere (i.d.R. geringere) Werte hinterlegt sein, als für einen Nachtmodus.
Schließlich beinhaltet die Tabelle vorteilhaft den jeweils für jede Restleuchtdichte in einem definierten Winkel einzustellende Helligkeit der Lichtquelle, um die erfindungsgemäßen Mittel-Wirkungs-Zusammenhänge zu aktivieren.
Dass Licht aus der Lichtquelle aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm in die Augen des Betrachters einfällt, gilt auch als gegeben, wenn sich lediglich ein Winkel der Kugelkoordinaten der Lichteinfallsrichtungen des Lichtes aus der Lichtquelle und des Lichtes des Bildschirms (beispielsweise vom Flächenmittelpunkt aus gemessen) unterscheidet.
Die besagte sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle bedingt selbstredend eine entsprechende Beleuchtungsstärke an den Augen des Betrachters.
In weiteren Ausgestaltungen ist nicht allein eine Lichtquelle vorhanden, sondern vielmehr sind mehrere Lichtquellen präsent.
Der Bildschirm erlaubt optional die Umschaltung zwischen einer Betriebsart mit Sichtschutzeffekt und einer Betriebsart ohne Sichtschutzeffekt. Anordnungen dieser Art sind beispielsweise beschrieben in der WO 2019/034557 A1 oder WO 2019/002496 A1 der Anmelderin.
Bevorzugt ist die mindestens eine Lichtquelle nur dann eingeschaltet, wenn auch die Betriebsart mit Sichtschutzeffekt eingeschaltet ist.
Es kann sich aber auch um einen permanenten Sichtschutzeffekt handeln, der z.B. mit einem Lamellenfilter der Fabrikate 3M™ oder Shin-Etsu erzeugt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lichtquelle gerichtet ausgebildet, d.h. sie strahlt Licht nicht in alle Raumrichtungen ab. Dabei ist die Abstrahlung insbesondere auf den besagten Betrachter oder eine Eye-Box für dessen mutmaßliche Augenposition hin ausgerichtet ist.
Die Lichtquelle strahlt ferner vorteilhaft ein definiertes Lichtspektrum ab, das teilweise oder ganz im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt. Das besagte Spektrum kann weißes Licht ergeben, oder aber beim Betrachter bestimmte Farbwahrnehmungen wie hellblau, türkis, grün, rot, gelb oder noch andere hervorrufen.
Besonders bevorzugt ist eine maximale Leuchtdichte der Lichtquelle so definiert, dass das Licht der Lichtquelle bei einer jeweils gegebenen Umgebungshelligkeit den Betrachter nicht blendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren bekommt herausragende Bedeutung, wenn es in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, wobei bevorzugt der Betrachter dem Fahrer und der Bildschirm einem Bildschirm im Armaturenbrett entspricht. Vorteilhaft entspricht in diesem Falle die Lichtquelle mindestens einem Leuchtmittel (beispielsweise einer LED oder LED-Zeile oder einem Lichtleiter) im Armaturenbrett, einem Cluster-Instrument im Armaturenbrett, einer Umgebungsbeleuchtung innerhalb des Fahrzeuges und/oder einer sonstigen Beleuchtungseinrichtung. Auf diese Weise kann der Kopf des Betrachters, also des Fahrers, geeignet mit Licht aus der oder den Lichtquellen beaufschlagt werden.
Es ist allerdings auch möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren im Fond verwendet wird: Dort entspräche dann ein Fondpassagier dem Betrachter und ein anderer Fondpassagier sieht den Bildschirm unmittelbar vor sich (in einem Winkel von maximal 5 bis 10 Grad um die Mittelsenkrechte des Bildschirms).
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst von einer Anordnung zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms, umfassend,

- den besagten Bildschirm, wobei der Bildschirm (permanent oder temporär) über einen Sichtschutzeffekt verfügt, der die Betrachtung nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich erlaubt, und wobei der Bildschirm Bildinhalte darstellen kann,
- mindestens eine Lichtquelle zur Abstrahlung von Licht direkt mindestens auf die Augen eines Betrachters des Bildschirms, der seitlich, d.h. nicht frontal, von dem Bildschirm angeordnet ist und der sich somit im Bereich des Sichtschutzeffekts des Bildschirms aufhält, wobei die Lichtquelle und der Bildschirm räumlich voneinander getrennt sind, so dass Licht aus der Lichtquelle aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm in die Augen des Betrachters einfällt,
- wobei die für den Betrachter sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt hundertmal so groß wie die von dem Betrachter im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms ist,
- so dass der Sichtschutzeffekt des Bildschirms aufgrund des von den Augen des besagten Betrachters gesehenen Lichtes mindestens der Lichtquelle 3 und der damit einhergehenden Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt wird.

Es gelten hier sinngemäß die weiter oben angegebenen Ausgestaltungsvarianten und Mittel-Wirkungszusammenhänge des erfindungsgemäßen Verfahrens, die hier aus Redundanzgründen nicht wiederholt werden sollen.
Grundsätzlich bleibt die Leistungsfähigkeit der Erfindung erhalten, wenn die vorbeschriebenen Parameter in bestimmten Grenzen variiert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale zeigen, näher erläutert. Es zeigt

1 eine Prinzipskizze zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens, angewendet in einem Kraftfahrzeug und dargestellt in einer seitlichen Perspektive,
2 eine Prinzipskizze zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens, angewendet in einem Kraftfahrzeug und dargestellt in einer Vogelperspektive,
3 eine Prinzipskizze zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausgestaltungsvariante, angewendet in einem Kraftfahrzeug und dargestellt in einer seitlichen Perspektive, sowie
4 eine Prinzipskizze zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer dritten Ausgestaltungsvariante, angewendet in einem Kraftfahrzeug und dargestellt in einer seitlichen Perspektive.

Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und geben lediglich Prinzipdarstellungen wieder.
In 1 ist also eine Prinzipskizze zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens, angewendet in einem Kraftfahrzeug und dargestellt in einer seitlichen Perspektive, wiedergegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms 1, der in einer Konsole des Armaturenbrettes des Kraftfahrzeuges eingelassen ist, umfasst nun die folgenden Schritte,

- Darstellung eines Bildinhaltes 2 auf einem Bildschirm 1, wobei der Bildschirm 1 (in diesem Beispiel temporär, d.h. ein- und ausschaltbar, z.B. gemäß der WO 2019/034557 A1 oder WO 2019/002496 A1 der Anmelderin) über einen Sichtschutzeffekt verfügt, der die Betrachtung nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich erlaubt, wobei die Ausgestaltung in diesem Beispiel so vorgenommen ist, dass der Betrachter 4, d.h. der Fahrer, aus seinen möglichen Blickwinkeln bei eingeschaltetem Sichtschutzeffekt kein Bild erkennen können soll, (wobei wiederum technisch bedingt eine komplette Ausblendung auf 0 cd/m² Restlichtleuchtdichte in Richtung des Fahrers nicht erreicht wird),
- Abstrahlung von Licht (hier angedeutet mit einem Strichlinienpfeil) mindestens einer Lichtquelle 3 direkt mindestens auf die Augen eines Betrachters 4 (hier des Fahrers), der seitlich, d.h. nicht frontal, von dem Bildschirm 1 angeordnet ist und der sich somit im Bereich des Sichtschutzeffekts des Bildschirms 1 aufhält, wobei die Lichtquelle 3 und der Bildschirm 1 räumlich voneinander getrennt sind, so dass Licht aus der Lichtquelle 3 aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters 4 einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm 1 in die Augen des Betrachters 4 einfällt,
- wobei die für den Betrachter 4 sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle 3 mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt mehr als hundertmal so groß wie die von dem Betrachter 4 im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition (beispielsweise aus 25 oder 40 Grad horizontal neben dem Bildschirm 1) noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms 1 ist,
- so dass der Sichtschutzeffekt des Bildschirms 1 aufgrund des von den Augen des besagten Betrachters 4 gesehenen Lichtes mindestens der Lichtquelle 3 und der damit einhergehenden Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt wird.

Im Übrigen gehen alle folgenden Erörterungen von einem eingeschalteten Sichtschutzeffekt aus.
Erfindungswesentlich ist hier festzuhalten, dass die Bildinhalte 2 beim Einschalten der Lichtquelle 3 somit schwerer oder gar nicht mehr für den Betrachter 4 erkennbar sind, als ohne das Licht der Lichtquelle 3. Der Effekt, dass der Betrachter 4 aus seiner Position ein möglichst dunkles (schwarzes) Bild sieht, wird aufgrund der besagten Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt, da das oftmals noch vorhandene Restlicht in schrägen Winkeln im Sichtschutzbereich vom Betrachter 4 nunmehr noch schwächer, also dunkler, wahrgenommen wird. Noch vorhandene Restkontraste werden damit nahezu oder sogar vollständig reduziert, so dass der Betrachter 4 nichts mehr auf dem Bildschirm 1 erkennen kann.
Typische Werte für das vorgenannte Restlicht aus Seitenblicken, die z.B. in Winkeln von 25 Grad (horizontal, gemäß obiger Definition) durch den Sichtschutzeffekt theoretisch auf 0 cd/m² abgedunkelt sein sollten, betragen etwa 1 cd/m², wenn die Peak-Helligkeit bei einem horizontalen Winkel von 0 Grad ca. 100 cd/m² beträgt (Nachtmodus), und etwa 5 cd/m², wenn diese bei 500 cd/m² (Tagmodus) liegt.
Wenn demnach erfindungsgemäß die für den Betrachter 4 sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle 3 mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt mehr als hundertmal so groß wie die von dem Betrachter 4 im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition (25 Grad horizontal) noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms 1 ist, beträgt die Leuchtdichte der Lichtquelle 3 entsprechend im Nachtmodus wenigstens 5 cd/m² (fünffach), 10 cd/m² (zehnfach) oder 100 cd/m² (hundertfach) und im Tagmodus wenigstens 25 cd/m² (fünffach), 50 cd/m² (zehnfach) oder 500 cd/m² (hundertfach). Andere Werte sind selbstverständlich möglich.
Es ist hier noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung denkbar: Dabei wird über ein Augenpositionstracking beim Betrachter 4 erreicht, dass eine Ansteuereinheit aus der Augenposition des Betrachters 4 und den Dimmungswerten des Bildschirms 1 über eine Look-Up-Table feststellt, welchen Wert der dort gesehene Restlichtwert jeweils beträgt und entsprechend die Helligkeit der Lichtquelle 3 ansteuert bzw. dimmt. Dadurch kann stets sichergestellt werden, dass die für den Betrachter 4 sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle 3 mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt mehr als hundertmal so groß wie die von dem Betrachter 4 im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition (beispielsweise aus 25 oder 40 Grad horizontal neben dem Bildschirm 1) noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms 1 ist.
Die besagte „Look-Up-Table“, also eine Wertetabelle, kann beispielsweise mittels empirisch an dem konkreten Bildschirm 1 ermittelter Messwerte erstellt werden. Sie beinhaltet dann z.B. für jeden horizontalen Winkel gegenüber dem Bildschirm 1, gemessen von der Mittelsenkrechten, die jeweils in diese Richtung noch sichtbare Restleuchtdichte.
Die Tabelle kann auch erweitert werden, indem entsprechend die Werte kombiniert für horizontale und vertikale Winkel eingetragen werden. Ferner soll die Tabelle generell den Dimming-Status des Bildschirms 1 beachten, d.h. für einen oder mehrere Tagmodi (hell) werden dort andere (i.d.R. geringere) Werte hinterlegt sein, als für einen Nachtmodus. Schließlich beinhaltet die Tabelle vorteilhaft den jeweils für jede Restleuchtdichte in einem definierten Winkel einzustellende Helligkeit der Lichtquelle 3, um die erfindungsgemäßen Mittel-Wirkungs-Zusammenhänge zu aktivieren.
Mit „seitlich, d.h. nicht frontal“ ist insbesondere gemeint, dass der betreffende Betrachter 4 sich nicht innerhalb von horizontal 5 Grad, 7 Grad, 10 Grad bis maximal 15 Grad Abweichung um die Mittelsenkrechte aufhält (je nach Anwendungsfall), was bzgl. des Fahrers als Betrachter 4 in einem Kraftfahrzeug gegeben ist. Die „horizontal“ gelegene Achse ist wie schon erwähnt parallel zur oberen Bildschirmkante definiert. Der Sichtschutzeffekt des Bildschirms 1 ist hier also bevorzugt mindestens in horizontaler Richtung aktiv.
Die 2 verdeutlicht das erfindungsgemäße und vorbeschriebene Verfahren an Hand einer Prinzipskizze, wobei die Szene hier in einer Vogelperspektive dargestellt ist. Die Lichtquelle 3 entspricht hier beispielsweise einer LED oder einer LED-Zeile (selbstredend mit einer entsprechenden AnAnsteuereinheit), die am oberen Rande der Windschutzscheibe oder in der Nähe des -zeichnerisch hier nicht dargestellten- Make-Up-Spiegels angebracht ist.
Die besagte sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle 3 bedingt selbstredend eine entsprechende Beleuchtungsstärke an den Augen des Betrachters 4.
In weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten Ausgestaltungen kann nicht allein eine Lichtquelle 3 vorhanden sein, sondern vielmehr sind mehrere Lichtquellen 3a, 3b, 3c, ... präsent.
Vorzugsweise können die Lichtquelle 3 und/oder Bildschirm 1 je nach Umgebungshelligkeit in ihrer Leuchtdichte jeweils gedimmt werden.
Die Lichtquelle 3 strahlt ferner vorteilhaft ein definiertes Lichtspektrum ab, das teilweise oder ganz im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt. Das besagte Spektrum kann weißes Licht ergeben, oder aber beim Betrachter 4 bestimmte Farbwahrnehmungen wie hellblau, türkis, grün, rot, gelb oder noch andere hervorrufen.
Besonders bevorzugt ist eine maximale Leuchtdichte der Lichtquelle 3 so definiert, dass das Licht der Lichtquelle 3 bei einer jeweils gegebenen Umgebungshelligkeit den Betrachter 4 nicht blendet.
Die 3 zeigt den Anwendungsfall, dass die Lichtquelle 3 mindestens einem Cluster-Instrument im Armaturenbrett entspricht, was eine entsprechende Leuchtdichte abstrahlt. Auch auf diese Weise kann der Kopf des Betrachters 4, also des Fahrers, geeignet mit Licht aus der Lichtquelle 3 beaufschlagt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lichtquelle 3 Licht gerichtet ausgebildet, d.h. sie strahlt Licht nicht in alle Raumrichtungen ab. Dabei ist die Abstrahlung insbesondere auf den besagten Betrachter 4 oder eine Eye-Box für dessen mutmaßliche Augenposition hin ausgerichtet. Ein solcher Fall ist in 4 dargestellt: Hier ist eine Lichtquelle 3 (wiederum stilisiert dargestellt) unmittelbar am rechten oberen Ende des Bildschirms 1 angeordnet. Das Licht, welches diese Lichtquelle 3 (z.B. eine LED) aussendet, ist aufgrund von Fokussierung und/oder einfacher Richtungsbegrenzung mittels einer räumlichen Blende, wie etwa einer opaken Tube, ausschließlich vom Fahrer aus zu sehen. Ein -zeichnerisch nicht dargestellter Beifahrer- würde dieses Licht gar nicht wahrnehmen.
Auch damit ist wiederum erfindungswesentlich umgesetzt, dass das Licht aus der Lichtquelle 3 aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters 4 einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm 1 in die Augen des Betrachters 4 einfällt. Dies ist hier gegeben, da sich ein Winkel der Kugelkoordinaten der Lichteinfallsrichtungen des Lichtes aus der Lichtquelle 3 und des Lichtes des Bildschirms 1 (beispielsweise vom Flächenmittelpunkt aus gemessen) unterscheidet, denn die Lichtquelle 3 ist oberhalb der Bildfläche des Bildschirms 1 angeordnet.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst von einer Anordnung zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms 1, umfassend,

- den besagten Bildschirm 1, wobei der Bildschirm 1 über einen Sichtschutzeffekt verfügt, der die Betrachtung (temporär oder permanent) nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich erlaubt, und wobei der Bildschirm 1 Bildinhalte 2 darstellen kann,
- mindestens eine Lichtquelle 3 zur Abstrahlung von Licht direkt mindestens auf die Augen eines Betrachters 4 des Bildschirms 1, der seitlich, d.h. nicht frontal, von dem Bildschirm 1 angeordnet ist und der sich somit im Bereich des Sichtschutzeffekts des Bildschirms 1 aufhält, wobei die Lichtquelle 3 und der Bildschirm 1 räumlich voneinander getrennt sind, so dass Licht aus der Lichtquelle 3 aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters 4 einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm 1 in die Augen des Betrachters 4 einfällt,
- wobei die für den Betrachter 4 sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle 3 mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt hundertmal so groß wie die von dem Betrachter 4 im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms 1 ist,
- so dass der Sichtschutzeffekt des Bildschirms 1 aufgrund des von den Augen des besagten Betrachters 4 gesehenen Lichtes mindestens der Lichtquelle 3 und der damit einhergehenden Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt wird.

Es gelten hier sinngemäß die weiter oben angegebenen Ausgestaltungsvarianten und Mittel-Wirkungszusammenhänge des erfindungsgemäßen Verfahrens, die hier aus Redundanzgründen nicht wiederholt werden sollen.
Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Anordnung lösen jeweils die gestellte Aufgabe: Mit ihrer Hilfe kann der Sichtschutzeffekt eines Bildschirms deutlich verbessert werden. Die Erfindung ist mit einfachen Mitteln umsetzbar und sie arbeitet nahezu unabhängig von der Art der Erzeugung des Sichtschutzeffektes. Ferner bietet die Erfindung für den Betrachter im Sichtschutzbereich -je nach originärer Ausgestaltung des Sichtschutzeffektes- ein grundsätzlich dunkles (möglichst schwarzes) Bild dar.
Die vorangehend beschriebene Erfindung kann im Zusammenspiel mit einer Bildwiedergabeeinrichtung vorteilhaft überall da angewendet werden, wo vertrauliche Daten angezeigt und/oder eingegeben werden, wie etwa bei der PIN-Eingabe oder zur Datenanzeige an Geldautomaten oder Zahlungsterminals. Die Erfindung kann jedoch -wie weiter oben beschrieben- besonders vorteilhaft im PKW angewendet werden, wenn ein Fahrer nicht durch Inhalte abgelenkt werden darf und für diesen nichts als ein möglichst dunkles, schwarzes Bild sichtbar sein darf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6765550 [0004]
US 5993940 [0005]
WO 2012/033583 [0006]
US 2012/0235891 [0007]
JP 2007155783 [0008]
WO 2015/121398 [0010]
WO 2019/034557 A1 [0024, 0038]
WO 2019/002496 A1 [0024, 0038]

Claims

Verfahren zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms (1), umfassend die folgenden Schritte, - Darstellung eines Bildinhaltes (2) auf einem Bildschirm (1), wobei der Bildschirm (1) über einen Sichtschutzeffekt verfügt, der die Betrachtung nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich erlaubt, - Abstrahlung von Licht mindestens einer Lichtquelle (3) mindestens auf die Augen eines Betrachters (4) des Bildschirms, der seitlich, d.h. nicht frontal, von dem Bildschirm (1) angeordnet ist und der sich somit im Bereich des Sichtschutzeffekts des Bildschirms (1) aufhält, wobei die Lichtquelle (3) und der Bildschirm (1) räumlich voneinander getrennt sind, so dass Licht aus der Lichtquelle (3) aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters (4) einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm (1) in die Augen des Betrachters (4) einfällt, - wobei die für den Betrachter (4) sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle (3) mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt hundertmal so groß wie die von dem Betrachter (4) im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms (1) ist, - so dass der Sichtschutzeffekt des Bildschirms (1) aufgrund des von den Augen des besagten Betrachters (4) gesehenen Lichtes mindestens der Lichtquelle (3) und der damit einhergehenden Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildschirm (1) die Umschaltung zwischen einer Betriebsart mit Sichtschutzeffekt und einer Betriebsart ohne Sichtschutzeffekt erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (3) nur dann eingeschaltet ist, wenn auch die Betriebsart mit Sichtschutzeffekt eingeschaltet ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) Licht gerichtet, d.h. nicht in alle Raumrichtungen, abstrahlt, wobei diese Abstrahlung insbesondere auf den besagten Betrachter (4) oder eine Eye-Box für dessen mutmaßliche Augenposition hin ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) und/oder Bildschirm (1) je nach Umgebungshelligkeit in ihrer Leuchtdichte gedimmt werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein definiertes Lichtspektrum abstrahlt, das teilweise oder ganz im sichtbaren Wellenlängenbereich liegt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Leuchtdichte der Lichtquelle (3) so definiert ist, dass das Licht der Lichtquelle (3) bei einer jeweils gegebenen Umgebungshelligkeit den Betrachter (4) nicht blendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuereinheit vermittels eines Augenpositionstrackings aus der Augenposition des Betrachters 4 und den Dimmungswerten des Bildschirms 1 über eine Look-Up-Table feststellt, welchen Wert der dort gesehene Restlichtwert jeweils beträgt und entsprechend die Helligkeit der Lichtquelle 3 dimmt, so dass stets sichergestellt wird, dass die für den Betrachter 4 sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle 3 mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt mehr als hundertmal so groß wie die von dem Betrachter 4 im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms 1 ist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche in einem Kraftfahrzeug, wobei der Betrachter (4) dem Fahrer und der Bildschirm (1) einem Bildschirm im Armaturenbrett entsprechen.
Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 9, wobei die Lichtquelle (3) mindestens einem Leuchtmittel im Armaturenbrett, einem Cluster-Instrument im Armaturenbrett, einer Umgebungsbeleuchtung innerhalb des Fahrzeuges und/oder einer sonstigen Beleuchtungseinrichtung entspricht.
Anordnung zur Verstärkung des Sichtschutzeffektes eines Bildschirms (1), umfassend, - den besagten Bildschirm (1), wobei der Bildschirm (1) über einen Sichtschutzeffekt verfügt, der die Betrachtung nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich erlaubt, und wobei der Bildschirm (1) Bildinhalte (2) darstellen kann, - mindestens eine Lichtquelle (3) zur Abstrahlung von Licht mindestens auf die Augen eines Betrachters (4) des Bildschirms (1), der seitlich, d.h. nicht frontal, von dem Bildschirm (1) angeordnet ist und der sich somit im Bereich des Sichtschutzeffekts des Bildschirms (1) aufhält, wobei die Lichtquelle (3) und der Bildschirm (1) räumlich voneinander getrennt sind, so dass Licht aus der Lichtquelle (3) aus einer anderen Raumrichtung in die Augen des Betrachters (4) einfällt, als das Licht, welches von dem Bildschirm (1) in die Augen des Betrachters (4) einfällt, - wobei die für den Betrachter (4) sichtbare Leuchtdichte der Lichtquelle (3) mindestens fünfmal, bevorzugt zehnmal, besonders bevorzugt hundertmal so groß wie die von dem Betrachter (4) im Rahmen des Sichtschutzeffekts aus seiner Betrachtungsposition noch sichtbare Leuchtdichte des Bildschirms (1) ist, - so dass der Sichtschutzeffekt des Bildschirms (1) aufgrund des von den Augen des besagten Betrachters (4) gesehenen Lichtes mindestens der Lichtquelle (3) und der damit einhergehenden Pupillenverkleinerung und/oder Augenadaptation verstärkt wird.