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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Helligkeit von Displays in einem Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Die
EP 1 231 564 B1 beschreibt die Steuerung von digitalen lokalen Bildeigenschaften über Masken. Unter anderem wird dabei die Verwendung von Helligkeitsmasken bzw. Korrekturmasken zur Aufhellung und Abdunkelung von Anzeigen grundlegend beschrieben.
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In den Unfallstatistiken für Kraftfahrzeuge fällt auf, dass vor allem nachts das Unfallrisiko drastisch ansteigt. Obwohl nur ca. 20% aller Fahrleistungen bei Nacht auf Landstraßen oder Autobahnen stattfinden, ereignen sich dort ca. 40% aller schweren Unfälle mit teils tödlichem Ausgang.
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Um die Sicherheit einer ein Fahrzeug fahrenden Person zu steigern, ist es daher hilfreich, wenn die Haupt-Sehaufgabe der das Fahrzeug fahrenden Person, nämlich die Erfassung des Verkehrsgeschehens und der Fahrzeugumgebung in der Dunkelheit durch eine bestmögliche Außenbeleuchtung unterstützt wird. Die das Fahrzeug fahrende Person darf dabei möglichst wenig durch andere Sehreize beeinträchtigt werden, um sich bestmöglichst auf das Sehen in die Umgebung des Fahrzeugs konzentrieren zu können.
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Nun ist es jedoch so, dass in Kraftfahrzeugen zunehmend mehr und immer größere Displays als Anzeige- und Bedienoberfläche eingesetzt werden. Zwar werden diese typischerweise über eine automatische Regelung für die Displayhelligkeit in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit und/oder in Abhängigkeit eines ein- oder ausgeschalteten Fahrzeuglichts angepasst. Ebenso ist eine Invertierung der Helligkeitsinhalte für einen sogenannten Nachtbetrieb im Gegensatz zu der Anzeige der Bildinhalte im Tagbetrieb üblich. Dennoch ist es offensichtlich sehr schwierig, der ein Fahrzeug fahrenden Person optimale Sehverhältnisse anzubieten, wie die eingangs zitierte Statistik zeigt.
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Zum weiteren Stand der Technik kann außerdem darauf hingewiesen werden, dass sogenannte Eye-Tracking-Systeme, über welche die Blickrichtung einer das Fahrzeug fahrenden Person ermittelt wird, zum Stand der Technik zählen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Steuerung der Helligkeit von Displays in einem Fahrzeug mittels digitaler Masken anzugeben, welche bei Dämmerung oder Dunkelheit ein verbessertes Sehen in die Fahrzeugumgebung und damit eine höhere Fahrsicherheit ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
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Das Fahrzeug, welches über eine Einrichtung zur Erfassung der Blickrichtung einer das Fahrzeug steuernden Person verfügt, nutzt zur Steuerung der Helligkeit der Displays die an sich bekannten digitalen Masken. Erfindungsgemäß ist es in dem Verfahren so, dass eine Helligkeitsmaske eingesetzt wird, in deren Mittelpunkt die Basishelligkeit des Displays unverändert bleibt und vom Mittelpunkt weg nach außen hin abnimmt. Erfindungsgemäß wird diese Helligkeitsmaske so auf den Displays verschoben, dass der Mittelpunkt der Helligkeitsmaske mit der Blickrichtung der das Fahrzeug steuernden Person zusammenfällt.
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Solange der Blick der das Fahrzeug steuernden Person in Richtung wenigstens eines Displays geht, wird also im Zentrum des Blicks dieser Person das Display über die Helligkeitsmaske so dargestellt, dass die dort befindlichen für die Person in diesem Augenblick gegebenenfalls wichtigen oder interessanten Inhalte zu erkennen sind. Ausgehend von diesem Blickpunkt der Person auf die Displays wird dann die Helligkeit in alle Richtungen hin entsprechend abnehmen, sodass die weniger relevanten Bereiche und Inhalte des oder der Displays zunehmend verdunkelt werden und nicht durch das von ihnen ausgehende Streulicht die Lichtsituation zum Nachteil der Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs beeinträchtigen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt dabei den sogenannten Scharf-Seh-Bereich des menschlichen Blickfeldes, welcher sich auf wenige Grad beschränkt. Daneben sind ohnehin nur noch Symbole und im Blickwinkel weiter außen Farben, dann weiter außen nur noch Helligkeiten oder Umrisse zu erkennen, sodass von den über die Helligkeitsmaske verdunkelten Abschnitten keine tatsächliche Information für die das Fahrzeug steuernde Person mehr erfassbar ist. Hierdurch werden überflüssige Sehreize und überflüssiges Licht im peripheren Blickfeld der das Fahrzeug fahrenden Person minimiert und dadurch der Fokus auf die Fahrzeugumgebung und die tatsächlichen benötigten Informationen unterstützt. Ferner unterstützt das erfindungsgemäße Verfahren die Augen der das Fahrzeug steuernden Person bei der Helligkeitsadaption auf das Verkehrsgeschehen, indem insgesamt im Fahrzeuginnenraum möglichst wenig Beleuchtung von den Displays ausgeht. Dies dient letztlich der Steigerung der Verkehrssicherheit bei Dunkelheit oder in der Dämmerung und kann im Idealfall helfen, Unfälle zu verhindern oder zumindest hinsichtlich ihrer Schwere zu verringern.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei vorgesehen, dass die Helligkeitsmaske über Zahlenwerte gebildet wird, wobei diese mit der Basishelligkeit des Displays multipliziert werden, wobei im Mittelpunkt der Helligkeitsmaske der Wert 1 angeordnet ist, welcher sich von dem Mittelpunkt weg bis zu einem Restwert am äußeren Rand der Helligkeitsmaske verringert. Hierdurch lässt sich die digitale Maske einfach und effizient realisieren.
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Der Restwert kann dabei gemäß einer günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen 0 und einem Wert kleiner als 1 individuell eingestellt werden, sodass die adaptive Helligkeitsanpassung durch die das Fahrzeug steuernde Person nochmals feinangepasst werden kann. Vergleichbares gilt für die Basishelligkeit, welche in allen Displays der Steuerung der Helligkeit mit der Helligkeitsmaske zugrunde liegt. Auch diese Basishelligkeit kann entsprechend individuell eingestellt werden. Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht es ferner vor, dass die Verwendung der Helligkeitsmaske über eine individuelle Einstellung deaktivierbar ist. Eine Person, welche das Fahrzeug steuert, kann also auswählen, ob sie die Unterstützung durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der Helligkeit von Displays über die Helligkeitsmaske, deren hellster Punkt im Mittelpunkt des Blickfeldes liegt, überhaupt wünscht, oder ob sie diese durch eine individuelle Einstellung deaktivieren und die herkömmliche dem Stand der Technik zuzuordnende Helligkeitsregelung nutzen will.
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Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die individuellen Einstellungen, sei es für den Restwert, die Basishelligkeit und/oder die Deaktivierung der Helligkeitsmaske, in einem Menü der Fahrzeugsteuerung vorgenommen werden, sodass diese einfach und jederzeit durch die Fahrzeug steuernde Person vorgenommen werden können. Dies ermöglicht auch die Vornahme beispielsweise während der Fahrt, um beispielsweise im städtischen Bereich mit der herkömmlichen Helligkeitssteuerung zu operieren, da hier typischerweise über Straßenlaternen und dgl. ein hoher Beleuchtungslevel vorliegt, während die erfindungsgemäßen Vorteile vor allem über Land, auf Landstraßen und Autobahnen, zum Tragen kommen, sodass in diesen Situationen vorteilhafterweise die blickwinkelabhängige Steuerung der Helligkeit zur Anwendung kommen kann.
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Ferner kann gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung weiterhin der Wert der Basishelligkeit in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit und/oder des Zustandes von Scheinwerfern des Fahrzeugs gesteuert werden, wie dies auch bisher üblich ist, sodass das erfindungsgemäße Verfahren mit der Helligkeitssteuerung über die Maske quasi dem bisher üblichen Verfahren überlagert wird.
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Eine weitere außerordentlich günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es dann ferner vor, dass Warnsymbole oder Warnhinweise unabhängig von der Helligkeitsmaske mit zumindest der Basishelligkeit angezeigt werden. Warnsymbole oder Warnhinweise, welche für die das Fahrzeug steuernde Person entsprechend wichtig sind, werden also nicht über die Helligkeitsmaske abgedunkelt, sondern leuchten auf jeden Fall zumindest mit der Basishelligkeit oder gegebenenfalls sogar noch einer höheren Helligkeit, sodass diese, auch wenn sie gerade nicht im Blickfeld der das Fahrzeug steuernden Person liegen, in jedem Fall optisch wahrnehmbar sind und die das Fahrzeug steuernde Person damit in der gedachten Art und Weise warnen können.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Helligkeitsmaske so ausgestaltet ist, dass die Helligkeit ausgehend vom Mittelpunkt hin zum Rand der Helligkeitsmaske in einem logarithmischen Verlauf abnimmt. Zwar wären auch andere Verläufe, beispielsweise ein linearer Verlauf, oder alle anderen denkbaren Verläufe mit entsprechenden Bögen, Stufen oder dgl. denkbar. Der logarithmische Verlauf bietet jedoch einen einfachen und effizienten Weg, die Helligkeit so zu steuern, dass der Mittelpunkt und die ihn direkt umgebenden Bereiche ausreichend hell sind, um hier die notwendigen Informationen schnell und einfach wahrnehmen zu können, und dass die Helligkeit dann in einem für das menschliche Empfinden angenehmen Maß ausgehend vom Mittelpunkt zum Rand der Helligkeitsmaske hin abnimmt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben und erläutert wird.
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Dabei zeigen:
- 1 ein schematisch angedeutetes Cockpit eines Fahrzeugs mit einer das Fahrzeug steuernden Person;
- 2 eine schematisch angedeutete Helligkeitsmaske;
- 3 die Helligkeitsverteilung in einer solchen Helligkeitsmaske;
- 4 und 5 zwei beispielhafte Szenarien zur Nutzung der Helligkeitsmaske; und
- 6 eine schematische Darstellung einer Menüsteuerung zur beispielhaften Einstellung der minimalen Resthelligkeit.
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In der Darstellung der 1 ist ein in seiner Gesamtheit nicht näher bezeichnetes Fahrzeug mit einem Blick von innen nach außen dargestellt. Dabei ist ein mit 1 bezeichnetes Cockpit hinter einer mit 2 bezeichneten Windschutzscheibe zu erkennen. Ein Teil des Cockpits 1 wird dabei durch drei einzelne Displays 31, 32 und 33 ausgebildet. Ferner ist ein Lenkrad 4 zu erkennen, sowie ein angedeuteter Kopf einer das Fahrzeug steuernden Person 5. Außerdem ist in der Darstellung der 1 über eine gestrichelte Linie mit Pfeil eine Blickrichtung der das Fahrzeug steuernden Person 5 eingezeichnet. Über eine im Bereich der Windschutzscheibe 2 oben angeordnete Einrichtung 6 zur Erfassung der Blickrichtung der Person 5 lässt sich diese Blickrichtung in an sich bekannter Art und Weise erfassen.
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Insbesondere beim Fahren in der Nacht ist es nun wichtig und für die Fahrzeugsicherheit entscheidend, dass eine bestmögliche Außenbeleuchtung bereitgestellt wird, um der das Fahrzeug steuernden Person 5 einen möglichst guten Blick in die Umgebung des Fahrzeugs und auf das das Fahrzeug umgebende Verkehrsgeschehen zu ermöglichen. Ferner ist es so, dass die Displays 31, 32, 33 innerhalb des Fahrzeugs in ihrer Eigenschaft als Anzeige- und Bedienoberflächen zu einer relativ hohen Helligkeit führen, was überflüssige Sehreize erzeugt und den Blick in die Umgebung des Fahrzeugs gegebenenfalls beeinträchtigt. Die Displays 31, 32, 33 einfach abzuschalten, ist jedoch auch keine Option, da hier entsprechende Informationen vorliegen, welche für die Person 5 gegebenenfalls wichtig sind, beispielsweise im Display 31 die gefahrene Geschwindigkeit oder im Display 32 wie hier angedeutet eine Karte, über welche eine Routenplanung dargestellt wird, sodass die das Fahrzeug steuernde Person 5 der gewünschten und vorgegebenen Route einfach und effizient folgen kann.
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Aus diesem Grund ist ergänzend zu der in bekannter Art variablen Basishelligkeit der Displays 31, 32, 33 eine Helligkeitsmaske vorgesehen. Diese mit 7 bezeichnete Helligkeitsmaske ist in der Darstellung der 2 schematisch angedeutet. In ihrem Mittelpunkt 8 weist die Helligkeitsmaske 7 die höchste Helligkeit auf. Diese nimmt zum Rand hin dann entsprechend ab. Dabei sind verschiedene Verläufe der abnehmenden Helligkeit denkbar. Die Darstellung in 2 nutzt einen mehr oder weniger linearen Verlauf, welcher zur grafischen Darstellung hier am besten geeignet war. Ideal für die nachfolgend erläuterte Anwendung zur Helligkeitssteuerung der Displays 31, 32, 33 ist jedoch ein Verlauf, wie er in der Darstellung der 3 entsprechend angedeutet ist. Im Mittelpunkt 8 liegt die höchste Helligkeit vor. Eine Basishelligkeit des jeweiligen Displays 31, 32, 33 wird dazu mit dem Wert 1 multipliziert, bleibt also unverändert. Je weiter ein Bildpunkt vom Mittelpunkt 8 entfernt liegt, desto kleiner wird der Wert, mit dem er multipliziert wird, bis hin zum Wert 0 am äußeren Rand, sodass der Punkt dort nicht mehr sichtbar ist, sondern lediglich schwarz dargestellt wird. Dieser Verlauf verhält sich dabei wie in der durchgezogenen Linie im Diagramm der 3, welches die Zahlenwerte auf der y-Achse und eine Winkelabweichung α vom Mittelpunkt 8 hin zum Rand auf der x-Achse zeigt.
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Der durchgezogene Verlauf variiert die Werte dabei von dem Wert 1 im Mittelpunkt über einen logarithmischen Zusammenhang bis hin zum Wert 0 bei einem Blickwinkel, welcher den äußeren Rand der Helligkeitsmaske 7 symbolisiert. Dieser Wert, welcher hier mit 0 angegeben ist, wird als die Resthelligkeit bezeichnet. Dieser Wert lässt sich beispielsweise durch die das Fahrzeug steuernde Person 5 individuell einstellen. Wünscht diese Person beispielsweise, dass die Inhalte der Displays 31, 32, 33 auch dann noch grundsätzlich durchscheinen, wenn sie weit entfernt von dem bis zur Basishelligkeit aufgehellten Mittelpunkt 8 liegen, dann kann sie dies entsprechend einstellen. Eine solche individuelle Einstellung ist durch die gestrichelte Linie in der Darstellung der 3 entsprechend angedeutet. Rein beispielhaft kann die Resthelligkeit hier bei ca. 40% oder 0,4 auf der y-Achse liegen.
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In den Darstellungen der 4 und 5 ist nun rein beispielhaft die Anwendung der Helligkeitsmaske 7 gezeigt. Dazu wird die Blickrichtung der Person 5 über die hierfür geeignete Einrichtung 6 erfasst. In der Darstellung der 4 ist diese beispielsweise auf die linke Seite der Kartendarstellung in dem Display 32 gerichtet. Der Mittelpunkt 8 der Helligkeitsmaske 7, von welcher hier der im Bereich der beispielhaft gezeigten Displays 32 und 33 liegende Ausschnitt dargestellt ist, liegt dann genau in dem Bereich, auf den der Blick der Person 5 gerichtet ist, sodass die hier befindlichen Inhalte entsprechend gut zu erkennen sind, bevor die Helligkeit entsprechend abfällt und die weiteren Inhalte und beispielsweise das Display 33 in der Darstellung der 4 nicht oder nicht mehr so stark leuchten. Hierdurch wird eine Fokussierung auf den Mittelpunkt 8 der Helligkeitsmaske, also ihren hellsten Punkt ermöglicht. In der Darstellung der 5 ist dasselbe Szenario nochmals gezeigt, wobei der Blick jetzt nicht mehr auf das Display 32, sondern auf den rechten Rand des Displays 33 gerichtet ist. Der Mittelpunkt 8 und damit der Punkt der größten Helligkeit wandert in diesen Bereich. Damit lässt sich jeweils der für die Person 5 wichtige Bereich so beleuchten, dass die entsprechenden Informationen hier zu erkennen sind, die Gesamthelligkeit aller Displays 31, 32, 33 zusammen jedoch so gering bleibt, dass eine Ablenkung durch Sehreize im peripheren Blickfeld entsprechend minimiert wird.
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In der Darstellung der 6 ist abschließend eine Menüsteuerung gezeigt, welche zur Einstellung der Displayhelligkeit bei Nacht dient. Hier kann eingestellt werden, ob die Displayhelligkeit homogen bei einer vorgegebenen oder individuell einstellbaren Basishelligkeit verbleibt, letztlich also das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren genutzt wird. Wünscht die Person dagegen eine blickwinkelgesteuerte Anpassung der Helligkeit über die Helligkeitsmaske 7, dann kann sie diesen Punkt entsprechend auswählen. In der 6 rechts ist dann angezeigt, dass für die Auswahl „blickwinkelabhängig“ eine weitere Auswahl möglich ist, um die Resthelligkeit entsprechend einzustellen, hier beispielsweise auf 40%, also auf den Wert, 0,4 im Diagramm der 3, sodass sich hier der in 3 gestrichelt dargestellte Wert ergibt.
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In vergleichbarer Art und Weise lässt sich auch die Basishelligkeit einstellen oder andere Kenngrößen und Schwellenwerte zur Steuerung der Displays 31, 32, 33 so wie es allgemein bekannt und üblich ist. Diese Basiseinstellungen lassen sich dann bei der blickwinkelabhängigen Einstellung durch die Helligkeitsmaske 7 überlagern, um so die gewünschte Helligkeitsverteilung zu erreichen, welche die bereits mehrfach genannten Vorteile hinsichtlich der Verkehrssicherheit bei Fahrten in der Dunkelheit oder Dämmerung ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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