DE102020125168B3 - Head-up display device and method of operation thereof - Google Patents
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Abstract
Eine erfindungsgemäße Head-Up-Display-Einrichtung und ein Betriebsverfahren davon umfassen eine Erfassungsplatine zum Erfassen der Strahlungsintensität des Sonnenlichts und der Lichtfokussierpositionen, wobei die Erfassungsplatine gemäß der Umgebungstemperatur in der Head-Up-Display-Einrichtung und der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente bestimmt, ob die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente reduziert oder die Hintergrundbeleuchtungskomponente abgeschaltet werden soll, um zu verhindern, dass das Anzeigefeld durch eine durch Sonnenlicht verursachte thermische Fokussierung beschädigt wird, und um ferner zu verhindern, dass das Reduzieren der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente oder das Abschalten der Hintergrundbeleuchtungskomponente zu oft vorgenommen wird.A head-up display device according to the invention and an operating method thereof comprise a detection board for detecting the radiation intensity of the sunlight and the light focusing positions, wherein the detection board according to the ambient temperature in the head-up display device and the backlight brightness of the backlight component determines whether the Backlight brightness of the backlight component should be reduced or the backlight component should be turned off in order to prevent the display panel from being damaged by thermal focusing caused by sunlight, and also to prevent the backlight brightness of the backlight component being reduced or the backlight component turned off too often .
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeige und insbesondere eine am Fahrzeug montierte Head-Up-Display-Einrichtung und ein Betriebsverfahren davon.The present invention relates to a display, and more particularly to a vehicle-mounted head-up display device and an operating method thereof.
Stand der TechnikState of the art
Es handelt sich bei der heute in Fahrzeugen verwendeten Head-up-Display-Technologie um ein optisches System, das in der Regel aus zwei Hauptgeräten, nämlich einem Projektor und einem Kombinierspiegel, besteht. Der Projektor besteht aus einer Signallichtquelle, einem Projektionsspiegel und weiteren optischen Elementen. Die Signallichtquelle des Projektors besteht aus einer LCD-Flüssigkristallanzeige oder aus einer CRT-Kathodenstrahlröhre, wobei das Licht von der Signallichtquelle emittiert und dann mit dem Projektor zum Kombinierspiegel auf einer Glasscheibe (oder auf einem transparenten Spezialbildschirm) projiziert wird, anschließend werden die Texte oder Bilder mittels des Kombinierspiegels angezeigt.The head-up display technology used in vehicles today is an optical system that usually consists of two main devices, namely a projector and a combining mirror. The projector consists of a signal light source, a projection mirror and other optical elements. The signal light source of the projector consists of an LCD liquid crystal display or a CRT cathode ray tube, the light emitted from the signal light source is then projected by the projector to the combining mirror on a glass panel (or on a special transparent screen), after which the texts or images are displayed indicated by the combining mirror.
Ein übliches Head-up-Display für Fahrzeuge ist aus dem japanischen Patent
Es wird auf
Es wird auf
Es wird auf
Der verwendete Kaltlichtspiegel ist ein spezieller Spiegel (vgl.
Um die oben beschriebenen technischen Nachteile zu lösen, wurden in der Industrie verschiedene Lösungen vorgeschlagen, wobei die Technologien in diesem Zusammenhang in den vorherigen Patenten
Ergänzend sei auch auf Dokument
Bei der bereits in den oben genannten vorherigen Patenten beschriebenen Anwendungstechnologie der Head-up-Displays treten bei der Verwendung immer noch häufig Mängel auf.The head-up display application technology already described in the above-mentioned previous patents still frequently encounters defects in use.
Aufgabe der Erfindungobject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu beseitigen und eine Head-Up-Display-Einrichtung und insbesondere ein Head-up-Display zu schaffen, mit dem verhindert wird, dass das Anzeigefeld durch eine durch Sonnenlicht verursachte thermische Fokussierung beschädigt wird.The object of the invention is to eliminate the above disadvantages and to provide a head-up display device, and in particular a head-up display, which prevents the display panel from being damaged by thermal focusing caused by sunlight .
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Head-Up-Display-Einrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen Hauptkörper, wobei ein Aufnahmeraum und ein Lichtauslass im Inneren des Hauptkörpers vorgesehen sind; ein Anzeigemodul, das im Aufnahmeraum angeordnet ist und ein Anzeigefeld und eine Hintergrundbeleuchtungskomponente aufweist, wobei die Hintergrundbeleuchtungskomponente eine Hintergrundbeleuchtungshelligkeit aufweist; einen ersten Reflektor, der im Aufnahmeraum angeordnet ist; einen zweiten Reflektor, der im Aufnahmeraum gegenüber dem ersten Reflektor angeordnet ist; und eine Erfassungsplatine, die im Aufnahmeraum angeordnet ist und sich relativ weit weg vom zweiten Reflektor auf der Rückseite des ersten Reflektors befindet und mit mehreren Lichtsensorelementen versehen ist; wobei Sonnenlicht in den Lichtauslass einfällt und durch den zweiten Reflektor fokussiert und dann zum ersten Reflektor reflektiert wird und dann weiter durch den ersten Reflektor zum Anzeigefeld reflektiert wird, wobei die Erfassungsplatine gemäß der Signalverteilung der mehreren Lichtsensorelemente die Lichtfokussierpositionen des auf das Anzeigefeld projizierten Sonnenlichts erhält und gemäß der Signalstärke der mehreren Lichtsensorelemente die Strahlungsintensität des Sonnenlichts erhält.In order to achieve the above object, the present invention provides a head-up display device, comprising: a main body, wherein an accommodating space and a light outlet are provided inside the main body; a display module arranged in the receiving space and having a display panel and a backlight component, the backlight component having a backlight brightness; a first reflector arranged in the accommodation space; a second reflector disposed in the accommodating space opposite to the first reflector; and a detection board disposed in the accommodating space and located relatively far from the second reflector on the back side of the first reflector and provided with a plurality of light sensing elements; wherein sunlight enters the light outlet and is focused by the second reflector, and then reflected to the first reflector, and then further reflected by the first reflector to the display panel, wherein the detection board according to the signal distribution of the plurality of light sensor elements obtains the light focusing positions of the sunlight projected on the display panel and obtains the irradiance of the sunlight according to the signal strength of the plurality of light sensor elements.
Vorzugsweise umfasst die Head-Up-Display-Einrichtung ferner einen Wärmespiegel, der an einer beliebigen Position im Lichtweg vom Anzeigefeld zum Lichtauslass angeordnet ist.Preferably, the head-up display device further includes a thermal mirror disposed at an arbitrary position in the light path from the display panel to the light outlet.
Vorzugsweise umfasst die Head-Up-Display-Einrichtung ferner einen Polarisator, der an einer beliebigen Position im Lichtweg vom Anzeigefeld zum Lichtauslass angeordnet ist.Preferably, the head-up display device further comprises a polarizer, which is arranged at an arbitrary position in the light path from the display panel to the light outlet.
Vorzugsweise umfasst die Head-Up-Display-Einrichtung ferner einen Lüfter.Preferably, the head-up display device further includes a fan.
Vorzugsweise ist ferner ein Temperaturerfassungsmodul im Aufnahmeraum der Head-Up-Display-Einrichtung angeordnet.Furthermore, a temperature detection module is preferably arranged in the receiving space of the head-up display device.
Vorzugsweise ist der zweite Reflektor ein Konkavspiegel oder ein gekrümmter Spiegel.Preferably the second reflector is a concave mirror or a curved mirror.
Vorzugsweise ist der erste Reflektor ein flacher Spiegel oder ein gekrümmter Spiegel.Preferably the first reflector is a flat mirror or a curved mirror.
Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit des ersten Reflektors in den Spektren des sichtbaren Lichts und Infrarotlichts weniger als 15 %.Preferably, the average transmittance of the first reflector in the visible and infrared spectra is less than 15%.
Vorzugsweise erfassen die Lichtsensorelemente sichtbares Licht oder Infrarotlicht bzw. sichtbares Licht und Infrarotlicht.The light sensor elements preferably detect visible light or infrared light or visible light and infrared light.
Eine weitere Konfiguration der vorliegenden Erfindung stellt eine Head-Up-Display-Einrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen Hauptkörper, wobei ein Aufnahmeraum und ein Lichtauslass im Inneren des Hauptkörpers vorgesehen sind; ein Anzeigemodul, das im Aufnahmeraum angeordnet ist und ein Anzeigefeld und eine Hintergrundbeleuchtungskomponente aufweist, wobei die Hintergrundbeleuchtungskomponente eine Hintergrundbeleuchtungshelligkeit aufweist; einen ersten Reflektor, der im Aufnahmeraum angeordnet ist; einen zweiten Reflektor, der im Aufnahmeraum angeordnet ist; einen Wärmespiegel, der an einer beliebigen Position im Lichtweg vom Anzeigefeld zum ersten Reflektor angeordnet ist, wobei ein eingeschlossener Winkel θ von weniger als 90° und mehr als 0° zwischen der Spiegelfläche des Wärmespiegels und dem Lichtweg vorgesehen ist; und eine Erfassungsplatine, die im Aufnahmeraum angeordnet ist und sich neben dem Lichtweg zwischen dem ersten Reflektor und dem Wärmespiegel befindet und mit mehreren Lichtsensorelementen versehen ist; wobei Sonnenlicht in den Lichtauslass einfällt und durch den zweiten Reflektor fokussiert und dann zum ersten Reflektor reflektiert wird und dann weiter durch den ersten Reflektor zum Wärmespiegel reflektiert wird, wobei ein Teil des Sonnenlichts den Wärmespiegel passiert und dann das Anzeigefeld erreicht und der andere Teil des Sonnenlichts vom Wärmespiegel reflektiert wird und dann die Erfassungsplatine erreicht, wobei die Erfassungsplatine gemäß der Signalverteilung der mehreren Lichtsensorelemente die Lichtfokussierpositionen des auf das Anzeigefeld projizierten Sonnenlichts erhält und gemäß der Signalstärke der mehreren Lichtsensorelemente die Strahlungsintensität des Sonnenlichts erhält.Another configuration of the present invention provides a head-up display device, comprising: a main body, wherein an accommodating space and a light outlet are provided inside the main body; a display module arranged in the receiving space and has a display panel and a backlight component, the backlight component having a backlight brightness; a first reflector arranged in the accommodation space; a second reflector arranged in the accommodation space; a thermal mirror placed at an arbitrary position in the light path from the display panel to the first reflector, wherein an included angle θ of less than 90° and more than 0° is provided between the mirror surface of the thermal mirror and the light path; and a detection board disposed in the accommodating space and located adjacent to the light path between the first reflector and the heat mirror and provided with a plurality of light sensing elements; whereby sunlight enters the light outlet and is focused by the second reflector and then reflected to the first reflector and then further reflected by the first reflector to the heat mirror, with part of the sunlight passing through the heat mirror and then reaching the display panel and the other part of the sunlight is reflected by the heat mirror and then reaches the detection board, the detection board obtaining the light focusing positions of the sunlight projected on the display panel according to the signal distribution of the plurality of light sensor elements, and obtaining the radiation intensity of the sunlight according to the signal strength of the plurality of light sensor elements.
Vorzugsweise umfasst die Head-Up-Display-Einrichtung ferner einen Polarisator, der an einer beliebigen Position im Lichtweg vom Anzeigefeld zum Lichtauslass angeordnet ist.Preferably, the head-up display device further comprises a polarizer, which is arranged at an arbitrary position in the light path from the display panel to the light outlet.
Vorzugsweise umfasst die Head-Up-Display-Einrichtung ferner einen Lüfter.Preferably, the head-up display device further includes a fan.
Vorzugsweise ist ferner ein Temperaturerfassungsmodul im Aufnahmeraum der Head-Up-Display-Einrichtung angeordnet.Furthermore, a temperature detection module is preferably arranged in the receiving space of the head-up display device.
Vorzugsweise ist der zweite Reflektor ein Konkavspiegel oder ein gekrümmter Spiegel.Preferably the second reflector is a concave mirror or a curved mirror.
Vorzugsweise ist der erste Reflektor ein flacher Spiegel oder ein gekrümmter Spiegel.Preferably the first reflector is a flat mirror or a curved mirror.
Vorzugsweise erfassen die Lichtsensorelemente sichtbares Licht oder Infrarotlicht bzw. sichtbares Licht und Infrarotlicht.The light sensor elements preferably detect visible light or infrared light or visible light and infrared light.
Ferner erfasst das Temperaturerfassungsmodul die Umgebungstemperatur in der Head-Up-Display-Einrichtung und vergleicht die Bedingungen der Lichtfokussierposition, der Strahlungsintensität, der Umgebungstemperatur und der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit mit den durch Software simulierten Ergebnissen oder tatsächlichen experimentellen Ergebnissen, um auf dem Anzeigefeld für die Lichtfokussierpunkte mögliche Temperatur-Zeit-Kurven zu schätzen; wobei die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit reduziert oder die Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet wird, bevor die Lichtfokussierpunkte auf dem Anzeigefeld die Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur erreichen, um zu verhindern, dass das Anzeigefeld durch eine durch Sonnenlicht verursachte thermische Fokussierung beschädigt wird, und um ferner zu verhindern, dass das Reduzieren der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit oder das Ausschalten der Hintergrundbeleuchtung zu oft vorgenommen wird.Further, the temperature detection module detects the ambient temperature in the head-up display device, and compares the conditions of the light focusing position, the irradiance, the ambient temperature and the backlight brightness with the software simulated results or actual experimental results to show the possible temperature on the display panel for the light focusing points - estimate time curves; wherein the backlight brightness is reduced or the backlight is turned off before the light focusing points on the display panel reach the heat-resistance limit temperature, to prevent the display panel from being damaged by thermal focusing caused by sunlight, and further to prevent reducing the backlight brightness or the Turning off the backlight is made too often.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Betriebsverfahren für die Head-Up-Display-Einrichtung bereit, wobei mindestens eine Hintergrundbeleuchtungskomponente, ein Anzeigefeld, ein erster Reflektor, ein zweiter Reflektor und eine Windschutzscheibe nacheinander im Lichtweg der virtuellen Bildanzeige der Head-Up-Display-Einrichtung angeordnet sind. Die Schritte des Betriebsverfahrens umfassen Folgendes: Erfassen des den ersten Reflektor erreichenden und passierenden Sonnenlichts mittels der mehreren Lichtsensorelemente der Erfassungsplatine oder Erfassen eines Teils des Sonnenlichts, das durch den zwischen dem ersten Reflektor und dem Anzeigefeld angeordneten Wärmespiegel reflektiert wird, um eine Lichtfokussierposition und die Strahlungsintensität des auf das Anzeigefeld projizierten Sonnenlichts zu erhalten; Berechnen der Zeit, die ein Lichtfokussierpunkt auf dem Anzeigefeld zum Erreichen der Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur benötigt, gemäß der Lichtfokussierposition, der Strahlungsintensität, der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente und der Umgebungstemperatur in der Head-Up-Display-Einrichtung; und Reduzieren der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente und Abschalten der Hintergrundbeleuchtungskomponente bzw. zuerst Reduzieren der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente und dann Abschalten der Hintergrundbeleuchtungskomponente vor Erreichen der Zeit.Furthermore, the present invention provides an operating method for the head-up display device, wherein at least one backlight component, a display panel, a first reflector, a second reflector and a windshield sequentially in the light path of the virtual image display of the head-up display device are arranged. The steps of the operating method include the following: detecting the sunlight reaching and passing through the first reflector by means of the plurality of light sensor elements of the detection board, or detecting a part of the sunlight reflected by the heat mirror arranged between the first reflector and the display panel to determine a light focusing position and the radiation intensity to obtain the sunlight projected on the display panel; calculating the time required for a light focusing point on the display panel to reach the heat resistance limit temperature according to the light focusing position, the irradiance, the backlight brightness of the backlight component, and the ambient temperature in the head-up display device; and reducing the backlight brightness of the backlight component and turning off the backlight component, or first reducing the backlight brightness of the backlight component and then turning off the backlight component before the time is reached.
Hierbei wird die Zeit, die das Anzeigefeld zum Erreichen der Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur benötigt, unter Verwendung einer Formel zum Schätzen der Temperatur berechnet, wobei die in der Formel zum Schätzen der Temperatur verwendeten Parameter die Strahlungsintensität, die Lichtfokussierposition, die Umgebungstemperatur und die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit umfassen.Here, the time required for the panel to reach the heat-resistance limit temperature is calculated using a temperature estimation formula, and the parameters used in the temperature estimation formula include irradiance, light focusing position, ambient temperature, and backlight brightness.
Hierbei sind bei den mehreren Lichtsensorelementen mehrere Einstrahlpositionen definiert, wobei die Lichtfokussierpositionen aus einem gelesenen Signalwert der mehreren Einstrahlpositionen durch Auswählen der Werte über einem Schwellenwert oder der höchsten Werte erhalten werden.In this case, a plurality of irradiation positions are defined for the plurality of light sensor elements, with the light focusing positions being derived from a read signal value of the plurality of irradiation positions can be obtained by selecting the values above a threshold or the highest values.
In der vorliegenden Erfindung werden gewöhnliche Reflektoren verwendet. Durch Verwenden eines kleinen Teils des die Reflektoren passierenden Lichts, einschließlich des sichtbaren Lichts und Infrarotlichts, oder durch Verwenden eines Teils des durch den Wärmespiegel reflektierten Lichts wird das Sonnenlicht erfasst, um die Kosten effektiv zu senken. Ohne Verwendung des auf dem Anzeigefeld angeordneten Temperatursensors wird das projizierte Licht nicht blockiert und es kommt zu keiner Beeinträchtigung der Bildqualität. Darüber hinaus weist die vorliegende Erfindung eine hohe Schätzgenauigkeit auf und wird die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit nur bei Bedarf reduziert oder die Hintergrundbeleuchtung nur bei Bedarf ausgeschaltet.Ordinary reflectors are used in the present invention. By using a small part of the light passing through the reflectors, including the visible light and infrared light, or by using a part of the light reflected by the heat mirror, the sunlight is captured to effectively reduce costs. Without using the temperature sensor placed on the display panel, the projected light is not blocked and the picture quality is not affected. In addition, the present invention has a high estimation accuracy and only reduces the backlight brightness or turns off the backlight only when necessary.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Head-up-Displays;1 Fig. 12 shows a schematic representation of a conventional head-up display; -
2 zeigt eine schematische Darstellung der Sonnenprojektion des herkömmlichen Head-up-Displays;2 Fig. 12 shows a schematic representation of the solar projection of the conventional head-up display; -
3 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeigetafel und eines Temperatursensors;3 Fig. 12 shows a schematic representation of a conventional liquid crystal display panel and a temperature sensor; -
4 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Head-up-Displays, bei dem Gegenmaßnahmen gegen Sonnenwärme getroffen wurden;4 Fig. 12 is a schematic diagram of a conventional head-up display in which solar heat countermeasures have been taken; -
5 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kaltlichtspiegels;5 shows a schematic representation of a conventional dichroic mirror; -
6 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;6 shows a schematic representation of a first embodiment according to the present invention; -
7 zeigt eine schematische Darstellung der Sonnenlichtfokussierung;7 shows a schematic representation of sunlight focusing; -
8 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Sonnenlichtfokussierung;8th shows another schematic representation of sunlight focusing; -
9 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;9 shows a schematic representation of a second embodiment according to the present invention; -
10 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;10 shows a schematic representation of a third embodiment according to the present invention; -
11 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;11 shows a schematic representation of a fourth embodiment according to the present invention; -
12 zeigt eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;12 shows a schematic representation of a fifth embodiment according to the present invention; -
13 zeigt ein schematisches Simulationsdiagramm der Temperatur-Zeit-Kurven der Lichtfokussierpunkte auf dem Anzeigefeld, wenn das Sonnenlicht fokussiert wird;13 Fig. 12 shows a schematic simulation diagram of the temperature-time curves of the light focusing points on the display panel when the sunlight is focused; -
14 zeigt schematische Darstellungen zur Bestimmung der Verteilung von Signalen der Sonnenlichtfokussierung im ersten bis fünften Ausführungsbeispiel;14 Fig. 12 shows diagrams for determining the distribution of signals of focusing sunlight in the first to fifth embodiments; -
15 und16 zeigen schematische Darstellungen eines sechsten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;15 and16 show schematic representations of a sixth embodiment according to the present invention; -
17 zeigt eine schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;17 shows a schematic representation of a seventh embodiment according to the present invention; -
18 zeigt eine schematische Darstellung eines achten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;18 shows a schematic representation of an eighth embodiment according to the present invention; -
19 zeigt eine schematische Darstellung eines neunten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;19 shows a schematic representation of a ninth embodiment according to the present invention; -
20 zeigt schematische Darstellungen zur Bestimmung der Verteilung von Signalen der Sonnenlichtfokussierung im sechsten bis neunten Ausführungsbeispiel.20 Fig. 12 shows schematic representations for determining the distribution of signals of the sunlight focussing in the sixth to ninth embodiments.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments
Zum vollständigen Verständnis der spezifischen Implementierung, der Struktur und der erzielten Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben.For a complete understanding of the specific implementation, the structure and the achieved effects of the present invention, the exemplary embodiments are described in detail below with reference to the figures.
Es wird auf die
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Reflektor 3 ein Reflektor 3 mit einer geringen Lichtdurchlässigkeit. Ein von der Außenseite des Fahrzeugs kommendes Sonnenlicht S tritt über die Windschutzscheibe G in den Lichtauslass 12 ein und wird durch den zweiten Reflektor 4 fokussiert und dann zum ersten Reflektor 3 reflektiert und wird dann weiter durch den ersten Reflektor 3 zum Anzeigefeld 21 reflektiert. Hierbei ist die Lichtdurchlässigkeit des ersten Reflektors 3 niedrig (die Lichtdurchlässigkeit ist niedriger als 15 % und der Reflexionsgrad ist höher als 85 %). Das meiste Licht (zum Beispiel ungefähr 94 %) wird zum Anzeigefeld 21 reflektiert, aber ein kleiner Anteil (zum Beispiel ungefähr 0,05 %) passiert den ersten Reflektor 3 und erreicht die Erfassungsplatine 5. Die hinter dem ersten Reflektor 3 angeordneten Lichtsensorelemente 51 können sichtbares Licht oder Infrarotlicht bzw. sichtbares Licht und Infrarotlicht erfassen. Gemäß der Signalverteilung der mehreren Lichtsensorelemente 51 kann die Erfassungsplatine die Lichtfokussierpositionen des auf das Anzeigefeld 21 projizierten Sonnenlichts S erhalten und gemäß der Signalstärke der mehreren Lichtsensorelemente 51 die Strahlungsintensität des Sonnenlichts S erhalten, um zu bestimmen, ob die Strahlungsintensität des Sonnenlichts stark genug ist, das Anzeigefeld 21 zu beschädigen.In the present exemplary embodiment, the
Sowohl das Sonnenlicht S als auch das durch das Anzeigemodul 2 projizierte Bildlicht strahlen auf den ersten Reflektor 3, aber die Helligkeit des Sonnenlichts S, dessen Strahlungsintensität stark genug ist, das Anzeigefeld 21 zu beschädigen, ist höher als die des projizierten Bildlichts. Nachdem das Sonnenlicht in die Head-Up-Display-Einrichtung eingefallen ist, wird es durch den zweiten Reflektor 4 fokussiert, bevor es den ersten Reflektor 3 erreicht. Die Helligkeit in diesem Zeitpunkt ist viel höher als die ursprüngliche Helligkeit des Sonnenlichts S. Daher kann aus der Signalstärke der mehreren Lichtsensorelemente 51 klar bestimmt werden, ob gegenwärtig starkes Sonnenlicht S strahlt und ob es stark genug ist, das Anzeigefeld 21 zu beschädigen. Wenn beispielsweise nur das auf das Anzeigefeld 21 projizierte Bildlicht vorhanden ist, betragen die gelesenen Signalwerte der mehreren Lichtsensorelemente 51 höchstens 0,2. Wenn das Sonnenlicht, das stark genug ist, das Anzeigefeld 21 zu beschädigen, fokussiert wird, betragen die gelesenen Signalwerte der mehreren Lichtsensorelemente 51 höchstens größer als 2. Der Unterschied zwischen den beiden gelesenen Signalwerten beträgt mehr als das Zehnfache. Daher kann das System klar bestimmen, ob das Signal durch das Einstrahlen von Sonnenlicht S zustande gekommen ist.Both the sunlight S and the image light projected by the
Es wird auf die
Es wird auf
Es wird auf
Es wird auf
Es wird auf
Es wird auf
Aus
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Betriebsverfahren für die Head-Up-Display-Einrichtung bereit, bei dem ein Teil des den ersten Reflektor 3 passierenden Sonnenlichts S durch die mehreren Lichtsensorelemente 51 der Erfassungsplatine 5 erfasst wird, um die Lichtfokussierposition L und die Strahlungsintensität IS des auf ein Anzeigefeld 21 projizierten Sonnenlichts S und eine durch das Temperaturerfassungsmodul 9 erfasste Umgebungstemperatur ET in der Head-Up-Display-Einrichtung zu bestimmen und ferner die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit B der Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 festzulegen. Gemäß der Lichtfokussierposition L, der Strahlungsintensität IS, der Umgebungstemperatur ET und der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit B kann berechnet werden, wie lange unter diesen Bedingungen die Lichtfokussierpunkte des auf das Anzeigefeld 21 strahlenden Sonnenlichts benötigen, um die Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur zu erreichen, und kann bewertet werden, wann die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 reduziert oder die Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 abgeschaltet werden muss, um zu verhindern, dass das Anzeigefeld 21 durch eine durch Sonnenlicht S verursachte thermische Fokussierung beschädigt wird, und um ferner zu verhindern, dass das Reduzieren der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente oder das Abschalten der Hintergrundbeleuchtungskomponente zu oft vorgenommen wird, was ansonsten zu einer Beeinträchtigung der Anzeigequalität führen würde.Furthermore, the present invention provides an operating method for the head-up display device, in which a part of the sunlight S passing through the
Die Positionen, in denen das Sonnenlicht S den ersten Reflektor 3 passiert und dann die Erfassungsplatine 5 erreicht, und die Lichtfokussierpositionen des auf dem Anzeigefeld 21 projizierten Sonnenlichts S sind in
Die zu berechnende Strahlungsintensität IS wird gemäß der Signalstärke des von den Lichtsensorelementen 51 empfangenen Sonnenlichts S bestimmt. Beispielsweise kann der gelesene Signalwert jedes Lichtsensorelements 51 durch Mitteln oder durch RMS-Berechnung der gelesenen Signalwerte der mehreren Lichtsensorelemente (möglicherweise im Bereich von 0,1 bis 3,0), wie z. B. der Werte höher als die des oberen Quartils, oder durch Mitteln oder durch RMS-Berechnung der höchsten gelesenen Signalwerte, erhalten werden, um den Wert, der die aktuelle Strahlungsintensität IS des Sonnenlichts darstellt, zu erhalten.The radiation intensity IS to be calculated is determined according to the signal strength of the sunlight S received by the
Die zu berechnende Umgebungstemperatur ET ist die aktuelle Umgebungstemperatur in der Head-Up-Display-Einrichtung, die durch das Temperaturerfassungsmodul 9 erhalten wird und in der Einheit Celsius angegeben ist.The ambient temperature ET to be calculated is the current ambient temperature in the head-up display device, which is obtained by the
Die zu berechnende Hintergrundbeleuchtungshelligkeit B der Hintergrundbeleuchtungskomponente 21 liegt im Bereich von 0 % bis 100 % und die entsprechenden Werte betragen beispielsweise 0 bis 1,0.The backlight brightness B of the
Es wird auf die
Im sechsten Ausführungsbeispiel tritt ein von der Außenseite des Fahrzeugs kommendes Sonnenlicht S über die Windschutzscheibe G in den Lichtauslass 12 ein und wird durch den zweiten Reflektor 4 fokussiert und dann zum ersten Reflektor 3 reflektiert und wird dann weiter durch den ersten Reflektor 3 zum Wärmespiegel 6 reflektiert. Ein Teil des Sonnenlichts passiert den Wärmespiegel 6 und erreicht dann das Anzeigefeld 21. Der andere Teil des Sonnenlichts wird vom Wärmespiegel reflektiert und erreicht dann die Erfassungsplatine 5. Hierbei wird der größte Teil des Infrarotlichts (zum Beispiel mehr als 85 % des Infrarotlichts) durch den Wärmespiegel 6 zur Erfassungsplatine 5 reflektiert und passiert der größte Teil des sichtbaren Lichts (zum Beispiel mehr als 85 % des sichtbaren Lichts) den Wärmespiegel und erreicht die Erfassungsplatine 5. Die auf der Erfassungsplatine 5 angeordneten Lichtsensorelemente 51 können sichtbares Licht oder Infrarotlicht bzw. sichtbares Licht und Infrarotlicht erfassen. Gemäß der Signalverteilung der mehreren Lichtsensorelemente 51 kann die Erfassungsplatine die Lichtfokussierpositionen des auf das Anzeigefeld 21 projizierten Sonnenlichts S erhalten und gemäß der Signalstärke der mehreren Lichtsensorelemente 51 die Strahlungsintensität des Sonnenlichts S erhalten, um zu bestimmen, ob die Strahlungsintensität des Sonnenlichts stark genug ist, das Anzeigefeld 21 zu beschädigen.In the sixth embodiment, a sunlight S coming from the outside of the vehicle enters the
Es wird auf
Es wird auf
Es wird auf
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein weiteres Betriebsverfahren für die Head-Up-Display-Einrichtung bereit, bei dem ein Teil des Sonnenlichts S, das durch den zwischen dem ersten Reflektor 3 und dem Anzeigefeld 21 befindlichen Wärmespiegel 6 reflektiert wird, durch die mehreren Lichtsensorelemente 51 der Erfassungsplatine 5 erfasst wird, um die Lichtfokussierposition L und die Strahlungsintensität IS des auf das Anzeigefeld 21 projizierten Sonnenlichts S und eine durch das Temperaturerfassungsmodul 9 erfasste Umgebungstemperatur ET in der Head-Up-Display-Einrichtung zu bestimmen und ferner die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit B der Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 zu erhalten. Gemäß der Lichtfokussierposition L, der Strahlungsintensität IS, der Umgebungstemperatur ET und der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit B kann berechnet werden, wie lange unter diesen Bedingungen die Lichtfokussierpunkte des auf das Anzeigefeld 21 strahlenden Sonnenlichts benötigen, um die Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur zu erreichen, und kann bewertet werden, wann die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 reduziert oder die Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 abgeschaltet werden muss, um zu verhindern, dass das Anzeigefeld 21 durch eine durch Sonnenlicht S verursachte thermische Fokussierung beschädigt wird, und um ferner zu verhindern, dass das Reduzieren der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente oder das Abschalten der Hintergrundbeleuchtungskomponente zu oft vorgenommen wird, was ansonsten zu einer Beeinträchtigung der Anzeigequalität führen würde.Furthermore, the present invention provides another operating method for the head-up display device, in which a part of the sunlight S reflected by the
Die Position, an der das Sonnenlicht S durch den Wärmespiegel 6 zur Erfassungsplatine 5 reflektiert wird, und die auf dem Anzeigefeld 21 befindliche Lichtfokussierposition des Sonnenlichts S ist in
Die zu berechnende Strahlungsintensität IS wird gemäß der Signalstärke des von den Lichtsensorelementen 51 empfangenen Sonnenlichts S bestimmt. Beispielsweise kann der gelesene Signalwert jedes Lichtsensorelements 51 durch Mitteln oder durch RMS-Berechnung der gelesenen Signalwerte der mehreren Lichtsensorelemente (möglicherweise im Bereich von 0,1 bis 3,0), wie z. B. der Werte höher als die des oberen Quartils, oder durch Mitteln oder durch RMS-Berechnung der höchsten gelesenen Signalwerte, erhalten werden, um den Wert, der die aktuelle Strahlungsintensität IS des Sonnenlichts darstellt, zu erhalten.The radiation intensity IS to be calculated is determined according to the signal strength of the sunlight S received by the
Die zu berechnende Umgebungstemperatur ET ist die aktuelle Umgebungstemperatur in der Head-Up-Display-Einrichtung, die durch das Temperaturerfassungsmodul 9 erhalten wird und in der Einheit Celsius angegeben ist.The ambient temperature ET to be calculated is the current ambient temperature in the head-up display device, which is obtained by the
Die zu berechnende Hintergrundbeleuchtungshelligkeit B der Hintergrundbeleuchtungskomponente 21 liegt im Bereich von 0 % bis 100 % und die entsprechenden Werte betragen beispielsweise 0 bis 1,0.The backlight brightness B of the
In der vorliegenden Erfindung wird berechnet, wann nach Ablauf der Einstrahlzeit T unter den Bedingungen der Lichtfokussierposition L, der Strahlungsintensität IS, der Umgebungstemperatur ET und der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit B die Temperatur in einem Lichtfokussierpunkt auf dem Anzeigefeld 21 die spezifizierte Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur überschreitet. Bevor die geschätzte Temperatur in einem Lichtfokussierpunkt auf dem Anzeigefeld 21 die Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur überschreitet, wird die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 reduziert oder die Hintergrundbeleuchtungskomponente 22 abgeschaltet, um zu verhindern, dass, wenn die Temperatur die Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur überschreitet, das Anzeigefeld 21 beschädigt wird. Auf diese Weise kann auch verhindert werden, dass das Reduzieren der Hintergrundbeleuchtungshelligkeit der Hintergrundbeleuchtungskomponente oder das Abschalten der Hintergrundbeleuchtungskomponente nur auf die Strahlungsintensität des Sonnenlichts S beschränkt ist und zu oft vorgenommen wird, was ansonsten zu einer Beeinträchtigung der Anzeigequalität führen würde.In the present invention, it is calculated when the temperature at a light focusing point on the
Hierbei ist die Formel zum Schätzen der Temperatur in einem Lichtfokussierpunkt auf dem Anzeigefeld 21 im Folgenden angegeben:
Die Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur TP des Anzeigefelds 21 kann aus den Anzeigefeldspezifikationen erhalten werden. k1 und k2 sind die Temperaturkoeffizienten des Anzeigefelds; k3 und k4 sind die angestiegenen Temperaturkoeffizienten des Anzeigefelds; C ist der Temperaturkompensationskoeffizient. Diese Koeffizienten können durch Simulation mittels Software oder experimentelle Daten erhalten werden. Durch Anwendung dieser Formel zum Schätzen der Temperatur kann geschätzt werden, wann nach Ablauf der Einstrahlzeit T unter diesen Bedingungen die Temperatur in einem Lichtfokussierpunkt auf dem Anzeigefeld 21 die spezifizierte Hitzebeständigkeitsgrenztemperatur überschreitet.The heat resistance limit temperature TP of the
Erläuterung von
Erläuterung von „
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile: In der vorliegenden Erfindung werden gewöhnliche Reflektoren verwendet. Durch Verwenden eines kleinen Teils des die Reflektoren passierenden Lichts, einschließlich des sichtbaren Lichts und Infrarotlichts, oder durch Verwenden eines Teils des durch den Wärmespiegel reflektierten Lichts wird Sonnenlicht erfasst, um die Kosten effektiv zu senken. Ohne Verwendung des auf dem Anzeigefeld angeordneten Temperatursensors wird das projizierte Licht nicht blockiert und es kommt zu keiner Beeinträchtigung der Bildqualität. Darüber hinaus tritt bei der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Anzeigefeld nicht das Problem der Verzögerung bei der Temperaturerfassung auf, wodurch die Schätzgenauigkeit verbessert und das Auftreten von unnötigen Fehleinschätzungen verringert wird, sodass die Hintergrundbeleuchtungshelligkeit nur bei Bedarf reduziert oder die Hintergrundbeleuchtung nur bei Bedarf ausgeschaltet wird.Compared to the prior art, the present invention has the following advantages: Ordinary reflectors are used in the present invention. By using a small fraction of the light passing through the reflectors, including visible light and infrared light, or by using part of the light reflected by the heat mirror, sunlight is captured to effectively reduce costs. Without using the temperature sensor placed on the display panel, the projected light is not blocked and the picture quality is not affected. In addition, the present invention does not have the problem of the temperature detection delay in relation to the display panel, thereby improving the estimation accuracy and reducing the occurrence of unnecessary misjudgment, so that the backlight brightness is reduced only when necessary, or the backlight is turned off only when necessary .
BezugszeichenlisteReference List
[Stand der Technik]
- A1
- Windschutzscheibe
- A3
- Konkavspiegel
- A4
- Anzeigefeld
- B1
- erster Reflektor
- B2
- zweiter Reflektor
- B3
- Anzeigefeld
- C1
- erster Reflektor
- C2
- zweiter Reflektor
- C3
- Infrarotlichtsensor
- T1, T2
- Temperatursensor
- S
- Sonnenlicht
- G
- Windschutzscheibe
- θ
- eingeschlossener Winkel
- 1
- Hauptkörper
- 11
- Aufnahmeraum
- 12
- Lichtauslass
- 2
- Anzeigemodul
- 21
- Anzeigefeld
- 22
- Hintergrundbeleuchtungskomponente
- 3
- erster Reflektor
- 4
- zweiter Reflektor
- 5
- Erfassungsplatine
- 51
- Lichtsensorelement
- 6
- Wärmespiegel
- 61
- Spiegelfläche
- 7
- Polarisator
- 8
- Lüfter
- 9
- Temperaturerfassungsmodul
- A1
- windshield
- A3
- concave mirror
- A4
- display panel
- B1
- first reflector
- B2
- second reflector
- B3
- display panel
- C1
- first reflector
- C2
- second reflector
- C3
- infrared light sensor
- T1, T2
- temperature sensor
- S
- sunlight
- G
- windshield
- θ
- included angle
- 1
- main body
- 11
- recording room
- 12
- light outlet
- 2
- display module
- 21
- display panel
- 22
- backlight component
- 3
- first reflector
- 4
- second reflector
- 5
- acquisition board
- 51
- light sensing element
- 6
- heat mirror
- 61
- mirror surface
- 7
- polarizer
- 8th
- Fan
- 9
- temperature acquisition module
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