DE102022205726A1

DE102022205726A1 - Verfahren zum Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren eines Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays, Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Signals zum Ansteuern eines einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und ein Display

Info

Publication number: DE102022205726A1
Application number: DE102022205726.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Strecker; Efstathios Persidis; Simon Schimpf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2023-12-14

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren (200) zum Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren eines Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays (22) zum Anzeigen eines Bildes für einen Betrachter (24), wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen umfasst und wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist, mit den Schritten,Einstellen einer homogenen Hintergrundbeleuchtung durch die Hintergrundbeleuchtungseinheit,Ausgeben eines Weißbildes auf dem Display (22),Messen einer Helligkeitsverteilung des ausgegebenen Weißbildes über Blickwinkel des Betrachters (24) auf das Display (22), wobei Leuchtdichtewerte bei unterschiedlichen Blickwinkeln des Betrachters (24) auf das Display (22) gemessen werden,Ermitteln einer Helligkeitsverteilungsfunktion mittels der gemessenen Helligkeitswerte, wobei die Helligkeitsverteilungsfunktion Leuchtdichtewerte über Blickwinkeln des Betrachters (24) auf das Display (22) abbildet,Ermitteln eines Blickwinkelbereichs des Betrachters (24) auf das Display (22), Zuordnen der Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs, Ermitteln eines minimalen Leuchtdichtewerts der Helligkeitsverteilungsfunktion und/oder eines maximalen Leuchtdichtewerts der Helligkeitsverteilungsfunktion innerhalb des Blickwinkelbereichs,Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren einer Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit über Blickwinkel des Betrachters (24) innerhalb des Blickwinkelbereichs in Abhängigkeit des minimalen und/oder maximalen Leuchtdichtewerts und der den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordneten Leuchtdichtewerte.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 10 2019 008 744 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Helligkeit von Displays bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren eines Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays zum Anzeigen eines Bildes für einen Betrachter, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen umfasst und wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist, mit den Schritten,
Einstellen einer homogenen Hintergrundbeleuchtung durch die Hintergrundbeleuchtungseinheit, Ausgeben eines Weißbildes auf dem Display, Messen einer Helligkeitsverteilung des ausgegebenen Weißbildes über Blickwinkel des Betrachters auf das Display, wobei Leuchtdichtewerte bei unterschiedlichen Blickwinkeln des Betrachters auf das Display gemessen werden,
Ermitteln einer Helligkeitsverteilungsfunktion mittels der gemessenen Helligkeitswerte, wobei die Helligkeitsverteilungsfunktion Leuchtdichtewerte über Blickwinkeln des Betrachters auf das Display abbildet,
Ermitteln eines Blickwinkelbereichs des Betrachters auf das Display, Zuordnen der Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs, Ermitteln eines minimalen Leuchtdichtewerts der Helligkeitsverteilungsfunktion und/oder eines maximalen Leuchtdichtewerts der Helligkeitsverteilungsfunktion innerhalb des Blickwinkelbereichs,
Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren einer Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit über Blickwinkel des Betrachters innerhalb des Blickwinkelbereichs in Abhängigkeit des minimalen und/oder maximalen Leuchtdichtewerts und der den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordneten Leuchtdichtewerte.
Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorteilhafterweise ein Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays zum Anzeigen eines Bildes für einen Betrachter korrigiert und somit verbessert werden. Vorzugsweise kann eine inhomogene Helligkeitsverteilung auf dem Display korrigiert und somit angeglichen werden. Hierdurch kann insbesondere eine homogene Helligkeitsverteilung auf dem Display ermöglicht werden, wodurch Bildinformationen vorzugsweise durch einen Betrachter zuverlässiger wahrgenommen werden können. Ferner können Ansteuerungssignale der Hintergrundbeleuchtungseinheit mittels der Korrekturfunktion zuverlässig und/oder sicher korrigiert werden. Vorteilhafterweise kann mittels der gewonnenen Messwerte und mittels eines Algorithmus eine individuelle Korrekturfunktion bzw. Filterfunktion definiert werden.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass die Bilddarstellung durch einen homogenen Helligkeitsverlauf verbessert wird, ohne dass eine Gesamthelligkeit der Darstellung reduziert wird, wie beispielsweise bei einer Manipulation einer Transmission von Pixeln bzw. von Graustufenwerten eines angezeigten Bildinhaltes eines Displays. Mit anderen Worten bleibt eine Gesamthelligkeit gleich bzw. diese kann ferner durch eine geeignete Einstellung einer Intensität der Hintergrundbeleuchtung kompensiert werden. Weiterhin kann die Anzahl der darstellbaren Farben gleich gehalten werden, da der Bildinhalt bzw. die Videoinformation selbst nicht manipuliert wird. Hierdurch kann insbesondere der Farbkontrast optimal ausgenutzt und/oder dargestellt werden. Weiterhin kann der Graustufengradient und/oder der Farbgradient gut, das heißt insbesondere frei von visuell wahrnehmbaren Sprüngen bzw. Helligkeitsabstufungen, also kontinuierlich, dargestellt bzw. aufgelöst werden, wodurch beispielsweise ein sogenannter Banding-Effekt vermieden werden kann.
In einer Weiterentwicklung können im Schritt des Messens einer Helligkeitsverteilung des ausgegebenen Weißbildes über Blickwinkel des Betrachters auf das Display die Leuchtdichtewerte entlang einer Horizontalen über horizontale Blickwinkel des Betrachters auf das Display gemessen werden. Hierdurch kann eine vereinfachte Ermittlung der Helligkeitsverteilung ermöglicht werden, wodurch eine optimale Korrektur der Bilddaten bei reduziertem Aufwand ermöglicht werden kann. Hierdurch kann die Ermittlung insbesondere einfach und/oder zuverlässig bei weniger Rechenkapazität durchgeführt werden kann.
In einer beispielhaften Ausgestaltung können im Schritt des Zuordnens der Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs diskrete Blickwinkel für die Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit berechnet werden und die Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion mittels der diskreten Blickwinkel zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordnet werden. Hierdurch kann die Korrektur pro Zone erfolgen, wodurch eine sichere und/oder zuverlässige Ermittlung der Korrekturfunktion und anschließende Korrektur der Ansteuersignale ermöglicht werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführung können mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest eine Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs abgesenkt und/oder angehoben werden. In einer Weiterentwicklung kann mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit unterschiedlich abgesenkt und/oder angehoben werden. Vorteilhafterweise können mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs derart verändert werden, dass ein Helligkeitsandruck auf ein Display mit derart korrigierten Leuchtdichtewerten innerhalb des Blickwinkelbereichs angeglichen werden kann. Hierdurch kann die Korrektur pro Zone oder alternativ pro Lichtquelle erfolgen, wodurch eine sichere und/oder zuverlässige Ermittlung der Korrekturfunktion und anschließende Korrektur der Ansteuersignale ermöglicht werden kann. Hierdurch können Ansteuerungssignale der Hintergrundbeleuchtungseinheit mittels der Korrekturfunktion zuverlässig und/oder sicher korrigiert werden, wodurch eine zuverlässige Homogenisierung der Helligkeitsverteilung ermöglich werden kann. Ferner kann durch eine zonenweise Ermittlung und Auslegung der Korrekturfunktion die Ermittlung der Korrekturfunktion entlang von horizontalen Schnittlinien und somit der Spalten erfolgen, wodurch die Berechnung der Korrekturfunktion und die anschließende Korrektur der Bilddaten vereinfacht und/oder zuverlässig durchgeführt werden kann. Hierdurch kann insbesondere Rechnerkapazität eingespart werden.
In einer vorteilhaften Ausführung kann der Blickwinkelbereich des Betrachters auf das Display in Abhängigkeit eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters ermittelt werden. Weiterhin kann die Korrekturfunktion in Abhängigkeit eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters ermittelt werden oder mehrere Korrekturfunktionen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Abständen des Betrachters zum Display und/oder unterschiedlichen Position des Betrachters ermittelt werden. Bewegt sich der Beobachter vor dem Display in x-Richtung, so bewegt sich auch der Helligkeitsgradient auf dem Display mit der Position des Beobachters. Mit anderen Worten ergibt sich durch die Bewegung des Beobachters vor dem Display ein dynamischer Helligkeitsgradient. Verändert der Beobachter seinen Abstand vor dem Display, beispielsweise durch Variation des Sitzabstands in einem Fahrzeug, so ändert sich der Helligkeitseindruck des Displays in Anhängigkeit des Betrachterabstands. Durch die Anpassung der Korrekturfunktion an den Abstand des Beobachters bzw. die Position des Beobachters in Bezug zum Display kann eine Qualität der dargestellten Informationen verbessert werden. Hierdurch kann insbesondere eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens physiologischer Erscheinungen wie Augenermüdung, Kopf- oder Augenschmerzen bis hin zu Übelkeit reduziert werden. Vorteilhafterweise kann die Gefahr von Motion Sickness reduziert werden, selbst wenn es sich insbesondere um statische angezeigte Bildinformationen handelt, wie zum Beispiel einen Webbrowser mit Lesetext, bei der ein Beobachter insbesondere eine zeitlich und örtlich konstante Bilddarstellung erwartet. Hierdurch kann insbesondere der Komfort für einen Betrachter, insbesondere einen Fahrzeuginsassen, erhöht werden.
Weiterhin vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen umfasst und wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist, mit den Schritten,
Bereitstellen eines Eingangssignals zum Ansteuern einer Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit,
Bereitstellen einer Korrekturfunktion,
Ermitteln des korrigierten Signals zum Ansteuern der Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit in Abhängigkeit des Eingangssignals und der Korrekturfunktion.
Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorteilhafterweise ein Ansteuern der Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays zum Anzeigen eines Bildes für einen Betrachter korrigiert und/oder verbessert werden und somit eine Darstellung eines Bildes auf dem Display verbessert werden.
Vorzugsweise kann eine inhomogene Helligkeitsverteilung auf dem Display korrigiert und somit angeglichen werden. Hierdurch kann insbesondere eine homogene Helligkeitsverteilung auf dem Display ermöglicht werden, wodurch Bildinformationen vorzugsweise durch einen Betrachter zuverlässiger wahrgenommen werden können. Vorteilhafterweise kann mittels der Korrekturfunktion in den Regelkreis zur Steuerung der Hintergrundbeleuchtungseinheit eingegriffen werden, um die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung zu modulieren, insbesondere zonenweise zu erhöhen und/oder abzusenken. Hierdurch kann eine Homogenität des angezeigten Bildinhaltes für den Beifahrer über den Blickwinkel verbessert werden.
Ein Display, beispielsweise ein Beifahrerdisplay, kann vorzugsweise über mindestens einen Schaltzustand verfügen, bei dem vorteilhafterweise ausschließlich einem sich davor befindlichen Betrachter, zum Beispiel dem Beifahrer, ein Bildinhalt angezeigt wird, während das Bild für andere Fahrzeuginsassen, insbesondere den Fahrer, möglichst gut unterdrückt werden kann. Dies ist zum Beispiel notwendig, wenn kritische Videoinformationen, zum Beispiel Bewegtbilder, beispielsweise Spielfilme, auf dem Beifahrerdisplay angezeigt werden, um eine mögliche Ablenkung des Fahrers zu vermeiden. Dadurch kann ein Beifahrerdisplay die Verkehrssicherheit erhöhen. Mit anderen Worten können Bildinhalte in einem Fahrzeug für einen Beifahrer beispielsweise derart dargestellt werden, dass die Bildinhalte konzentriert werden, wodurch ein Fahrer diese Darstellungen nicht wahrnehmen kann. Hierfür können Lichtstrahlen gerichtet und konzentriert werden, was insbesondere zu einer inhomogenen Helligkeitsverteilung führen kann. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens und die Anwendung der Korrekturfunktion kann diese inhomogene Helligkeitsverteilung korrigiert bzw. reduziert werden. Hierdurch kann die Qualität des Displays verbessert werden. Weiterhin kann die Lesbarkeit des Displays verbessert werden, da eine an den Displayrändern verminderte Helligkeit korrigiert wird. Hierdurch kann eine speziell dort dargestellte Darstellung besser durch den Betrachter wahrgenommen werden. An den Rändern können beispielsweise Symbole oder Bedienelemente dargestellt werden, wodurch dessen Wahrnehmung und Bedienung, beispielsweise bei der Touch Funktion verbessert werden kann. Ferner kann durch eine homogene Ausleuchtung des Displays eine Anstrengung des Betrachters während der Wahrnehmung der Bilddarstellung verbessert werden. Hierdurch können beispielsweise physiologische Erscheinungen wie Augenermüdung, Kopf- oder Augenschmerzen reduziert werden. Hierdurch kann insbesondere der Komfort erhöht werden.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, dass die Bilddarstellung durch einen homogenen Helligkeitsverlauf verbessert wird, ohne dass eine Gesamthelligkeit der Darstellung reduziert wird, wie beispielsweise bei einer Manipulation einer Transmission von Pixeln bzw. von Graustufenwerten eines angezeigten Bildinhaltes eines Displays. Mit anderen Worten bleibt eine Gesamthelligkeit gleich bzw. diese kann ferner durch eine geeignete Einstellung einer Intensität der Hintergrundbeleuchtung kompensiert werden. Weiterhin kann die Anzahl der darstellbaren Farben gleich gehalten werden, da der Bildinhalt bzw. die Videoinformation selbst nicht manipuliert wird. Hierdurch kann insbesondere der Farbkontrast optimal ausgenutzt und/oder dargestellt werden. Weiterhin kann der Graustufengradient und/oder der Farbgradient gut, das heißt insbesondere frei von visuell wahrnehmbaren Sprüngen bzw. Helligkeitsabstufungen, also kontinuierlich, dargestellt bzw. aufgelöst werden, wodurch beispielsweise ein sogenannter Banding-Effekt vermieden werden kann.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Verfahren auf effiziente Art und Weise realisiert werden kann. Der zu korrigierende Effekt, der durch den Lichtkonzentrator herrührt, wirkt vorzugsweise im Allgemeinen nur in einer Dimension, insbesondere der horizontalen Dimension, da ein eingesetzter Lichtkonzentrator, beispielsweise ein Lamellenfilm, die Lichtemission durch den Bildgeber im Allgemeinen nur in der horizontalen Dimension beeinflusst. Es ist daher in der Regel vorteilhaft, die Modulation der Hintergrundbeleuchtung auf diese eine Dimension zu beschränken, um dem Effekt zu korrigieren. Bei einem Edge-lit Backlight kann eine Anzahl von erforderlichen Lichtquellen entsprechend den Zonen gewählt werden. Hierdurch kann Energie für die Ansteuerung der Lichtquellen, bzw. weiterer Lichtquellen, eingespart werden. Ferner kann eine Wahrscheinlichkeit einer Erwärmung des Displays bzw. einer Überhitzung reduziert bzw. verhindert werden. Ferner kann durch die Verwendung der Hintergrundbeleuchtungseinheit eine geringe Anzahl von weiteren Komponenten verwendet werden. Hierdurch können Bauraum und/oder Kosten eingespart werden. Beispielsweise können seitlich beleuchtete Edge-lit Backlights im Allgemeinen einen geringen Bauraum in z-Richtung beanspruchen, beispielsweise im Vergleich mit einem Matrix Backlight. Ein Edge-lit Backlights kann insbesondere dünn ausgestaltet werden, was insbesondere relevant für Produktdesigns bei knappen Bauraumverhältnissen im Automobilbereich ist.
Ferner können mittels des Verfahrens vorteilhafterweise die Auswirkungen von Fertigungstoleranzen eines Displays, insbesondere eines Lichtkonzentratorelements, beispielsweise eines Lamellenfilms, zur Konzentration der Lichtstrahlen, kompensiert werden. Hierdurch kann insbesondere der Ausschuss von Displays reduziert werden, da eine inhomogene Helligkeitsverteilung infolge einer mangelhaften Fertigung mittels des Verfahrens korrigiert werden kann. Hierdurch kann insbesondere die Ausbeute erhöht und/oder die Produktionskosten reduziert werden. Ferner kann ermöglicht werden, dass produzierte Displays gleiche bzw. ähnliche Helligkeitseindrücke ausgeben, wodurch eine gleichbleibende Qualität der Displays über die Produktion ermöglicht werden kann. Durch die Korrektur der inhomogenen Helligkeitsverteilung kann insbesondere eine Qualität erhöht werden. Ferner kann der Komfort des Betrachters erhöht werden, indem die Bilddarstellung besser wahrgenommen werden kann. Hierdurch kann insbesondere eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens physiologischer Erscheinungen wie Augenermüdung, Kopf- oder Augenschmerzen bis hin zu Übelkeit reduziert werden.
In einer beispielhaften Ausführung kann im Schritt des Ermittelns des korrigierten Signals die Korrekturfunktion auf die Intensitäten der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit des Eingangssignals angewendet werden. Vorteilhafterweise kann im Schritt des Ermittelns des korrigierten Signals die Korrekturfunktion auf die Intensitäten der einzelnen Lichtquellen der Zonen angewendet werden. Hierdurch kann eine Korrektur der Intensität und somit eine Homogenisierung der Helligkeitsverteilung sicher und/oder zuverlässig ermöglicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführung kann das Verfahren weiterhin einen Schritt des Ermittelns eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters aufweisen, wobei die Korrekturfunktion in Abhängigkeit des Abstandes des Betrachters zum Display und/oder der Position des Betrachters bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren weiterhin einen Schritt des Ermittelns eines Abstandes des Betrachters zum Display oder einer Position des Betrachters aufweisen, wobei der Blickwinkelbereich des Betrachters auf das Display in Abhängigkeit des Abstandes des Betrachters zum Display oder der Position des Betrachters bereitgestellt wird. Bewegt sich der Beobachter vor dem Display in x-Richtung, so bewegt sich auch der Helligkeitsgradient auf dem Display mit der Position des Beobachters. Mit anderen Worten ergibt sich durch die Bewegung des Beobachters vor dem Display ein dynamischer Helligkeitsgradient. Verändert der Beobachter seinen Abstand vor dem Display, beispielsweise durch Variation des Sitzabstands in einem Fahrzeug, so ändert sich der Helligkeitseindruck des Displays in Anhängigkeit des Betrachterabstands. Durch die Anpassung der Korrekturfunktion an den Abstand des Beobachters bzw. die Position des Beobachters in Bezug zum Display bzw. die entsprechende Bereitstellung, kann eine Qualität der dargestellten Informationen verbessert werden. Hierdurch kann insbesondere eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens physiologischer Erscheinungen wie Augenermüdung, Kopf- oder Augenschmerzen bis hin zu Übelkeit reduziert werden. Vorteilhafterweise kann die Gefahr von Motion Sickness reduziert werden, selbst wenn es sich insbesondere um statische angezeigte Bildinformationen handelt, wie zum Beispiel einen Webbrowser mit Lesetext, bei der ein Beobachter insbesondere eine zeitlich und örtlich konstante Bilddarstellung erwartet. Hierdurch kann insbesondere der Komfort für einen Betrachter, insbesondere einen Fahrzeuginsassen, erhöht werden.
Weiterhin vorgeschlagen wird eine Hintergrundbeleuchtungseinheit zum Beleuchten eines Displays umfassend zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen, wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit ist mittels des korrigierten Signals ansteuerbar oder wird mittels des korrigierten Signals angesteuert.
Mittels der vorgeschlagenen Hintergrundbeleuchtungseinheit kann eine Beleuchtung des Displays zuverlässig und/oder sicher gewährleistet werden. Ferner kann durch die Ansteuerung mittels des korrigierten Signals eine Helligkeitsverteilung verbessert werden, indem diese insbesondere homogenisiert wird. Somit kann eine homogene Helligkeitsverteilung ermöglicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführung können die Zonen und/oder die Lichtleiterbereich unterschiedliche Breiten entlang einer Horizontalen des Displays aufweisen. In einer Weiterentwicklung kann der Lichtleiter eine Einkoppelfläche aufweisen, wobei die Einkoppelfläche der zumindest einen Lichtquelle zugewandt angeordnet ist und wobei die Einkoppelfläche schräg zur einer Normalen einer Ebene des Displays angeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführung kann der Lichtleiter an einer dem Betrachter abgewandten, ersten Seite Auskoppelstrukturen aufweisen und/oder der Lichtleiter an einer dem Betrachter zugewandten, zweiten Seite Lichtstrahlen richtende Strukturen aufweisen.
Weiterhin vorgeschlagen wird ein Display mit einer Hintergrundbeleuchtungseinheit, wobei das Display ausgebildet ist zum Anzeigen eines Bildes. Das Display kann vorzugsweise als transmissiver Bildgerber, beispielsweise als eine Flüssigkristallanzeige, ausgebildet sein. Das Display kann beispielsweise in einem Fahrzeug angeordnet sein, beispielsweise als Beifahrerdisplay ausgebildet sein. Vorteilhafterweise können mittels des Displays Bildinhalte angezeigt werden, welche eine homogenisierte Helligkeitsverteilung aufweisen. Hierdurch kann die Qualität des Displays verbessert bzw. optimiert werden. In einer Weiterentwicklung kann das Display ausgebildet sein zum Anzeigen von unterschiedlichen Bildern in zumindest zwei unterschiedlichen Blickwinkeln. Vorzugsweise kann eine Hinterleuchtung zur Darstellung eines Bildes aus dem ersten Blickwinkel mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit und deren Ansteuerung mittels des korrigierten Signals zuverlässig ermöglicht werden.
Weiterhin vorgeschlagen wird ein System mit einem Display und einer Beobachtungsvorrichtung zum Ermitteln eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters. Hierdurch kann die Korrekturfunktion und somit die Korrektur der Helligkeitsverteilung in Abhängigkeit des Abstandes des Betrachters zu dem Display und/oder der Position des Betrachters bezüglich des Displays durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem Display;
2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Beobachtungsvorrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines Displays;
4 eine schematische Darstellung eines Displays;
5 eine schematische Darstellung eines Blickwinkelbereichs;
6 eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilungsfunktion;
7 eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilung;
8 eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilung;
9 eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilung;
10 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15 eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
16 eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
17 eine schematische Darstellung einer Messung einer Helligkeitsverteilung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
18 eine schematische Darstellung eines Displays gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
19 eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
20 eine schematische Darstellung eines Lichtleiters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
21 eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
22 eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
23 eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
24 eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung:
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Fahrzeugs 20, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Autos, mit einer Anzeigevorrichtung 22. Die Anzeigevorrichtung 22 kann beispielsweise als Display 22 ausgebildet sein bzw. ein Display 22 aufweisen. Die Anzeigevorrichtung 22 ist ausgebildet zu einer Anzeige zumindest einer Bilddarstellung und/oder Videodarstellungen. Mittels der Anzeigevorrichtung 22 können beispielsweise Informationen bezüglich des Fahrzeugs 20, Fahrzeugzustandsinformationen bzw. Informationen über einen Fahrzeugmodus, Navigationshinweise, Darstellungen eines Fahrzeug Entertainmentsystems und/oder weitere Informationen angezeigt werden.
Die Anzeigevorrichtung 22 ist derart in dem Fahrzeug 20 angeordnet, dass ein oder mehrere Betrachter 24 dargestellte Informationen betrachten kann bzw. können. Ein Betrachter 24 kann insbesondere ein Fahrzeuginsasse 24, zum Beispiel ein Fahrer und/oder ein Beifahrer des Fahrzeugs 20, sein. Die Anzeigevorrichtung 22 kann beispielsweise in einer Instrumententafel bzw. einem Armaturenbrett des Fahrzeugs 20 und/oder an einem anderen Ort in einem Fahrzeug, zum Beispiel an einer Säule oder einem Sitz, zum Beispiel an einer Rückseite eines Sitzes, oder einem Fahrzeugdach angeordnet sein. In dieser vorteilhaften Ausführung ist das Display 22 in einem Bereich des Armaturenbretts des Fahrzeugs 20 vor dem Beifahrer 24 angeordnet. Das Display 22 kann somit insbesondere auch als Beifahrerdisplay 22 bezeichnet werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 20, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Autos, mit einer Beobachtungsvorrichtung 26 zum Beobachten eines Fahrzeuginnenraums und/oder eines oder mehrerer Fahrzeuginsassen 24. Die Beobachtungsvorrichtung 26 kann auch als Beobachtungssystem und/oder als Insassenbeobachtungssystem und/oder als Überwachungssystem bezeichnet werden kann. Die Beobachtungsvorrichtung 26 kann beispielsweise ausgebildet sein eine Blickrichtung, eine Körperhaltung und/oder die Position des Kopfes bzw. des Gesichts bzw. der Augen des Fahrzeuginsassen 24 oder den Müdigkeitszustand und/oder andere Vitalwerte des Fahrzeuginsassen 24 zu erfassen. In einer Weiterentwicklung kann insbesondere eine Identität des Fahrzeuginsassen 24 erfasst werden. Die Beobachtungsvorrichtung 26 kann insbesondere in einem Armaturenbrett, in einer Instrumententafel, an einem Lenkrad, an einem Fahrzeugdach, an einem Rückspiegel oder an einer Säule, zum Beispiel an einer A-Säule und/oder einer B-Säule des Fahrzeugs 20 angeordnet sein.
Zum Beobachten des Fahrzeuginsassen 24 kann die Beobachtungsvorrichtung 26 insbesondere eine Beleuchtungseinheit zum Aussenden von Lichtstrahlen, insbesondere Infrarotstrahlen, in Richtung des Fahrzeuginnenraums bzw. eines oder mehreren Fahrzeuginsassen 24, und eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen von Lichtstrahlen aufweisen. Die von der Beleuchtungseinheit ausgesendeten Lichtstrahlen werden an bzw. in dem Fahrzeuginnenraum und/oder an dem Fahrzeuginsassen 24 reflektiert und somit in Richtung der Aufnahmeeinheit gelenkt. Die Aufnahmeeinheit kann insbesondere als Kamera ausgebildet sein. Weiterhin weist die Beobachtungsvorrichtung 26 eine Steuereinheit 28 bzw. eine Auswerteeinheit 28 bzw. eine Recheneinheit 28 auf zur Ansteuerung der Beleuchtungseinheit und/oder der Aufnahmeeinheit und/oder zur Verarbeitung der mittels der Aufnahmeeinheit aufgenommenen Daten. Bei der Beobachtungsvorrichtung 26 kann es sich ferner auch um eine Kamera und/oder einen optischen Sensor handeln, die/der ohne eine gesonderte Beleuchtungseinheit ein Beobachten des Fahrzeuginsassen 24 ermöglichen kann.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Displays 22 in einer Draufsicht. Das Display 22 kann gemäß dem Display 22 gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Ferner kann das Display 22 gemäß dem Display gemäß 4 ausgebildet sein. Das Display 22 ist insbesondere ausgebildet zum Anzeigen eines Bildes mittels eines Signals. Das Display 22 kann insbesondere als LCD-Display ausgebildet sein bzw. kann ein LCD-Panel aufweisen. Ferner dargestellt ist ein Koordinatensystem 70 mit einer x-Achse 72 und eine y-Achse 74. Das Display 22 ist in dem Koordinatensystem 70 angeordnet.
In einer Weiterentwicklung kann das Display insbesondere Teil eines Systems sein, wobei das System weiterhin eine Beobachtungsvorrichtung zum Ermitteln eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters bezüglich des Displays aufweist. Die Beobachtungsvorrichtung kann beispielsweise gemäß der Beobachtungsvorrichtung gemäß 2 ausgebildet und/oder in einem Fahrzeug angeordnet sein.
Zusätzlich oder alternativ kann das System in einer Weiterentwicklung auch Sensordaten ausgehend von einem Sitz des Fahrzeugs, vorzugsweise einem Beifahrersitz, empfangen und verarbeiten um eine Position des Betrachters, vorzugsweise eines Beifahrers, bezüglich des Displays zu bestimmen.
Das Display 22 ist insbesondere ausgebildet zum Anzeigen von unterschiedlichen Bildern in zumindest zwei unterschiedlichen Blickwinkeln. Vorzugsweise kann das Display 22 als Beifahrerdisplay 22 ausgebildet sein. Das Beifahrerdisplay 22 kann insbesondere in dem Fahrzeug auf der Beifahrerseite befinden bzw. derart angeordnet sein, dass ein Beifahrer das Display 22 bzw. das Beifahrerdisplay 22 betrachten kann. Hierdurch können dem Beifahrer Bildinhalte angezeigt werden.
Das Display 22 kann insbesondere über mindestens einen ersten Schaltzustand verfügen, bei dem vorteilhafterweise ausschließlich dem Beifahrer ein Bildinhalt angezeigt wird, während das Bild für andere Fahrzeuginsassen, insbesondere den Fahrer, möglichst gut unterdrückt werden kann. Dies ist zum Beispiel notwendig, wenn kritische Videoinformationen, zum Beispiel Bewegtbilder, beispielsweise Spielfilme, auf dem Display 22 angezeigt werden, um eine mögliche Ablenkung des Fahrers zu vermeiden. Dadurch kann das Display 22 die Verkehrssicherheit erhöhen. Besitzt das Display 22 nur diesen einen Schaltzustand, so kann es auch als statisches Beifahrerdisplay bezeichnet werden. Ein statisches Beifahrerdisplay kann insbesondere den Schaltzustand nicht wechseln. Diesen ersten eingeschränkten Schaltzustand bezeichnet man auch als Privacy Modus bzw. Beifahrermodus. In diesem Schaltzustand ergibt sich eine über den horizontalen Blickwinkel des Betrachters auf das Display konzentrierte Helligkeitsverteilung, insbesondere gemäß der Helligkeitsverteilung gemäß 6. Diese Helligkeitsverteilung ist im Allgemeinen unabhängig vom technologischen Aufbau des Beifahrerdisplays. Mit anderen Worten kann jedes Beifahrerdisplay unabhängig von dessen Aufbau im Allgemeinen diese Helligkeitsverteilung aufweisen, wenn es in einen Privacy Modus betrieben wird. Für die Anwendung des Verfahrens gemäß der vorgeschlagenen Erfindung kann es insbesondere ausreichen, dass das Display den Modus des Beifahrermodus aufweist.
Mit anderen Worten kann das Verfahren angewendet werden, wenn ein Display in einem Beifahrermodus betrieben werden kann.
Das Beifahrerdisplay kann auch mehrere Schaltzustände aufweisen, wobei es möglich ist zwischen diesen Schaltzuständen zu wechseln. Man bezeichnet ein solches Beifahrerdisplay auch als Switchable Privacy bzw. schaltbares Privacy Display bzw. SPD. Ein solches Beifahrerdisplay besitzt neben dem Privacy Modus mindestens einen weiteren, zweiten Schaltzustand. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen freien Sichtmodus bzw. Public Modus, indem der Bildinhalt über einen weiten Blickwinkelbereich hinweg sichtbar sein kann. Dadurch kann ein Bildinhalt gleichzeitig beispielsweise dem Fahrer und dem Beifahrer angezeigt werden. Dieser Sichtmodus kann gewählt werden, wenn auf dem Beifahrerdisplay als unkritisch eingestufte Bildinhalte angezeigt werden sollen, zum Beispiel dekorative Standbilder, deren Sichtbarkeit aufgrund von Gesetzen, Verordnungen oder Normen aus allen Blickwinkeln erlaubt ist.
In einer vorteilhaften Ausführung kann ein schaltbares Display insbesondere einen dritten Schaltzustand aufweisen. Bei einem solchen dritten Schaltzustand kann es sich beispielsweise um einen zweiten eingeschränkten Sichtmodus handeln, der die Sichtbarkeit des Bildinhaltes auf Blickwinkel aus der Fahrerposition beschränkt, während das Bild insbesondere aus der Beifahrerposition möglichst gut unterdrückt wird. Ein solcher Sichtmodus kann insbesondere auch als Fahrer- bzw. Sparmodus bezeichnet werden. Das Display 22 kann ferner weitere Schaltzustände aufweisen, die beispielsweise mittels anderer Technologien erzielbar sind.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Displays 22 in einer Seitenansicht. Das Display 22 kann gemäß dem Display 22 gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Ferner kann das Display 22 gemäß dem Display gemäß 3 ausgebildet sein. Das Display 22 ist insbesondere ausgebildet zum Anzeigen eines Bildes oder mehrerer Bilder mittels eines Signals. Ferner dargestellt ist ein Koordinatensystem 70 mit einer x-Achse 72 und eine z-Achse 76. Das Display 22 ist in dem Koordinatensystem 70 angeordnet. Das Display 22 ist insbesondere ausgebildet zum Anzeigen von unterschiedlichen Bildern in zumindest zwei unterschiedlichen Blickwinkeln, wobei die in einem ersten Blickwinkel angezeigten Bilder mittels eines Anzeigesignals darstellbar sind. Hierfür kann zwischen unterschiedlichen Schaltzuständen gemäß den Schaltzuständen gemäß 3 und/oder 6 gewechselt werden.
Das Display 22 weist insbesondere einen transmissiven Bildgeber 78, insbesondere ein Flüssigkristall-Panel 78 bzw. ein LCD, auf. Hinter dem Flüssigkristall-Panel 78 kann insbesondere eine Hintergrundbeleuchtung bzw. ein Backlight angeordnet sein. Die Hintergrundbeleuchtung kann insbesondere einen Reflektor 80, einen ersten Lichtleiter 82, einen optischen Stapel 84, sowie einen zweiten Lichtleiter 86 aufweisen. An der Unterseite des zweiten Lichtleiters 86 können insbesondere lichtstreuenden Strukturen 88 angeordnet sein. Der Reflektor 80 kann insbesondere als flächiger Reflektor 80, beispielsweise als Reflektorfolie, ausgebildet sein. Der erste Lichtleiter 82 und/oder der zweite Lichtleiter 86, können insbesondere als flächige Lichtleiter bzw. Light Guide ausgebildet sein. Der optische Stapel 84 kann insbesondere ausgebildet sein zur Bündelung der aus dem ersten Lichtleiter 82 austretenden, insbesondere diffusen, Lichtstrahlen. Hierfür kann der optische Stapel 84 insbesondere einen Diffusor 90 bzw. eine Diffusorfolie 90, eine erste Prismenfolie 92, eine zweite Prismenfolie 94 und ein Lichtkonzentratorelement 96, zum Beispiel einen Lamellenfilm 96, umfassen. Im weiteren Verlauf wird zur Vereinfachung von einem Lamellenfilm 96 gesprochen, wobei anstatt des Lamellenfilms 96 auch andere Arten von Lichtkonzentratorelementen 96 verwendet werden können. Der optische Stapel 84 kann insbesondere weniger, andere und/oder weitere Komponenten umfassen. Die zweite Prismenfolie 94 kann insbesondere in einem Winkel von mindestens 25°, bevorzugt in einem Winkel von 90°, bezogen auf die Längsachse der Prismen bezüglich der ersten Prismenfolie 92 angeordnet sein. Mit anderen Worten ist die zweite Prismenfolie 94 insbesondere gekreuzt, bevorzugt im Winkel von 90° gekreuzt, zu der ersten Prismenfolie 92 angeordnet. Der Lamellenfilm 96 kann insbesondere als eine Lamellenfolie, zum Beispiel als Light Control Film bzw. LCF, ausgebildet sein.
Weiterhin kann die Hintergrundbeleuchtung eine erste Lichtquelle 98 aufweisen, welche Lichtstrahlen entlang des Pfeils 100 in den ersten Lichtleiter 82 eingekoppelt. Die erste Lichtquelle 98 kann vorzugsweise in x-Richtung bzw. parallel zur x-Achse 72, insbesondere bezüglich einer der Längsseiten des Lichtleiters 82, angeordnet sein. Die erste Lichtquelle 98 kann beispielsweise als LED bzw. als LED-Strang ausgebildet sein. Die Hintergrundbeleuchtung kann ferner eine zweite Lichtquelle 102 aufweisen, welche Lichtstrahlen entlang des Pfeils 104 in den zweiten Lichtleiter 86 eingekoppelt.
Die zweite Lichtquelle 102 kann vorzugsweise auf einer dem Fahrer abgewandten Querseite des Displays 22 in y-Richtung bzw. parallel zur y-Achse 74 angeordnet sein. Die zweite Lichtquelle 102 kann beispielsweise als LED bzw. als LED-Strang ausgebildet sein.
Die Hintergrundbeleuchtung des Displays 22 kann beispielsweise als ein Edge-Iit Backlight, insbesondere als 1D-Backlight, ausgebildet sein, bei dem ein Lichtleiter durch seitlich an dem Lichtleiter angeordnete Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, beleuchtet wird und somit eine flächige Hintergrundbeleuchtung für den Bildgeber, insbesondere das LCD-Panel, darstellt, der den Bildgeber bezüglich einer xy-Ebene von hinten beleuchtet.
Die Komponenten der Hintergrundbeleuchtung können insbesondere in einem Gehäuse, beispielsweise in einem Backlightgehäuse, zum Beispiel aus Metallblech, oder in einem Systemträger, welcher beispielsweise aus spritzgegossenem Kunststoff, Magnesium oder Aluminium ausgebildet ist, angeordnet sein. Das Display 22 kann insbesondere weitere und/oder andere Schichten aufweisen. Insbesondere kann das Display auch weniger Schichten aufweisen, wenn es sich beispielsweise um ein statisches, das heißt nicht schaltbares Privacy Display handelt. In diesem Fall können beispielsweise ein Lichtleiter, beispielsweise der zweite Lichtleiter 86, und eine Lichtquelle, beispielsweise die zweite Lichtquelle 102, entfallen.
Vorzugsweise kann die erste Lichtquelle 98 bzw. der erste LED-Strang 98 und die zweite Lichtquelle 102 bzw. der zweite LED-Strang 102 je nach Schaltzustand unabhängig voneinander oder in Kombination angesteuert werden. Die Schaltzustände können insbesondere gemäß den Schaltzuständen gemäß 3 und/oder 6 ausgebildet sein. In einem ersten Schaltzustand, zum Beispiel in dem Beifahrer- bzw. Privacy Modus, kann insbesondere ausschließlich der erste LED-Strang 98 bestromt und somit wird Licht seitlich in den ersten Lichtleiter 82 eingekoppelt und flächig verteilt werden. Die Lichtstrahlen werden mithilfe des Diffusors 90 homogen in der Fläche verteilt, sodass sich eine homogen ausgeleuchtete, flächige Lichtquelle ergibt. Die Lichtstrahlen sind dann in sämtliche Richtungen orientiert, das heißt diffus. Nach weiterem Passieren der bevorzugterweise gekreuzt orientierten Prismenfolien 92, 94, insbesondere der ersten Prismenfolie 92 und der zweiten Prismenfolie 94, sind die Lichtstrahlen bereits bezüglich einer Flächennormalen konzentriert. Die Flächennormale kann insbesondere parallel zur z-Richtung des Displays 22 bzw. parallel zur z-Achse 76 angeordnet sein. Mithilfe des Lamellenfilms 96 werden die Lichtstrahlen nochmals stärker konzentriert, indem Streulicht absorbiert wird. Hierdurch ergibt sich ein Lichtbündel in Richtung der Flächennormalen mit, insbesondere möglichst gut, unterdrücktem Streulichtanteil. Dieses Lichtbündel passiert im Folgenden zunächst den in diesem Schaltzustand funktionslosen zweiten Lichtleiter 86 und weiter das LCD-Panel 78 vorzugsweise unverändert in der Richtung. Durch die konzentrierte Lichtemission ist das durch den LCD 78 angezeigte Bild nur aus dem Sichtwinkel des Beifahrers sichtbar, wenn der Beifahrer einen Blick möglichst parallel zur Flächennormalen auf das Beifahrerdisplay hat. In der Realität kann aus dem Fahrerblickwinkel insbesondere eine minimale Resthelligkeit übrigbleiben.
Wird in einem zweiten Schaltzustand, insbesondere in dem Public Modus, zusätzlich zu dem ersten LED-Strang 98 auch der zweite LED-Strang 102 bestromt, wird zusätzlich Licht in den zweiten Lichtleiter 86 eingekoppelt. Nur ein möglichst kleiner Teil dieser Lichtstrahlen tritt auf der Unterseite des zweiten Lichtleiters 86, insbesondere also auf der entgegengesetzten Seite zum LCD Panel 78, wieder aus, wobei diese an der Unterseite austretenden Lichtstrahlen zu einem Großteil durch den darunterliegenden optischen Stapel 84 absorbiert oder rückreflektiert werden. Der Hauptteil der in den zweiten Lichtleiter 86 eingekoppelten Lichtstrahlen wird vorzugsweise durch die lichtstreuenden Strukturen 88 flächig verteilt und verlässt den Lichtleiter in diffuser Orientierung auf der Oberseite in einem weitwinkligen Abstrahlbereich in Richtung des LCD Panels 78. In einer Weiterentwicklung kann der zweite Lichtleiter 86 derart ausgebildet sein, dass die Lichtstrahlen hauptsächlich entlang der Blickrichtung des Fahrers gerichtet werden. Durch die kombinierte Bestromung der beiden LED-Stränge 98, 102 überlagern sich die Lichtstrahlen aus dem ersten Lichtleiter 82 mit den Lichtstrahlen aus dem zweiten Lichtleiter 86 und passieren im Folgenden das LCD-Panel 78. In der Summe ergibt sich somit eine für einen Public Mode geeignete Helligkeitsverteilung und das auf dem LCD angezeigte Bild ist sowohl für Beifahrer als auch für den Fahrer sichtbar. Hierbei kann ein gleiches Bild für den Fahrer und für den Beifahrer dargestellt werden. In einer Weiterentwicklung ist es grundsätzlich auch denkbar, durch eine geeignete Auslegung und Ansteuerung des transmissiven Bildgebers eine Anzeige zu schaffen, bei der auch ein unterschiedliches Bild für den jeweiligen Betrachter angezeigt werden kann.
Wird in einem dritten Schaltzustand, insbesondere ein Fahrermodus, ausschließlich der zweite LED-Strang 102 bestromt, entfällt die Lichtemission aus dem ersten Lichtleiter 82 und somit ist, bei geeigneter Auslegung des zweiten Lichtleiters 86, das auf dem LCD 78 angezeigte Bild im Allgemeinen nur aus der Blickrichtung des Fahrers sichtbar, während aus der Beifahrerblickrichtung keine oder nur noch eine minimale Resthelligkeit wahrzunehmen ist. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Leistungsaufnahme des Displays reduziert und eine unerwünschte Emission von Lichtstrahlen beispielsweise in Richtung einer Seitenscheibe eines Fahrzeugs auf einer Beifahrerseite reduziert werden.
Vorzugsweise kann das Display 22 beispielsweise als ein LCD-Panel mit einer Auflösung von i x j diskreten Pixeln ausgebildet sein. Das Display kann beispielsweise eine Auflösung i x j = 1920 x 720 Pixeln haben. In diesem Fall könnte also die Spaltenanzahl i die Werte i ∈ {1,2,3...1920} und die Zeilenanzahl j die Werte j ∈ {1,2,3...720} annehmen.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Blickwinkelbereichs bzw. mehrerer Blickwinkelbereiche des Displays 22. Ferner dargestellt ist ein Koordinatensystem 70 mit einer x-Achse 72 und einer y-Achse 74. Das Display 22 ist in dem Koordinatensystem 70 angeordnet. Mittels der Blickwinkelbereiche können vorzugsweise Sichtbereiche 110, 112, 114 für die Betrachter, insbesondere den Fahrer und den Beifahrer, definiert werden. Ein Beifahrer kann insbesondere in Richtung der ersten Linie 106 blicken und ein Fahrer kann insbesondere in Richtung der zweiten Linie 108 blicken. Somit ergeben sich ein erster Sichtbereich 110, ein zweiter Sichtbereich 112 und ein dritter Sichtbereich 114. Der erste Sichtbereich 110 kann insbesondere entlang der y-Achse 74 von ungefähr -4° bis ungefähr +8° reichen, und entlang der x-Achse 72 von ungefähr -10° bis ungefähr +10°. Der zweite Sichtbereich 112 kann insbesondere entlang der y-Achse 74 von ungefähr -10° bis ungefähr +20° reichen, und entlang der x-Achse 72 von ungefähr -40° bis ungefähr +40°. Der dritte Sichtbereich 114 kann insbesondere entlang der y-Achse 74 von ungefähr -10° bis ungefähr +10° reichen, und entlang der x-Achse 72 von ungefähr -50° bis ungefähr +50°. Ein Beifahrer kann somit insbesondere eine Bilddarstellung in dem ersten Sichtbereich 110 wahrnehmen. Ein Fahrer kann insbesondere eine Bilddarstellung in einem Teil des dritten Sichtbereichs 114, insbesondere entlang der x-Achse von ungefähr 40° bis ungefähr 50°, wahrnehmen. Die angegebenen Sichtbereiche und Blickwinkel in Grad können insbesondere als ungefähre Zahlen angesehen werden. Hierbei kann beispielsweise eine Spanne von -5° bis +5° für die angegebenen Blickwinkel angenommen werden.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer bzw. mehrerer Helligkeitsverteilungsfunktionen 120, 122, 124. Eine Helligkeitsverteilungsfunktion stellt einen Verlauf der Luminanz bzw. Leuchtdichtewerte über Blickwinkel des Betrachters eines Displays dar. In dieser vorteilhaften Ausführung werden drei Helligkeitsverteilungsfunktionen 120, 122, 124, insbesondere für ein Beifahrerdisplay, dargestellt, wobei die drei Helligkeitsverteilungsfunktionen 120, 122, 124 eine Helligkeitsverteilung in den unterschiedlichen Modi, zum Beispiel im Public-Modus, Fahrer-Modus und Beifahrermodus, sowie Helligkeitsanforderungen in den Sichtbereichen 110, 112, 114 abbilden. Mit anderen Worten können mittels der Helligkeitsverteilungsfunktion L(δ) Leuchtdichtewerte L über Blickwinkel δ des Betrachters des Displays dargestellt werden. Die Helligkeitsverteilungsfunktionen 120, 122, 124 werden in einem Koordinatensystem dargestellt, wobei das Koordinatensystem eine x-Achse 118 aufweist, auf der die Blickwinkel δ des Betrachters auf das Display, und eine y-Achse 116, auf der die Luminanz bzw. Leuchtdichtewerte L in [cd/m²] abgetragen werden, insbesondere horizontale Blickwinkel, abgetragen werden. In dem Koordinatensystem werden ferner die Sichtbereiche 110, 112, 114 dargestellt, wobei sich die Helligkeitsverteilungsfunktionen über die unterschiedlichen Sichtbereiche 110, 112, 114 hinweg erstrecken. Die unterschiedlichen Helligkeitsanforderungen werden insbesondere durch eine Höhe der Sichtbereiche 110, 112, 114 bezüglich der y-Achse dargestellt. Zur Vereinfachung werden in dieser vorteilhaften Ausführung lediglich horizontale Blickwinkel des Betrachters abgetragen.
Eine erste Helligkeitsverteilungsfunktion 120 stellt den Helligkeitsverlauf im Fahrermodus dar, somit insbesondere in dem dritten Schaltmodus bzw. Schaltzustand gemäß 3, 4 und/oder 6. Mit anderen Worten zeigt die erste Helligkeitsverteilungsfunktion 120 die Helligkeitsverteilung, die ein Fahrer sehen kann, wenn dieser auf das Display blickt und der Fahrermodus aktiviert ist, wobei hierdurch insbesondere der zweite Lichtleiter gemäß 4 beleuchtet wird. Eine zweite Helligkeitsverteilungsfunktion 122 stellt den Helligkeitsverlauf im Beifahrermodus dar, somit insbesondere in dem ersten Schaltmodus bzw. Schaltzustand gemäß 3, 4 und/oder 6. Mit anderen Worten zeigt die zweite Helligkeitsverteilungsfunktion 122 die Helligkeitsverteilung, die ein Beifahrer sehen kann, wenn dieser auf das Display blickt und der Beifahrermodus aktiviert ist, wobei hierdurch insbesondere der erste Lichtleiter gemäß 4 beleuchtet wird. Eine dritte Helligkeitsverteilungsfunktion 124 stellt den Helligkeitsverlauf im Public Modus und somit der Überlagerung des Fahrermodus und Beifahrermodus dar, somit insbesondere in dem zweiten Schaltmodus bzw. Schaltzustand gemäß 3, 4 und/oder 6. Mit anderen Worten zeigt die dritte Helligkeitsverteilungsfunktion 124 die überlagerte Helligkeitsverteilung der ersten Helligkeitsfunktion 120 und der zweiten Helligkeitsfunktion 122, wobei hierbei insbesondere der erste Lichtleiter und der zweite Lichtleiter gemäß 4 beleuchtet werden.
Die erste Helligkeitsverteilungsfunktion 120 verläuft derart, dass diese im linken Bereich des Blickwinkels und somit im negativen Bereich der x-Achse 118 des Blickwinkels ihren Höhepunkt hat und anschließend in Richtung des Blickwinkels von 0° abfällt, sobald die erste Helligkeitsverteilungsfunktion 120 in den ersten Sichtbereich 110 eintritt. Ab dem Blickwinkel von 0° nähert sich die erste Helligkeitsverteilungsfunktion 120 der x-Achse 118 und somit einem Leuchtdichtewert von null. Obwohl die erste Helligkeitsverteilungsfunktion in diesem Beispiel vorteilhafterweise als strikt monoton abfallende Funktion ausgeformt ist, können prinzipiell auch Funktionen eingesetzt werden, die in ihrer Verlaufsform Sattelpunkte und/oder Nebenminima und Nebenmaxima aufweisen. Die zweite Helligkeitsverteilungsfunktion 122 verläuft derart, dass diese innerhalb des ersten Sichtbereichs 110 stark ansteigt, ihren Höhepunkt bei einem Blickwinkel von 0° hat und anschließend innerhalb des ersten Sichtbereichs 110 wieder abfällt. Rechts und links vom ersten Sichtbereich 110 nähert sich die zweite Helligkeitsverteilungsfunktion 120 der x-Achse und somit Leuchtdichtewert von null. Die dritte Helligkeitsverteilungsfunktion 124 ergibt sich durch eine Überlagerung der ersten Helligkeitsfunktion 120 und der zweiten Helligkeitsverteilungsfunktion 122. Diese verläuft somit parallel zur x-Achse 118 im linken Bereich des dritten Sichtbereichs 114 und des zweiten Sichtbereichs 112 und steigt anschließend bei Eintritt in den ersten Sichtbereich 110 an. Der Höhepunkt der dritten Helligkeitsverteilungsfunktion 124 wird im Höhepunkt der zweiten Helligkeitsverteilungsfunktion 122 erreicht. Anschließend fällt die dritte Helligkeitsverteilungsfunktion 124 ungefähr entsprechend der zweiten Helligkeitsverteilungsfunktion 122 ab und nähert sich somit der x-Achse und somit dem Leuchtdichtewert null. Ein Beifahrer erblickt den ersten Sichtbereich 110, somit das gepunktete Feld 126. Ein Fahrer erblickt einen Teil des dritten Sichtbereichs 41 und somit das schraffierte Feld 128.
Ein Beifahrerdisplay erzeugt im Sichtbereich 110 des Beifahrers im Privacy Modus, insbesondere im ersten Schaltzustand und/oder im Public Modus, insbesondere im zweiten Schaltzustand, eine über den horizontalen Blickwinkel konzentrierte, insbesondere stark konzentrierte, Helligkeitsverteilung gemäß der zweiten Helligkeitsverteilungsfunktion 122 und/oder der dritten Helligkeitsverteilungsfunktion 124. Ursächlich für die Erzeugung dieser Helligkeitsverteilung sind die lichtkonzentrierenden Komponenten des Backlightstapels. Hierbei spielt neben den Prismenfolien insbesondere der Lamellenfilm eine Rolle. Mit anderen Worten ergibt sich die Helligkeitsverteilung aufgrund der Funktion des Lamellenfilms. Diese konzentrierte Helligkeitsverteilung ist einerseits notwendig, um die Resthelligkeit des Displays in einem Privacy Modus in Blickrichtung des Fahrers bestmöglich zu unterdrücken. Dabei gilt, je schmäler die Helligkeitsverteilung, beispielsweise gemessen an deren Halbwertsbreite bzw. FWHM, Full Width at Half Maximum, umso geringer kann die Resthelligkeit aus einem Fahrerblickwinkel sein.
Andere technologische Aufbauvarianten können im Allgemeinen ähnliche Helligkeitsverteilungen und/oder weitere Helligkeitsverteilungen ergeben, je nach Gattung und Anzahl der Sichtmodi.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilung. Die Helligkeitsverteilung ergibt sich durch die Darstellung eines Bildes auf einem Display, wobei ein Betrachter 24 das Display betrachtet. Das Display kann hierbei gemäß dem Display gemäß 3 und/oder gemäß 4 ausgebildet sein. Ferner dargestellt ist ein Koordinatensystem 70 mit einer x-Achse 72, einer y-Achse 74 und einer d-Achse 130, wobei die d-Achse 130 den Abstand des Betrachters zu dem Display wiedergibt und somit senkrecht zur Fläche des Displays verläuft. Die Helligkeitsverteilung wird insbesondere als resultierender Helligkeitsgradient h(x,y,d) in Abhängigkeit der Position des Betrachters 24 vor dem Display dargestellt. Hierbei kann sich der Betrachter 24 vor dem Display nach rechts und links und somit in x-Richtung bewegen bzw. parallel zur x-Achse 72. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Betrachter 24 bezüglich des Displays nach oben und unten und somit in y-Richtung bzw. parallel zur y-Achse 74 bewegen. Weiterhin kann sich der Betrachter 24 alternativ oder zusätzlich zu dem Display hin bzw. von dem Display wegbewegen, wobei sich hierdurch ein Abstand d des Betrachters zu dem Display ändert bzw. der Betrachter 24 sich entlang der d-Achse 130 bewegt.
Der Lamellenfilm bzw. der Lichtkonzentrator bewirkt auf dem Bildschirm bzw. Display beim Darstellen von Bildern für den Beifahrer einen Helligkeitsgradienten hauptsächlich in x-Richtung bzw. parallel zur x-Achse 72, insbesondere in einer Weiterentwicklung in x-Richtung und y-Richtung bzw. parallel zur y-Achse 74. Dieser Helligkeitsgradient kann durch den Beobachter 24, insbesondere den Beifahrer, visuell wahrgenommen werden. Wird beispielsweise ein rein weißes Bild 132 auf dem Bildschirm angezeigt, zum Beispiel mittels Graustufen R = G = B = 255, so kann durch den Beobachter 24 ein Abfall der Helligkeit zu den rechten bzw. linken Displayrändern wahrgenommen werden. Der Helligkeitsabfall wird als Grauverlauf interpretiert und das angezeigte Bild wird nicht mehr als eine homogen ausgeleuchtete, weiße Fläche wahrgenommen. Die maximale Helligkeit wird in der Regel an der x-Position des Beobachters 24 wahrgenommen und somit an der Position, an der sich der Betrachter 24 vor dem Display befindet. Dabei hängt der Helligkeitsgradient von der Position x und/oder y des Betrachters 24 vor dem Display und/oder dessen Abstand d zu dem Display ab. Der Helligkeitsgradient kann daher vorzugsweise als eine Funktion h(x,y,d) ausgedrückt werden, wobei der Funktionswert ein Helligkeitswert bzw. eine Leuchtdichte L, vorzugsweise gemessen in [cd/m²] ist. Dieser Helligkeitsgradient soll mittels der vorgeschlagenen Verfahren gemäß 10, 11, 12, 13 reduziert bzw. verhindert werden.
Befindet sich der Betrachter 24 an einer ersten Position 134 und somit mittig vor dem Display, beispielsweise an der x-Position x_0 136 entlang der x-Achse 72 so kann der Betrachter einen ersten Helligkeitsverlauf 138 wahrnehmen. Der Betrachter 24 hat hierbei einen ersten Abstand 140 zu dem Display. Eine maximale Helligkeit kann an der x-Position x_0 136 wahrgenommen werden. Die maximale Helligkeit verläuft vereinfacht insbesondere entlang einer Linie, wobei die Linie parallel zur y-Achse 74 verläuft. Die Helligkeit nimmt ausgehend von dieser Geraden bzw. Linie nach rechts und links zu den Displayrändern hin ab. Befindet sich der Betrachter 24 an einer zweiten Position 142 nicht mittig vor dem Display und somit beispielsweise weiter links an der x-Position x_1 144 so kann der Betrachter einen zweiten Helligkeitsverlauf 146 wahrnehmen. Der Betrachter 24 hat hierbei einen ersten Abstand 138 zu dem Display. Eine maximale Helligkeit kann an der Position x_1 144 wahrgenommen werden. Die maximale Helligkeit verläuft vereinfacht insbesondere entlang einer Linie, wobei die Linie parallel zur y-Achse 74 verläuft. Die Helligkeit nimmt ausgehend von dieser Geraden bzw. Linie nach rechts und links zu den Displayrändern hin ab. Befindet sich der Betrachter 24 an einer dritten Position 148 mittig vor dem Display und somit an der Position x_0 136, hat jedoch seinen Abstand d zu dem Display verändert und hat nun einen zweiten Abstand 150 zu dem Display, so kann der Betrachter einen dritten Helligkeitsverlauf 152 wahrnehmen. Der zweite Abstand 150 befindet sich weiter entfernt vom Display als der erste Abstand 140 Eine maximale Helligkeit kann an der Position x_0 136 wahrgenommen werden. Die maximale Helligkeit verläuft vereinfacht insbesondere entlang einer Linie, wobei die Linie parallel zur y-Achse 74 verläuft. Die Helligkeit nimmt ausgehend von dieser Geraden bzw. Linie nach rechts und links zu den Displayrändern hin ab. Die Helligkeit nimmt hierbei zu den Displayrändern hin jedoch nicht so stark ab wie bei dem Helligkeitsverlauf an der ersten Position 134 des Betrachters und somit bei dem kürzeren, ersten Abstand 140 des Betrachters zu dem Display.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilung. Die Helligkeitsverteilung ergibt sich durch die Darstellung eines Bildes auf einem Display, insbesondere einem Beifahrerdisplays, wobei ein Betrachter 24 bzw. Beobachter 24 das Display betrachtet. Der Betrachter 24 betrachtet das Display insbesondere aus unterschiedlichen Positionen. Das Display kann hierbei gemäß dem Display gemäß 3 und/oder gemäß 4 ausgebildet sein. Dargestellt ist ein Koordinatensystem 70 mit einer x-Achse 72 und einer d-Achse 130, wobei die d-Achse 130 den Abstand d des Betrachters zu dem Display wiedergibt und somit senkrecht zur Fläche des Displays verläuft. Die Helligkeitsverteilung kann sich gemäß der Helligkeitsverteilung gemäß 6 und/oder 7 in Abhängigkeit der Position des Betrachters 24 und/oder des Abstands des Betrachters 24 zu dem Display verändern. Parallel zur x-Achse 72 ist schematisch der Lichtkonzentrator 96 angeordnet bzw. dargestellt. Obwohl in der Zeichnung ein Lamellenfilm dargestellt ist, ist die Zeichnung so zu verstehen, dass es sich hierbei im Allgemeinen auch um einen auf andere Weise ausgeformten Lichtkonzentrator handeln kann.
8 zeigt den Einfluss des Lichtkonzentrators 96 auf den Helligkeitseindruck des Betrachters 24 in Abhängigkeit der Position des Betrachters 24 vor dem Display. Ursächlich für das Entstehen des Helligkeitsgradienten ist der Lichtkonzentrator 96 bzw. Lamellenfilm 96. Der Betrachter 24 kann sich an der ersten Position 134 befinden, wodurch sich ein erster Blickwinkel 154 gibt. Weiterhin kann sich der Betrachter 24 an der dritten Position 148 befinden, wodurch sich ein dritter Blickwinkel 156 ergibt. Alternativ kann sich der Betrachter 24 an einer vierten Position 158 befinden, wodurch sich ein vierter Blickwinkel 160 ergibt. Der Blickwinkel δ des Beobachters 24 ist umso größer, je kleiner der Beobachterabstand d vor dem Display ist. Sitzt der Beobachter 24 nicht im Zentrum x_0 136 des Displays, ergibt sich ein asymmetrischer Blickwinkel. Eine Lage der von dem Betrachter 24 empfundenen Helligkeit L(δ) der Helligkeitsverteilungsfunktion 122 über den Blickwinkeln δ an den Displayrändern L_links und L_rechts ist beispielhaft für drei Fälle der Beobachterposition schematisch dargestellt.
Je nach Position des Betrachters 24 vor dem Display kann sich ein symmetrischer oder ein asymmetrischer Blickwinkel ergeben. Befindet sich der Betrachter 24 im Zentrum x_0 136 des Displays, beispielsweise an der ersten Position 134 oder der dritten Position 148, so ergibt sich insbesondere ein symmetrischer Blickwinkel. Der Betrachter empfängt somit rechts und links bezüglich der Position x_0 136 den jeweils gleichen Helligkeitseindruck L_rechts(δ_r) 162= Helligkeitseindruck L_links(δ_l) 164. Somit ergibt sich auch ein symmetrischer Verlauf des Helligkeitsgradienten bezüglich der Position x_0 136. Sitzt der Beobachter 24 an einer vierten Position 158 nicht im Zentrum des Displays, sondern an einer anderen Position x_1 144 ≠ Position x_0 136, zum Beispiel an der Position x_1 144 < Position x_0 136, so ergibt sich ein asymmetrischer Blickwinkel und somit ist Helligkeitseindruck L_rechts(δ_r) 166_≠ Helligkeitseindruck L_links(δ_l) 168. Daraus resultiert in der Folge ein asymmetrischer Helligkeitsgradient. Grundsätzlich gilt, der Helligkeitsabfall zu den Rändern des Displays ist umso stärker ausgeprägt, je dichter der Beobachter 24 vor dem Display sitzt und/oder je weiter der Beobachter 24 vom Rand des Displays entfernt ist. In anderen Worten, je größer der Blickwinkel δ umso größer auch der Helligkeitsabfall.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilung. Die Helligkeitsverteilung wird durch eine erste Helligkeitsverteilungsfunktion 122, des Beifahrerdisplays im Beifahrermodus in dem Koordinatensystem mit den Achsen der Leuchtdichtewerte 116 über den Blickwinkeln 118 dargestellt. Durch eine Fertigungstoleranz eines Lamellenfilms ergibt sich ein Einfluss auf den Helligkeitseindruck des Displays. Durch die Toleranzen bei der Fertigung kann es insbesondere zu einer Kurvenverschiebung von L(δ), lediglich bespielhaft nach rechts, kommen. Hierdurch verschiebt sich die Helligkeitsverteilungsfunktion hin zu einer zweiten Helligkeitsverteilungsfunktion 170. Mit anderen Worten führt das Vorhandensein von Fertigungstoleranzen bei der Herstellung von Lamellenfilmen zu einer Toleranz der Helligkeitsverteilungsfunktion bzw. Charakteristik L(δ). Es kann sich durch Fertigungstoleranzen insbesondere eine Kurvenverschiebung der Helligkeitsverteilungsfunktion L(δ) ergeben. In der Folge ändert sich der Helligkeitseindruck auf das Display, da die Kurvenverschiebung bei fixer Beobachterposition eine Änderung von der gewünschten symmetrischen Helligkeitsverteilung L_rechts(δ_r) 162= L_links(δ_I) 164 hin zu einer ungewünschten asymmetrischen Helligkeitsverteilung L_rechts*(δ_r) 172 > L_links*(δ_l) 174 bewirkt. Hierdurch verschiebt sich der erste Helligkeitsverlauf 138, somit der erste Helligkeitsgradient h(x,y,d), durch den Einfluss der Fertigungstoleranz entsprechend des Pfeils 176 hin zu einem zweiten Helligkeitsverlauf 178, insbesondere einem zweiten Helligkeitsgradienten h*(x,y,d). Eine maximale Helligkeit befindet somit nicht mehr an der Position des Betrachters 24.
Mit anderen Worten kann eine Kennlinienverschiebung durch eine mangelhafte Fertigung zu einer Verschiebung der maximalen Helligkeit auf dem Display führen, die sich somit nicht mehr an der x-Position des Beifahrers befindet. Aufgrund des asymmetrischen Kurvenverlaufs empfangen in diesem Fall die beiden Augen des Beobachters eine unterschiedliche Helligkeit, obwohl beide Augen denselben Bildinhalt empfangen. Dies stellt einen Widerspruch für die Verarbeitung der empfangenen Bildinformation im menschlichen Sehzentrum dar. Erwartet werden zwei Teilbilder mit derselben Bildinformation und derselben Helligkeit. Diese unterschiedliche Helligkeitsverteilung kann insbesondere mittels des vorgeschlagenen Verfahrens korrigiert bzw. verbessert werden.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 200 zum Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren eines Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays zum Anzeigen eines Bildes für einen Betrachter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Mit anderen Worten ist die Korrekturfunktion ausgebildet zum Korrigieren eines Signals zum Ansteuern der Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays. Das Display kann gemäß dem Display gemäß 3, 4 und/oder 18 ausgebildet sein bzw. gemäß dem Display gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit kann zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen umfassen, wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist. Auf dem Display kann sich durch die Darstellung von Bildern mittels der Hinterleuchtung durch die Hintergrundbeleuchtungseinheit ein Helligkeitsgradient bzw. ein Helligkeitsverlauf gemäß 7, 8 und/oder 9 ergeben. Dieser Helligkeitsgradient bzw. Helligkeitsverlauf soll bzw. kann mittels der Korrekturfunktion korrigiert und somit reduziert bzw. eliminiert werden. Hierfür kann die Korrekturfunktion insbesondere im vornherein, insbesondere vor der Benutzung, ermittelt und gespeichert werden. Anschließend kann diese Korrekturfunktion bei der Benutzung des Displays, zum Beispiel im Fahrzeug, angewendet werden. Das Verfahren 200 zur Ermittlung der Korrekturfunktion kann insbesondere folgende Schritte aufweisen.
In einem ersten Schritt 202 des Verfahrens 200 wird eine homogene Hintergrundbeleuchtung durch die Hintergrundbeleuchtungseinheit eingestellt. Mit anderen Worten wird eine bezüglich der Bildfläche bzw. einer x,y-Ebene homogene Hintergrundbeleuchtung durch die Hintergrundbeleuchtungseinheit, insbesondere durch ein 1D-Backlight, eingestellt, wobei beispielsweise die einzelnen Lichtquellen einer Zone mit einem gleichförmigen Strom betrieben werden, um eine gleichförmige Intensität I_n in jede Zone einzuprägen.
In einem zweiten Schritt 204 des Verfahrens 200 wird ein Weißbild auf dem Display ausgegeben. Das Display kann vorzugsweise eine maximale Anzahl g_max = 255 Graustufen, insbesondere entsprechend 8 bit, anzeigen. Prinzipiell ist es möglich, dass ein Display weniger, zum Beispiel 6 bit, oder mehr Graustufen, zum Beispiel 10 bit, anzeigen kann. Das Display weist insbesondere Pixel auf, wobei zum Anzeigen des Weißbildes auf dem Display jedem Pixel (i,j) beispielsweise die maximale Graustufe g_max, zum Beispiel 255 bei 8 bit, zugeordnet wird. Die Variablen i und j können als diskrete Werte, beispielsweise als die diskreten Pixel einer Displayfläche verstanden werden. Ein Display kann beispielsweise eine Auflösung i x j = 1920 x 720 Pixel haben. In diesem Fall könnte also die Spaltenanzahl i die Werte i ∈ {1,2,3...1920} und die Zeilenanzahl j die Werte j ∈ {1,2,3...720} annehmen. Für die Anwendung des Verfahrens sind jedoch auch beliebige andere Auflösungen möglich.
In einem dritten Schritt 206 des Verfahrens 200 wird eine Helligkeitsverteilung des ausgegebenen Weißbildes über Blickwinkel des Betrachters auf das Display gemessen, wobei Leuchtdichtewerte bei unterschiedlichen Blickwinkeln des Betrachters auf das Display gemessen werden. In einer Weiterentwicklung kann im dritten Schritt 206 des Verfahrens 200 des Messens einer Helligkeitsverteilung des ausgegebenen Weißbildes über Blickwinkel des Betrachters auf das Display die Leuchtdichtewerte entlang einer Horizontalen über horizontale Blickwinkel des Betrachters auf das Display gemessen werden.
Mit anderen Worten wird eine Helligkeitsverteilung des Displays mindestens über mehrere oder alle horizontalen Blickwinkel δ gemessen. Dies kann vorzugsweise mittels Leuchtdichtemessung mit einem Konoskop erfolgen. Hierbei kann die Leuchtdichte des Displays insbesondere über mehrere oder alle möglichen Blickwinkel und Raumrichtungen bestimmt werden. Die Ermittlung von L(δ) kann durch Berücksichtigung der Messwerte erfolgen, die auf einer horizontalen Schnittebene (δ,φ=0) liegen. Für die Ermittlung von L(δ) kommen grundsätzlich auch alternative Messmethoden in Betracht. Zum Beispiel ist es auch vorstellbar, L(δ) durch diskrete Messung der Leuchtdichte bei unterschiedlichen Blickwinkeln δ mittels Spektrometer durchzuführen. Ebenso ist es möglich, h(x) mittels Area Scan mit einer CMOS Kamera und Bildung der horizontalen Schnittebene (x,y=0) zu ermitteln und durch Koordinatentransformation in L(δ) zu überführen. Der Vorteil der Messung mittels Konoskop ist, dass in einem späteren Schritt die Berechnung des Graustufenverlaufs auch für variable Beobachterabstände d vereinfacht mit nur einer Messung erfolgen kann.
In einem vierten Schritt 208 des Verfahrens 200 wird eine Helligkeitsverteilungsfunktion mittels der gemessenen Helligkeitswerte ermittelt, wobei die Helligkeitsverteilungsfunktion Leuchtdichtewerte L über Blickwinkeln δ des Betrachters auf das Display abbildet. Mit anderen Worten sind das Resultat der Messung insbesondere diskrete Leuchtdichtewerte L bei unterschiedlichen horizontalen Blickwinkeln δ. Für die weitere Berechnung kann ein kontinuierlicher Kurvenverlauf der Helligkeitsverteilungsfunktion L(δ), zum Beispiel mittels einer geeigneten Fitfunktion, berechnet werden. Die Helligkeitsverteilungsfunktion kann entsprechend der Helligkeitsverteilungsfunktion gemäß 6 ausgebildet sein. Hierdurch kann sich insbesondere ein Helligkeitsverlauf bzw. Helligkeitsgradient gemäß 7, 8 und/oder 9 ergeben. Mit anderen Worten kann mittels des Verfahren ein Helligkeitsgradient h(x,y,d) für Displays individuell bestimmt werden. Als Vereinfachung kann der Helligkeitsverlauf insbesondere nur in einem horizontalen Schnitt dargestellt werden und somit als Funktion des Helligkeitsgradienten h(x), insbesondere abhängig von der x-Position des Betrachters. Durch Koordinatentransformation aus dem kartesischen Ortskoordinatensystem (x,y) in ein sphärisches Blickwinkelkoordinatensystem (δ,φ) kann h(x) vorzugsweise näherungsweise in L(δ) überführt werden und umgekehrt.
In einem fünften Schritt 210 des Verfahrens 200 wird ein Blickwinkelbereich des Betrachters auf das Display ermittelt. Der Blickwinkelbereich kann entsprechend dem Blickwinkelbereich gemäß 5 ausgebildet sein bzw. ermittelt werden. In einer Weiterentwicklung kann der Blickwinkelbereich des Betrachters auf das Display in Abhängigkeit eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters ermittelt werden. Mit anderen Worten wird der zur berücksichtigende Blickwinkelbereich von L(δ) bestimmt. Bei einem festen Beobachterabstand d vor dem Display mit der Weite w ergibt sich ein rechter Blickwinkel δ_r zur rechten Außenkante des Displays wie folgt: $δ_r = t a n \frac{w / 2}{d}$
Aufgrund der Symmetrie ergibt sich vorzugsweise für den linksseitigen Blickwinkel δ_l der betragsgleiche Wert von δ_r. Für eine vereinfachte Berechnung kann der Abstand des Betrachters zum Display auch als konstant angesehen werden und somit als fester Abstand des Betrachters zu dem Display. Weiterhin kann als Vereinfachung angenommen werden, dass sich der Betrachter in x-Richtung mittig vor dem Display, also an der Position x_0 befindet. In einer Weiterentwicklung kann alternativ der Blickwinkelbereich des Betrachters auf das Display in Abhängigkeit eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters ermittelt werden.
In einem sechsten Schritt 212 des Verfahrens 200 werden die Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs zugeordnet. In einer Weiterentwicklung können diskrete Blickwinkel für die Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit berechnet werden und die Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion mittels der diskreten Blickwinkel zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordnet werden. Mit anderen Worten kann in dem sechsten Schritt 212 des Verfahrens 200 für jede Zone n ein diskreter Blickwinkel δ_n berechnet werden. Dadurch ist es möglich, jeder Zone n einen Leuchtdichtewert L(n) aus dem Verlauf von L(δ) zuzuordnen, wobei dies insbesondere als Diskretisierung bzw. Diskreditieren bezeichnet werden kann. Vorteilhafterweise kann aufgrund der von Null verschiedenen x-Ausdehnung einer Fläche einer Zone dabei das Zentrum einer solchen Zone einem Blickwinkel δ_n zugeordnet werden.
In einem siebten Schritt 214 des Verfahrens 200 wird ein minimaler Leuchtdichtewert der Helligkeitsverteilungsfunktion und/oder ein maximaler Leuchtdichtewert der Helligkeitsverteilungsfunktion innerhalb des Blickwinkelbereichs ermittelt. Mit anderen Worten kann insbesondere der niedrigste gemessene Wert L_min(δ) und/oder der der höchste bzw. größte gemessene Wert L_max(δ) innerhalb des berechneten Blickwinkelbereichs [δ_l; δ_r] der Funktion L(δ) bestimmt werden.
In einem achten Schritt 216 des Verfahrens 200 wird eine Korrekturfunktion f von Korrekturwerten zur Absenkung und/oder Anhebung der Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit über Blickwinkel des Betrachters innerhalb des Blickwinkelbereichs berechnet. Die Korrekturfunktion f zur Absenkung und/oder Anhebung der Intensität der Lichtquellen innerhalb des Blickwinkelbereichs wird in Abhängigkeit des minimalen und/oder maximalen Leuchtdichtewerts und der den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordneten Leuchtdichtewerte ermittelt. Mit anderen Worten können mittels der gewonnenen Messwerte mithilfe eines Algorithmus eine für ein Hintergrundbeleuchtungseinheit individuelle Korrekturfunktion f und somit individuelle Filterfunktion ermittelt werden. In einer Weiterentwicklung können mittels der Korrekturfunktion f Intensitäten der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs derart verändert wird, dass die Leuchtdichtewerte des Displays innerhalb des Blickwinkelbereichs angeglichen werden. Vorzugsweise kann mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest eine Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs abgesenkt und/oder angehoben werden. In einer Weiterentwicklung kann mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit unterschiedlich abgesenkt und/oder angehoben werden.
Vorzugsweise kann ein individueller Korrekturfaktor f bzw. eine Korrekturfunktion f(n) zur Absenkung der Intensität der Zonen, insbesondere einer jeden Zone, berechnet werden, mit dem Ziel die ausgegebene Leuchtdichte des Displays für den Blickwinkel des Beobachters bzw. innerhalb des Blickwinkelbereichs anzugleichen. Eine beispielhafte Berechnungsvorschrift könnte lauten: $ƒ (n) = \frac{L_m i n}{L (n)} f \ddot{u} r n \in {1,2,3 \dots N}$
Alternativ oder zusätzlich kann die ausgegebene Leuchtdichte des Displays für den Blickwinkel des Beobachters auch durch Anhebung der Intensität der Zonen erfolgen. Eine beispielhafte Berechnungsvorschrift könnte lauten: $ƒ (n) = \frac{L_m a x}{L (n)} f \ddot{u} r n \in {1,2,3 \dots N}$
Alternativ kann die ausgegebene Leuchtdichte für den Blickwinkel des Beobachters auch auf einen von L_min oder L_max abweichenden gewünschten Zielwert L_soll angeglichen werden. Dazu kann die Leuchtdichte in Zonen in Bildbereichen mit zu niedriger Leuchtdichte angehoben werden und die Leuchtdichte in Zonen in Bildbereichen mit zu hoher Leuchtdichte abgesenkt werden. In diesem Fall könnte eine beispielhafte Berechnungsvorschrift lauten: $ƒ (n) = \frac{L_s o l l}{L (n)} f \ddot{u} r n \in {1,2,3 \dots N}$
Die Korrekturfunktion kann beispielsweise mittels der Messwerte und mittels eines Algorithmus ermittelt werden.
In einer Weiterentwicklung kann die Korrekturfunktion in Abhängigkeit eines Abstandes des Betrachters zum Display und/oder einer Position des Betrachters ermittelt werden.
Alternativ können mehrere Korrekturfunktionen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Abständen des Betrachters zum Display und/oder unterschiedlichen Position des Betrachters ermittelt werden. Die unterschiedlichen Korrekturfunktion können insbesondere abgespeichert werden und je nach Bedarf abgerufen werden.
Die Schritte des Verfahrens können gemäß 14 visualisiert werden.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 220 zum Ermitteln eines korrigierten Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit umfasst zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen, wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist. Das Display kann gemäß dem Display gemäß 6, 7 und/oder 18 ausgebildet sein bzw. gemäß dem Display gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein.
In einem ersten Schritt 222 des Verfahrens 220 wird ein Eingangssignal bereitgestellt, wobei das Eingangssignal ausgebildet ist zum Ansteuern einer Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit. Auf dem Display kann sich durch das Ansteuern der Hintergrundbeleuchtungseinheit mittels der Intensität und somit durch die Darstellung von Bildern ein Helligkeitsgradient bzw. ein Helligkeitsverlauf gemäß 7, 8 und/oder 9 ergeben.
In einem zweiten Schritt 224 des Verfahrens 220 wird eine Korrekturfunktion f bereitgestellt. Die Korrekturfunktion f kann beispielsweise gemäß dem Verfahren 200 gemäß 10 und/oder 14 ermittelt werden. Diese Korrekturfunktion kann beispielsweise in einem Speicher, zum Beispiel mittels einer Look-Up-Table gespeichert und zur Anwendung abgerufen werden.
In einem dritten Schritt 226 des Verfahrens 220 wird ein korrigiertes Signal zum Ansteuern der Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit in Abhängigkeit des Eingangssignals und der Korrekturfunktion ermittelt. Die Korrekturfunktion f(n) kann auf Intensitäten I_in(n) des Eingangssignals angewendet werden, wodurch das Ausgangssignal l_out(n) berechnet werden kann. Hierfür kann die Korrekturfunktion vorzugsweise auf die Intensitäten der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit des Eingangssignals angewendet werden. Vorteilhafterweise kann die Korrekturfunktion auf die Intensitäten der einzelnen Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder auf die Intensitäten der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit Lichtquellen angewendet werden.
Mit anderen Worten kann die Korrekturfunktion und somit die Korrekturfaktoren f(n) auf die Eingangsintensität I_in(n) zur Ansteuerung der Lichtquellen der Zonen der Hintergrundbeleuchtung angewendet und damit die korrigierte Ausgangsintensität l_out(n) berechnet werden, die beispielsweise durch ein Steuergerät in die Hintergrundbeleuchtungseinheit, insbesondere das 1D-Backlight, eingeprägt werden kann. Beispielsweise kann die Intensität durch Einprägen eines Stromes in die Lichtquellen verändert werden. $I_{o u t, n} = I_{i n, n} \times ƒ (n) f \ddot{u} r n \in {1,2,3 \dots N}$
Hierdurch kann insbesondere die Homogenität des angezeigten Bildinhaltes für den Beifahrer über den Blickwinkel für beliebige angezeigte Bilder verbessert werden. Das Ergebnis dieses Verfahrens 220 ist insbesondere ein homogenisiertes Ausgangsbild. Insbesondere ermöglicht das Verfahren zudem die Anwendung der Korrekturfunktion auf jedes Bild einer Bildperiode eines Displays und somit eine dauerhafte Verbesserung der Homogenität unabhängig vom Bildinhalt.
Das Verfahren 220 zur Bildverbesserung geht insbesondere von einer Manipulation der Intensitäten des Eingangssignals aus, um nach der erfolgten Manipulation einen angepassten Helligkeitsverlauf auf dem Display auszugeben. Die Anpassung der Intensitäten der Lichtquellen wird angewandt, um den Helligkeitseindruck aus dem Blickwinkel des Beobachters zu homogenisieren.
Anstelle der Korrektur jeder einzelnen Zone können auch Gruppen von Zonen korrigiert werden. Hierdurch können auf Gruppen von Zonen unterschiedliche Korrekturfaktoren angewendet werden.
Mit anderen Worten kann die Korrekturfunktion bzw. Filterfunktion in den Regelkreis zur Steuerung eines 1D-Backlights mit N Zonen eingreifen, um die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung lokal zu modulieren, in anderen Worten lokal zu erhöhen oder abzusenken, mit dem Ziel, die Homogenität des angezeigten Bildinhaltes für den Beifahrer über den Blickwinkel zu verbessern.
In einer Weiterentwicklung kann zur Berechnung des Ausgangssignals I_out eine Look-Up-Table bzw. LUT verwendet, die eine statische Korrekturfunktion f enthält. Dadurch kann zu jeder Intensität des Eingangssignals eine um einen Korrekturfaktor der Korrekturfunktion f korrigierte Intensität als Ausgangssignal ausgegeben werden. Eine solche LUT kann sich beispielsweise im Timing Controller bzw. TCON des Displays oder direkt in der Bildquelle, beispielsweise Multimediasteuergeräte wie Vehicle Computer, Headunit, befinden. Im Allgemeinen kann sich eine solche LUT in einem beliebigen Grafikprozessor bzw. GPU befinden. Das Ausgangssignal kann anschließend an die Hintergrundbeleuchtungseinheit weitergeleitet werden.
In einer beispielhaften Ausführung kann die Berechnung des korrigierten Ausgangssignal direkt in der Bildquelle, beispielsweise Multimediasteuergeräte wie Vehicle Computer, Headunit, mittels eines ausführbaren Programmes oder als Hardwareimplementierung innerhalb eines Grafikchipsatzes, zum Beispiel GPU, FPGA, ASCI, erfolgen. Dabei kann die Korrekturfunktion f dynamisch zur Laufzeit angepasst werden. Das Berechnungssystem kann in diesem Falle auf weitere Sensorsignale mit den Eingangsvariablen x(t), y(t) und d(t), beispielsweise von Sitzabstandserkennung, Eyetracking System, zurückgreifen, wie zum Beispiel im Verfahren gemäß 12 dargelegt. Im Allgemeinen kann die Berechnung insbesondere in einem beliebigen Grafikprozessor stattfinden. Das Ausgangssignal kann im Folgenden über einen geeigneten Kanal an die Hintergrundbeleuchtungseinheit weitergeleitet werden.
Das Verfahren 220 kann in einer vorteilhaften Ausführung darüber hinaus intrinsisch eine mögliche Kurvenverschiebung von L(δ) aufgrund von Fertigungstoleranzen des Lamellenfilms kompensieren durch Gewichtung der Graustufen auf die minimal gemessene Luminanz im Blickwinkelausschnitt, das heißt beispielsweise auf L_links*, wie in . Das Verfahren zur Kompensierung von Fertigungstoleranzen kann gemäß dem Verfahren gemäß 13 ausgebildet sein.
Mit anderen Worten geht das Verfahren zur Bildverbesserung von einer Modulation der Leuchtdichte einer Hintergrundbeleuchtung mit N Zonen aus, um durch die erfolgte Modulation den Helligkeitseindruck aus dem Blickwinkel des Beobachters zu homogenisieren. Es ist daher möglich, den Helligkeitsabfall zu den Displayrändern hin zu kompensieren, indem die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung zu den Displayrändern hin beispielsweise gegenüber einem Referenzwert lokal angehoben wird. Alternativ ist es möglich, den Helligkeitsabfall zu den Displayrändern hin zu kompensieren, indem die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung von den Displayrändern zur Displaymitte hin gegenüber einem Referenzwert lokal abgesenkt wird.
12 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 220 zum Ermitteln eines korrigierten Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Display kann gemäß dem Display gemäß 6, 7 und/oder 18 ausgebildet sein bzw. gemäß dem Display gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Das Verfahren 220 kann die Schritte des Verfahrens 200 gemäß 11 umfassen, somit insbesondere einen ersten Schritt 222, einen zweiten Schritt 224 und einen dritten Schritt 226.
Das Verfahren 220 kann insbesondere einen weiteren vierten Schritt 228 aufweisen, wobei der vierte Schritt 228 insbesondere vor dem zweiten Schritt 24 des Bereitstellens der Korrekturfunktion durchgeführt werden kann. In dem vierten Schritt 228 des Verfahrens 220 kann ein Abstand des Betrachters zum Display ermittelt werden. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführung kann die Position des Betrachters in Bezug auf das Display ermittelt werden. Eine Position des Betrachters kann insbesondere in x-Richtung, y-Richtung ermittelt werden sowie ein Abstand des Betrachters zu dem Display ermittelt werden. Vorzugsweise kann die Korrekturfunktion in Abhängigkeit des Abstandes des Betrachters zum Display und/oder in Abhängigkeit der Position des Betrachters bezüglich des Displays ermittelt und bereitgestellt werden. Hierfür ist es möglich die Korrekturfunktion insbesondere mittels einer Skalierung an den Abstand und/oder die Position des Betrachters anzupassen. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Korrekturfunktion für unterschiedliche Abstände und/oder Positionen des Betrachters ermittelt werden oder zur Verfügung stehen, wobei die entsprechende Korrekturfunktion je nach Abstand und/oder Position des Betrachters gewählt wird. In einer Weiterentwicklung können die unterschiedlichen Werte der Korrekturfunktion bzw. Korrekturfaktoren für unterschiedliche Abstände und/oder Position des Betrachters in einer Tabelle, insbesondere einer Look-Up-Table, gespeichert und je nach ermittelten Werten abgerufen werden.
In einer Weiterentwicklung kann zusätzlich oder alternativ der Blickwinkelbereich des Betrachters in Abhängigkeit des Abstandes des Betrachters zum Display und/oder der Position des Betrachters im Bezug zum Display ermittelt werden.
Der Abstand und/oder die Position des Betrachters können beispielsweise mittels einer Eye-Tracking-Einheit bzw. einer Head-Tracking-Einheit, ermittelt werden. Mittels der Tracking-Einheit können insbesondere eine aktuelle Kopfposition bzw. Augenposition des Betrachters, somit insbesondere des Beifahrers, erfasst werden. Mithilfe der Kenntnis der aktuellen Position des Beifahrers kann die Korrekturfunktion bzw. die Filterfunktion f dynamisiert werden bzw. angepasst werden. Dadurch kann die Homogenität des angezeigten Bildes vorzugsweise auf die aktuelle Position des Beifahrers hin optimiert werden.
Der Abstand des Betrachters zu dem Display kann zusätzlich oder alternativ beispielsweise mittels einer Sitzabstandserkennung ermittelt werden, indem mittels der Sitzabstandserkennung der aktuellen Sitzabstand des Beifahrers ermittelt bzw. erfasst werden kann. Mithilfe der Kenntnis des aktuellen Sitzabstands des Beifahrers kann vorzugsweise die Korrekturfunktion bzw. die Filterfunktion f angepasst werden. Dadurch kann die Homogenität des angezeigten Bildes vorzugsweise auf den aktuellen Sitzabstand hin optimiert werden.
Mit anderen Worten kann der Abstand des Beobachters vor dem Display d variabel sein. Vorzugsweise sitzt der Betrachter in x-Richtung insbesondere an einer beliebigen Position vor dem Display, also in der Regel an einer Position x ≠ x_0. Weiterhin sitzt der Betrachter in y-Richtung insbesondere an einer beliebigen Position vor dem Display, also in der Regel an einer Position y ≠ y_0. Durch eine variable Sitzposition ändert sich sowohl die Position des Kopfes vor dem Display (x,y) als auch der Betrachterabstand d über die Zeit. Somit ergibt sich ein zeitabhängiger Helligkeitsgradient h(x(t),y(t),d(t)) über dem Display relativ zur Position des Betrachters.
Der zeitabhängige Helligkeitsgradient kann nun durch eine dynamische Korrekturfunktion f(n(t),n(t),d(t)) zu jedem Zeitpunkt einer Positionsänderung korrigiert werden. In anderen Worten kann die Berechnung der Korrekturfunktion abhängig von der geraden aktuellen Kopfposition sein. Ein unterschiedlicher Beobachterabstand ist in den 7 und/oder 8 dargestellt.
In einer beispielhaften Ausführung kann die aktuelle Kopfposition in Abhängigkeit des Sitzabstandes bestimmt werden. Hierzu kann beispielsweise ein Sensorsignal der Sitzposition des Beifahrersitzes als Eingangsvariable für die Bestimmung des Betrachterabstandes d herangenommen werden. Eine Positionsänderung des Beifahrersitzes vor dem Display bewirkt somit eine bezüglich der aktuellen Sitzposition angepassten Korrekturfunktion f(n(t),n(t),d(t)). Die Berechnung der Ausgangsintensität I_out ist somit ebenfalls zeitveränderlich, d.h. I_out(n(t)). Durch diese Anordnung kann sichergestellt werden, dass der durch unterschiedliche Beobachterabstände d veränderliche Blickwinkel keinen Einfluss auf den Eindruck des Helligkeitsgradienten für den Beobachter darstellt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann zusätzlich zum Betrachterabstand d mit Hilfe eines Eyetracking Systems, alternativ mit Hilfe eines Headtracking oder Occupant Monitoring Systems, auch die örtliche Position (x,y) des Beobachters vor dem Display zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden. Eine beliebige Positionsänderung des Beifahrers in x-, y-, d-Richtung vor dem Display kann somit zu jedem Zeitpunkt detektiert werden. Dadurch ist es möglich auch die Korrekturfunktion f(n(t),d(t)) in Abhängigkeit der aktuellen Kopfposition zu berechnen. Die Berechnung der Ausgangsintensität I_out ist somit ebenfalls zeitveränderlich, d. h. I_out(n(t)). Durch diese Anordnung kann sichergestellt werden, dass der durch unterschiedliche Kopfpositionen veränderliche Blickwinkel keinen Einfluss auf den Eindruck des Helligkeitsgradienten für den Beobachter darstellt. Ein solches Kamerasystem zur Bestimmung der Beifahrerposition kann beispielsweise in unmittelbarer Umgebung des Beifahrerdisplays oder direkt integriert in das Beifahrerdisplay, im Seitenspiegel, im Innenspiegel oder an einer beliebigen geeigneten anderen Position angebracht sein.
13 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 230 zum Ermitteln eines korrigierten Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Display kann gemäß dem Display gemäß 6, 7 und/oder 18 ausgebildet sein bzw. gemäß dem Display gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Das Verfahren 230 kann, vorteilhafterweise intrinsisch, eine mögliche Kurvenverschiebung von L(δ) aufgrund von Fertigungstoleranzen des Lamellenfilms kompensieren durch Gewichtung der Graustufen auf die minimal gemessene Luminanz im Blickwinkelausschnitt, das heißt beispielsweise auf L_links* wie in 9.
Mit anderen Worten kann in einer Weiterentwicklung mittels des Verfahrens 230 ein Einfluss einer möglichen Fertigungstoleranz, beispielsweise des Lamellenfilms, korrigiert werden, vorzugsweise ohne den Helligkeitsgradienten, welcher durch den Lamellenfilm verursacht wird, selbst zu beeinflussen. In anderen Worten ermöglicht das Verfahren 230 eine Verschiebung einer fehlertoleranzbehafteten Kurve L_ist(δ) durch Rückverschiebung rückgängig zu machen um damit die gewünschte Kurve L_soll(δ) zu erzeugen. Dieser Zusammenhang ist in 9 dargestellt.
In einem ersten Schritt 232 des Verfahrens 230 wird eine Position δ_ist,max der fehlertoleranzbehafteten Kurve L_ist(δ) bestimmt. In anderen Worten: δ_ist,max an der Stelle: $L_{ist} (δ_{ist,max}) = max (L_{ist} (δ))$
In einem zweiten Schritt 234 des Verfahrens 230 wird eine korrigierte Kurve L_soll(δ) durch Rückverschiebung der fehlerbehafteten Kurve L_ist(δ) um den Verschiebungswinkel δ_ist,max berechnet. $L_{soll} (δ) = L_{i s t} (δ + δ_{ist,max})$
In einem dritten Schritt 236 des Verfahrens 230 wird die Korrekturfunktion bestimmt. $ƒ (δ) = \frac{L_{s o l l} (δ)}{L_{ist} (δ)} = \frac{L_{ist} (δ + δ_{ist,max})}{L_{ist} (δ)}$
In einem vierten Schritt 238 des Verfahrens 32 kann für die Lichtquellen, insbesondere für jede Lichtquelle n einer Spalte m, ein diskreter Blickwinkel δ_n berechnet werden. Dadurch ist es möglich, jede Lichtquelle n einer Spalte m einen Korrekturwert f(m) aus dem Verlauf von f(δ) zuzuordnen, insbesondere zur Diskretisierung. $ƒ (n) = \frac{L_{soll} (n)}{L_{ist} (n)}$
In einem fünften Schritt 239 des Verfahrens 230 wird das Ausgangsintensität l_out(n) berechnet. Die Berechnung des Ausgangssignals kann insbesondere entsprechend dem dritten Schritt 226 des Verfahrens 220 durchgeführt werden.
14 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren vereint die Verfahren zur Ermittlung der Korrekturfunktion gemäß 10 und zur Ermittlung des korrigierten Signals gemäß 11 und kann somit entsprechend die Schritte der Verfahren gemäß 10 und gemäß 11 aufweisen. Mit anderen Worten wird eine Korrekturfunktion ermittelt und diese Korrekturfunktion auf Eingangssignale angewandt, wodurch korrigierte Ausgangssignale ermittelt bzw. berechnet werden. Das Display kann gemäß dem Display gemäß 6, 7 und/oder 18 ausgebildet sein bzw. gemäß dem Display gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Das Berechnungsverfahren kann insbesondere folgende Schritte aufweisen.
Zunächst wird, während gleichzeitig ein Hintergrundbeleuchtungseinheit eine homogene Ausleuchtung in einer x-y-Ebene bereitstellt, ein Weißbild W(i,j) 132 auf dem Display bzw. dem Bildschirm angezeigt gemäß dem zweiten Schritt des Verfahrens gemäß 10. Hierdurch resultiert ein Helligkeitseindruck h(x,y,d) 138 für den potentiellen Beobachter 24 des Weißbilds. Der Helligkeitseindruck kann gemäß der Helligkeitsverteilung gemäß 7, 8 und/oder 9 ausgebildet sein.
Anschließend erfolgt ein Messen der horizontalen Helligkeitsverteilung h(x) bzw. h(x,y,d) und eine Transformation 240 in ein Blickwinkelkoordinatensystem (δ, φ=0). Hierfür kann die Helligkeitsverteilung bzw. der Helligkeitsgradient an einer horizontalen Schnittachse 242 als Referenz genommen werden. Vorteilhafterweise wird die Helligkeitsverteilung über eine Horizontale bzw. über die horizontale Schnittachse werden. Das Messen der Helligkeitsverteilung kann gemäß dem dritten Schritt des Verfahrens gemäß 10 durchgeführt werden.
Anschließend erfolgt ein Definieren des zu korrigierenden Blickwinkelausschnitts [δ_l; δ_r]. Hierbei wird ein linker Rand des Blickwinkels δ_l 244 und ein rechter Rand des Blickwinkels δ_r 246 definiert. Der Blickwinkelausschnitt kann gemäß dem Blickwinkelausschnitt gemäß 5 ausgebildet sein. Die Definition des Blickwinkelbereichs bzw. Blickwinkelausschnitts kann gemäß dem fünften Schritt des Verfahrens gemäß 10 durchgeführt werden.
Anschließend erfolgt eine Diskretisierung von L(δ) auf L(n). Die Diskretisierung kann gemäß dem sechsten Schritt des Verfahrens gemäß 10 durchgeführt werden.
Anschließend erfolgt ein Berechnen der Korrekturfunktion f(n) 248. Die Berechnung der Korrekturfunktion kann gemäß dem achten Schritt des Verfahrens gemäß 10 durchgeführt werden. Die Korrekturfunktion f(n) 248 kann insbesondere in einem Koordinatensystem dargestellt werden, wobei auf den Achsen die Korrekturwerte f über den Spalten m der Hintergrundbeleuchtungseinheit dargestellt werden. Auf einer y-Achse 250 können somit die Korrekturwerte f und auf einer x-Achse 252 können somit die Zonen n der Hintergrundbeleuchtungseinheit abgetragen werden. Die Korrekturfunktion gemäß dem Beispiel in 14 kann vorzugsweise in einem Intervall [0; N] angegeben werden, also insbesondere zwischen einer ersten, linken Grenze 244 und einer zweiten, rechten Grenze 246, die beispielweise dem ersten diskreten Spaltenwert n = 1 und dem letzten diskreten Wert N der Hintergrundbeleuchtungseinheit entspricht.
Zur Berechnung der Korrekturfunktion f(n) 248 kann beispielsweise ein minimaler Leuchtdichtewert L_min 253 der Helligkeitsverteilungsfunktion f(n) ermittelt werden. Die Korrekturfunktion kann insbesondere in Abhängigkeit des minimalen Leuchtdichtewerts 253 und der den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordneten Leuchtdichtewerte ermittelt werden. Ein minimaler Wert 255 der Korrekturfunktion f(n) 248 kann beispielsweise berechnet werden durch L_min/L(m). In einer Weiterentwicklung kann die zur Berechnung der Korrekturfunktion f(n) 248 beispielsweise ein maximaler Leuchtdichtewert L_max der Helligkeitsverteilungsfunktion f(n) ermittelt werden. Die Korrekturfunktion kann insbesondere in Abhängigkeit des minimalen Leuchtdichtewerts 253 und der den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordneten Leuchtdichtewerte ermittelt werden.
Anschließend wird die Korrekturfunktion f(n) 248 auf die Eingangsintensität I_in(n) zur Erzeugung einer Ausgangsintensität I_out(n) angewandt. Die Anwendung kann gemäß dem dritten Schritt des Verfahrens gemäß 11 durchgeführt werden. Durch die Anwendung der Korrekturfunktion auf die Eingangsintensität bzw. der Gewichtung der Eingangsintensität mit den Korrekturfaktoren ergibt sich insbesondere eine dargestellte Helligkeitsverteilung 254. Dieser kann beispielsweise invers zu der gemessenen bzw. ermittelten Helligkeitsverteilung ausgebildet sein.
Die modifizierte Ausgangsintensität l_out(n) kann in die Hintergrundbeleuchtungseinheit eingeprägt werden. Hierdurch ergibt sich ein resultierender Helligkeitseindruck h(x,y,d) 256 eines Weißbildes durch den korrigierten Intensitätsverlauf für den Beobachter. Der resultierender Helligkeitseindruck 256 kann insbesondere als homogenisiertes Weißbild durch den Betrachter wahrgenommen werden.
Vorteilhafterweise kann zur Datengewinnung der erforderlichen Leuchtdichtewerte L(δ,φ) beispielsweise eine Konoskopmessung durchgeführt werden, die Leuchtdichtewerte über alle Raumwinkel liefert. Eine solche Messung ist exemplarisch in als Isoluminanzplot gezeigt. Anhand der Weite w, der Höhe h des Displays und dem Abstand des Beobachters d vor dem Display kann der vom Display eingenommene Blickwinkelbereich im Sichtfeld des Betrachters innerhalb des Isoluminanzplots durch die Berechnung der Eckpunkte bestimmt werden. Anschließend kann wiederum den Lichtquellen, insbesondere jeder Zone der Hintergrundbeleuchtungseinheit ein Leuchtdichtemesswert aus dem Isoluminanzplot zugeordnet werden.
Die Ermittlung von h(x,y,d) bzw. L(δ) kann beispielsweise für jedes Display individuell während der Fertigung, beispielsweise als zusätzlicher Schritt bei der Durchführung weiterer optischer Abgleiche, durchgeführt werden. Diese gemessene Information kann insbesondere auf einem Speichermedium, zum Beispiel einem Flashspeicher, das beispielsweise auf einer der für die Ansteuerung des Displays bereitgestellten Platine angeordnet ist, abgelegt werden. Alternativ kann eine nicht individuell bestimmbare, aber aus empirischen Daten gewonnene Information L'(6), die für jedes Display gleich ist, bereitgestellt und abgespeichert werden. In einer Weiterentwicklung kann eine weitere Recheneinheit, beispielsweise ein µ-Prozessor, ein FPGA oder ein ASIC, diese gemessene Information verwenden, um den beispielsweise in einem Softwarecode implementierten oder in einer festverdrahteten hardwarebasierten Schaltung realisierten Berechnungsalgorithmus durchzuführen. Weitere Signalquellen, wie beispielsweise Sitzabstandsignale oder Kopfpositionssignale, können der Recheneinheit zur Berechnung zusätzlich oder optional bereitgestellt werden. Die berechnete Ausgangsintensität l_out(n) kann beispielweise einer Treiberschaltung zur Verfügung gestellt werden, die die Regelung der Backlightintensität, beispielsweise durch Einprägen eines individuellen Stromes in die Lichtquellen, realisiert und an die Hintergrundbeleuchtungseinheit ausgibt. Zusätzlich oder alternativ kann die Berechnung oder auch Teile der Berechnung des Verfahrens innerhalb eines Timing Controllers bzw. TCON, der beispielsweise µ-prozessorbasiert, als FPGA oder als ASIC auf einer Platine ausgeführt sein kann, oder sich auf einem integrierten Displaytreiberbaustein befinden kann, beispielsweise ausgeformt als Chip-on-Glas Treiber oder als monolithisch auf der Displaybackplane integrierte Treiberschaltung, durchgeführt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens kann insbesondere ein Display verwendet werden, welches als transmissiv Anzeigetechnologie in Verbindung mit einer Hintergrundbeleuchtung ausgebildet ist. Das Display kann insbesondere einen eingeschränkten Sichtmodus, beispielsweise den Privacy Modus und/oder den Public Modus, aufweisen. Vorzugsweise kann die Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung lokal moduliert werden. Eine transmissive Anzeigetechnologie kann zum Beispiel als eine Flüssigkristalltechnologie mit einer Hintergrundbeleuchtung ausgebildet sein.
15 zeigt eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Helligkeitsverteilungsfunktion 122 kann gemäß der Helligkeitsverteilungsfunktion 122 gemäß 6 und/oder 16 ausgebildet sein. Mittels der Helligkeitsverteilungsfunktion L(δ) 122 können Leuchtdichtewerte L über Blickwinkel δ des Betrachters des Displays dargestellt werden. Die Helligkeitsverteilungsfunktion 122 wird in einem Koordinatensystem dargestellt, wobei das Koordinatensystem eine x-Achse 118 aufweist, auf der die Blickwinkel δ des Betrachters auf das Display, insbesondere horizontale Blickwinkel abgetragen werden, und eine y-Achse 116, auf der die Luminanz bzw. Leuchtdichtewerte L in [cd/m²] abgetragen werden. In dem Koordinatensystem wird ferner der Blickwinkelausschnitt [δ_l; δ_r] dargestellt. Hierbei wird ein linker Rand des Blickwinkels δ_l 244 und ein rechter Rand des Blickwinkels δ_r 246 definiert.
Ferner werden die empirischen Funktionen e(δ) 260, 262 in dem Koordinatensystem dargestellt. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass eine messtechnische Bestimmung von L(δ) entfällt, wobei stattdessen die Helligkeitsverteilung durch empirisch gewonnene Funktionen e(δ) 260, 262 definiert wird. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass e(δ) eine analytische Funktion, zum Beispiel eine Parabel 260 ist. Es ist auch möglich, e(δ) als beispielsweise abschnittsweise analytische lineare Funktion 262 zu definieren. Darüber hinaus können grundsätzlich auch beliebige weitere geeignete Funktionen definiert werden, die als geeignet erscheinen, die Aufgabe des Verfahrens zu erfüllen. Die Funktion e(δ) wird dann für die weiteren Berechnungen des Verfahrens verwendet. In anderen Worten kann e(δ) die gemessene Helligkeitsfunktion L(δ) ersetzen.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer Helligkeitsverteilungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Helligkeitsverteilungsfunktion 122 kann gemäß der Helligkeitsverteilungsfunktion 122 gemäß 6 und/oder Fig, 15 ausgebildet sein. Mittels der Helligkeitsverteilungsfunktion L(δ) 122 können Leuchtdichtewerte L über Blickwinkel δ des Betrachters des Displays dargestellt werden. Die Helligkeitsverteilungsfunktion 122 wird in einem Koordinatensystem dargestellt, wobei das Koordinatensystem eine x-Achse 118 aufweist, auf der die Blickwinkel δ des Betrachters auf das Display, insbesondere horizontale Blickwinkel, abgetragen werden, und eine y-Achse 116, auf der die Luminanz bzw. Leuchtdichtewerte L in [cd/m²] abgetragen werden. In dem Koordinatensystem wird ferner der Blickwinkelausschnitt [δ_l; δ_r] dargestellt. Hierbei wird ein linker Rand des Blickwinkels δ_l 244 und ein rechter Rand des Blickwinkels δ_r 246 definiert.
Ferner wird die empirische Funktion e(δ) 264 in dem Koordinatensystem dargestellt. Vorzugsweise kann die messtechnisch bestimmte Funktion L(δ) in einer Weiterentwicklung empirisch angepasst bzw. erweitert werden. Hierzu wird beispielsweise L(δ) 122 mit einer rein empirisch gewonnen Funktion e(δ) 264 gewichtet. Eine Verknüpfung von L(δ) 122 mit e(δ) 264 kann beispielsweise durch Addition, Subtraktion, Multiplikation, Faltung durchgeführt werden. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass e(δ) 264 eine abschnittsweise analytische lineare Funktion ist. Die mit e(δ) gewichtete Funktion ergibt eine veränderte bzw. berechnete, angepasste Funktion L'(6) 266, welche L(δ) in den Verfahrensschritten ersetzt und für die weiteren Berechnungen des Verfahrens verwendet werden kann. Darüber hinaus können grundsätzlich auch beliebige weitere Funktionen definiert werden, die als geeignet erscheinen, die Aufgabe des Verfahrens zu erfüllen.
Eine geeignete Erweiterung kann sich beispielsweise als zweckmäßig erweisen, um den Helligkeitsgradienten nur teilweise oder in einer anderen Verlaufsform zu kompensieren.
17 zeigt eine schematische Darstellung einer Messung einer Helligkeitsverteilung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dargestellt wird ein Isoluminanzplot 268, insbesondere eine exemplarische Messung der Leuchtdichte eines Displays mit einem Konoskop über die Blickwinkel (δ,φ) dargestellt in einem sphärischen Koordinatensystem. Die Messung gemäß 17 kann beispielsweise gemäß dem dritten Schritt des Verfahrens zu Ermittlung der Korrekturfunktion gemäß 10 durchgeführt werden, wobei als Ergebnis das Isoluminanzplot 268 dargestellt werden kann. Weiterhin ist ein linearer Pfeil entlang der horizontalen eingezeichnet, welcher insbesondere die Blickwinkel δ des Betrachters auf das Display darstellt. Ferner ist ein gebogener Pfeil dargestellt, welche den Winkel φ darstellt.
18 zeigt eine schematische Darstellung eines Displays 22 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Display kann gemäß dem Display gemäß 3 und/oder 4 ausgebildet sein bzw. gemäß dem Display gemäß 1 in einem Fahrzeug angeordnet sein. Das Display ist insbesondere ausgebildet zum Anzeigen eines Bildes.
Vorteilhafterweise zeigt 18 einen beispielhaften Aufbau eines Displays 22, insbesondere eines Beifahrerdisplays. Das Beifahrerdisplay kann einen Sichtmodus aufweisen zum Anzeigen von Bildinhalten für den Beifahrer oder eine schaltbare Hintergrundbeleuchtung umfassen zur Erzeugung von mindestens zwei Sichtmodi, wobei die Beleuchtung im Privacy Mode und/oder Public Mode zur Erzeugung des eigeschränkten Sichtmodus mit einem lokal modulierbaren Hintergrundbeleuchtungseinheit erfolgen kann, um den Helligkeitseindruck für den Beifahrer zu verbessern. Die Sichtmodi können beispielsweise gemäß den zu 3, 4 und/oder 6 beschriebenen Sichtmodi ausgebildet sein. Der untere erste Lichtleiter 82 ist vorzugsweise ausgebildet, um seitlich durch eine Anzahl von Lichtquellen beleuchtet zu werden und N Zonen unterschiedlicher Ausleuchtungsintensität zu erzeugen, um durch geschickte Ansteuerung gemäß dem beschriebenen Verfahren den Helligkeitseindruck für den Beifahrer zu verbessern.
Das Display 22 weist vorzugsweise eine transmissiven Anzeige bzw. Bildgeber 78, beispielsweise ein Flüssigkristallpanel, als Bildgeber auf. Ferner weist das Display 22 eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 auf. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 kann auch als Backlight bezeichnet werden. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 zum Beleuchten des Displays 22 kann zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen umfassen, wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist. Die zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbaren Zonen können beispielsweise gemäß 19 und/oder 20 ausgebildet sein. Der Lichtleiter kann beispielsweise gemäß 19, 20, 21, 22, 23 und/oder 24 ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 als Edge-Iit Backlight ausgebildet sein, bei dem ein Lichtleiter durch seitlich an dem Lichtleiter angeordnete Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, beleuchtet wird und somit eine flächige Hintergrundbeleuchtung für den Bildgeber 78, insbesondere das LCD Panel, darstellt, der den Bildgeber bezüglich einer xy-Ebene von hinten beleuchtet. Ein Edge-Iit Backlight kann als lokal modulierbare Hintergrundbeleuchtung ausgeführt sein, wobei eine Anzahl von N diskreten Zonen beispielsweise in einer x-Richtung angeordnet sind, die im Allgemeinen unabhängig voneinander beleuchtet werden können, wobei das Übersprechen von Lichtstrahlen von zwei benachbarten Zonen durch ein geeignetes Design es Lichtleiters möglichst gut unterdrückt wird. Dadurch ist es möglich, einen transmissiven Bildgeber zonenweise mit einer unterschiedlichen Intensität der Leuchtdichte zu hinterleuchten. Da die Leuchtdichte in einer räumlichen Dimension modulierbar ist, kann eine solche Anordnung auch 1D-Backlight bezeichnet werden.
Vorteilhafterweise kann die Ansteuerung der Zonen insbesondere mit einer Bildinformation auf dem Bildgeber verknüpft werden. Das heißt, der Bildinhalt wird bezüglich einer Fläche des Bildgebers analysiert und die Zonen in Korrelation zu dem Ergebnis der Bildanalyse lokal angesteuert bzw. geregelt. Dabei können in der Regel dunkle bzw. schwarze Gebiete des Bildinhaltes identifiziert und die bezüglich dieser Gebiete angeordneten Zonen so angesteuert werden, dass deren Leuchtdichte relativ zu anderen Lichtquellen abgesenkt wird. Auf diese Weise können beispielsweise Kontrastwerte einer Flüssigkristallanzeige erhöht werden, da durch die lokale Reduktion der Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtung eine betragsmäßig geringere Transmission von Licht durch das LCD Panel resultiert. In der Regel besitzen LCD Panels eine geringe von Null abweichende Resttransmissivität selbst bei einem vollständig schwarz angezeigten Bildinhalt, sodass sich bei einer homogenen, lokal nicht regelbaren Hintergrundbeleuchtung nicht ein perfekt schwarzer, sondern beispielsweise eher grauer Bildeindruck durch die Resttransmissivität ergeben würde bzw. kann.
In einer Weiterentwicklung können auf die gleiche Weise auch Gebiete mit hellen oder anderen hervorzuhebenden Bildinhalten, beispielsweise weiße Bildinhalte, identifiziert werden und die Hintergrundbeleuchtung kann lokal und relativ zu anderen Gebieten erhöht werden, um eine bessere Ablesbarkeit und/oder eine weitere Erhöhung von lokalen Bildkontrasten zu erzielen.
Ferner kann durch lokale Modulation der Leuchtdichte eine Leistungsaufnahme reduziert werden, indem dunkle Gebiete des angezeigten Bildes nicht oder nur mit einer reduzierten Leuchtdichte beleuchtet werden können.
Das Verfahren der Bildanalyse und des Ansteuerns der Lichtquellen kann insbesondere auch als Local Dimming bezeichnet werden.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 ist insbesondere mittels des korrigierten Signals ansteuerbar oder bzw. kann insbesondere mittels des korrigierten Signals angesteuert werden. Vorteilhafterweise kann mittels des Verfahrens gemäß 11, 12 und/oder 13 ein Verfahren zum Ermitteln eines korrigierten Signals zum Ansteuern der Hintergrundbeleuchtungseinheit des Displays 22 ermittelt bzw. bereitgestellt werden. Hierdurch kann eine Anordnung einer lokal modulierbaren Hintergrundbeleuchtung bzw. Hintergrundbeleuchtungseinheit, insbesondere des 1D-Backlights, in einem Beifahrerdisplay und ein Verfahren zur Modulation der Hintergrundbeleuchtung, um den Bildeindruck für einen Beifahrer zu verbessern, bereitgestellt werden.
Das Display 22 kann ferner eine Treiberschaltung 272 aufweisen. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 kann vorzugsweise mittels der Treiberschaltung 276 angesteuert werden. Die Treiberschaltung 276 kann beispielsweise mit einer Steuereinheit verbunden werden oder als Steuereinheit ausgebildet sein. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 kann beispielsweise mit einem korrigierten Signal angesteuert werden, wobei das korrigierte Signal beispielsweise mittels des Verfahrens gemäß 11, 12 und/oder 13 ermittelt werden kann.
Optional kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 einen zweiten Lichtleiter 86 zwischen dem Bildgeber 78 und dem optischen Stapel 84 der Hintergrundbeleuchtung 270 umfassen zur Erzeugung eines freien, erweiterten Sichtmodus bei einem als schaltbar ausgelegten Beifahrerdisplay bzw. SPD. Der zweite Lichtleiter 86 kann insbesondere mit einer seitlich an den Lichtleiter 86 angebrachten Lichtquelle 102, beispielsweise eines LED Stranges 102 mit Anordnung einer Mehrzahl von Leuchtdioden, gekoppelt sein. Die Ausführung kann gemäß der Ausführung des Displays 22 gemäß 4 ausgebildet sein. Hierbei kann die Lichtquelle 102 gemäß 4 vorteilhafterweise auf einer der dem Fahrer abgewandten Seite angeordnet sein. Weiterhin kann die Ansteuerung der Lichtquelle 102 in Kombination mit der Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder allein erfolgen, um einen freien, beispielsweise den Public Mode, oder einen weiteren eingeschränkten Sichtmodus, beispielsweise den Fahrer- bzw. Sparmodus, zu erzeugen.
Vorteilhafterweise kann der optische Stapel 84 einen oder mehrere Lichtkonzentratoren 96, der beispielhaft als Lamellenfilm ausgebildet sein kann, und mindestens zwei gekreuzt orientierten Prismenfolien 92, 94 aufweisen. Der optische Stapel 84 kann insbesondere ausgebildet sein, um die von dem ersten Lichtleiter 82 ausgegebenen Lichtstrahlen bzw. Licht für einen eingeschränkten Sichtmodus in z-Richtung umzulenken bzw. zu konzentrieren. Der optische Stapel 84 kann vorteilhafterweise weniger, andere und/oder weitere Komponenten aufweisen. Der optische Stapel 84 ist insbesondere zur Bündelung der Lichtstrahlen ausgebildet. Der Aufbau der Hintergrundbeleuchtungseinheit 270 ist lediglich beispielhaft beschrieben und kann auch zusätzliche, weniger und/oder andere Komponenten aufweisen.
19 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Hintergrundbeleuchtung kann gemäß der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß 3, 4 und/oder 18 ausgebildet sein bzw. in einem Display angeordnet sein. Das Display ist insbesondere ausgebildet zum Anzeigen eines Bildes. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit kann ausgebildet sein zum Hinterleuchten eines Bildgebers des Displays. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit umfasst zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen, wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist. Vorzugsweise kann den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich des ersten Lichtleiters 82 zugeordnet werden. Ferner kann den Zonen jeweils zumindest eine Lichtquelle des ersten LED Strangs 98 zugeordnet werden.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit umfasst dieser vorteilhaften Ausführung vorzugsweise N unterschiedlich ansteuerbare Zonen. In dieser beispielhaften Ausführung umfasst die Hintergrundbeleuchtungseinheit eine erste Zone 280, eine zweite Zone 282, eine dritte Zone 284, weitere Zonen n 286 sowie eine letzte Zone N 288. Der erste Lichtleiter 82 weist vorzugsweise einen ersten Lichtleiterbereich 290, einen zweiten Lichtleiterbereich 292, einen dritten Lichtleiterbereich 294, weitere Lichtleiterbereich N2 196 sowie einen letzten Lichtleiterbereich 288 auf. Der ersten Zone 280 ist vorzugsweise der erste Lichtleiterbereich 290 zugeordnet. Der zweiten Zone 282 ist vorzugsweise der zweite Lichtleiterbereich 292 zugeordnet. Der dritten Zone 284 ist vorzugsweise der dritte Lichtleiterbereich 294 zugeordnet. Der weiteren Zonen n 286 sind vorzugsweise die weiteren Lichtleiterbereich n 296 zugeordnet. Der letzten Zone N 288 ist vorzugsweise der erste Lichtleiterbereich N 298 zugeordnet. In einer Weiterentwicklung können anstelle von unterschiedlichen Lichtleiterbereichen auch separate Lichtleiter verwendet werden.
Der erste LED-Strang 98 kann vorzugsweise mehrere Lichtquellen aufweisen. Der ersten Zone 280 ist vorzugsweise eine erste Lichtquelle zugeordnet. In dieser vorteilhaften Ausführung sind der ersten Zone 280 mehrere Lichtquellen, insbesondere eine erste Lichtquelle 300, eine zweite Lichtquelle 302 und eine dritte Lichtquelle 304 zugeordnet. Den weiteren Zonen können entsprechend Lichtquellen zugeordnet werden. In einer Weiterentwicklung können den Zonen mehrere oder weniger Lichtquelle zugeordnet werden. Die jeweiligen Lichtquellen sendet insbesondere Lichtstrahlen aus, wobei die Lichtstrahlen in den entsprechenden Lichtleiterbereich der jeweiligen Zone eingekoppelt wird. Vorteilhafterweise kann der LED Strang 98 eine Anzahl von L=K 306 Lichtquellen aufweisen. Die Lichtquellen können insbesondere auf einem Träger 308 angeordnet sein, wobei der Träger 308 beispielsweise als FPC ausgebildet sein kann.
Ein Lichtleiterbereich kann beispielsweise eine Breite d aufweisen. Der erste Lichtleiterbereich 290 kann beispielsweise eine Breite d_1 310 aufweisen. Der zweite Lichtleiterbereich 292 kann beispielsweise eine Breite d_2 312 aufweisen. Der dritte Lichtleiterbereich 294 kann beispielsweise eine Breite d_3 314 aufweisen. Vorteilhafterweise können die Lichtleiterbereich beispielsweise eine Breite d_n 316 aufweisen.
Weiterhin dargestellt ist die Position x_0 136 welche beispielsweise als Mitte des Displays ausgebildet sein kann.
Vorteilhafterweise wird ein beispielhafter Aufbau eines Teils der Hinterleuchtungseinheit umfassend eine Anzahl N von unabhängig voneinander beleuchtbaren Zonen zur Beleuchtung des Bildgebers durch den optischen Stapel und durch den optionalen zweiten Lichtleiter hindurch. Vorteilhafterweise weist der Lichtleiter 82 eine Anzahl von N unabhängig voneinander beleuchtbaren Bereichen auf zur Beleuchtung des Bildgebers durch den optischen Stapel und optional des Lichtleiters 2 hindurch. Die Hinterleuchtungseinheit weist ferner eine Anordnung mindestens einer seitlichen Lichtquelle 98, beispielsweise eines LED-Stranges 98, auf zur Modulation der Intensität der Lichtemission in einer Dimension, insbesondere in einer horizontalen Dimension. Vorteilhafterweise kann der erste Lichtleiter 82 einen ersten beleuchtbaren Bereich 280, einen zweiten beleuchtbaren Bereich 282, einen dritten beleuchtbaren Bereich 284, weitere beleuchtbarer Bereiche n 286 und einen letzten beleuchtbaren Bereich N 288 aufweisen. Der LED Strang 98 kann Lichtstrahlen mit der entsprechenden Intensität des Ausgangssignals aussenden, wobei das Ausgangssignal beispielsweise mittels des Verfahrens gemäß 11, 12 und/oder 13 ermittelt werden kann.
Die N Zonen können bevorzugterweise bezüglich einer horizontalen Achse eine je nach Zone individuell einstellbare Intensität der Luminanz in Richtung des optischen Stapels abstrahlen. Die Luminanzverteilung innerhalb einer Zone ist vorteilhafterweise bezüglich der Fläche einer Zone in einer xy-Ebene möglichst homogen ausgestaltet.
Die Weite bzw. Breite einer Zone d_n kann der Weite bzw. Breite der anderen Zonen entsprechen. Mit anderen Worten kann d_1 = d_2 = d_3 = ... = d_N sein. Vorteilhafterweise kann die Anzahl der Zonen gerad- oder ungeradzahlig sein. Alternativ kann sich die Weite der Zonen d_n in einer Weiterentwicklung voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die Weite der links bzw. rechts bezüglich einer horizontalen Koordinate, bevorzugterweise der Koordinate x_0 136, die der halben Weite des Lichtleiters 1 entsprechen. Ferner können angeordneten Zonen bezüglich ihrer horizontalen Position gleichförmig zu- oder abnehmen und die Anzahl der Zonen geradzahlig oder ungeradzahlig sein kann, wodurch sich eine bezüglich x_0 136 symmetrische Verteilung der Weiten der Zonen ergeben kann. Ein Vorteil von Zonen unterschiedlicher Weite kann insbesondere eine verbesserte bzw. verfeinerte Abstimmbarkeit eines Helligkeitsgradienten der Hintergrundbeleuchtung in x-Richtung vorteilhafterweise an Stellen sein, an denen ein Helligkeitsgradient h(x,y,d) eine große Steigung dL(δ)/dδ besitzt. Mit anderen Worten kann in Bereichen großer Helligkeitsänderungen dL(δ)/dδ die Weite bzw. Breite d_n der Zonen kleiner gewählt werden als an Stellen geringer bzw. geringerer Helligkeitsänderungen dL(δ)/dδ, was zu einem homogeneren Helligkeitseindruck führen und einen treppenartigen Helligkeitsverlauf verhindern bzw. reduzieren kann.
Ferner kann der erste Lichtleiter 82 durch mindestens eine seitlich an den ersten Lichtleiter 82 angebrachte Lichtquelle 98, beispielsweise eines ersten LED-Stranges 98 mit einer Mehrzahl von einzelnen als Leuchtdioden 300, 302, 304, 306 ausgeformten und auf einem Träger 308, beispielsweise eines Flexleiters, angebrachten Lichtquellen beleuchtbar sein bzw. beleuchtet werden. Der erste LED-Strang 98 kann vorteilhafterweise entlang derjenigen räumlichen Achse orientiert angeordnet sein, die der Achse der Lichtmodulation für einen eingeschränkten Sichtmodus entsprechen kann, im Allgemeinen also der horizontalen Achse entspricht, und somit bevorzugterweise im Allgemeinen orthogonal bezüglich des optionalen LED-Stranges 98 zur Erzeugung eines eingeschränkten Sichtmodus orientiert angeordnet sein.
In einer Weiterentwicklung kann ein weiterer dritter LED-Strang auf einer der dem ersten LED-Strang 98 gegenüber einer parallel verlaufenden Kante des ersten Lichtleiters 82 angeordnet sein, um eine Zone oder mehrere Zonen des ersten Lichtleiters 82 von zwei im Allgemeinen gegengesetzten Seiten zu beleuchten.
Vorteilhafterweise kann eine ganzzahlige Menge K/N der Mehrzahl der K Lichtquellen innerhalb der Weite d_n einer Zone angeordnet sein, insbesondere dann, wenn es sich um eine Anordnung mit Zonen gleicher Weiten handelt. In einer Weiterentwicklung kann eine ganzzahlige Menge K x d_n/d_ges der Mehrzahl der K Lichtquellen innerhalb der Weite d_n einer Zone angeordnet sein kann, wenn es sich um eine Anordnung mit Zonen unterschiedlicher Weiten handelt und d_ges die Summe d_1 + d_2 + ... + d_N aller Weiten der d_n Zonen ist. In einer Weiterentwicklung kann eine andere ganzzahlige Menge der Mehrzahl der K Lichtquellen innerhalb einer Weite einer Zone angeordnet sein. Ferner kann die Menge der Lichtquellen innerhalb einer Zone von der Menge der Lichtquellen der anderen Zonen unabhängig ansteuerbar sein, beispielsweise durch Einprägen eines Stromes zum Einstellen einer berechneten Intensität entsprechend dem vorgestellten Verfahren.
Vorteilhafterweise kann eine Treiberschaltung verwendet werden, die durch eine Mehrzahl elektrischer Leitungen mit den Lichtquellen des ersten LED-Stranges 98 und optional des dritten LED-Stranges verbunden sein kann und die geeignet ist, die Lichtquellen so anzusteuern, dass durch die Menge der Lichtquellen einer Zone eine sich von mindestens einer benachbarten Zone unterscheidende Leuchtdichte ausgegeben werden kann. Die Treiberschaltung kann beispielsweise mit einem Steuergerät koppelbar sein, das insbesondere in den Regelkreis der Treiberschaltung eingreifen kann, um einen um eine Korrekturfunktion f angepassten Strom in die Lichtquellen einzuprägen.
Vorteilhafterweise kann, um die Lichtverteilung innerhalb einer Fläche einer Zone in einer xy-Ebene möglichst homogen auszugestalten und Lichtstrahlen entlang einer Vorzugsrichtung bezüglich einer z-Achse abzustrahlen und/oder um ein Übersprechen des Lichtes zwischen mindestens zwei benachbarten Zonen möglichst gut zu unterdrücken, der erste Lichtleiter 82 beispielsweise gemäß dem Lichtleiter gemäß 21 und/oder 22 ausgebildet sein.
20 zeigt eine schematische Darstellung eines Lichtleiters, insbesondere des ersten Lichtleiters 82 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der erste Lichtleiter 82 kann insbesondere Teil der Hintergrundbeleuchtung sein. Die Hintergrundbeleuchtung kann gemäß der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß 3, 4, 18 und/oder 19 ausgebildet sein bzw. in einem Display angeordnet sein. Der Lichtleiter 82 umfasst insbesondere mehrere Lichtleiterbereiche 290, 292, 294, 296, 298. Die Lichtleiterbereiche 290, 292, 294, 296, 298 können insbesondere gemäß den Lichtleiterbereichen 290, 292, 294, 296, 298 gemäß 19 ausgebildet sein. In dieser vorteilhaften Ausführung werden die Lichtleiterbereiche 290, 292, 294, 296, 298 und somit die Zonen mit unterschiedlichen Intensitäten von Licht bzw. mit unterschiedlichen Intensitäten von Lichtstrahlen beleuchtet. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche Intensitäten für die unterschiedlichen Sichtbereiche. Insbesondere kann pro Lichtleiterbereiche 290, 292, 294, 296, 298 eine unterschiedliche Intensität eingestellt werden.
21 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung, insbesondere den ersten Lichtleiter 82 und den ersten LED Strang 98 in einer Schnittdarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der im Schnitt dargestellt Lichtleiter 82 weist insbesondere eine gleichförmiger Dicke auf. Ferner weist der Lichtleiter 82 an einem den Lichtquellen des ersten LED-stranges 98 zugewandten Ende angeordnete Einkoppelstruktur 330 auf. Ferner weist der Lichtleiter 82 weitere Flächen auf. An einer oberseitig angeordneten Fläche, welche insbesondere in Richtung des Betrachters zeigt, können insbesondere lichtrichtenden Strukturen 332 angeordnet sein. An einer unterseitig angeordneten Fläche, welche insbesondere vom Betrachter weg zeigt, können insbesondere Auskoppelstrukturen 334 angeordnet sein. An dem zu den Einkoppelnstruktur 33 gegenüberliegenden Ende kann der Lichtleiter 82 eine Reflektorfläche 336 aufweisen. Der Lichtleiter kann beispielsweise entsprechend des Lichtleiters gemäß 19, 20 und/oder 23 ausgebildet sein. Die mittels der Lichtquellen des LED Stranges 98 durch die Einkoppelstruktur 330 entlang des Pfeils 338 eingekoppelten Lichtstrahlen 340 werden in dem Lichtleiter weitergeleitet reflektiert und verlassen den Lichtleiter an der Oberseite, und somit an der Seite, welchen dem Betrachter zugewandt ist.
22 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung, insbesondere den ersten Lichtleiter 82 und den ersten LED Strang 98 in einer Schnittdarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der im Schnitt dargestellt Lichtleiter 82 weist insbesondere eine ungleichförmige Dicke auf. Die Dicke nimmt insbesondere mit weiterer Entfernung zur Lichtquelle ab. Der Lichtleiter kann beispielsweise entsprechend des Lichtleiters gemäß 22 und/oder 23 ausgebildet sein.
Mit anderen Worten kann ein Lichtleiter 82 mit nicht gleichförmiger Dicke mit einem beispielsweise linear oder nicht linear verlaufenden Dickegradienten zu Verjüngung der Dicke bezüglich einer y-Richtung mit Verringerung der Dicke von der Lichteinkoppelseite ausgehend verwendet werden. Der Lichtleiter 82 mit nicht gleichförmiger Dicke kann insbesondere im Übrigen ausgeformt gemäß dem Lichtleiter gemäß 19, 20, 23 und/oder 24. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine um eine bezüglich einer y-Richtung besonders homogene Verteilung von Lichtstrahlen, die den Lichtleiter auf seiner Oberseite verlassen können, ermöglicht werden. In einer alternativen Ausführungsform kann es sich auch um einem nichtlinearen Dickegradienten handeln.
23 zeigt eine schematische Darstellung eines Lichtleiters, insbesondere des ersten Lichtleiters 82 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der erste Lichtleiter 82 kann insbesondere Teil der Hintergrundbeleuchtung sein. Die Hintergrundbeleuchtung kann gemäß der Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß 3, 4, 18, 19, 21 ausgebildet sein bzw. in einem Display angeordnet sein. Vorzugsweise weist der der Lichtleiter oberseitig angebrachten lichtrichtenden Strukturen 332, Einkoppelstrukturen 330 und unterseitig angebrachten Auskoppelstrukturen 334 auf.
Vorteilhafterweise kann an einer ersten Kante, die vorzugsweise parallel zur Anordnung des LED-Stranges 82 verlaufen kann, eine Einkoppelstruktur 330 angeordnet sein, die beispielsweise als eine Mehrzahl von Prismenstrukturen ausgebildet sein kann, um Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle ausgesendet werden möglichst verlustfrei in den Lichtleiter einzukoppeln und bezüglich einer x-Achse homogen zu verteilen, sodass ein bezüglich der x-Achse homogen verteiltes Strahlenbündel den Lichtleiter möglichst gut in einer y-Richtung durchstrahlen kann. Die Einkoppelstruktur 330 kann auch andere Arten und Formen umfassen bzw. aufweisen bzw. als diese ausgebildet sein, beispielsweise linsenartige Strukturen. Vorteilhafterweise können die Einkoppelstrukturen 330 aus dem Lichtleiter 82 herausragen und/oder hineinragen. Vorteilhafterweise kann es sich bei der Einkoppelstruktur 330 insbesondere auch um eine als Lichtkollimator ausgebildete Struktur handeln, die beispielsweise als Fresnellinse ausgeformt sein kann und Lichtstrahlen, die ausgehend von einer Lichtquelle in einem unterschiedlichen Winkel auf die Einkoppelstruktur 330 zulaufen im Allgemeinen parallel ausrichten kann, insbesondere gemäß 24, wodurch die parallelisierten Lichtstrahlen vorteilhafterweise in einem vordefinierten Winkel auf einer Oberseite des Lichtleiters 82 totalreflektiert werden können, um in einem weiteren Verlauf des Strahlgangs in einem vorteilhafterweise vordefinierten Winkel auf einer Unterseite des Lichtleiters 82 befindliche Auskoppelstrukturen aufzutreffen, die insbesondere so ausgebildet sein können, dass von ihnen ausgehendes Streulicht den Lichtleiter im Allgemeinen in einem steilen Winkel auf seiner Oberseite in z-Richtung verlassen können und vorteilhafterweise eine Ausbreitung von Streulicht in einer x-Richtung möglichst gut unterdrückt werden kann. Mit anderen Worten kann der parallele Strahlengang zu einer optimierten, insbesondere besser vorhersagbaren, Auskopplung des Lichts in einer Vorzugsrichtung, insbesondere in z-Richtung, führen und/oder eine Streuung des Lichts in eine unerwünschte Richtung, insbesondere in x-Richtung, kann besser unterbunden werden, um damit insbesondere ein Übersprechen von Lichtstrahlen zwischen zwei benachbarten Zonen möglichst gut zu unterdrücken, wenn der Auftreffwinkel der Lichtstrahlen und Beschaffenheit der Auskoppelstrukturen optimal aufeinander abgestimmt sind.
In einer Weiterentwicklung können an einer Unterseite des Lichtleiters 82 eine Mehrzahl von Auskoppelstrukturen 334 angebracht sein, die beispielsweise als regelmäßige oder unregelmäßige Prismen regelmäßiger oder unregelmäßiger Größe ausgeformt sein können. Die Auskoppelstrukturen 334 können aus dem Lichtleiter 82 herausragen und/oder hineinragen. Weiterhin können die Auskoppelstrukturen 334 in regelmäßiger oder unregelmäßiger Dichte bezüglich einer Fläche einer Zone in einer x,y-Ebene verteilt sein können. Die Auskoppelstrukturen 334 können insbesondere so ausgeformt sein können, um Lichtstrahlen, die in einem Winkel, bevorzugterweise in einem vorbestimmten Winkel auf die Auskoppelstrukturen 334 zulaufen effizient in einem steilen Winkel, bevorzugterweise in z-Richtung umzulenken, um den Bildgeber von seiner dem Lichtleiter 82 zugewandten Seite zu durchleuchten, und/oder um ein Übersprechen von Lichtstrahlen von einer Zone in eine benachbarte Zone möglichst gut zu unterbinden. In einer Weiterentwicklung kann es sich auch um eine andere Art der Auskoppelstrukturen 334 handeln kann, beispielsweise linsenartige Strukturen oder Freiformstrukturen und auch um eine Mischung von Strukturen unterschiedlicher Form, Größe und Dichte ausgebildet sein kann.
In einer beispielhaften Ausgestaltung können an einer Oberseite des Lichtleiters 82 optional lichtrichtende Strukturen 332 angeordnet sein. Die lichtrichtenden Strukturen 332 können beispielsweise als eine Mehrzahl von parallel bezüglich einer y-Achse verlaufende Prismen oder zylinderförmige Linsen regelmäßiger oder unregelmäßiger Form, die aus dem Lichtleiter 82 herausragen und/oder hineinragen können, ausgebildet sein, insbesondere um Lichtstrahlen im Allgemeinen entlang einer y-Richtung des Lichtleiters zu richten und weiterleiten zu können und/oder um zusätzlich oder optional ein Übersprechen von Lichtstrahlen zwischen zwei benachbarten Zonen vorteilhafterweise möglichst gut zu unterdrücken.
In einer vorteilhaften Ausführung kann an einer zweiten Kante, die der ersten Kante im Allgemeinen gegenüberliegend orientiert sein kann, bzw. an einem dem ersten Ende mit der Einkoppelstruktur 330 gegenüberliegenden, zweiten Ende optional ein Reflektor angeordnet sein. Der Reflektor kann beispielsweise als eine weiße Bedruckung oder Beschichtung ausgeformt sein und/oder aus einer stoffschlüssig an die Kante angebrachte Folie reflektierenden Materials ausgeformt sein. Der Reflektor kann ausgebildet sein, um Lichtstrahlen, die auf die Kante zulaufen zu reflektieren und damit in den Lichtleiter zurückzulenken, um den Verlust von Lichtstrahlen, die den Lichtleiter nicht bevorzugterweise in z-Richtung verlassen können, zu verringern.
24 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Hintergrundbeleuchtung, insbesondere den ersten Lichtleiter 82 und den ersten LED Strang 98 in einer Schnittdarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Lichtleiter 82 und der LED Strang 98 kann insbesondere gemäß 19, 20, 21, 22 und/oder 23 ausgebildet sein.
Im Unterschied dazu kann die Einkoppelstruktur 330 als Lichtkollimator mit schräger Kante ausgebildet sein. Hierdurch kann vorteilhafterweise ein parallelisierter Strahlengang mit vordefiniertem Reflexionswinkel ausgebildet werden.
Mit anderen Worten kann die Seite der Einkoppelstruktur 330 zusätzlich oder optional bezüglich einer Senkrechten in z-Richtung verlaufend in einem Winkel α 342 angewinkelt sein kann, um einen besonders vorteilhaften Winkel parallel verlaufender Lichtstrahlen einzustellen der auf die Auskoppelstrukturen ausrichtbar ist. Der Winkel α 342 kann beispielsweise als ein Winkel zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 0° und 45°, ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019008744 A1 [0001]

Claims

Verfahren (200) zum Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren eines Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays (22) zum Anzeigen eines Bildes für einen Betrachter (24), wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen umfasst und wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist, mit den Schritten, Einstellen einer homogenen Hintergrundbeleuchtung durch die Hintergrundbeleuchtungseinheit, Ausgeben eines Weißbildes auf dem Display (22), Messen einer Helligkeitsverteilung des ausgegebenen Weißbildes über Blickwinkel des Betrachters (24) auf das Display (22), wobei Leuchtdichtewerte bei unterschiedlichen Blickwinkeln des Betrachters (24) auf das Display (22) gemessen werden, Ermitteln einer Helligkeitsverteilungsfunktion mittels der gemessenen Helligkeitswerte, wobei die Helligkeitsverteilungsfunktion Leuchtdichtewerte über Blickwinkeln des Betrachters (24) auf das Display (22) abbildet, Ermitteln eines Blickwinkelbereichs des Betrachters (24) auf das Display (22), Zuordnen der Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs, Ermitteln eines minimalen Leuchtdichtewerts der Helligkeitsverteilungsfunktion und/oder eines maximalen Leuchtdichtewerts der Helligkeitsverteilungsfunktion innerhalb des Blickwinkelbereichs, Ermitteln einer Korrekturfunktion zum Korrigieren einer Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit über Blickwinkel des Betrachters (24) innerhalb des Blickwinkelbereichs in Abhängigkeit des minimalen und/oder maximalen Leuchtdichtewerts und der den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordneten Leuchtdichtewerte.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Schritt des Messens einer Helligkeitsverteilung des ausgegebenen Weißbildes über Blickwinkel des Betrachters (24) die Leuchtdichtewerte entlang einer Horizontalen über horizontale Blickwinkel des Betrachters (24) gemessen werden.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Schritt des Zuordnens der Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs diskrete Blickwinkel für die Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit berechnet werden und die Leuchtdichtewerte der Helligkeitsverteilungsfunktion mittels der diskreten Blickwinkel zu den Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit zugeordnet werden.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest eine Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs abgesenkt und/oder angehoben wird.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit unterschiedlich abgesenkt und/oder angehoben wird.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels der Korrekturfunktion eine Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit innerhalb des Blickwinkelbereichs derart verändert wird, dass die Leuchtdichtewerte des Displays (22) innerhalb des Blickwinkelbereichs angeglichen werden.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Blickwinkelbereichs des Betrachters (24) auf das Display (22) in Abhängigkeit eines Abstandes des Betrachters (24) zum Display (22) und/oder einer Position des Betrachters (24) ermittelt wird.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Korrekturfunktion in Abhängigkeit eines Abstandes des Betrachters (24) zum Display (22) und/oder einer Position des Betrachters (24) ermittelt wird oder wobei mehrere Korrekturfunktionen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Abständen des Betrachters (24) zum Display (22) und/oder unterschiedlichen Position des Betrachters (24) ermittelt werden.
Verfahren (220, 230) zum Ermitteln eines korrigierten Signals zum Ansteuern einer Hintergrundbeleuchtungseinheit eines Displays (22), wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen umfasst und wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist, mit den Schritten, Bereitstellen eines Eingangssignals zum Ansteuern einer Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit, Bereitstellen einer Korrekturfunktion nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, Ermitteln des korrigierten Signals zum Ansteuern der Intensität der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit in Abhängigkeit des Eingangssignals und der Korrekturfunktion.
Verfahren (220, 230) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Schritt des Ermittelns des korrigierten Signals die Korrekturfunktion auf die Intensitäten der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit oder der zumindest einen Lichtquelle der Zonen der Hintergrundbeleuchtungseinheit des Eingangssignals angewendet wird.
Verfahren (220, 230) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren einen Schritt des Ermittelns eines Abstandes des Betrachters (24) zum Display (22) und/oder einer Position des Betrachters (24) aufweist, wobei die Korrekturfunktion in Abhängigkeit des Abstandes des Betrachters (24) zum Display (22) und/oder der Position des Betrachters (24) bereitgestellt wird.
Hintergrundbeleuchtungseinheit zum Beleuchten eines Displays (22) umfassend zumindest zwei unterschiedlich ansteuerbare Zonen, wobei den Zonen jeweils ein Lichtleiter bzw. ein Lichtleiterbereich und zumindest eine Lichtquelle zugeordnet ist, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit mittels des korrigierten Signals nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 12 ansteuerbar ist oder angesteuert wird.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zonen und/oder die Lichtleiterbereich unterschiedliche Breiten entlang einer Horizontalen des Displays (22) aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtleiter eine Einkoppelfläche aufweist, wobei die Einkoppelfläche der zumindest einen Lichtquelle zugewandt angeordnet ist und wobei die Einkoppelfläche schräg zur einer Normalen einer Ebene des Displays (22) angeordnet ist.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtleiter an einer dem Betrachter abgewandten, ersten Seite Auskoppelstrukturen aufweist und/oder wobei der Lichtleiter an einer dem Betrachter zugewandten, zweiten Seite Lichtstrahlen richtende Strukturen aufweist.
Display (22) mit einer Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche 12 bis 15, wobei das Display (22) ausgebildet ist zum Anzeigen eines Bildes.
System mit einem Display (22) nach Anspruche 16 und einer Beobachtungsvorrichtung (26) zum Ermitteln eines Abstandes des Betrachters (24) zum Display (22) und/oder einer Position des Betrachters (24).