EP4436814A1 - Anzeigeeinheit in einem fahrzeug - Google Patents

Anzeigeeinheit in einem fahrzeug

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Publication number
EP4436814A1
EP4436814A1 EP22802508.6A EP22802508A EP4436814A1 EP 4436814 A1 EP4436814 A1 EP 4436814A1 EP 22802508 A EP22802508 A EP 22802508A EP 4436814 A1 EP4436814 A1 EP 4436814A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screen
top element
luminance
display unit
designed
Prior art date
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Pending
Application number
EP22802508.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Hermes
Ulrich Kabatek
Kai Hohmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP4436814A1 publication Critical patent/EP4436814A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/92—Driver displays

Definitions

  • the invention relates to a display unit, which is arranged in a vehicle interior with a surface, having a screen integrated into the surface with a controllable screen luminance for setting an original screen luminance, and a transparent top element with a top element surface, which is arranged flat in front of the screen in the viewing direction and by means of which the screen is at least partially covered, the top element surface being designed in such a way that it simulates the surface at least in the viewing direction, and a control unit at least for controlling the screen luminance.
  • ShyTech screens A current trend in the automotive sector are screens that are integrated into surfaces and imitate the appearance of the surface. These can be referred to as so-called ShyTech screens. Compared to conventional screens, ShyTech screens try to mimic the surface of typical interior materials such as wood or aluminum. This creates a more harmonious and calmer atmosphere in the interior overall.
  • the screen is provided with a special transparent cover element. This can even be haptically similar to the targeted material. Content is displayed through the top element.
  • ShyTech screens are therefore a kind of smart surface in which content is displayed through the surface as required.
  • the object is achieved by a display unit having the features of claim 1. Further advantageous measures are listed in the dependent claims, which can be combined with one another as desired in order to achieve further advantages.
  • a display unit which is arranged in a vehicle interior with a surface having a screen integrated into the surface with a controllable screen luminance for setting an original screen luminance, and a transparent top element with a top element surface that is flat in front of the screen in the viewing direction is arranged and by means of which the screen is at least partially covered, with the top element surface being designed in such a way that it simulates the surface at least in the viewing direction, and a control unit at least for controlling the screen luminance, with the control unit being designed to use a correction term as a function of a To determine material of the top element surface and / or an incident luminance in relation to the top element and using the correction term to set the screen luminance so that the original screen luminance is restored from the perspective of a viewer.
  • the screen can include any display means that displays at least one symbol, etc., such as displays, screens, etc.
  • the screen can have various pixels to be controlled with the primary colors red, yellow, blue, which are controlled with different luminance in each case become.
  • a transparent top element can be understood to mean that the top element is largely or completely transparent, at least in such a way that the display on the screen can be seen by a viewer through the top element.
  • the original screen luminance can be understood as the screen luminance that is without ambient radiation or
  • the ambient radiation which can also be referred to as ambient lighting.
  • the ambient radiation can also change the impression of the surface material to be imitated.
  • the reason for this is that the light or the perceived luminance reflected from a certain point or pixel to a viewer does not only depend on the emitted luminance of the screen.
  • the ambient radiation as luminance, which falls on the point from all directions and part of which, depending on the surface material, is reflected in the direction of the viewer. Under certain circumstances, for example a very red sunset, this can lead to a different perception of the surface and the display on the screen. This is now prevented with the aid of the invention.
  • the control unit is designed to determine a correction term as a function of a material of the top element surface and/or an incident luminance in relation to the top element and to use the correction term to set the screen luminance such that the original screen luminance from the perspective of an observer is restored.
  • the control unit can control the individual pixels in such a way that the final pixel color takes into account the reflection properties of the top element and the ambient radiation incident on the top element, so that the original pixel color, ie the pixel color that would appear without the top element and ambient radiation, is produced.
  • the correction term can be determined depending on the top element surface, for example on its reflection properties.
  • the invention enables color correction for integrated screens with a cover element to compensate for ambient radiation.
  • means are provided which measure a luminance as incident ambient radiation in relation to the folding top element, the luminance corresponding to the ambient radiation incident on the folding top element.
  • the means include at least one interior camera in order to approximate the ambient radiation as incident ambient radiation, the interior camera being arranged inside the vehicle.
  • the image generated by the indoor camera can be used to approximate the ambient radiation.
  • the image values can be averaged or converted into a low-resolution irradiance image (irradiance map). The latter can indicate an angle-dependent value of the ambient radiation.
  • the device comprises at least one fisheye camera (fisheye, fisheye lens) to determine the luminance of the ambient radiation incident on the convertible top element surface, the fisheye camera being arranged in the area of the screen in the vehicle.
  • fisheye hemispheric camera
  • Such a fisheye camera can capture the angle-dependent luminance values directly with the incident angle over the hemisphere.
  • the means may also include a dedicated camera other than the fisheye camera.
  • the means comprises at least one incident light sensor to determine the luminance of the ambient radiation incident on the top element surface, the at least one incident light sensor being arranged in the top element or between the top element and the screen.
  • an incident light sensor under the top element no sensor or camera is visible to the viewer from the outside.
  • this can be calculated from the luminance detected by the incident light sensor in order to determine the precise luminance.
  • the at least one incident light sensor can include a filter with a specific filter adapted to the transmission of the top element surface in order to filter out the wavelengths of the top element.
  • control unit can be designed to determine the correction term at least based on the time of day and a position of the vehicle. Additionally or alternatively instead of a camera/sensor, the time of day can also be used in combination with the position of the vehicle. This can be used to determine correction terms that correct the display at sunrise or sunset, for example.
  • control unit can be designed to determine the correction term at least on the basis of the time of day and a position of the vehicle and weather information.
  • weather information can also be used to approximate the expected ambient radiation. For example, a storm (darkened sky) can be included in the determination of the correction term.
  • Infrastructure objects such as webcams in the determination of the control unit be included in order to better approximate the probable ambient radiation.
  • control unit can be designed to determine the correction term at least on the basis of previously stored reflection values of the top element surface. This takes account of the fact that the reflected part of the incident radiation depends on the material properties of the surface.
  • a highly reflective surface such as reflective paint, reflects more light depending on the angle than a non-reflective, more diffuse surface that scatters light more evenly in all directions.
  • the reflection value can be determined in advance. Especially for common materials such as wood, aluminum, etc., there are good analytical material functions that can be used in combination with the texture of the top element surface to determine the reflection value of the incident radiation (incident luminance) at the top element surface material.
  • the top element surface can be measured with a material scanner. These scanners provide a table with angle-dependent reflection values.
  • absorption values and scattering properties of the top element are also determined implicitly. For example, the properties for any angle of incidence and reflection can be read out for evaluation.
  • control unit can be designed to determine the correction term using at least previously stored reflection values of the top element surface in combination with the luminance in relation to the top element. This results in a particularly precise correction term.
  • the top element can be designed as a film.
  • the control unit is designed to determine a single correction term for the entire screen. This makes it easy to determine the correction term.
  • control unit can be designed to determine a number of correction terms as a function of the position of an observer in the vehicle. If the correction term is assumed to be non-uniform/ direction-dependent, the position of the viewer plays a role. For example, the position of the viewer is determined/approximated in order to calculate the correction term for each pixel/surface point of the top element surface according to the angle to the viewer. The correction term thus varies over the surface of the screen, but can also be used to counteract direction-dependent color shifts. The influence of the ambient radiation can thus be canceled out by the various correction terms.
  • FIG 2 an observer with perceived luminance and correction term
  • FIG 3 a means for determining the luminance
  • FIG. 4 shows a display unit according to the invention in operation.
  • FIG. 1 shows a display unit 1 according to the invention, which is arranged in a vehicle (not shown).
  • the various pixels of the screen 2 can be controlled differently.
  • the display unit 1 has a transparent cover element, which is designed as a film 3 (indicated here by a pattern), with a film surface that is arranged flat in front of the screen 2 in the viewing direction and covers the screen 2.
  • the film surface is designed in such a way that it simulates the surrounding surface at least in the viewing direction.
  • the screen is almost completely integrated into the interior of the vehicle, such as the seat, center console, etc.
  • the film 3 changes the original screen luminance L(e_display) for an observer 5 depending on the ambient radiation or the radiation that is incident on the film 3 and reflected by it.
  • the foil surface can have a wood-like appearance, for example, if the screen 2 is integrated into a center console with a wood-like appearance.
  • screens 2 can be arranged unobtrusively in a vehicle interior.
  • control unit 4 for controlling the screen luminance L(e_display) of the screen 2 is provided.
  • the image content can be generated, for example, using the programmable 3D units of modern graphics cards (Graphics Processing Unit, GPU).
  • Various APIs Application Programming Interface
  • OpenGL ES are available for this purpose.
  • the application can use these APIs to calculate an image from geometry and image data, as well as various programs via the GPU.
  • Such a program is a pixel shader, for example, which calculates the final pixel color, for example the final composition of the primary colors red/green and blue (RGB).
  • FIG. 2 shows a viewer 5 which has a screen 2 with a film 3 imitating the surface.
  • the viewer (observer) 5, as in FIG. 2 perceives the luminance L(e_display) through the film 2 differently than without such a film.
  • the color or luminance L(observer), which an observer 5 perceives from a surface point of the screen 2 or through the film 3, depends on the incident radiation (L(in)) and its angle on the film 2 ( i.e. the ambient radiation) depends, as well as on the reflection properties of the film 3.
  • the reflection properties are dependent on the film material or the film surface properties.
  • a highly reflective surface, such as reflective paint, reflects more light depending on the angle than a non-reflective, more diffuse surface that scatters light more evenly in all directions.
  • L(observer) corresponds to the luminance L(e_display) emitted by the surface point, i.e. the luminance emitted by the screen 2 itself and the total luminance L incident on the screen 2 or the screen pixel P (in), part of which is also reflected in the direction of the viewer 5 here as L(o_surrounding).
  • This reflected part L(o_surrounding) depends on the reflection properties, i.e. the material properties of the surface and is described by a BRDF (Bi-directional Material Reflectance Function) f(foil): This results in:
  • Lo_surrounding can be neglected.
  • Lo_surrounding can become large and the entire luminance L(observer) can change in the direction of the observer 5 .
  • an additional correction term L(correction) based on L(in) and f(foil) is determined by the control unit 4 .
  • the final pixel color of screen 2 can be adjusted using the correction term L(correction) in order to change the pixel color in such a way that
  • the reflection properties must be determined using reflection values in relation to the film 3 .
  • there are good analytical material functions especially for common materials such as wood-like foil 3, aluminum-like foil 3, etc., which can be used in combination with the foil texture to determine f(foil) as analytical material functions.
  • the film 3 or possibly the material to be imitated can be measured with a material scanner.
  • This scanner returns a table with angle-dependent reflectance values, which implicitly contain the absorption values and scattering properties, of the scanned material. For evaluation, these properties can be read out for any angle of incidence and reflection.
  • the material function can be uniform or non-uniform over the film surface.
  • the reflection values obtained in this way can be stored in a database, for example.
  • the surface material and its reflective properties can be determined during development or production.
  • the reflected ambient radiation can then be determined based on the reflection properties and then used as a correction term L(correction) in order to eliminate unwanted light.
  • the light L(in) incident on the film 3 must be determined. Various means can be provided for this.
  • FIG. 3 shows one of these means, for example.
  • incident light sensors 6 are arranged between the screen 2 and the foil 3 .
  • This arrangement means that no sensor or camera is visible to the outside. Since the spectral transmission of the film surface is known, it can be calculated from the luminance L(in) detected by the incident light sensors 6 in order to determine the ambient radiation.
  • the incident light sensors 6 can also include a filter with a specific filter adapted to the transmission of the film surface in order to filter out the wavelengths of the film 3 . As a result, a more precise luminance L(in) of the foil 3 or the ambient radiation can be detected more precisely.
  • fish-eye cameras hemispheric cameras; not shown
  • fish-eye cameras can be arranged in the area of the screen 2 in order to determine the film luminance of the luminance L(in) incident on the film surface. These can record the angle-dependent luminance L(in) directly with the incident angle over the hemisphere.
  • Interior cameras can also be used.
  • the image generated by such an indoor camera can be used to approximate the luminance L(in).
  • the image values can be averaged or converted into a low-resolution irradiance image (irradiance map). The latter then gives an angle-dependent value of L(in).
  • the correction term L(correction) can now be determined on the basis of the known reflection values f(foil) in conjunction with the detected luminance L(in) incident on the screen 2 and the individual pixels of the screen 2 can be corrected using this.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinheit (1 ), welche in einem Fahrzeuginterieur mit einer Oberfläche angeordnet ist, aufweisend - einen in die Oberfläche integrierten Bildschirm (2) mit einer steuerbaren Bildschirmleuchtdichte zum Einstellen einer ursprünglichen Bildschirmleuchtdichte, - ein transparentes Verdeckelement mit einer Verdeckelementoberfläche, das in Betrachtungsrichtung flächig vor dem Bildschirm (2) angeordnet ist und mittels dessen der Bildschirm (2) wenigstens teilweise verdeckt ist, wobei die Verdeckelementoberfläche derart ausgebildet ist, dass diese die Oberfläche zumindest in Betrachtungsrichtung nachbildet, - und einer Steuereinheit (4) zumindest zum Steuern der Bildschirmleuchtdichte, wobei die Steuereinheit (4) ferner dazu ausgebildet ist, einen Korrekturterm in Abhängigkeit von einem Material der Verdeckelementoberfläche und/oder einer Leuchtdichte in Bezug auf das Verdeckelement, welche der auf das Verdeckelement einfallenden Umgebungsstrahlung entspricht, zu ermitteln und anhand des Korrekturterms die Bildschirmleuchtdichte so einzustellen, dass die ursprüngliche Bildschirmleuchtdichte aus Sicht eines Betrachters wiederhergestellt ist.

Description

Beschreibung
Anzeigeeinheit in einem Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinheit, welche in einem Fahrzeuginterieur mit einer Oberfläche angeordnet ist, aufweisend einen in die Oberfläche integrierten Bildschirm mit einer steuerbaren Bildschirmleuchtdichte zum Einstellen einer ursprünglichen Bildschirmleuchtdichte, und ein transparentes Verdeckelement mit einer Verdeckelementoberfläche, das in Betrachtungsrichtung flächig vor dem Bildschirm angeordnet ist und mittels dessen der Bildschirm wenigstens teilweise verdeckt ist, wobei die Verdeckelementoberfläche derart ausgebildet ist, dass diese die Oberfläche zumindest in Betrachtungsrichtung nachbildet, und einer Steuereinheit zumindest zum Steuern der Bildschirmleuchtdichte.
Ein aktueller Trend im Automotive Bereich sind Bildschirme, welche in Oberflächen integriert sind und das Aussehen der Oberfläche imitieren. Diese können als sogenannte ShyTech Bildschirme bezeichnet werden. Im Vergleich zu konventionellen Bildschirmen versuchen ShyTech Bildschirme die Oberfläche typischer Interior Materialien nachzuahmen, wie beispielsweise Holz oder Aluminium. Dadurch entsteht im Innenraum insgesamt eine harmonischere und ruhigere Atmosphäre.
Um eine bestimmte Oberfläche zu imitieren, wird der Bildschirm mit einem speziellen transparenten Verdeckelement versehen. Dieses kann dabei sogar haptisch dem anvisierten Material gleichen. Inhalte werden durch das Verdeckelement hindurch dargestellt. ShyTech Bildschirme sind also eine Art smarte Oberfläche, bei der Inhalte je nach Bedarf durch die Oberfläche dargestellt werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Anzeigeeinheit anzugeben, wobei die Anzeigeeinheit einen solchen in eine Oberfläche eines Interieurs eines Fahrzeugs integrierten Bildschirm mit einem entsprechenden Verdeckelement aufweist. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anzeigeeinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 1 . In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anzeigeeinheit, welche in einem Fahrzeuginterieur mit einer Oberfläche angeordnet ist, aufweisend einen in die Oberfläche integrierten Bildschirm mit einer steuerbaren Bildschirmleuchtdichte zum Einstellen einer ursprünglichen Bildschirmleuchtdichte, und ein transparentes Verdeckelement mit einer Verdeckelementoberfläche, das in Betrachtungsrichtung flächig vor dem Bildschirm angeordnet ist und mittels dessen der Bildschirm wenigstens teilweise verdeckt ist, wobei die Verdeckelementoberfläche derart ausgebildet ist, dass diese die Oberfläche zumindest in Betrachtungsrichtung nachbildet, und einer Steuereinheit zumindest zum Steuern der Bildschirmleuchtdichte, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, einen Korrekturterm in Abhängigkeit von einem Material der Verdeckelementoberfläche und/oder einer einfallenden Leuchtdichte in Bezug auf das Verdeckelement zu ermitteln und anhand des Korrekturterms die Bildschirmleuchtdichte so einzustellen, dass die ursprüngliche Bildschirmleuchtdichte aus Sicht eines Betrachters wiederhergestellt ist.
Mit Bildschirm kann hier jegliches Anzeigemittel umfasst sein, welches eine Anzeige zumindest eines Symbols bewerkstelligt, etc. wie Displays, Screen etc. Der Bildschirm kann zur Anzeige verschiedene zu steuernde Pixel mit den Grundfarben Rot, Gelb, Blau aufweisen, welche mit jeweils unterschiedlicher Leuchtdichte angesteuert werden.
Unter transparenten Verdeckelement kann verstanden werden, dass das Verdeckelement weitgehend oder vollständig durchsichtig ist, zumindest so, dass die Anzeige auf dem Bildschirm durch das Verdeckelement für einen Betrachter erkennbar ist. Unter ursprünglichen Bildschirm leuchtdichte kann diejenige Bildschirm leuchtdichte verstanden werden, die sich ohne Umgebungsstrahlung bzw.
Umgebungsbeleuchtung /einfallende Strahlung und ohne Verdeckelement aus Sichtweise des Betrachters einstellen würde.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass für einen Betrachter im Fahrzeug bestimmte Anzeigen auf dem Bildschirm durch das Verdeckelement hindurch abhängig von der Umgebungsstrahlung, welche auch als Umgebungsbeleuchtung bezeichnet werden kann, unterschiedlich aussehen. Insbesondere wurde erkannt, dass bei einem solchen Bildschirm mit Verdeckelement die Umgebungsstrahlung auch den Eindruck des zu imitierenden Oberflächenmatenals ändern kann.
Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass der Grund dafür ist, das Licht oder die wahrgenommene Leuchtdichte, die von einem bestimmten Punkt oder Pixel zu einem Betrachter reflektiert wird, nicht nur von der emittierten Leuchtdichte des Bildschirms abhängt. Hinzu kommt die Umgebungsstrahlung als Leuchtdichte, die aus allen Richtungen auf den Punkt einfällt und von der ein Teil, entsprechend des Oberflächenmatenals in die Richtung des Betrachters reflektiert wird. Unter bestimmten Umständen, beispielsweise bei einem sehr roten Sonnenuntergang, kann es dadurch zu einer veränderten Wahrnehmung der Oberfläche und der Anzeige auf dem Bildschirm kommen. Dies wird mithilfe der Erfindung nun verhindert.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, einen Korrekturterm in Abhängigkeit von einem Material der Verdeckelementoberfläche und/oder einer einfallenden Leuchtdichte in Bezug auf das Verdeckelement zu ermitteln und anhand des Korrekturterms die Bildschirmleuchtdichte so einzustellen, dass die ursprüngliche Bildschirmleuchtdichte aus Sicht eines Betrachters wiederhergestellt ist. Die Steuereinheit kann beispielsweise die einzelnen Pixel so ansteuern, dass die finale Pixelfarbe die Reflexionseigenschaften des Verdeckelements und die auf das Verdeckelement einfallende Umgebungsstrahlung berücksichtigt, so dass die ursprüngliche Pixelfarbe, d.h. die Pixelfarbe, welche sich ohne Verdeckelement und Umgebungsstrahlung einstellen würde, hergestellt ist. Ferner kann der Korrekturterm in Abhängigkeit von der Verdeckelementoberfläche, beispielsweise von dessen Reflexionseigenschaften, bestimmt werden.
Dadurch wird die veränderte Wahrnehmung bei ungünstiger Umgebungsstrahlung ausgeglichen. Durch die Erfindung kann eine Farbkorrektur für integrierte Bildschirme mit Verdeckelement zum Ausgleich von Umgebungsstrahlung bewirkt werden.
In weiterer Ausbildung sind Mittel vorgesehen, welche eine Leuchtdichte als einfallende Umgebungsstrahlung in Bezug auf das Verdeckelement messen, wobei die Leuchtdichte der auf das Verdeckelement einfallenden Umgebungsstrahlung entspricht.
In weiterer Ausbildung umfassen die Mittel zumindest eine Innenraumkamera, um die Umgebungsstrahlung als einfallende Umgebungsstrahlung zu approximieren, wobei die Innenraumkamera innerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist. Das von der Innenraumkamera generierte Bild kann verwendet werden, um die Umgebungsstrahlung zu approximieren. Je nach gewünschter Genauigkeit können die Bildwerte gemittelt oder aber in ein niedrig aufgelöstes Bestrahlungsstärkebild (Irradiance Map) umgewandelt werden. Letzteres kann einen winkelabhängigen Wert der Umgebungsstrahlung angeben.
In weiterer Ausbildung umfasst das Mittel zumindest eine Fischauge-Kamera (fisheye, fisheye lens), um die Leuchtdichte der auf die Verdeckelementoberfläche einfallenden Umgebungsstrahlung zu bestimmen, wobei die Fischauge-Kamera im Bereich des Bildschirms im Fahrzeug angeordnet ist. Mit Fischauge (hemisphärische Kamera) werden in der Fotografie Objektive bezeichnet, die in etwa eine Hemisphäre einer Bildebene abbilden. Eine solche Fischauge-Kamera kann die winkelabhängigen Leuchtdichtwerte direkt mit dem einfallenden Winkel über die Hemisphäre erfassen.
Ferner kann das Mittel auch eine dedizierte andere Kamera, als die Fischauge-Kamera, umfassen. Ferner umfasst das Mittel zumindest einen Auflichtsensor, um die Leuchtdichte der auf die Verdeckelementoberfläche einfallenden Umgebungsstrahlung zu bestimmen, wobei der zumindest eine Auflichtsensor im Verdeckelement oder zwischen Verdeckelement und Bildschirm angeordnet ist. Mittels eines Auflichtsensors unter dem Verdeckelement ist nach Außen für den Betrachter somit kein Sensor oder Kamera sichtbar. Ferner kann, bei bekannter, spektraler Transmission des Verdeckelements bzw. der Verdeckelementoberfläche, diese aus der von dem Auflichtsensor detektierten Leuchtdichte herausgerechnet werden, um die genaue Leuchtdichte zu bestimmen.
Ferner kann der zumindest eine Auflichtsensor einen mit einem spezifischen, auf die Transmission der Verdeckelementoberfläche angepassten Filter umfassen, um die Wellenlängen des Verdeckelements herauszufiltern. Dadurch kann die Leuchtdichte bzw. die Umgebungsstrahlung direkt und ohne weitere Rechenschritte detektiert werden.
Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, den Korrekturterm zumindest anhand der Tageszeit und einer Position des Fahrzeugs zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ anstatt einer Kamera/ eines Sensors kann auch die Tageszeit in Kombination mit der Position des Fahrzeugs verwendet werden. Hiermit lassen sich Korrekturterme bestimmen, die beispielsweise bei Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang die Anzeige korrigieren.
Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, den Korrekturterm zumindest anhand der Tageszeit und einer Position des Fahrzeugs und einer Wetterinformation zu ermitteln.
Zusätzlich zur Tageszeit in Kombination mit der Position können auch Wetterinformationen genutzt werden, um die voraussichtliche Umgebungsstrahlung anzunähern. So kann beispielsweise ein Unwetter (verdunkelter Himmel) in die Ermittlung des Korrekturterms einfließen.
Ferner können zusätzlich zur Tageszeit, Position und Wetter auch
Infrastrukturobjekte wie Webcams in die Ermittlung von der Steuereinheit miteinbezogen werden, um die voraussichtliche Umgebungsstrahlung besser zu approximieren.
Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, den Korrekturterm zumindest anhand vorab gespeicherter Reflexionswerte der Verdeckelementoberfläche zu ermitteln. Dadurch wird dem Rechnung getragen, dass der reflektierte Teil der einfallenden Strahlung abhängig von den Materialeigenschaften der Oberfläche ist.
So wirft eine stark spiegelnde Oberfläche, wie beispielsweise spiegelnder Lack, winkelabhängig mehr Licht zurück, als eine nicht verspiegelte, eher diffuse Oberfläche, die Licht gleichmäßiger in alle Richtungen streut.
Der Reflexionswert kann dabei vorab ermittelt werden. Speziell für gängige Materialien wie Holz, Aluminium, etc. existieren gute, analytische Matenalfunktionen die in Kombination mit der Textur der Verdeckelementoberfläche verwendet werden können, um den Reflexionswert der einfallenden Strahlung (einfallenden Leuchtdichte) an dem Material der Verdeckelementoberfläche zu bestimmen.
Die Verdeckelementoberfläche kann alternativ oder zusätzlich mit einem Materialscanner vermessen werden. Diese Scanner liefern eine Tabelle mit winkelabhängigen Reflexionswerten. Zusätzlich werden auch Absorptionswerte und Streuungseigenschaften des Verdeckelements implizit ermittelt. Zur Auswertung können so beispielsweise die Eigenschaften für beliebige Ein- und Ausfallswinkel ausgelesen werden.
Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, den Korrekturterm anhand zumindest vorab gespeicherter Reflexionswerte der Verdeckelementoberfläche in Kombination mit der Leuchtdichte in Bezug auf das Verdeckelement zu ermitteln. Dadurch ergibt sich ein besonders genauer Korrekturterm.
Ferner kann das Verdeckelement als eine Folie ausgebildet sein. In weiterer Ausbildung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, einen einzelnen Korrekturterm für den gesamten Bildschirm zu ermitteln. Dadurch ist eine einfache Bestimmung des Korrekturterms möglich.
Alternativ kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, mehrere Korrekturterme in Abhängigkeit von der Position eines Betrachters im Fahrzeug zu ermitteln. Wird der Korrekturterm somit als nicht-uniform/ richtungsabhängig angenommen, spielt die Position des Betrachters damit eine Rolle. So wird beispielsweise die Position des Betrachters bestimmt/ angenähert, um den Korrekturterm für jeden Pixel/ Oberflächenpunkt der Verdeckelementoberfläche entsprechend des Winkels zum Betrachter zu berechnen. Somit variiert der Korrekturterm über die Oberfläche des Bildschirms, kann aber auch gegen richtungsabhängige Farbverschiebungen eingesetzt werden. Somit kann der Einfluss der Umgebungsstrahlung durch die verschiedenen Korrekturterme aufgehoben werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
FIG 1 : eine Anzeigeeinheit,
FIG 2: einen Betrachter mit wahrgenommener Leuchtdichte und Korrekturterm, FIG 3: ein Mittel zur Bestimmung der Leuchtdichte,
FIG 4: eine erfindungsgemäße Anzeigeeinheit im Betrieb.
FIG 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigeeinheit 1 , welche in einem Fahrzeug (nicht gezeigt) angeordnet ist.
Diese weist einen in eine Oberfläche, beispielsweise einen in eine Armatur oder in eine Mittelkonsole oder in einen Sitz integrierten Bildschirm 2 mit einer steuerbaren Bildschirmleuchtdichte zum Einstellen einer ursprünglichen Bildschirmleuchtdichte L(e_display) auf. Zur Darstellung eines Bildes können die verschiedenen Pixel des Bildschirms 2 unterschiedlich angesteuert werden. Ferner weist die Anzeigeeinheit 1 ein transparentes Verdeckelement, welches beispielsweise als Folie 3 ausgebildet ist (hier durch ein Muster angezeigt), mit einer Folienoberfläche auf, das in Betrachtungsrichtung flächig vor dem Bildschirm 2 angeordnet ist und den Bildschirm 2 verdeckt. Dabei ist die Folienoberfläche derart ausgebildet, dass diese die umgebende Oberfläche zumindest in Betrachtungsrichtung nachbildet. Dadurch wird der Bildschirm quasi vollständig in das Interieur des Fahrzeugs, wie Sitz, Mittelkonsole etc. integriert.
Durch die Folie 3 wird die ursprüngliche Bildschirmleuchtdichte L(e_display) je nach Umgebungsstrahlung bzw. auf die Folie 3 einstrahlende und von dieser reflektierten Strahlung für einen Betrachter 5 verändert.
Die Folienoberfläche kann beispielsweise holzartig aussehen, wenn der Bildschirm 2 in eine holzartig aussehende Mittelkonsole integriert ist.
Dadurch lassen sich Bildschirme 2 somit unauffällig in einen Fahrzeuginnenraum anordnen.
Ferner ist eine Steuereinheit 4 zum Steuern der Bildschirm leuchtdichte L(e_display) des Bildschirms 2 vorgesehen.
Dieser kann in einem Embedded Computer vorgesehen sein oder ausgebildet sein, der z.B. via HDMI Bildinhalte zur Darstellung an den Bildschirm 2 oder auch die Bildschirme schickt. Dabei kann der Bildinhalt beispielsweise mithilfe der programmierbaren 3D Einheiten moderner Grafikkarten (Graphics Processing Unit, GPU) generiert werden. Dazu stehen verschiedene APIs (Application Programming Interface) wie z.B. OpenGL ES zur Verfügung. Die Applikation kann mit diesen APIs aus Geometrie- und Bilddaten, sowie verschiedenen Programmen über die GPU ein Bild berechnen. Ein solches Programm ist beispielsweise ein Pixel-Shader, durch welchen beispielsweise die finale Pixelfarbe berechnet wird, beispielsweise die finale Zusammensetzung der Grundfarben Rot/ Grün und Blau (RGB).
FIG 2 zeigt einen Betrachter 5 der einen Bildschirm 2 mit einer die Oberfläche imitierenden Folie 3 aufweist. Dabei nimmt der Betrachter (Observer) 5 wie in FIG 2 die Leuchtdichte L(e_display) durch die Folie 2 anders wahr als ohne eine solche Folie.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Farbe oder Leuchtdichte L(observer), die ein Betrachter 5 von einem Oberflächenpunkt des Bildschirms 2 bzw. durch die Folie 3 wahrnimmt, von der einfallenden Strahlung (L(in) ) und dessen Winkel auf die Folie 2 (d.h. die Umgebungsstrahlung) abhängt, als auch von der Reflexionseigenschaften der Folie 3. Die Reflexionseigenschaften sind dabei vom Folienmaterial bzw. von der Folienoberflächenbeschaffenheit abhängig. So wirft eine stark spiegelnde Oberfläche, wie beispielsweise spiegelnder Lack, winkelabhängig mehr Licht zurück, als eine nicht verspiegelte, eher diffuse Oberfläche, die Licht gleichmäßiger in alle Richtungen streut.
Entsprechend der Gesetze geometrischer Optik entspricht L(observer) der Leuchtdichte L(e_display), die von dem Oberflächenpunkt emittiert wird, also der Leuchtdichte, die der Bildschirm 2 selbst ausstrahlt und der gesamten, auf den Bildschirm 2 bzw. den Bildschirmpixel P einfallenden Leuchtdichte L(in), von der ein Teil hier als L(o_surrounding) ebenfalls in Richtung des Betrachters 5 reflektiert wird.
Dieser reflektierte Teil L(o_surrounding) ist abhängig von den Reflexionseigenschaften d.h. den Matenaleigenschaften der Oberfläche und wird von einer BRDF (Bi-directional Material Reflectance Function) f(foil) beschrieben: Dadurch ergibt sich:
L(observer) wobei
Unter idealen Bedingungen kann Lo_surrounding vernachlässigt werden. Bei starker oder sehr farbiger Umgebungsstrahlung und entsprechend erkannter Leuchtdichte L( in) hingegen kann Lo_surrounding groß werden und die gesamte Leuchtdichte L(observer) in Richtung des Betrachters 5 ändern. Um diese veränderte Wahrnehmung bei ungünstiger Umgebungsstrahlung auszugleichen, wird durch die Steuereinheit 4 ein zusätzlicher Korrekturterm L(correction) basierend auf L(in) und f(foil) ermittelt. Anhand des Korrekturterms L(correction) kann die finale Pixelfarbe des Bildschirms 2 eingestellt werden, um die Pixelfarbe so zu ändern, dass
L(observer) + L o surrounding) + L(correctiori) « Le_display ist.
Daraus folgt, dass
L s surrounding) « — L(correctior)
Und somit ist.
Dazu müssen die Reflexionseigenschaften anhand von Reflexionswerten in Bezug auf die Folie 3 bestimmt werden. Hierzu existieren speziell für gängige Materialien wie holzartige Folie 3, aluminiartige Folie 3, etc. gute, analytische Matenalfunktionen die in Kombination mit der Folientextur verwendet werden können, um f(foil) als analytische Matenalfunktionen zu bestimmen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Folie 3 oder ggf. das zu imitierende Material mit einem Materialscanner vermessen werden. Dieser Scanner liefert eine Tabelle mit winkelabhängigen Reflexionswerten, welche implizit die Absorptionswerte und Streuungseigenschaften enthalten, des gescannten Materials zurück. Zur Auswertung können diese Eigenschaften für beliebige Ein- und Ausfallswinkel ausgelesen werden. Die Materialfunktion kann dabei je nach gewünschter Genauigkeit uniform oder nicht-uniform über die Folienoberfläche sein.
Die so erhaltenden Reflexionswerte können in einer Datenbank beispielsweise gespeichert werden. Die Bestimmung des Oberflächenmatenals und dessen Reflektionseigenschaften kann während der Entwicklung oder Produktion erfolgen. Zur Laufzeit kann anschließend basierend auf den Reflektionseigenschaften die reflektierte Umgebungsstrahlung bestimmt werden und dann als Korrekturterm L(correction) verwendet werden, um nicht gewünschtes Licht herauszurechnen.
Dafür muss das auf die Folie 3 einfallende Licht L(in) bestimmt werden. Hierfür können verschiedene Mittel vorgesehen sein.
FIG 3 zeigt beispielsweise eines dieser Mittel.
Dabei werden Auflichtsensoren 6 zwischen dem Bildschirm 2 und der Folie 3 angeordnet. Durch diese Anordnung ist nach außen kein Sensor oder Kamera sichtbar. Da die spektrale Transmission der Folienoberfläche bekannt ist, kann sie aus der von den Auflichtsensoren 6 detektierten Leuchtdichte L(in) herausgerechnet werden, um die Umgebungsstrahlung zu bestimmen. Die Auflichtsensoren 6 können auch einen mit einem spezifischen, auf die Transmission der Folienoberfläche angepassten Filter umfassen, um die Wellenlängen der Folie 3 herauszufiltern. Dadurch kann eine genauere Leuchtdichte L(in) der Folie 3 bzw. die Umgebungsstrahlung genauer detektiert werden.
Alternativ oder optional können beispielsweise Fischaugen-Kameras (hemisphärische Kameras; nicht gezeigt) im Bereich des Bildschirms 2 angeordnet werden, um die Folienleuchtdichte der auf die Folienoberfläche einfallenden Leuchtdichte L(in) zu bestimmen. Diese können die winkelabhängigen Leuchtdichte L(in) direkt mit dem einfallenden Winkel über die Hemisphäre erfassen.
Ferner können auch Innenraumkameras herangezogen werden. Das von so einer Innenraumkamera generierte Bild kann verwendet werden, um die Leuchtdichte L(in) zu approximieren. Je nach gewünschter Genauigkeit können die Bildwerte gemittelt oder aber in ein niedrig aufgelöstes Bestrahlungsstärkebild (Irradiance Map) umgewandelt werden. Letzteres gibt anschließend einen winkelabhängigen Wert von L(in) an.
FIG 4 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigeneinheit 1 im Betrieb. Anhand der bekannten Reflexionswerte f(foil) in Verbindung mit der erkannten auf den Bildschirm 2 einfallenden Leuchtdichte L(in) kann nun der Korrekturterm L(correction) bestimmt werden und anhand diesem die einzelnen Pixel des Bildschirms 2 korrigiert werden.
Bezugszeichenliste:
1 Anzeigeeinheit
2 Bildschirm 3 Folie
4 Steuereinheit
5 Betrachter
6 Auflichtsensor

Claims

Patentansprüche
1. Anzeigeeinheit (1 ), welche in einem Fahrzeuginterieur mit einer Oberfläche angeordnet ist, aufweisend
- einen in die Oberfläche integrierten Bildschirm (2) mit einer steuerbaren Bildschirmleuchtdichte zum Einstellen einer ursprünglichen Bildschirmleuchtdichte,
- ein transparentes Verdeckelement mit einer Verdeckelementoberfläche, das in Betrachtungsrichtung flächig vor dem Bildschirm (2) angeordnet ist und mittels dessen der Bildschirm (2) wenigstens teilweise verdeckt ist, wobei die Verdeckelementoberfläche derart ausgebildet ist, dass diese die Oberfläche zumindest in Betrachtungsrichtung nachbildet,
- und einer Steuereinheit (4) zumindest zum Steuern der Bildschirmleuchtdichte, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuereinheit (4) ferner dazu ausgebildet ist, einen Korrekturterm in Abhängigkeit von einem Material der Verdeckelementoberfläche und/oder einer Leuchtdichte in Bezug auf das Verdeckelement, welche der auf das Verdeckelement einfallenden Umgebungsstrahlung entspricht, zu ermitteln und anhand des Korrekturterms die Bildschirmleuchtdichte so einzustellen, dass die ursprüngliche Bildschirm leuchtdichte aus Sicht eines Betrachters wiederhergestellt ist.
2. Anzeigeeinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, welche eine Leuchtdichte als einfallende Umgebungsstrahlung in Bezug auf das Verdeckelement messen.
3. Anzeigeeinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zumindest eine Innenraumkamera umfasst, um die Umgebungsstrahlung als einfallende Umgebungsstrahlung zu approximieren, wobei die Innenraumkamera innerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist.
4. Anzeigeeinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zumindest eine Fischauge-Kamera (fisheye, fisheye lens) umfasst, um die Leuchtdichte der auf die Verdeckelementoberfläche einfallenden Umgebungsstrahlung zu bestimmen, wobei die Fischauge-Kamera im Bereich des Bildschirms (2) im Fahrzeug angeordnet ist.
5. Anzeigeeinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zumindest einen Auflichtsensor (6) umfasst, um die Leuchtdichte der auf die Verdeckelementoberfläche einfallenden Umgebungsstrahlung zu bestimmen, wobei der zumindest eine Auflichtsensor (6) im Verdeckelement oder zwischen Verdeckelement und Bildschirm (2) angeordnet ist.
6. Anzeigeeinheit (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Auflichtsensor (6) einen mit einem spezifischen, auf die Transmission der Verdeckelementoberfläche angepassten Filter umfasst, um die Wellenlängen des Verdeckelements herauszufiltern.
7. Anzeigeeinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, den Korrekturterm zumindest anhand der Tageszeit und einer Position des Fahrzeugs zu ermitteln.
8. Anzeigeeinheit (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, den Korrekturterm zumindest anhand der Tageszeit und einer Position des Fahrzeugs und einer Wetterinformation zu ermitteln.
9. Anzeigeeinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, den Korrekturterm anhand zumindest vorab gespeicherter Reflexionswerte der Verdeckelementoberfläche zu ermitteln. 16
10. Anzeigeeinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, den Korrekturterm zumindest anhand vorab gespeicherter Reflexionswerte der Verdeckelementoberfläche zu ermitteln.
11 . Anzeigeeinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdeckelement als eine Folie (3) ausgebildet ist.
12. Anzeigeeinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, einen einzelnen Korrekturterm für den gesamten Bildschirm (2) zu ermitteln.
13. Anzeigeeinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu ausgebildet ist, mehrere Korrekturterme in Abhängigkeit von der Position eines Betrachters (5) im Fahrzeug zu ermitteln.
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