WO2017167483A1 - Beleuchtungsvorrichtung zum beleuchten eines fahrers eines fahrzeugs mit infrarotlicht, fahrerbeobachtungssystem und head-up-display-einheit - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung zum beleuchten eines fahrers eines fahrzeugs mit infrarotlicht, fahrerbeobachtungssystem und head-up-display-einheit Download PDF

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infrared light
driver
head
display unit
vehicle
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Hoang Trinh
Juergen Reiss
Philipp Brechel
Markus Lindner
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Robert Bosch Gmbh
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    • G02B2027/015—Head-up displays characterised by mechanical features involving arrangement aiming to get less bulky devices

Definitions

  • Illumination device for illuminating a driver of a vehicle with infrared light, driver observation system and head-up display unit
  • the invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
  • the subject of the present invention is also a computer program.
  • a driver observation camera system for example a one-, two- or multi-camera system, or a driver monitoring camera, also called driver monitoring camera or DMC for short, may comprise a camera module, an active infrared light in the form of an infrared module and a computer unit.
  • Infrared modules may include a range of high and medium power LEDs for the NI R spectrum to produce a noise margin for extraneous light, particularly sunlight, sufficient for the particular application, such as eye tracking or face detection.
  • Illumination device for illuminating a driver of a vehicle with infrared light
  • a driver observation system for illuminating a driver of a vehicle with infrared light
  • a head-up display unit for illuminating a driver of a vehicle with infrared light
  • a control unit that uses this method
  • the lighting device for illuminating a driver of a vehicle with infrared light, wherein the lighting device comprises the following feature: at least one infrared light source, which is adapted to an infrared light beam using a beam path of a head-up display unit of
  • a field of view display device for
  • the infrared light source may be, for example, a
  • Infrared light emitting diodes act, the two infrared light emitting diodes
  • Beam path of the head-up display unit can be understood as an optical path, via which a light beam can be directed starting from an image forming device of the head-up display unit in the field of view of the driver.
  • the beam path may include a windshield of the vehicle or a Combinerlude, wherein the windscreen or
  • Combiner disc can act as a reflection surface for reflecting the light beam.
  • the infrared light source can be designed to direct the infrared light beam to the windshield or combiner disc using the beam path.
  • a beam path of a head-up display can be used to illuminate a driver of a vehicle with infrared light.
  • a suitable infrared light source can be integrated into an image generation device of the head-up display.
  • the infrared light source can also be arranged at other locations in the beam path, for example in the region of a
  • Redirecting optics of the head-up display to direct an infrared light beam through the beam path in a field of view of the driver offers the advantage of a frontal and uniform illumination of a
  • the lighting device can be realized as a component of a driver observation camera system of the vehicle.
  • the infrared light source may be implemented as an infrared module with a certain number of high-power infrared light-emitting diodes.
  • the infrared module can be integrated into the (combiner) head-up display for active illumination of the driver with light in the NI R range.
  • Combiner disc can be used as a reflection surface to illuminate the driver indirectly with the infrared light emitted by the infrared module for image acquisition by a driver observation camera.
  • the windshield or Combinertial can be additionally realized with a coating reflecting the infrared light.
  • the infrared light source may be in a
  • An image generation device can be understood as a device for generating an image.
  • the image generation device may comprise, for example, a light source, such as one or more light emitting diodes or laser diodes, and a projection unit, backlit by the light source, for projecting the image, such as an LC or LCoS display.
  • the light source and the infrared light source may be disposed adjacent to each other.
  • the light source and the infrared light source may be disposed adjacent to each other.
  • Infrared light source can be integrated as space-saving as possible in the head-up display unit.
  • the infrared light source may be arranged adjacent to a light exit opening of the head-up display unit or be arrangeable.
  • a light exit opening for example, an opening in a housing of the head-up display unit can be understood.
  • the light exit opening can be arranged in the region of an instrument panel of the vehicle.
  • the light exit opening of the windshield or Combinerlude can be arranged opposite each other, so that an emerging from the light exit opening light beam can hit the windshield or Combinerusion.
  • the approach presented here also provides a driver observation system with a lighting device according to one of the preceding
  • a driver observation system may be understood as a system for monitoring the driver.
  • the driver observation system may be configured to have an eye or
  • the driver observation system a Tracking the head movement of the driver or identifying a driver's face.
  • the driver observation system a Tracking the head movement of the driver or identifying a driver's face.
  • Image recording device for taking a picture of the driver
  • Image recording device may include one or more cameras depending on the embodiment.
  • the approach presented here creates a head-up display unit with a lighting device according to one of the preceding embodiments.
  • the head-up display unit can
  • Driver observation system include.
  • the head-up display unit may have a
  • Image forming means for generating an image can be realized with a light exit opening.
  • the infrared light source of the lighting device can be integrated into the image generating device.
  • the infrared light source may be arranged adjacent to the light exit opening.
  • the head-up display unit can be realized with a deflection device for shaping the beam path of the head-up display unit.
  • the infrared light source can be designed to emit the infrared light beam using the deflection device.
  • the deflection device also called deflecting optics, may comprise, for example, one or more reflection or focusing elements such as mirrors or lenses.
  • the infrared light beam can be deflected in a controlled manner without additional optical elements.
  • the approach described herein also provides a method for illuminating a driver of a vehicle with infrared light using a vehicle
  • Lighting device according to one of the preceding embodiments, the method comprising the steps of:
  • Lighting device using the image signal to illuminate the driver with infrared light.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • control unit which is designed to execute, to control or to implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices.
  • object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.
  • control unit can have at least one arithmetic unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing Signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or at least one
  • the arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit is a flash memory, an EPROM or a
  • the magnetic storage unit can be.
  • the communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface, the line-bound
  • Read in or output data this data, for example, electrically or optically read from a corresponding data transmission line or can output to a corresponding data transmission line.
  • a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware training, the interfaces may for example be part of a so-called system ASICs, the various functions of the
  • Control unit includes.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • the control unit may, for example, an interface to the infrared light source lighting device and the image pickup device of
  • the controller may be configured to control the infrared light source
  • Control image recording device or the image forming device of the head-up display unit Control image recording device or the image forming device of the head-up display unit.
  • a computer program product or computer program with program code which is stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory can be stored and used for carrying out, implementing and / or driving the steps of the method according to one of the embodiments described above, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device.
  • a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a head-up display unit according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic representation of a head-up display unit according to an embodiment
  • FIG. 3 is a schematic representation of a head-up display unit according to an embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a control device according to an embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a head-up display unit 100 according to an exemplary embodiment.
  • the head-up display unit 100 is installed in a vehicle 102. Shown is the integration of a
  • the image generation device 106 comprises
  • the illumination device 104 comprises an infrared light source 108, here an infrared module with infrared light emitting diodes.
  • the infrared light source 108 is disposed within the image forming device 106 and configured to be a
  • infrared light beam 110 Emit infrared light beam 110 using a beam path of the head-up display unit 100.
  • a driver 112 of the vehicle 102 can be illuminated with infrared light.
  • the infrared light beam 110 for example via a
  • the illumination area 116 may comprise a field of view 118, also called eyebox, in which the driver 112 receives the view from the
  • Imaging device 106 can perceive generated image as a virtual image.
  • the vehicle 102 is with a
  • Driver observation system 120 realizes that an image recording device 122 comprises.
  • the image pickup device 122 such as a
  • Driver observation camera for example, in a cluster instrument 124 of the
  • the image recording device 122 is designed to record an image of the driver 112, in particular the head of the driver 112 located in the illumination region 116, and to record the image
  • Controller 128 is configured to apply the image signal 126 via a suitable
  • the driver 112 can synchronously with an image taken by the
  • Imaging device 122 are illuminated with the infrared light.
  • the head-up display unit 100 is shown in FIG. 1
  • Embodiment realized with an optional deflecting 134 which includes, for example, a folding mirror 136 and a rotatable rotating mirror 138.
  • the two mirrors 136, 138 are designed to form the beam path of the head-up display unit 100 such that the infrared light beam 110 within the head-up display unit 100 is deflected in different directions.
  • the infrared light source 108 is configured to transmit the infrared light beam 110 to the folding mirror 136.
  • the folding mirror 136 directs the infrared light beam 110 further on the rotating mirror 138, through which the infrared light beam 110 on the windshield 114 and from there into the
  • Lighting area 116 is directed.
  • Infrared lighting modules in the vehicle interior can be used, for example, for driver observation.
  • the vehicle interior can be used, for example, for driver observation.
  • an existing installation space of a (combiner) head-up display, HUD for short may also be referred to above as a head-up display unit, or else the (combiner) head-up display itself to the I R module with the least possible development and
  • the I R module is aligned so that the beam path including the deflection optics of the (combiner) head-up display is shared to derive the infrared light from a housing of the (combiner) head-up display and then indirectly through Reflection on a specially coated, for example
  • the I R module is either modularly integrated into the (combiner) head-up display or implemented as an additional module that can be easily integrated.
  • Deflection mirror system of the (Combiner) head-up display should be adjusted according to the wavelengths in the NI R range and for a larger illumination range, also called head motion box.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a head-up display unit 100 according to one exemplary embodiment.
  • the head-up display unit 100 essentially corresponds to the head-up system described above with reference to FIG. Display unit, with the difference that the head-up display unit 100 here with another optical component in the form of an adjacent to
  • Windshield 114 arranged combiner disc 200 is realized.
  • the CombinerArray 200 is for example a component of
  • Illuminator 104 is configured to further transmit the infrared light beam 110 into the illumination region 116 using the combiner disc 200, the combiner disc 200 functioning as a reflective surface for reflecting the infrared light beam 110.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a head-up display unit 100 according to one exemplary embodiment.
  • the infrared light source 108 according to this embodiment is not included in FIGS.
  • Imaging device of the head-up display unit 100 integrated, but adjacent to a light exit opening 300 of the head-up display unit 100 arranged, here an exit surface of the head-up display unit 100.
  • the light exit opening 300 for example, with respect to the windshield 114 arranged so that the infrared light beam 110 strikes the windshield 114 as it exits the light exit opening 300 and from this in
  • the head-up display unit 100 is expanded by a modular I R module which is positioned in the area of the light exit opening 300 or on an upper part of the head-up display unit 100 facing the windshield 114, so that the infrared light beam 110 is directed via the windshield 114 indirectly into the illumination area 116 and thus onto the driver's face.
  • the electronic circuits for I R driver or power supply and an interface to the controller 128 are optionally of the head-up display unit 100 and the
  • Imaging device 106 is provided or are already integrated in the I R module, whereby a forced coupling with the head-up display unit 100 can be avoided. In the latter case, therefore, only the space of the effective Head-up display unit 100 used for the integration of the driver observation function.
  • the windshield 114 or the Combinerlection is realized for example with a reflective coating, in particular a
  • the coating should cover a larger area so that the entire face of the driver 112 and not just the field of view is illuminated.
  • the coating has the advantage that the
  • Noise from sunlight or other external light sources such as headlamps can be minimized, which in turn improves system availability due to better illumination of a scene or driver's face.
  • an interface from the image generating device to the control device 128 is provided, via which the control or trigger signal
  • a lighting duration for example, a lighting duration and optionally a
  • Illumination intensity is represented, sent to the imaging device to synchronize the I R module with the camera image capture, and on the other hand, the I R module is monitored for proper operation.
  • the infrared module is arranged close to the image recording device 122, so that a center distance is as small as possible, then it can be a bright pupil illumination with a bright appearing pupil, similar to a red-eye effect when photographing. If the infrared module is further away from the image recording device 122, it may, on the other hand, be a dark pupil illumination with a pupil appearing dark. Depending on
  • the system may comprise a plurality of infrared, in particular dark Pupil modules.
  • the control unit 4 shows a schematic representation of a control device 128 according to an exemplary embodiment.
  • the control unit may be a control unit described above with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the control unit 128 comprises a read-in unit 410, which is designed to communicate over the Interface 130 to read the image signal 126 and forward it to a generating unit 420.
  • the generating unit 420 is designed to be under
  • FIG. 5 shows a flowchart of a method 500 according to a
  • the method 500 can be carried out, for example, in conjunction with a control device described above with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the image signal is read in a step 510.
  • the control signal for controlling the infrared light source of the lighting device is generated using the image signal.
  • Steps 510, 520 may be performed continuously. If an exemplary embodiment comprises an "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (104) zum Beleuchten eines Fahrers (112) eines Fahrzeugs (102) mit Infrarotlicht. Die Beleuchtungsvorrichtung (104) weist zumindest eine Infrarotlichtquelle (108) auf. Die Infrarotlichtquelle (108) ist ausgebildet, um einen Infrarotlichtstrahl (110) unter Nutzung eines Strahlengangs einer Head-up-Display-Einheit (100) des Fahrzeugs (102) auszusenden, um den Fahrer (112) mit dem Infrarotlicht zu beleuchten.

Description

Beschreibung Titel
Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten eines Fahrers eines Fahrzeugs mit Infrarotlicht, Fahrerbeobachtungssystem und Head-up-Display-Einheit
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Ein Fahrerbeobachtungskamerasystem, beispielsweise ein Ein-, Zwei- oder Multikamerasystem, oder eine Fahrerüberwachungskamera, auch driver monitoring camera oder kurz DMC genannt, kann ein Kameramodul, eine aktive Nahinfrarotbeleuchtung in Form eines Infrarotmoduls und eine Rechnereinheit umfassen. Infrarotmodule können eine Reihe von Leuchtdioden im hohen und mittleren Leistungsbereich für das NI R-Spektrum umfassen, um einen für die jeweilige Anwendung, etwa Augennachverfolgung oder Gesichtserkennung, genügenden Störabstand zu Fremdlicht, insbesondere zu Sonnenlicht, zu erzeugen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine
Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten eines Fahrers eines Fahrzeugs mit Infrarotlicht, ein Fahrerbeobachtungssystem, eine Head-up-Display-Einheit, ein Verfahren zum Beleuchten eines Fahrers eines Fahrzeugs mit Infrarotlicht, ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein
entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen
Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten eines Fahrers eines Fahrzeugs mit Infrarotlicht, wobei die Beleuchtungsvorrichtung folgendes Merkmal aufweist: zumindest eine Infrarotlichtquelle, die ausgebildet ist, um einen Infrarotlichtstrahl unter Nutzung eines Strahlengangs einer Head-up-Display-Einheit des
Fahrzeugs auszusenden, um den Fahrer mit dem Infrarotlicht zu beleuchten.
Unter einer Head-up-Display-Einheit kann ein Sichtfeldanzeigegerät zum
Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld des Fahrers verstanden werden. Bei der Infrarotlichtquelle kann es sich beispielsweise um eine
Infrarotleuchtdiode oder ein Infrarotmodul aus zumindest zwei
Infrarotleuchtdioden handeln, wobei die zwei Infrarotleuchtdioden
unterschiedliche Leistungsbereiche aufweisen können. Unter einem
Strahlengang der Head-up-Display-Einheit kann ein Lichtweg verstanden werden, über den ein Lichtstrahl ausgehend von einer Bilderzeugungseinrichtung der Head-up-Display-Einheit in das Sichtfeld des Fahrers gelenkt werden kann. Beispielsweise kann der Strahlengang eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder eine Combinerscheibe umfassen, wobei die Windschutz- oder
Combinerscheibe als Reflexionsfläche zum Reflektieren des Lichtstrahls fungieren kann. So kann die Infrarotlichtquelle beispielsweise ausgebildet sein, um den Infrarotlichtstrahl unter Nutzung des Strahlengangs auf die Windschutzoder Combinerscheibe zu lenken.
Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Strahlengang eines Head-up-Displays genutzt werden, kann um einen Fahrer eines Fahrzeugs mit Infrarotlicht zu beleuchten. Beispielsweise kann hierzu eine geeignete Infrarotlichtquelle in eine Bilderzeugungseinrichtung des Head-up-Displays integriert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Infrarotlichtquelle auch an anderen Orten im Strahlengang angeordnet sein, etwa im Bereich einer
Umlenkungsoptik des Head-up-Displays, um einen Infrarotlichtstrahl durch den Strahlengang in ein Sichtfeld des Fahrers zu lenken. Eine derartige Beleuchtungsvorrichtung zur indirekten Infrarotbeleuchtung mittels intelligenter Integration in ein Head-up-Display oder Combiner-Head-up-Display bietet den Vorteil einer frontalen und gleichmäßigen Ausleuchtung eines
Gesichts des Fahrers sowie einer effizienten Nutzung eines vorhandenen
Bauraums im Fahrzeug. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung als Komponente eines Fahrerbeobachtungskamerasystems des Fahrzeugs realisiert sein.
Die Infrarotlichtquelle kann etwa als Infrarotmodul mit einer bestimmten Anzahl von High-Power-Infrarotleuchtdioden realisiert sein. Das Infrarotmodul kann in das (Combiner-) Head-up-Display zur aktiven Beleuchtung des Fahrers mit Licht im NI R-Bereich integriert sein. Hierbei kann die Windschutz- oder
Combinerscheibe als Reflexionsfläche genutzt werden, um den Fahrer indirekt mit dem vom Infrarotmodul ausgesandten Infrarotlicht für eine Bildaufnahme durch eine Fahrerbeobachtungskamera auszuleuchten. Beispielsweise kann die Windschutz- oder Combinerscheibe zusätzlich mit einer das Infrarotlicht reflektierenden Beschichtung realisiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Infrarotlichtquelle in eine
Bilderzeugungseinrichtung der Head-up-Display-Einheit integriert oder integrierbar sein. Unter einer Bilderzeugungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bildes verstanden werden. Die Bilderzeugungseinrichtung kann beispielsweise eine Lichtquelle, etwa eine oder mehrere Leucht- oder Laserdioden, und eine durch die Lichtquelle hinterleuchtbare Projektionseinheit zum Projizieren des Bildes, etwa ein LC- oder LCoS-Display, umfassen.
Beispielsweise können die Lichtquelle und die Infrarotlichtquelle benachbart zueinander angeordnet sein. Durch diese Ausführungsform kann die
Infrarotlichtquelle möglichst platzsparend in die Head-up-Display-Einheit integriert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Infrarotlichtquelle benachbart zu einer Lichtaustrittsöffnung der Head-up-Display-Einheit angeordnet oder anordenbar sein. Unter einer Lichtaustrittsöffnung kann beispielsweise eine Öffnung in einem Gehäuse der Head-up-Display-Einheit verstanden werden. Beispielsweise kann die Lichtaustrittsöffnung im Bereich einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet sein. Insbesondere kann die Lichtaustrittsöffnung der Windschutz- oder Combinerscheibe gegenüberliegend angeordnet sein, sodass ein aus der Lichtaustrittsöffnung austretender Lichtstrahl auf die Windschutz- oder Combinerscheibe treffen kann. Durch diese Ausführungsform wird ein einfacher Einbau der Infrarotlichtquelle in die Head-up-Display-Einheit ermöglicht. Ferner kann dadurch ein Lichtweg, den der Infrarotlichtstrahl zum Erreichen des Sichtfelds des Fahrers zurücklegen muss, verkürzt werden.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft zudem ein Fahrerbeobachtungssystem mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer der vorstehenden
Ausführungsformen. Unter einem Fahrerbeobachtungssystem kann ein System zum Beobachten des Fahrers verstanden werden. Beispielsweise kann das Fahrerbeobachtungssystem ausgebildet sein, um eine Augen- oder
Kopfbewegung des Fahrers nachzuverfolgen oder ein Gesicht des Fahrers zu identifizieren. Hierzu kann das Fahrerbeobachtungssystem eine
Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Bildes des Fahrers,
insbesondere eines Gesichts des Fahrers, umfassen. Die
Bildaufnahmeeinrichtung kann je nach Ausführungsform eine oder mehrere Kameras umfassen.
Ferner schafft der hier vorgestellte Ansatz eine Head-up-Display-Einheit mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen. Beispielsweise kann die Head-up-Display-Einheit das
Fahrerbeobachtungssystem umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Head-up-Display-Einheit eine
Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Bildes umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Head-up-Display-Einheit mit einer Lichtaustrittsöffnung realisiert sein. Hierbei kann die Infrarotlichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung in die Bilderzeugungseinrichtung integriert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Infrarotlichtquelle benachbart zur Lichtaustrittsöffnung angeordnet sein. Diese Ausführungsform ermöglicht eine einfache und platzsparende Integration der Infrarotlichtquelle die Head-up-Display-Einheit. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Head-up-Display-Einheit mit einer Umlenkeinrichtung zum Formen des Strahlengangs der Head-up-Display- Einheit realisiert sein. Hierbei kann die Infrarotlichtquelle ausgebildet sein, um den Infrarotlichtstrahl unter Nutzung der Umlenkeinrichtung auszusenden. Die Umlenkeinrichtung, auch Umlenkoptik genannt, kann beispielsweise eine oder mehrere Reflexions- oder Fokussierelemente wie Spiegel oder Linsen umfassen. Durch diese Ausführungsform kann der Infrarotlichtstrahl ohne zusätzliche optische Elemente kontrolliert umgelenkt werden.
Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem ein Verfahren zum Beleuchten eines Fahrers eines Fahrzeugs mit Infrarotlicht unter Verwendung einer
Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einlesen eines den Fahrer repräsentierenden Bildsignals über eine Schnittstelle zu einer Bildaufnahmeeinrichtung eines Fahrerbeobachtungssystems des Fahrzeugs; und
Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern der Infrarotlichtquelle der
Beleuchtungsvorrichtung unter Verwendung des Bildsignals, um den Fahrer mit Infrarotlicht zu beleuchten.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
Des Weiteren schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine
Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine
magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene
Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des
Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Das Steuergerät kann beispielsweise eine Schnittstelle zur Infrarotlichtquelle Beleuchtungsvorrichtung und zur Bildaufnahmeeinrichtung des
Fahrerbeobachtungssystems aufweisen. Je nach Ausführungsform kann das Steuergerät ausgebildet sein, um die Infrarotlichtquelle, die
Bildaufnahmeeinrichtung oder die Bilderzeugungseinrichtung der Head-up- Display-Einheit zu steuern.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Head-up-Display-Einheit 100 ist in ein Fahrzeug 102 eingebaut. Gezeigt ist die Integration einer
Beleuchtungsvorrichtung 104 in eine Bilderzeugungseinrichtung 106 der Head- up-Display-Einheit 100. Die Bilderzeugungseinrichtung 106 umfasst
beispielsweise eine Lichtquelle und eine Anzeigeeinheit zum Erzeugen eines Bildes. Die Beleuchtungsvorrichtung 104 umfasst eine Infrarotlichtquelle 108, hier ein Infrarotmodul mit Infrarotleuchtdioden. Die Infrarotlichtquelle 108 ist innerhalb der Bilderzeugungseinrichtung 106 angeordnet und ausgebildet, um einen
Infrarotlichtstrahl 110 unter Nutzung eines Strahlengangs der Head-up-Display- Einheit 100 auszusenden. Mithilfe des derart umgelenkten Infrarotlichtstrahls 110 kann ein Fahrer 112 des Fahrzeugs 102 mit Infrarotlicht beleuchtet werden. Hierbei wird der Infrarotlichtstrahl 110 beispielsweise über eine
Windschutzscheibe 114 des Fahrzeugs 102 in einen Beleuchtungsbereich 116 umgelenkt, der im Wesentlichen einem Bewegungsumfang eines Kopfes des Fahrers 112 entspricht. Der Beleuchtungsbereich 116 kann ein Sichtfeld 118, auch Eyebox genannt, umfassen, in dem der Fahrer 112 das von der
Bilderzeugungseinrichtung 106 erzeugte Bild als virtuelles Bild wahrnehmen kann.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 102 mit einem
Fahrerbeobachtungssystem 120 realisiert, dass eine Bildaufnahmeeinrichtung 122 umfasst. Die Bildaufnahmeeinrichtung 122, etwa eine
Fahrerbeobachtungskamera, ist beispielsweise in ein Kombiinstrument 124 des
Fahrzeugs 102 integriert. Die Bildaufnahmeeinrichtung 122 ist ausgebildet, um ein Bild des Fahrers 112, insbesondere des im Beleuchtungsbereich 116 befindlichen Kopfes des Fahrers 112, aufzunehmen und ein das Bild
repräsentierendes Bildsignal 126 an ein Steuergerät 128 zu senden. Das
Steuergerät 128 ist ausgebildet, um das Bildsignal 126 über eine geeignete
Schnittstelle 130 einzulesen und unter Verwendung des Bildsignals 126 ein Steuersignal 132 zum Steuern der Infrarotlichtquelle 108 zu erzeugen. Somit kann der Fahrer 112 synchron mit einer Bildaufnahme durch die
Bildaufnahmeeinrichtung 122 mit dem Infrarotlicht beleuchtet werden.
Die Head-up-Display-Einheit 100 ist gemäß dem in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel mit einer optionalen Umlenkeinrichtung 134 realisiert, die beispielhaft einen Faltspiegel 136 und einen drehbaren Drehspiegel 138 umfasst. Die beiden Spiegel 136, 138 sind ausgebildet, um den Strahlengang der Head- up-Display-Einheit 100 derart zu formen, dass der Infrarotlichtstrahl 110 innerhalb der Head-up-Display-Einheit 100 in unterschiedliche Richtungen umgelenkt wird. Hierbei ist die Infrarotlichtquelle 108 ausgebildet, um den Infrarotlichtstrahl 110 auf den Faltspiegel 136 zu senden. Der Faltspiegel 136 lenkt den Infrarotlichtstrahl 110 weiter auf den Drehspiegel 138, über den der Infrarotlichtstrahl 110 weiter auf die Windschutzscheibe 114 und von dort in den
Beleuchtungsbereich 116 gelenkt wird.
Infrarotbeleuchtungsmodule im Fahrzeuginnenraum können beispielsweise für die Fahrerbeobachtung eingesetzt werden. Hierzu können die
Infrarotbeleuchtungsmodule im Bereich einer Instrumententafel oder eines
Kombiinstruments des Fahrzeugs angebracht werden.
Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann nun ein vorhandener Bauraum eines (Combiner-)Head-up-Displays, kurz HUD, vorangehend auch Head-up-Display- Einheit genannt, oder auch das (Combiner-)Head-up-Display selbst genutzt werden, um das I R-Modul mit möglichst geringem Entwicklungs- und
Montageaufwand in das Fahrzeug zu integrieren. Hierbei wird das I R-Modul so ausgerichtet, dass der Strahlengang einschließlich der Umlenkoptiken des (Combiner-)Head-up-Displays mitgenutzt wird, um das Infrarotlicht aus einem Gehäuse des (Combiner-)Head-up-Displays herauszuleiten und dann indirekt durch Reflexion an einer beispielsweise speziell beschichteten
Windschutzscheibe zum Gesicht des Fahrers zu lenken.
Das I R-Modul ist entweder modular in das (Combiner-)Head-up-Display integriert oder als zusätzliches Modul realisiert, das sich leicht integrieren lässt.
Beispielsweise können bestehende elektronische Schaltungen wie
Energieversorgung oder LED-Treiber entweder mitgenutzt oder den
Anforderungen entsprechend angepasst oder erweitert werden. Ein
Ablenkspiegelsystem des (Combiner-)Head-up-Displays sollte entsprechend den Wellenlängen im NI R-Bereich und für einen größeren Beleuchtungsbereich, auch head motion box genannt, angepasst sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Head-up-Display-Einheit 100 entspricht im Wesentlichen der vorangehend anhand von Fig. 1 beschriebenen Head-up- Display-Einheit, mit dem Unterschied, dass die Head-up-Display-Einheit 100 hier mit einer weiteren optischen Komponente in Form einer benachbart zur
Windschutzscheibe 114 angeordneten Combinerscheibe 200 realisiert ist. Die Combinerscheibe 200 ist beispielsweise eine Komponente der
Umlenkeinrichtung 134. Hierbei ist die Infrarotlichtquelle 108 der
Beleuchtungsvorrichtung 104 ausgebildet, um den Infrarotlichtstrahl 110 ferner unter Nutzung der Combinerscheibe 200 in den Beleuchtungsbereich 116 zu senden, wobei die Combinerscheibe 200 als Reflexionsfläche zum Reflektieren des Infrarotlichtstrahls 110 fungiert.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Head-up-Display-Einheit 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu einer vorangehend anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung ist die Infrarotlichtquelle 108 gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht in die
Bilderzeugungseinrichtung der Head-up-Display-Einheit 100 integriert, sondern benachbart zu einer Lichtaustrittsöffnung 300 der Head-up-Display-Einheit 100 angeordnet, hier einer Austrittsfläche der Head-up-Display-Einheit 100. Die Lichtaustrittsöffnung 300 ist beispielsweise gegenüber der Windschutzscheibe 114 angeordnet, sodass der Infrarotlichtstrahl 110 beim Austreten aus der Lichtaustrittsöffnung 300 auf die Windschutzscheibe 114 trifft und von dieser in
Richtung des Beleuchtungsbereiches 116 gelenkt wird. Gezeigt ist ferner das Steuergerät 128, das hier als Steuergerät des Fahrerbeobachtungssystems realisiert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Head-up-Display-Einheit 100 um ein modulares I R-Modul erweitert, das im Bereich der Lichtaustrittsöffnung 300 oder an einem der Windschutzscheibe 114 zugewandten oberen Teil der Head-up- Display-Einheit 100 positioniert ist, sodass der Infrarotlichtstrahl 110 über die Windschutzscheibe 114 indirekt in den Beleuchtungsbereich 116 und somit auf das Fahrergesicht gelenkt wird. Die elektronischen Schaltungen für I R-Treiber oder Energieversorgung sowie eine Schnittstelle zum Steuergerät 128 werden optional von der Head-up-Display-Einheit 100 bzw. der
Bilderzeugungseinrichtung 106 bereitgestellt oder sind bereits im I R-Modul integriert, wodurch eine Zwangskopplung mit der Head-up-Display-Einheit 100 vermieden werden kann. Im letzteren Fall wird also effektiv nur der Bauraum der Head-up-Display-Einheit 100 für die Integration der Fahrerbeobachtungsfunktion genutzt.
Die Windschutzscheibe 114 oder die Combinerscheibe ist beispielsweise mit einer reflektierenden Beschichtung realisiert, insbesondere einer
phosphorhaltigen Beschichtung. Die Beschichtung sollte einen größeren Bereich abdecken, damit das gesamte Gesicht des Fahrers 112 und nicht nur das Sichtfeld beleuchtet wird. Die Beschichtung hat den Vorteil, dass die
Störeinwirkung von Sonnenlicht oder anderer externer Lichtquellen wie etwa von Scheinwerfern minimiert werden kann, was wiederum die Systemverfügbarkeit aufgrund besserer Ausleuchtung einer Szene bzw. des Fahrergesichts verbessert.
Des Weiteren ist eine Schnittstelle von der Bilderzeugungseinrichtung zum Steuergerät 128 vorgesehen, über die zum einen das Steuer- oder Triggersignal
132, das beispielsweise eine Beleuchtungsdauer und optional eine
Beleuchtungsintensität repräsentiert, zur Bilderzeugungseinrichtung gesendet wird, um das I R-Modul mit der Kamerabildaufnahme zu synchronisieren, und zum anderen das I R-Modul auf ordnungsgemäße Funktion überwacht wird.
In Abhängigkeit von einer relativen Positionierung zur Bildaufnahmeeinrichtung 122 kann zwischen zwei Ausprägungen von Infrarotmodulen unterschieden werden. Ist das Infrarotmodul dicht an der Bildaufnahmeeinrichtung 122 angeordnet, sodass ein Mitte nabstand möglichst gering ist, so kann es sich um eine Bright-Pupil-Beleuchtung mit hell erscheinender Pupille handeln, ähnlich einem Rotaugeneffekt beim Fotografieren. Ist das Infrarotmodul weiter weg von der Bildaufnahmeeinrichtung 122, so kann es sich hingegen um eine Dark-Pupil- Beleuchtung mit dunkel erscheinender Pupille handeln. Je nach
Ausführungsbeispiel kann das System mehrere Infrarot-, insbesondere Dark- Pupil-Module aufweisen.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 128 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Steuergerät kann es sich um ein vorangehend anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenes Steuergerät handeln. Das Steuergerät 128 umfasst eine Einleseeinheit 410, die ausgebildet ist, um über die Schnittstelle 130 das Bildsignal 126 einzulesen und an eine Erzeugungseinheit 420 weiterzuleiten. Die Erzeugungseinheit 420 ist ausgebildet, um unter
Verwendung des Bildsignals 126 das Steuersignal 132 zu erzeugen. Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 500 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem vorangehend anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Steuergerät durchgeführt werden. Hierbei wird in einem Schritt 510 das Bildsignal eingelesen. In einem weiteren Schritt 520 wird unter Verwendung des Bildsignals das Steuersignal zum Steuern der Infrarotlichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung erzeugt.
Die Schritte 510, 520 können fortlaufend durchgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung (104) zum Beleuchten eines Fahrers (112) eines Fahrzeugs (102) mit Infrarotlicht, wobei die
Beleuchtungsvorrichtung (104) folgendes Merkmal aufweist: zumindest eine Infrarotlichtquelle (108), die ausgebildet ist, um einen Infrarotlichtstrahl (110) unter Nutzung eines Strahlengangs einer Head- up-Display-Einheit (100) des Fahrzeugs (102) auszusenden, um den Fahrer (112) mit dem Infrarotlicht zu beleuchten.
2. Beleuchtungsvorrichtung (104) gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Infrarotlichtquelle (108) in eine
Bilderzeugungseinrichtung (106) der Head-up-Display-Einheit (100) integriert oder integrierbar ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotlichtquelle (108) benachbart zu einer Lichtaustrittsöffnung (300) der Head-up-Display- Einheit (100) angeordnet oder anordenbar ist.
4. Fahrerbeobachtungssystem (120) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
5. Head-up-Display-Einheit (100) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
6. Head-up-Display-Einheit (100) gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Bilderzeugungseinrichtung (106) zum Erzeugen eines Bildes und/oder eine Lichtaustrittsöffnung (300), wobei die Infrarotlichtquelle (108) der Beleuchtungsvorrichtung (104) in die Bilderzeugungseinrichtung (106) integriert ist und/oder benachbart zur Lichtaustrittsöffnung (300) angeordnet ist.
Head-up-Display-Einheit (100) gemäß Anspruch 5 oder 6,
gekennzeichnet durch eine Umlenkeinrichtung (134) zum Formen des Strahlengangs der Head-up-Display-Einheit (100), wobei die
Infrarotlichtquelle (108) ausgebildet ist, um den Infrarotlichtstrahl (110) unter Nutzung der Umlenkeinrichtung (134) auszusenden.
Verfahren (500) zum Beleuchten eines Fahrers (112) eines Fahrzeugs (102) mit Infrarotlicht unter Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst:
Einlesen (510) eines den Fahrer (112) repräsentierenden Bildsignals (126) über eine Schnittstelle (130) zu einer Bildaufnahmeeinrichtung (122) eines Fahrerbeobachtungssystems (120) des Fahrzeugs (102); und
Erzeugen (520) eines Steuersignals (132) zum Steuern der
Infrarotlichtquelle (108) der Beleuchtungsvorrichtung (104) unter Verwendung des Bildsignals (126), um den Fahrer (112) mit Infrarotlicht zu beleuchten.
Steuergerät (128) mit Einheiten (410, 420), die ausgebildet sind, um das Verfahren (500) gemäß Anspruch 8 auszuführen und/oder anzusteuern.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (500) gemäß Anspruch 8 auszuführen und/oder anzusteuern.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.
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