WO2023104257A1

WO2023104257A1 - Verfahren, computerprogramm und vorrichtung zum steuern einer bildgebenden einheit einer anzeigevorrichtung, sowie anzeigevorrichtung

Info

Publication number: WO2023104257A1
Application number: PCT/DE2022/200281
Authority: WO
Inventors: Eugen Vetsch; Christian Junge
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2022-12-01
Publication date: 2023-06-15
Also published as: DE102021213836A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung. Die Erfindung betrifft zudem eine Anzeigevorrichtung zur Verwendung mit einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung. In einem ersten Schritt wird ein Betrachter erfasst (S1). Anschließend wird eine Augenposition des Betrachters in Bezug auf eine Eyebox bestimmt (S2). Eine Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit wird dann derart angepasst (S3), dass ein von der bildgebenden Einheit in die Eyebox austretender Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist.

Description

Beschreibung

Verfahren, Computerprogramm und Vorrichtung zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung, sowie Anzeigevorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm mit Instruktionen und eine Vorrichtung zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung. Die Erfindung betrifft zudem eine Anzeigevorrichtung zur Verwendung mit einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung.

Derartige Anzeigevorrichtungen können beispielsweise für ein Head-Up-Display für ein Fortbewegungsmittel verwendet werden. Unter einem Head-Up-Display, auch als HUD bezeichnet, wird ein Anzeigesystem verstanden, bei dem der Betrachter seine Blickrichtung beibehalten kann, da die darzustellenden Inhalte in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Während derartige Systeme aufgrund ihrer Komplexität und Kosten ursprünglich vorwiegend im Bereich der Luftfahrt Verwendung fanden, werden sie inzwischen auch im Automobilbereich in Großserie verbaut.

Head-Up-Displays umfassen im Allgemeinen eine bildgebende Einheit oder PGU (Picture Generating Unit), eine Optikeinheit und eine Spiegeleinheit. Die bildgebende Einheit erzeugt das Bild und nutzt dazu zumindest ein Anzeigeelement. Die Optikeinheit leitet das Bild auf die Spiegeleinheit. Die Spiegeleinheit ist eine teilweise spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe. Der Betrachter sieht also die von der bildgebenden Einheit dargestellten Inhalte als virtuelles Bild und gleichzeitig die reale Welt hinter der Scheibe. Als Spiegeleinheit dient im Automobilbereich oftmals die Windschutzscheibe, deren gekrümmte Form bei der Darstellung berücksichtigt werden muss. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit und Spiegeleinheit ist das virtuelle Bild eine vergrößerte Darstellung des von der bildgebenden Einheit erzeugten Bildes. Die bildgebende Einheit und die Optikeinheit werden in der Regel durch ein Gehäuse mit einer transparenten Abdeckung gegen die Umgebung abgegrenzt. Für Head-Up-Displays wird derzeit üblicherweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD: Liquid Crystal Display) mit einer Beleuchtungseinheit für die bildgebende Einheit genutzt.

Der Betrachter kann das virtuelle Bild nur aus der Position der sogenannten Eyebox betrachten. Als Eyebox wird ein Bereich bezeichnet, dessen Höhe und Breite einem theoretischen Sichtfenster entspricht. So lange sich ein Auge des Betrachters innerhalb der Eyebox befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge sichtbar. Befindet sich das Auge hingegen außerhalb der Eyebox, so ist das virtuelle Bild für den Betrachter nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter somit bei der Wahl seiner Sitzposition. Die Größe der Eyebox wird konstruktionsbedingt eingeschränkt durch Begrenzungen des Lichtpfades im Gerät und im Einbauschacht. Unter den konstruktiven Gegebenheiten wird in der Regel die Eyebox zur Anpassung an Betrachter in unterschiedlichen Sitzpositionen nachführbar ausgelegt. Für die Anpassung der Position der Eyebox wird üblicherweise eine Verstellung eines der Spiegel im Head-Up-Display eingesetzt.

In manchen Fällen, z.B. für Augmented-Reality-Anwendungen oder aus Komfortgründen, wird eine große und statische Eyebox verwendet, aus der der Betrachter das virtuelle Bild sehen kann. Der zur Darstellung des virtuellen Bildes benötigte Lichtstrom wächst mit der Ausdehnung der statischen Eyebox, und damit auch die Leistungsaufnahme der Beleuchtungseinheit und die Wärmeentwicklung im Head-Up-Display. Als Folge daraus wird der Temperaturbereich für den Betrieb des Head-Up-Displays stark eingeschränkt. Zudem kann bei zusätzlicher Sonneneinstrahlung in das Head-Up-Display die bildgebende Einheit temporär oder dauerhaft beeinträchtigt oder gar zerstört werden.

Vor diesem Hintergrund beschreibt DE 102015 215 180 A1 ein Verfahren zum Einstellen der Helligkeit einer Anzeige eines Head-Up-Displays in einem Kraftwagen. Im Rahmen des Verfahrens wird bestimmt, wohin auf der Anzeige des Head-Up-Displays der Blick des Betrachters gerichtet ist. In Abhängigkeit davon wird in Bereichen der Anzeige, wohin der Blick des Betrachters nicht gerichtet ist, jeweils eine reduzierte Helligkeit eingestellt. Dort auf der Anzeige, wohin der Blick des Betrachters gerichtet ist, wird keine reduzierte Helligkeit eingestellt.

DE 102013 001 380 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinrichtung eines Kraftwagens, bei welchem mittels einer Blickerfassungseinrichtung erfasst wird, ob der Blick eines Nutzers auf einen der Anzeigeeinrichtung zugeordneten Bereich gerichtet ist. Falls erfasst wird, dass der Blick des Nutzers von dem der Anzeigeeinrichtung zugeordneten Bereich abgewendet worden ist, wird die Helligkeit der Anzeigeeinrichtung mittels einer Steuerungseinrichtung von einem ersten Helligkeitswert auf einen zweiten Helligkeitswert verringert.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative Lösungen zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Computerprogramm mit Instruktionen mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung die Schritte:

- Bestimmen einer Augenposition eines Betrachters in Bezug auf eine Eyebox; und - Anpassen einer Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit derart, dass ein von der bildgebenden Einheit in die Eyebox austretender Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgenden Schritte zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung veranlassen:

- Bestimmen einer Augenposition eines Betrachters in Bezug auf eine Eyebox; und

- Anpassen einer Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit derart, dass ein von der bildgebenden Einheit in die Eyebox austretender Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist.

Der Begriff Computer ist dabei breit zu verstehen. Insbesondere umfasst er auch Steuergeräte, eingebettete Systeme und andere prozessorbasierte Datenverarbeitungsvorrichtungen.

Das Computerprogramm kann beispielsweise für einen elektronischen Abruf bereitgestellt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung auf:

- ein Auswertemodul zum Bestimmen einer Augenposition eines Betrachters in Bezug auf eine Eyebox; und

- ein Steuermodul zum Anpassen einer Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit derart, dass ein von der bildgebenden Einheit in die Eyebox austretender Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Anzeigevorrichtung eine bildgebende Einheit auf, wobei eine Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit derart anpassbar ist, dass ein von der bildgebenden Einheit in eine Eyebox austretender Lichtkegel auf einen Bereich um eine Augenposition eines Betrachters eingeschränkt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sorgt eine variable Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit dafür, dass nur im relevanten Teil der Eyebox, in dem sich die Augen des Betrachters befinden, Licht bereitgestellt wird. Der Rest der Eyebox bleibt dunkel. Auf diese Weise wird die Helligkeit der Anzeige für den Betrachter nicht verringert, d.h. für den Betrachter erscheint weiterhin der gesamte Anzeigebereich beleuchtet. Für einen weiteren Betrachter, dessen Augen sich außerhalb des Lichtkegels befinden, erscheint die Anzeige allerdings dunkel. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Effizienz der Anzeigevorrichtung gesteigert und damit die Leistungsaufnahme und Wärmeentwicklung reduziert. Dies sorgt dafür, dass die Arbeitstemperatur der bildgebenden Einheit verringert wird und eine ausreichende Robustheit gegen Sonneneinstrahlung sichergestellt wird. Ein kleinerer ausgeleuchteter Bereich der Eyebox benötigt zudem weniger Lichtquellen in der Beleuchtungseinheit. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Teile, wie z.B. Linsen, Stromzuleitungen oder Controller, und somit die Kosten.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Anpassen der Beleuchtungscharakteristik eine Anpassung einer Richtung des Lichtkegels. Eine derartige Anpassung der Richtung des Lichtkegels, d.h. eine Änderung der Winkelverteilung des Lichts der Beleuchtungseinheit, kann ohne großen Aufwand realisiert werden. Die Richtung des Lichtkegels kann beispielsweise so eingestellt werden, dass die Achse des Kegels im Wesentlichen mittig eine Verbindungslinie zwischen den Augen des Betrachters schneidet. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Anpassung der Richtung des Lichtkegels eine Ansteuerung von ausgewählten Lichtquellen der bildgebenden Einheit. Eine einfache Möglichkeit für die Anpassung der Richtung des Lichtkegels besteht darin, einzelne Lichtquellen bzw. Gruppen von Lichtquellen mit unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken gezielt ein- oder auszuschalten. Die unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Lichtquellen unterschiedlich in Bezug auf eine optische Platte positioniert sind, die z.B. eine Kombination aus einer Linse und einem Streuelement bildet.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Anpassung der Richtung des Lichtkegels eine mechanische Verstellung eines winkeländernden Elements auf einer Beleuchtungsseite der bildgebenden Einheit. Bei dem winkeländernden Element kann es sich beispielsweise um einen Spiegel oder eine optische Platte handeln. Zur Verstellung ist ein ansteuerbares Stellelement vorgesehen, z.B. ein Linearmotor. Durch das Verkippen eines Spiegels kann die Richtung des vom Spiegel reflektierten Lichts gezielt gesteuert werden. Ebenso kann durch das Verschieben einer optischen Platte, z.B. einer Kombination aus einer Linse und einem Streuelement, gegenüber einer Lichtquelle, die Richtung des durch die optische Platte transmittierten Lichts eingestellt werden. In beiden Fällen sind lediglich kostengünstige mechanische Einstellmöglichkeiten erforderlich.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden von einem Anzeigeelement der bildgebenden Einheit angezeigte Inhalte entsprechend eines ausgeleuchteten Bereichs des Anzeigeelements nachgeführt. Auf diese Weise lässt sich, mit einem entsprechenden Abstand zwischen dem Anzeigeelement und dem winkeländernden Element, eine Verschiebung der Eyebox realisieren.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Betrachter zum Bestimmen der Augenposition mit einer Kamera erfasst. Durch die Auswertung von Bildern einer Kamera kann die Augenposition leicht bestimmt werden. Darüber hinaus sind Kameras bereits in vielen Anwendungsumgebungen, in denen eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung zum Einsatz kommen kann, verfügbar. Beispielsweise weisen aktuelle Kraftfahrzeuge oftmals eine Kamera zur Innenraum- bzw. Fahrerüberwachung auf, sodass keine zusätzliche Sensorik für die Bestimmung der Augenposition benötigt wird.

Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung in einem Head- Up-Display für ein Fortbewegungsmittel verwendet, z.B. einem Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

Figurenübersicht

Fig. 1 zeigt schematisch ein Head-Up-Display gemäß dem Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer ersten Ausführungsform einer bildgebenden Einheit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer bildgebenden Einheit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer dritten Ausführungsform einer bildgebenden Einheit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; Fig. 6 zeigt schematisch ein Fortbewegungsmittel mit einem Head-Up- Display, das eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung nutzt;

Fig. 7 zeigt schematisch ein Verfahren zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung;

Fig. 8 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung; und

Fig. 9 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung.

Figurenbeschreibung

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Head-Up-Displays gemäß dem Stand der Technik für ein Kraftfahrzeug. Das Head-Up-Display weist eine Anzeigevorrichtung 1 mit einer bildgebenden Einheit 10 und einer Optikeinheit 13 auf. Von einem Anzeigeelement 11 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem Faltspiegel 21 auf einen gekrümmten Spiegel 22 reflektiert wird, der es in Richtung einer Spiegeleinheit 2 reflektiert. Die Spiegeleinheit 2 ist hier als Windschutzscheibe 20 des Kraftfahrzeugs dargestellt. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 in Richtung eines Auges eines Betrachters 3.

Der Betrachter 3 sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Kraftfahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Kraftfahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 13 und Spiegeleinheit 2 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigeelement 11 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen dargestellt. So lange sich das Auge des Betrachters 3 innerhalb einer durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 4 befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes VB für den Betrachter 3 sichtbar. Befindet sich das Auge des Betrachters 3 außerhalb der Eyebox 4, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter 3 nur noch teilweise oder gar nicht sichtbar. Je größer die Eyebox 4 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.

Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 22 ist an die Krümmung der Windschutzscheibe 20 angepasst und sorgt dafür, dass die Bildverzeichnung über die gesamte Eyebox 4 stabil ist. Der Faltspiegel 21 dient dazu, dass der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigeelement 11 und gekrümmtem Spiegel 22 lang ist, und gleichzeitig die Optikeinheit 13 dennoch kompakt ausfällt. Die bildgebende Einheit 10 und die Optikeinheit 13 werden durch ein Gehäuse 14 mit einer transparenten Abdeckung 23 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 13 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Auf der Abdeckung 23 befindet sich weiterhin eine optische Folie bzw. ein Polarisator 24. Das Anzeigeelement 11 ist typischerweise polarisiert und die Spiegeleinheit 2 wirkt wie ein Analysator. Zweck des Polarisators 24 ist es daher, die Polarisation zu beeinflussen, um eine gleichmäßige Sichtbarkeit des Nutzlichts zu erzielen. Ein Blendschutz 25 dient dazu, das über die Grenzfläche der Abdeckung 23 reflektierte Licht sicher zu absorbieren, sodass keine Blendung des Betrachters hervorgerufen wird. Außer dem Sonnenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 5 auf das Anzeigeelement 11 gelangen. In Kombination mit einem Polarisationsfilter kann der Polarisator 24 zusätzlich auch genutzt werden, um einfallendes Sonnenlicht SL zu reduzieren.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Head-Up-Display mit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1. Das Head-Up-Display entspricht weitgehend dem Head-Up- Display aus Fig. 1 , allerdings ist in diesem Fall eine Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit 12 der bildgebenden Einheit 10 derart anpassbar, dass ein von der bildgebenden Einheit 10 in die Eyebox 4 austretender Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist. Die bildgebende Einheit 10 erhält dazu entsprechende Steuerbefehle SB von einer Vorrichtung 50 zum Steuern der bildgebenden Einheit 10.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer ersten Ausführungsform einer bildgebenden Einheit 10 einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Die bildgebende Einheit 10 weist ein Anzeigeelement 11 auf. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Anzeigeelement 11 um eine Flüssigkristallanzeige. Durch eine Beleuchtungseinheit 12 erfolgt eine Beleuchtung des Anzeigeelements 11 . Zwischen der Beleuchtungseinheit 12 und dem Anzeigeelement 11 ist ein winkeländerndes Element 17 angeordnet. Das winkeländernde Element 17 ist in dieser Ausführungsform eine optische Platte 170, z.B. eine Kombination aus einer Linse und einem Streuelement. Die optische Platte 170 ist mittels eines Stellelements 18 verschiebbar. Bei dem Stellelement 18 kann es sich beispielsweise um einen Linearmotor handeln. Durch eine Verschiebung der optische Platte 170 kann die Richtung des durch die optische Platte 170 transmittierten Lichts eingestellt werden, wodurch sich die Richtung eines aus der bildgebenden Einheit 10 austretenden Lichtkegels 15 so einstellen lässt, dass der in die Eyebox austretende Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist. Die Änderung der Richtung des Lichtkegels 15 ist in Fig. 3 sowie auch in Fig. 4 und Fig. 5 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Tatsächlich ist die benötigte Winkeländerung sehr gering, sodass sich bei dem in der Regel auch sehr kleinen Abstand zwischen der optischen Platte 170 und dem Anzeigeelement 11 die Mitte des Lichtkegels 15 nur unwesentlich verschiebt.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer bildgebenden Einheit 10 einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Die bildgebende Einheit 10 weist auch in diesem Fall ein Anzeigeelement 11 und eine Beleuchtungseinheit 12 auf. Allerdings wird das von der Beleuchtungseinheit 12 ausgehende Licht bei dieser Ausführungsform mittels eines winkeländernden Elements 17 in Richtung des Anzeigeelements 11 reflektiert. Bei dem winkeländernden Element 17 handelt es sich dazu um einen drehbar gelagerten Spiegel 171. Ein Stellelement 18, z.B. ein Linearmotor, ermöglicht es, durch eine Drehung des Spiegels 171 die Richtung des vom Spiegel 171 reflektierten Lichts und damit des austretenden Lichtkegels 15 so einzustellen, dass der in die Eyebox austretende Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist.

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer dritten Ausführungsform einer bildgebenden Einheit 10 einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Auch bei dieser Ausführungsform weist die bildgebende Einheit 10 ein Anzeigeelement 11 und eine Beleuchtungseinheit 12 auf. Allerdings umfasst die Beleuchtungseinheit 12 in diesem Fall eine Vielzahl von Lichtquellen 16, die individuell oder in Gruppen ansteuerbar sind. Das von den Lichtquellen 16 abgestrahlte Licht trifft auf eine optische Platte 170, z.B. eine Kombination aus einer Linse und einem Streuelement. Durch eine gezielte Ansteuerung der Lichtquellen 16 kann die Richtung des durch die optische Platte 170 transmittierten Lichts eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich wiederum die Richtung eines aus der bildgebenden Einheit 10 austretenden Lichtkegels 15 so einstellen, dass der in die Eyebox austretende Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist. Fig. 6 zeigt schematisch ein Fortbewegungsmittel 40, in dem eine erfindungsgemäße Lösung realisiert ist. Bei dem Fortbewegungsmittel 40 handelt es sich in diesem Beispiel um ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 auf, die in diesem Fall Bestandteil eines Head-Up-Displays ist. Eine bildgebende Einheit der Anzeigevorrichtung 1 wird von einer Vorrichtung 50 gesteuert. Mit einer Sensorik 41 können z.B. Daten zur Fahrzeugumgebung erfasst werden. Die Sensorik 41 kann insbesondere Sensoren zur Umfelderkennung umfassen, z.B. Ultraschallsensoren, Laserscanner, Radarsensoren, Lidarsensoren oder Kameras. Die von der Sensorik 41 erfassten Informationen können genutzt werden, um anzuzeigende Inhalte für das Head-Up-Display zu generieren. Mit einer Kamera 42 zur Innenraumüberwachung kann der Fahrer erfasst werden. Aus den von der Kamera 42 aufgenommenen Bildern kann eine Augenposition des Fahrers in Bezug auf die Eyebox des Head-Up-Displays bestimmt werden. Weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs sind in diesem Beispiel ein Navigationssystem 43, durch das Positionsinformationen bereitgestellt werden können, sowie eine Datenübertragungseinheit 44. Mittels der Datenübertragungseinheit 44 kann z.B. eine Verbindung zu einem Backend aufgebaut werden, beispielsweise um aktualisierte Software für Komponenten des Kraftfahrzeugs zu beziehen. Zur Speicherung von Daten ist ein Speicher 45 vorhanden. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Kraftfahrzeugs erfolgt über ein Netzwerk 46.

Fig. 7 zeigt schematisch ein Verfahren zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung. In einem ersten Schritt wird ein Betrachter erfasst S1 , beispielsweise mit einer Kamera. Anschließend wird eine Augenposition des Betrachters in Bezug auf eine Eyebox bestimmt S2. Eine Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit wird dann derart angepasst S3, dass ein von der bildgebenden Einheit in die Eyebox austretender Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist. Vorzugsweise wird dazu eine Richtung des Lichtkegels angepasst, z.B. mittels einer Ansteuerung von ausgewählten Lichtquellen der bildgebenden Einheit. Alternativ kann eine mechanische Verstellung eines winkeländernden Elements auf einer Beleuchtungsseite der bildgebenden Einheit erfolgen, z.B. eines Spiegels oder einer optischen Platte. Vorzugsweise werden von einem Anzeigeelement der bildgebenden Einheit angezeigte Inhalte dabei entsprechend eines ausgeleuchteten Bereichs des Anzeigeelements nachgeführt.

Fig. 8 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 50 zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung 1. Die Vorrichtung 50 hat einen Eingang 51 , über den beispielsweise Bilder B einer Kamera 42 zur Innenraumüberwachung empfangen werden. Ein Auswertemodul 52 ist eingerichtet, durch Auswerten der empfangenen Daten eine Augenposition eines Betrachters in Bezug auf eine Eyebox zu bestimmen. Ein Steuermodul 53 ist eingerichtet, eine Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit der bildgebenden Einheit derart anzupassen, dass ein von der bildgebenden Einheit in die Eyebox austretender Lichtkegel auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist. Vorzugsweise wird dazu eine Richtung des Lichtkegels angepasst, z.B. mittels einer Ansteuerung von ausgewählten Lichtquellen der bildgebenden Einheit. Alternativ kann eine mechanische Verstellung eines winkeländernden Elements auf einer Beleuchtungsseite der bildgebenden Einheit erfolgen, z.B. eines Spiegels oder einer optischen Platte. Zu diesem Zweck kann das Steuermodul 53 entsprechende Steuerbefehle SB über einen Ausgang 56 der Vorrichtung 50 an die Anzeigevorrichtung 1 ausgeben. Vorzugsweise werden von einem Anzeigeelement der bildgebenden Einheit angezeigte Inhalte dabei entsprechend eines ausgeleuchteten Bereichs des Anzeigeelements nachgeführt.

Das Auswertemodul 52 und das Steuermodul 53 können von einem Kontrollmodul 54 gesteuert werden. Über eine Benutzerschnittstelle 57 können gegebenenfalls Einstellungen des Auswertemoduls 52, des Steuermoduls 53 oder des Kontrollmoduls 54 geändert werden. Die in der Vorrichtung 50 anfallenden Daten können bei Bedarf in einem Speicher 55 der Vorrichtung 50 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung oder für eine Nutzung durch die Komponenten der Vorrichtung 50. Das Auswertemodul 52, das Steuermodul 53 sowie das Kontrollmodul 54 können als dedizierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft, beispielsweise auf einer GPU oder einer CPU. Der Eingang 51 und der Ausgang 56 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte Schnittstelle implementiert sein.

Fig. 9 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 60 zum Steuern einer bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung. Die Vorrichtung 60 weist einen Prozessor 62 und einen Speicher 61 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 60 um eine Steuereinheit oder ein eingebettetes System. Im Speicher 61 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 60 bei Ausführung durch den Prozessor 62 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 61 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 62 ausführbares Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung 60 hat einen Eingang 63 zum Empfangen von Informationen. Vom Prozessor 62 generierte Daten werden über einen Ausgang 64 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 61 abgelegt werden. Der Eingang 63 und der Ausgang 64 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein.

Der Prozessor 62 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.

Die Speicher 55, 61 der beschriebenen Vorrichtungen können sowohl volatile als auch nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.

Bezugszeichenliste

1 Anzeigevorrichtung

2 Spiegeleinheit

3 Betrachter

4 Eyebox

5 Störlichtquelle

10 Bildgebende Einheit

11 Anzeigeelement

12 Beleuchtungseinheit

13 Optikeinheit

14 Gehäuse

15 Lichtkegel

16 Lichtquelle

17 Winkeländerndes Element

170 Optische Platte

171 Spiegel

18 Stellelement

20 Windschutzscheibe

21 Faltspiegel

22 Gekrümmter Spiegel

23 Transparente Abdeckung

24 Optische Folie/Polarisator

25 Blendschutz

40 Fortbewegungsmittel

41 Sensorik

42 Kamera

43 Navigationssystem 44 Datenübertragungseinheit

45 Speicher

46 Netzwerk

50 Vorrichtung

51 Eingang

52 Auswertemodul

53 Steuermodul

54 Kontrollmodul

55 Speicher

56 Ausgang

57 Benutzerschnittstelle

60 Vorrichtung

61 Speicher

62 Prozessor

63 Eingang

64 Ausgang

B Kamerabild

SB Steuerbefehl

SB1 Strahlenbündel

SB2 Strahlenbündel

SL Sonnenlicht

VB Virtuelles Bild

51 Erfassen eines Betrachters

52 Bestimmen einer Augenposition

53 Anpassen einer Beleuchtungscharakteristik

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Steuern einer bildgebenden Einheit (10) einer Anzeigevorrichtung (1 ), mit den Schritten:

- Bestimmen (S2) einer Augenposition eines Betrachters (3) in Bezug auf eine Eyebox (4); und

- Anpassen (S3) einer Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit (12) der bildgebenden Einheit (10) derart, dass ein von der bildgebenden Einheit (10) in die Eyebox (4) austretender Lichtkegel (15) auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei das Anpassen (S3) der Beleuchtungscharakteristik eine Anpassung einer Richtung des Lichtkegels (15) umfasst.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Anpassung der Richtung des Lichtkegels (15) eine Ansteuerung von ausgewählten Lichtquellen (16) der bildgebenden Einheit (10) umfasst.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Anpassung der Richtung des Lichtkegels (15) eine mechanische Verstellung eines winkeländernden Elements (17) auf einer Beleuchtungsseite der bildgebenden Einheit (10) umfasst.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das winkeländernde Element (17) ein Spiegel (171 ) oder eine optische Platte (170) ist.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei von einem Anzeigeelement (11 ) der bildgebenden Einheit (10) angezeigte Inhalte entsprechend eines ausgeleuchteten Bereichs des Anzeigeelements (11 ) nachgeführt werden.

7. Computerprogramm mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Steuern einer bildgebenden Einheit (10) einer Anzeigevorrichtung (1 ) veranlassen.

8. Vorrichtung (50) zum Steuern einer bildgebenden Einheit (10) einer Anzeigevorrichtung (1 ), mit:

- einem Auswertemodul (52) zum Bestimmen (S2) einer Augenposition eines Betrachters (3) in Bezug auf eine Eyebox (4); und

- einem Steuermodul (53) zum Anpassen (S3) einer Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit (12) der bildgebenden Einheit (10) derart, dass ein von der bildgebenden Einheit (10) in die Eyebox (4) austretender Lichtkegel (15) auf einen Bereich um die Augenposition eingeschränkt ist.

9. Anzeigevorrichtung (1 ) mit einer bildgebenden Einheit (10), wobei eine Beleuchtungscharakteristik einer Beleuchtungseinheit (12) der bildgebenden Einheit (10) derart anpassbar ist, dass ein von der bildgebenden Einheit (10) in eine Eyebox (4) austretender Lichtkegel (15) auf einen Bereich um eine Augenposition eines Betrachters (3) eingeschränkt ist.

10. Anzeigevorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 9, wobei die bildgebende Einheit (10) individuell oder in Gruppen ansteuerbare Lichtquellen (16) oder ein mechanisch verstellbares winkeländerndes Element (17) auf einer Beleuchtungsseite umfasst.

11 . Anzeigevorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Anzeigevorrichtung (1 ) Bestandteil eines Head-Up-Displays für ein Fortbewegungsmittel (40) ist.