DE102015203568A1

DE102015203568A1 - Verfahren zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts und optische Einrichtung für ein Sichtfeldanzeigegerät

Info

Publication number: DE102015203568A1
Application number: DE102015203568.9A
Authority: DE
Inventors: Mate Karner; Dietmar Grimm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung (102) für ein, ein Display (100) umfassendes, Sichtfeldanzeigegerät (600) für ein Fahrzeug, wobei die optische Einrichtung (102) eine parallel zu dem Display (100) angeordnete Lichtquelle (104) zum Bereitstellen von Licht (108) und einen zwischen dem Display (100) und der Lichtquelle (104) angeordneten Reflektor (106) zum Leiten des Lichts (108) in Richtung des Displays (100) aufweist. Dabei ist der Reflektor (106) schief zu einer Normalen der Lichtquelle (104) ausgerichtet und nichtlinear verformt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts, auf eine optische Einrichtung für ein Sichtfeldanzeigegerät sowie auf ein Sichtfeldanzeigegerät.
Die DE 10245580 B4 beschreibt ein Matrix-Backlight mit geraden Reflektoren.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts, eine optische Einrichtung für ein Sichtfeldanzeigegerät sowie ein Sichtfeldanzeigegerät gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Ein Reflektor für eine Lichtquelle kann so geformt sein, dass er eine bestimmte Lichtverteilung auf einer von der Lichtquelle beleuchteten Fläche erzeugt. Dabei kann der Reflektor insbesondere nichtlinear verformt sein.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines, ein Display umfassendes, Sichtfeldanzeigegerät für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen von Licht unter Verwendung einer parallel zu dem Display angeordneten Lichtquelle; und
Leiten des Lichts in Richtung des Displays unter Verwendung eines zwischen dem Display und der Lichtquelle angeordneten Reflektors, wobei der Reflektor schief zu einer Normalen der Lichtquelle ausgerichtet und nichtlinear verformt ist.
Weiterhin wird eine optische Einrichtung für ein, ein Display umfassendes, Sichtfeldanzeigegerät für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die optische Einrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
eine parallel zu dem Display angeordnete Lichtquelle zum Bereitstellen von Licht; und
einen zwischen dem Display und der Lichtquelle angeordneten Reflektor zum Leiten des Lichts in Richtung des Displays, wobei der Reflektor schief zu einer Normalen der Lichtquelle ausgerichtet und nichtlinear verformt ist.
Unter einer nichtlinearen Verformung kann beispielsweise eine kurvenförmige Verformung verstanden werden. Dabei kann die Verformung eine parabelförmige Verformung oder eine hyperbelförmige Verformung sein. Die Verformung kann auch unregelmäßig sein.
Der Reflektor kann zumindest in zwei Achsen nichtlinear verformt sein. Damit kann ein Lichtkegel der Lichtquelle beispielsweise in einer der Achsen verbreitert werden, während er in der anderen Achse verschmälert wird. So kann eine besonders gleichförmige Ausleuchtung erreicht werden.
Der Reflektor kann trichterförmig ausgebildet sein. Durch einen trichterförmigen Reflektor kann eine hohe Lichtausbeute erreicht werden.
Der Reflektor kann einen im Wesentlichen ovalen Querschnitt aufweisen. Durch einen Reflektor ohne scharfe Ecken können lokale Intensitätsmaxima des Lichts vermieden werden.
Die Einrichtung kann gemäß zumindest einen zwischen dem Display und der Lichtquelle angeordneten weiteren Reflektor zum Leiten des Lichts in Richtung des Displays aufweisen, wobei der weitere Reflektor schief zu der Normalen der Lichtquelle ausgerichtet und nichtlinear verformt ist. Durch zumindest einen zweiten Reflektor kann die gleichmäßige Ausleuchtung über eine größere Fläche erreicht werden.
Die Reflektoren können matrixartig nebeneinander angeordnet sein. Durch eine matrixartige Anordnung kann ein geringer Bauraum erreicht werden. Beispielsweise können n × m Reflektoren, beispielsweise 3 × 6 Reflektoren in einer entsprechenden Matrix angeordnet sein.
Die Einrichtung kann eine zwischen dem Display und der Lichtquelle angeordnete Feldlinse zum Formen des Lichts aufweisen. Durch eine Feldlinse kann das Licht bei gleichmäßiger Lichtverteilung stärker aus der Normalen abgelenkt werden, als das der Reflektor alleine kann.
Die Feldlinse kann als Fresnellinse ausgebildet sein. Durch eine Fresnellinse können Gewicht und Bauraum eingespart werden.
Ferner wird ein Sichtfeldanzeigegerät mit einer optischen Einrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung eines Displays eines Sichtfeldanzeigegeräts mit einer optischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung einer optischen Einrichtung mit drei Reflektoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Darstellung einer optischen Einrichtung mit einem Array aus Reflektoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Darstellung eines Strahlengangs an einer optischen Einrichtung mit einem Array aus Reflektoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine räumliche Darstellung einer optischen Einrichtung mit einem Array aus Reflektoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine Seitenansicht einer optischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine Vorderansicht einer optischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine Vorderansicht eines Sichtfeldanzeigegeräts mit einem Array aus Reflektoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 eine Darstellung verschiedener Lichtkeulen an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 eine Darstellung einer Lichtkeule an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 eine Darstellung von Hauptstrahlen für eine Augenposition an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 eine Darstellung von vielen Hauptstrahlen für eine Augenposition an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 eine Seitenansicht von Hauptstrahlen für eine Augenposition an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15 eine Seitenansicht von vielen Hauptstrahlen für eine Augenposition an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
16 eine Darstellung einer Krümmungslinie einer Feldlinse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
17 eine Schnittdarstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
18 eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
19 eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
20 eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
21 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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.
1 zeigt eine Darstellung eines Displays 100 eines Sichtfeldanzeigegeräts mit einer optischen Einrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Display 100 ist schräg zu einer optischen Achse des Sichtfeldanzeigegeräts ausgerichtet. Die optische Einrichtung 102 weist eine Lichtquelle 104 auf. Die Lichtquelle 104 ist parallel zu dem Display 100 ausgerichtet. Weiterhin weist die optische Einrichtung 102 einen Reflektor 106 auf. Der Reflektor 106 ist zwischen dem Display 100 und der Lichtquelle 104 angeordnet. Der Reflektor 106 ist dazu ausgebildet, von der Lichtquelle 104 bereitgestelltes Licht 108 in Richtung des Displays 100 zu leiten. Der Reflektor 106 ist schief zu einer Normalen der Lichtquelle 104 ausgerichtet. Der Reflektor 106 ist nichtlinear verformt, um das Licht 108 gleichmäßig über das Display 100 zu verteilen. Der Reflektor 106 ist trichterförmig. Das Licht 108 wird an den Innenflächen des Reflektors 106 reflektiert und dadurch in Richtung des Displays 100 geleitet. Dazu ist der Reflektor 106 verspiegelt.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine Feldlinse 110 zwischen einem dem Display 100 zugewandten Ende des Reflektors 106 und dem Display 100 angeordnet. Die Feldlinse 110 ist ebenfalls parallel zu dem Display 100 ausgerichtet. Die Feldlinse 110 ist dazu ausgebildet, das Licht 108, das aus dem Reflektor 106 in Richtung des Displays 100 geleitet wird, zu formen. Die Feldlinse 110 ist dazu ausgebildet, das Licht 108 refraktiv zu formen. Um ein Volumen der Feldlinse 110 gering zu halten, ist zumindest eine Oberfläche der Feldlinse 110 in Teilflächen aufgeteilt und optisch unwirksames Material entfernt worden. Mit anderen Worten ist die Feldlinse 110 als Fresnellinse 110 ausgebildet.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Reflektor 106 als nichtlinear verformter Kegelstumpf aus einem transparenten Material ausgeführt. Dabei wird das Licht 108 an Grenzflächen des Reflektors 106 zu einer Umgebung durch Totalreflexion reflektiert, um das Licht in Richtung des Displays 100 zu leiten.
Mit anderen Worten zeigt 1 eine Seitenansicht eines schiefen Reflektors 106. Der Kerngedanke ist auf Einzel-, Vektor- und Matrix-Reflektoren 106 anwendbar.
Bei starken Off-Axis-Winkeln ist es günstig, gegebenenfalls eine Feldlinse 110 mit prismatischem Anteil zu implementieren. So kann die erforderliche "Schiefstellung" vorteilhaft auf zwei Komponenten 106, 110 aufgeteilt werden.
2 zeigt eine Darstellung einer optischen Einrichtung 102 mit 3 mal 6 Reflektoren in einer 18er Matrix, von denen in der gezeigten Seitenansicht drei Reflektoren 106 sichtbar sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die optische Einrichtung 102 entspricht dabei im Wesentlichen der optischen Einrichtung in 1. Zusätzlich sind hier drei Lichtquellen 104 in einer Reihe angeordnet, um Licht für ein Display bereitzustellen. Die Lichtquellen 104 sind auf einer durchgehend flachen Leiterplatte anordenbar. Jeder Lichtquelle 104 ist einer der Reflektoren 106 zugeordnet. Die Reflektoren 106 grenzen an ihrem weiteren Ende unmittelbar aneinander an, um das Licht gleichmäßig auf das Display zu verteilen. Die Reflektoren 106 sind stärker verformt, als in 1. Dabei ist insbesondere eine längere Seite 200 bogenförmig verformt.
3 zeigt eine Darstellung einer optischen Einrichtung mit einem Array 300 aus 3 mal 6 Reflektoren in einer 18er Matrix, von denen in der gezeigten Seitenansicht 6 Reflektoren 106 sichtbar sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Reflektoren 106 entsprechen dabei im Wesentlichen den Reflektoren in den 1 und 2. Im Gegensatz dazu ist hier jeder Reflektor 106 individuell nichtlinear verformt, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Displays zu erreichen. Dabei sind Lichteintrittsflächen der Reflektoren 106 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. So können die Lichtquellen auf einer ebenen Leiterplatte ohne Verkippung angeordnet sein.
In 3 sind sechs Reflektoren 106 nebeneinander dargestellt. Weitere Reflektoren des Arrays 300 sind durch die sichtbaren Reflektoren 106 verdeckt. Die Reflektoren 106 sind so dicht gepackt angeordnet, dass sich die Reflektoren 106 überschneiden. Im Bereich der Überschneidung weisen die Seitenflächen der Reflektoren 106 jeweils Aussparungen auf.
Die Reflektoren 106 weisen jeweils einen virtuellen Mittelstrahl 302 auf, der sich von einem Schwerpunkt einer Lichteintrittsfläche im Bereich der Lichtquelle zu einem Schwerpunkt einer dem Display zugewandten virtuellen Lichtaustrittsfläche erstreckt. Die Mittelstrahlen 302 der Reflektoren 106 sind in einer Ebene fächerförmig angeordnet.
4 zeigt eine Darstellung eines Strahlengangs 400 an einer optischen Einrichtung 102 mit einem Array 300 aus Reflektoren 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Array 300 entspricht im Wesentlichen dem Array in 3. Hier stellen die Lichtquellen 104 Licht 108 bereit, das von den Reflektoren 106 in Richtung des Displays geleitet wird. Dabei erzeugt jeder Reflektor 106 einen Lichtkegel aus Licht 108, der seine jeweils benachbarten Lichtkegel zu einer gleichmäßigen Ausleuchtung des Displays ergänzt. Die Lichtkegel ergänzen sich entsprechend der Mittelstrahlen in 3 zu einem Lichtfächer.
Mit anderen Worten zeigen die 3 und 4 die Seitenansicht von einer Reflektormatrix 300. In 3 ist ein Design dargestellt, das einen deutlichen Winkelverlauf der Einzelreflektoren 106 erkennen lässt. In 4 ist eine Darstellung mit Strahlverfolgung gezeigt. Der hier vorgestellte Ansatz ist auf Vektor- und Matrix-Reflektoren 106 anwendbar.
5 zeigt eine räumliche Darstellung einer optischen Einrichtung 102 mit einem Array 300 aus Reflektoren 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Array 300 entspricht im Wesentlichen dem Array in den 3 und 4. Das Array 300 weist drei Reihen zu je sechs Reflektoren 106 auf. Die Ebenen der Mittelstrahlen der drei Reihen sind ebenfalls fächerförmig ausgerichtet. Dadurch ist jeder Reflektor 106 in zwei quer zueinander ausgerichteten Achsen individuell nichtlinear verformt.
Die Reflektoren 106 weisen eine runde Lichteintrittsfläche und eine ovale Lichtaustrittsfläche auf. Die Reflektoren 106 weisen jeweils eine individuell nichtlinear verformte Kontur auf. Insbesondere sind die Reflektoren 106 hyperbelförmige Reflektoren 106.
Mit anderen Worten zeigt 5 eine 3D-Darstellung. Hierbei ist erkennbar, dass sowohl in X- als auch in Y-Richtung die Einzelreflektoren 106 lokal deformiert sind.
Bei extrem großen Ablenkwinkeln ist es günstig, eine Feldlinse 110 zu implementieren, die einen Teil der Ablenkung übernimmt. So kann die erforderliche "Schiefstellung" vorteilhaft auf zwei Komponenten 300, 110 aufgeteilt werden. Eine solche Feldlinse 110 ist besonders vorteilhaft, wenn sie in fresnelisierter Form hergestellt wird.
In einem Abstand zu den nicht dargestellten Lichtquellen ist parallel zu den Lichtquellen das eine Matrix-Feldlinse 110 angeordnet.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Sichtfeldanzeigegerät 600 kann als Head-up Display 600 bezeichnet werden. Das Sichtfeldanzeigegerät 600 weist ein durch eine nicht dargestellte optische Einrichtung hinterleuchtetes Display 100 und eine Optik 602 auf. Die Optik 602 kann verschiedenartig ausgeführt sein. Die Optik 602 kann als Black Box bezeichnet werden. Die Optik 602 ist dazu ausgebildet, eine auf dem Display 100 dargestellte Information in einen Sichtbereich 604 für einen Betrachter zu übertragen. Der Sichtbereich 604 kann als Eyebox bezeichnet werden.
In der Kfz- und Zulieferindustrie werden derzeit Head-up Displays (HuDs) 600 in verschiedenen Ausprägungen entwickelt und eingesetzt. Hierbei sind Lösungen für effiziente Beleuchtungs-Optiken erforderlich, die das Licht hauptsächlich in die Region 604 des Fahrerkopfes leiten. Jedes Head-up Display 600 hat spezifische Anforderungen an die sogenannte Eyebox 604, also den Bereich, in dem der Fahrer ein virtuelles Bild sehen soll.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird durch verzogene Reflektoren die erforderliche Display-Schiefstellung und damit Backlight-Schiefstellung zur Unterdrückung des Sonnenrückreflexes auf der Displayoberfläche in die Optik integriert.
Aus jeder Display-Position kann die Eyebox 604 als relevante Augpositionen im Fahrzeug homogen ausgeleuchtet werden. Dadurch erscheint jedes Pixel aus jeder möglichen Augposition gleich hell.
Zu vermeiden sind Strahlen, die nicht in die Eyebox 604 gehen oder die zwar in die Eyebox 604 gehen, aber für die entsprechenden Augpositionen unter falschem Winkel ankommen und die die falsche Polarisationsrichtung bezgl. Des Displays 100 oder der Optik 602 haben.
7 zeigt eine Seitenansicht beziehungsweise eine Z-Y-Schnittebene einer optischen Einrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die optische Einrichtung 102 entspricht im Wesentlichen einer optischen Einrichtung, wie sie beispielsweise in 1 dargestellt ist. Hier handelt es sich im Wesentlichen um einen einzelnen Reflektor 106, eine Feldlinse 110 und einen Diffusor 700. Der Diffusor ist direkt an dem Display 100 angeordnet. Die Lichtquelle 104 ist hier eine lichtemittierende Diode 104, die auf einer Leiterplatte 702 beziehungsweise PCB angeordnet ist.
Die Mittelachse des Reflektors 106 ist hier um 19 Grad gegenüber einer Normalen auf die Leiterplatte 702 beziehungsweise einer Normalen auf das Display 100 verzogen.
Der schiefe Reflektor ermöglicht eine Reduzierung der Bautiefe von 65 mm auf 40 mm. Die Reduzierung der Anzahl schiefer Ebenen erleichtert die Konstruktion. Weiterhin wird ein Gehäuse möglicherweise weniger aufwendig, wodurch eine Kostenersparnis ermöglicht wird.
Mit anderen Worten zeigt die Seitenansicht einen typischen Winkelbereich von 18 bis 24 ° zur Unterdrückung eines Sonnen-Rückreflexes. Hier sind 19° dargestellt.
8 zeigt eine Vorderansicht beziehungsweise eine Z-X Schnittebene einer optischen Einrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die optische Einrichtung 102 entspricht im Wesentlichen einer optischen Einrichtung in 7. Der Reflektor 106 ist hier lateral unverformt ausgeführt.
9 zeigt eine Vorderansicht beziehungsweise eine Z-X Schnittebene eines Sichtfeldanzeigegeräts 600 mit einem Array 300 aus Reflektoren 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Array 300 entspricht dabei im Wesentlichen dem Array in 3. Zusätzlich ist hier wie in 7 die Leiterplatte 702, auf der die LEDs 104 als Lichtquellen 104 angeordnet sind, aufseiten der Lichteinlassöffnungen des Arrays 300 dargestellt. Beabstandet zu dem Array 300 ist hier ein Diffusor 700 angeordnet, der in direktem Kontakt zu dem Display 100 steht.
In Head-up Displays 600 können auch Matrix- bzw. Vektor-Lichtquellen zum Einsatz kommen. Der prinzipielle Aufbau Reflektor-Linse-Diffusor ist hierbei identisch.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Feldlinse 110 in einen Matrix-Reflektor 300 integriert. Hierbei wird jeder Einzelreflektor 106 geringfügig entsprechend der gewünschten lokalen Hauptrichtung deformiert.
Hier sind die Mittelachsen der am weitesten seitlich angeordneten Reflektoren 106 um jeweils acht Grad gegenüber einer Normalen auf die Leiterplatte 702 nach außen verschoben. Ein typischer Winkelbereich ist dabei 5 bis 10°. Quer dazu ist ein typischer Winkelbereich 2 bis 4°. Bei einer Vektor-Lichtquelle kann eine Achse der Feldlinse 110 integriert werden.
Bei Matrix- oder Vektor-Lichtquellen 104 in einer Ebene kann eine ebene PCB 702 verwendet werden, wodurch eine Kostenersparnis möglich ist. Es ergibt sich ein robuster, einfacher Aufbau.
10 zeigt eine Darstellung verschiedener auszuleuchtender Lichtkeulen 1000, 1002 an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dargestellt ist ein Display 100 mit einer langen Achse in X und einer kurzen Achse in Y. Es ist eine zentrale Lichtkeule 1000 dargestellt, die mittig auf dem Display 100 fußt. Ein Hauptstrahl 1004 der zentralen Lichtkeule 1000 durchdringt ein Zentrum der zentralen Lichtkeule 1000 bei 0°x und 19°y. Die zentrale Lichtkeule 1000 erstreckt sich von –14°x bis +14°x und von 15°y bis 24°y.
Es ist weiterhin eine periphere Lichtkeule 1002 dargestellt, die auf einer Ecke des Displays 100 fußt. Ein Hauptstrahl 1006 der peripheren Lichtkeule 1002 durchdringt ein Zentrum der peripheren Lichtkeule 1002 bei 8°x und 16°y. Die periphere Lichtkeule 1002 erstreckt sich von –22°x bis +6°x und von 13°y bis 19°y.
In den 11 bis 15 sind die Winkelanforderungen im Detail dargestellt. Dabei sind die Hauptstrahlen 1004 bei Systemen ohne Zwischenfokus divergierende Strahlen. Typische Winkel bei fünffacher Vergrößerung im Zentrum der Eyebox entlang der langen Achse sind –8° bis 8°. Entlang der kurzen Achse sind es 16° bis 22°.
11 zeigt eine Darstellung einer Lichtkeule 1000 an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dargestellt ist ein Hauptstrahl 1004 für eine "Eyebox- und Display-Position.
12 zeigt eine Darstellung von Hauptstrahlen 1004 für eine Augenposition an einem Display 100 eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt eine Darstellung von vielen Hauptstrahlen 1004 für eine Augenposition an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Hauptstrahlen 1004 entsprechen dabei im Wesentlichen den Hauptstrahlen in 12. Zusätzlich sind hier durch Extrapolation der Strahlkeulen und Selektion um die Hauptstrahlen 1004 viele Strahlen 1004 dargestellt.
14 zeigt eine Seitenansicht von Hauptstrahlen 1004 für eine Augenposition an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt eine Seitenansicht von vielen Hauptstrahlen 1004 für eine Augenposition an einem Sichtfeldanzeigegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Hauptstrahlen 1004 entsprechen dabei im Wesentlichen den Hauptstrahlen in 14. Zusätzlich sind hier durch Extrapolation der Strahlkeulen und Selektion um die Hauptstrahlen 1004 viele Strahlen 1004 dargestellt.
16 zeigt einen typischen Steigungsverlauf 1600 einer Feldlinse. Um Bauraum und Kosten einzusparen, kann diese Kurve "fresnellisiert" umgesetzt werden. Dabei wird die ursprüngliche Funktion 1600 in eine Fresnelstruktur umgewandelt.
17 zeigt eine Schnittdarstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Kern ist die einfache Anpassung eines Backlights 104 an die „Off-Axis"-Bedingung. Hierbei ist die Lichtquelle 104 parallel zum Display 100 angeordnet, der oder die Reflektoren 106 werden vom Design angepasst, sodass die Winkelverteilung in vertikaler Richtung zu den Anforderungen passt. Hieraus ergeben sich für jede Position auf dem Display 100 und jede Position in der Eyebox ein Hauptstrahl, und um diesen eine Lichtkeule, die erforderlich sind, um gleichzeitig effizient und homogen auszuleuchten. Durch eine Feldlinse kann die Orientierung der Abstrahlung maßgeblich bestimmt werden.
In den 18 bis 20 sind die typischen Strahl-Keulen für die Beleuchtung der Eyebox dargestellt. Diese sind unterschiedlich. Was alle Head-up Displays 600 aber gemein haben, ist die Ausrichtung der gesamten Keule in vertikaler Achse. Dies ist durch eine Schiefstellung des Displays bedingt, was verhindert, dass direkte Rückreflexe von Sonnenlicht den Fahrer blenden können. Der Winkel dieser Schiefstellung beträgt ca. 18 bis 20°.
Bei einem herkömmlichen Head-up Display wird die gesamte Lichtquelle zum Display schief angeordnet, sodass die 18 bis 20° Off-Axis-Winkel erreicht werden. Hierdurch gehen Bauraum und Licht verloren.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird dies durch eine Anpassung des Beleuchtungsdesigns vermieden.
18 zeigt eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Sichtfeldanzeigegerät 600 weist hier einen Bauraum mit einer Länge von etwa 50 Millimetern, einer Breite von etwa 30 Millimetern und einer Höhe zwischen 20 Millimetern und 35 Millimetern auf. Dabei ist die Höhe minimal 20 Millimeter. Dabei ergibt sich eine Keule von ±26 Grad horizontal und ±11 Grad vertikal.
19 zeigt eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Sichtfeldanzeigegerät 600 weist hier einen Bauraum mit einer Länge von etwa 80 Millimetern, einer Breite zwischen etwa 40 Millimetern bis 50 Millimetern und einer Höhe zwischen 55 Millimetern und 65 Millimetern auf. Dabei ergibt sich eine Keule von ±23 Grad horizontal und ±8 Grad vertikal.
20 zeigt eine Darstellung eines Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Sichtfeldanzeigegerät 600 weist hier einen Bauraum mit einer Länge zwischen etwa 44 Millimetern und 51 Millimetern, einer Breite zwischen etwa 41 Millimetern bis 45 Millimetern und einer Höhe zwischen 31 Millimetern und 35 Millimetern auf. Dabei ergibt sich eine Keule zwischen ±23 Grad und ±26 Grad horizontal und zwischen ±11 Grad und ±12 Grad vertikal.
21 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 2100 zum Betreiben eines ein Display umfassenden Sichtfeldanzeigegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 2100 weist einen Schritt 2102 des Bereitstellens und einen Schritt 2104 des Leitens auf. Im Schritt 2102 des Bereitstellens wird Licht unter Verwendung einer parallel zu dem Display angeordneten Lichtquelle bereitgestellt. Im Schritt 2104 des Leitens wird das Licht unter Verwendung eines zwischen dem Display und der Lichtquelle angeordneten Reflektors in Richtung des Displays geleitet. Dabei ist der Reflektor schief zu einer Normalen der Lichtquelle ausgerichtet und nichtlinear verformt.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 2100 einen Schritt 2106 des Formens auf, in dem das Licht unter Verwendung zwischen dem Display und der Lichtquelle angeordneten Feldlinse geformt wird.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10245580 B4 [0002]

Claims

Optische Einrichtung (102) für ein, ein Display (100) umfassendes, Sichtfeldanzeigegerät (600) für ein Fahrzeug, wobei die optische Einrichtung (102) die folgenden Merkmale aufweist: eine parallel zu dem Display (100) angeordnete Lichtquelle (104) zum Bereitstellen von Licht (108); und einen zwischen dem Display (100) und der Lichtquelle (104) angeordneten Reflektor (106) zum Leiten des Lichts (108) in Richtung des Displays (100), wobei der Reflektor (106) schief zu einer Normalen der Lichtquelle (104) ausgerichtet und nichtlinear verformt ist.
Einrichtung (102) gemäß Anspruch 1, bei der der Reflektor (106) zumindest in zwei Achsen nichtlinear verformt ist.
Einrichtung (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Reflektor (106) trichterförmig ausgebildet ist.
Einrichtung (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Reflektor (106) einen im Wesentlichen ovalen Querschnitt aufweist.
Einrichtung (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einem zwischen dem Display (100) und der Lichtquelle (104) angeordneten weiteren Reflektor (106) zum Leiten des Lichts (108) in Richtung des Displays (100), wobei der weitere Reflektor (106) schief zu der Normalen der Lichtquelle (104) ausgerichtet und nichtlinear verformt ist.
Einrichtung (102) gemäß Anspruch 5, bei der die Reflektoren (106) matrixartig nebeneinander angeordnet sind.
Einrichtung (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer zwischen dem Display (100) und der Lichtquelle (104) angeordneten Feldlinse (110) zum Formen des Lichts (108).
Einrichtung (102) gemäß Anspruch 7, bei der die Feldlinse (110) als Fresnellinse (110) ausgebildet ist.
Sichtfeldanzeigegerät (600) mit einer optischen Einrichtung (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
Verfahren (2100) zum Betreiben eines, ein Display (100) umfassendes, Sichtfeldanzeigegerät (600) für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren (2100) die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (2102) von Licht (108) unter Verwendung einer parallel zu dem Display (100) angeordneten Lichtquelle (104); und Leiten (2104) des Lichts (108) in Richtung des Displays (100) unter Verwendung eines zwischen dem Display (100) und der Lichtquelle (104) angeordneten Reflektors (106), wobei der Reflektor (106) schief zu einer Normalen der Lichtquelle (104) ausgerichtet und nichtlinear verformt ist.