CN107155233A - 防眩目前灯 - Google Patents

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Abstract

本公开提出一种包括至少一个发光二极管的车辆前灯，其中所述至少一个发光二极管被构造成作为光源的探测器而操作。

Description

防眩目前灯
技术领域
本发明涉及车辆前灯的领域，特别是允许司机所经历的眩目发生减弱的前灯的领域。
背景技术
长期以来已知，因为光束可以从由前灯所照射的场景的要素反射，所以由前灯发出的光束，诸如近光束或远光束，可以使司机眩目。图1图示了此问题。场景的易于对光进行反射的被照射要素特别包括诸如雨滴或雪花这样的自然要素。此外，在较差的天气时段期间，因为由司机的车辆发出的光的多次反射，司机的能见度不是令人满意的。
用于克服此问题的已知装置如图2所示。所述装置包括检测雨滴的摄像机，并且两个前灯/车头灯的光束被改变以使被检测到的雨滴不再被照射。然而，因为种解决方案所实施的手段不允许在足够短时间内进行分析并且因此对于前灯的校正在进行时不再是有效的，所以这种解决方案是无效的。
本发明的目的是提供减轻或克服这些缺陷的解决方案。更具体地，本发明旨在提供用于检测和遮蔽由前灯所照射的场景的反射要素的装置和方法，所述装置和方法是简单的和有效的并且允许快速地校正对所述场景的照射。
发明内容
为此，本发明提出一种包括至少一个发光二极管的车辆前灯，所述至少一个二极管被构造成作为光源的探测器而操作。以此方式，二极管的物理性质不仅被开发用于发光，还将光转换成电流(或电压)。因而，雨滴的检测不再依赖于摄像机的使用，而是使用前灯的至少一个二极管。
前灯还可包括：
适合于联接到控制单元，所述控制单元被构造成使所述至少一个发光二极管交替地作为光源的探测器和光发射器而操作；
控制单元还被构造成传输同步信号，同步信号指示所述至少一个发光二极管是作为光发射器还是作为光源的探测器而操作；
控制单元还被构造成在接收同步信号时使所述至少一个发光二极管的操作交替；
第一存储器，所述第一存储器记录了，当所述至少一个发光二极管最近操为光源的探测器而操作时，所述至少一个发光二极管是否检测到光源；和第二存储器，所述第二存储器记录了，当所述至少一个发光二极管在最近作为光源的探测器之前的时间操作时，所述至少一个发光二极管是否检测到光源；
计算单元，通过比较第一存储器和第二存储器的记录，所述计算单元计算出被检测到的光源的运动的速度和运动的方向；
二极管矩阵阵列，所述二极管矩阵阵列包括所述至少一个发光二极管；
反射镜的矩阵阵列，所述反射镜的矩阵阵列对光源进行反射，所述光源由矩阵阵列的所述至少一个发光二极管发出或检测到；
矩阵阵列的所有二极管交替地作为光发射器和作为一个或更多个光源的探测器而操作；
反射镜的矩阵阵列，所述反射镜的矩阵阵列对光源进行反射，所述光源由所述至少一个发光二极管发出或检测到，矩阵阵列的反射镜被构造成使得仅单个反射镜可以朝所述至少一个发光二极管而对光源进行反射。
本发明还提出根据本发明的包括至少两个前灯的照射装置。
所述装置还可包括：
第一前灯的所述至少一个二极管被构造成(i)当第二前灯的所述至少一个二极管被构造成光源的探测器时，作为光发射器而操作，并且(ii)当第二前灯的所述至少一个二极管被构造成光发射器时，作为光源的探测器而操作；
每个前灯都包括控制单元，所述控制单元彼此连接以便使得由一个前灯的控制单元所传输的同步信号被另一个前灯的控制单元接收；
至少两个前灯被联接到向所述前灯传输同步信号的控制单元；
每个前灯都包括计算单元；
所述至少两个前灯还被构造成同时地发光。
还提出了一种用于检测和遮蔽光源的方法；利用上述照射装置执行该方法。所述方法包括以下步骤：
发送第一同步信号；
在第一同步信号已经被传送之后：
利用第二前灯的所述至少一个二极管发光；并且
使第一前灯的所述至少一个二极管作为光源的探测器而操作；
在第一前灯的第一存储器中记录第一前灯的所述至少一个二极管是否检测到光源；
发送第二同步信号；
在第二同步信号已经被传送之后：
利用第一前灯的所述至少一个二极管发光；并且
使第一前灯的所述至少一个二极管作为光源的探测器而操作；
在第二前灯的第一存储器中记录第二前灯的所述至少一个二极管是否检测到光源。
所述方法还可以包括重复所述方法的那些步骤，其中记录至第一前灯或第二前灯的第二存储器的步骤被执行，并且还可以包括如下的步骤：
在第一前灯的第二存储器中记录之后，利用计算单元计算出由第一前灯检测到的光源的运动速度和方向，并且根据所述计算确定出第一投射器的矩阵阵列的允许发光的二极管；
在第二前灯的第二存储器中记录之后，利用计算单元计算出由第二前灯检测到的光源的运动速度和方向，并且根据所述计算确定出第二前灯的矩阵阵列的允许发光的二极管；
发送第三同步信号；
在第三同步信号已经被传送之后，将第一前灯和第二前灯配置成使得它们同时地发光，仅那些确定为被允许发光的二极管被激活。
还提出了一种用于利用上述照射装置来检测和遮蔽光源的方法，其中每个前灯都包括计算单元。所述方法包括向根据本发明的第二前灯(称为从属前灯)发送根据本发明的第一前灯(称为主导前灯)的第一同步信号。在由第二前灯接收第一同步信号之后，第二前灯的矩阵阵列的所述至少一个二极管发光，在第一同步信号已经被传送之后，第一前灯的所述至少一个二极管作为光源的探测器而操作。第一前灯在其第一存储器中记录第一前灯的所述至少一个二极管是否检测到光源。第二同步信号由第一前灯传送到第二前灯。在第二同步信号已经被传送之后，第一前灯的所述至少一个二极管发光，在第二信号已经被接收之后，第二前灯的所述至少一个二极管作为光源的探测器而操作。第二前灯在其第一存储器中记录第二前灯的所述至少一个二极管是否检测到光源。
附图说明
在阅读本发明的通过示例的方式给出并且参照附图的如下详细描述时，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：
-图1和2示出前灯的已知现有技术系统的示例；
-图3a示出根据本发明的示例性前灯的示意图；
-图3b示出根据本发明的另一示例性前灯的示意图；
-图3c示出根据本发明的另一示例性前灯的示意图；
-图4示出根据本发明的装置的操作的示例；
-图5示出能够与根据本发明的前灯一起使用的二极管的示例性矩阵阵列；
-图6示出图5的子矩阵阵列的详细视图；
-图7示出根据本发明的投射器的示例性控制单元；
-图8示出根据本发明的使用检测和遮蔽方法的装置的示例性功能方框示意图；
-图9a、9b和9c示出二极管的矩阵阵列的示例；
-图10a和10b示出根据本发明的装置的示例性构造。
具体实施方式
参照图3a、3b、3c，现在将描述根据本发明的三个示例性前灯。前灯可以是陆上车辆的前灯，例如机动车辆前灯。前灯可以独立地是汽车的左前灯或右前灯；例如左前灯或右前灯(在此构造中光的反射问题是特别扰人的)。前灯包括至少一个发光二极管(LED)。下文中，术语LED和二极管表示相同的事物。
在图3a的示例中，前灯包括LED矩阵阵列30a，其中矩阵阵列的至少一个LED被构造成作为光源的探测器而操作。被检测到的光源是进入前灯中的光源；换言之，由前灯检测的光源定位在前灯外侧。术语LED矩阵阵列(也称为法语术语“grille de DEL”或LED网格/格栅)表示布置呈可以是规则的图案的多个LED的阵列。这些阵列允许替代照射装置的白炽灯或萤光灯，类似于机动车辆出于安全原因而配置的交通灯、刹车灯、指示器和可见装置。
在图3b的示例中，除了LED矩阵阵列30b，前灯包括反射镜34的矩阵阵列，反射镜反射由矩阵阵列30b的LED发出的光，或甚至朝矩阵阵列的至少一个发光二极管反射由(前灯外部的)光源发出的光。术语“反射镜的矩阵阵列”(这样的矩阵也称为术语“数字微反射镜装置(DMD)”)是指允许(可选地像素化的)光源投射到微反射镜上的微机电系统。每个反射镜都可以采取两个位置：每个反射镜都可以沿着相同轴线倾斜以朝透镜32的系统或朝LED矩阵阵列30b的表面而反射光。每个微反射镜都被切换(或倾斜)至称为“开启”或“关闭”位置的两个不同位置。矩阵阵列的每个LED都与反射镜矩阵阵列的一部分相关联。
又参照图3b，矩阵阵列30b的LED的数量和矩阵阵列34的反射镜的数量可以是相等的，使得单个或更多个反射镜反射由矩阵阵列的单个LED发出或接收的光。因此问题是一个LED和多个反射镜之间的满射(surjective)关联性。矩阵阵列30b的LED的数量可以小于矩阵阵列34的反射镜的数量，从而使得由一个LED发出的光被一个或多个反射镜反射，由(被构造成充当光源的探测器的)一个LED所接收的光被多个反射镜反射。在此特定情况下，LED和反射镜之间的关系使得矩阵阵列的N个反射镜形成与单个LED相关联的一组反射镜；优选地，该组反射镜全都具有相同的位置(都“开启”或甚至都“关闭”)。最后，矩阵阵列30b的LED的数量可以大于矩阵阵列34的反射镜的数量，使得由多个LED发出的光被单个反射镜反射，并且由(被构造成充当光源的探测器而操作的)多个LED所接收的光被一个反射镜反射。LED和反射镜之间的关系使得矩阵阵列的N个LED形成一个LED组并且与单个反射镜相关联；优选地，一组LED都被构造成作为光源的探测器而操作或被构造成作为光发射器而操作。
在图3b的示例中，前灯还可以包括吸收表面36，吸收表面36限制光源的经由反射镜进入前灯中的反射，反射镜不被定位成朝向LED矩阵阵列30b反射所述光。
在图3c的示例中，前灯包括一个LED 30c，反射镜34的矩阵阵列，所述反射镜34反射由LED 30c发出的光、或甚至对朝向并且经由LED 30c进入前灯中的光源进行反射。当LED发光时，矩阵阵列的反射镜被定位成使得发出的光朝透镜32的系统传送。因而，反射镜可以定位成用以形成图像和朝透镜32的系统再定向图像。
再次在如图3c所示的示例中，当LED被构造成作为光源的探测器而操作时，矩阵阵列的反射镜被构造成使得矩阵阵列34的单个反射镜能够反射必须被LED 30c检测的光源。因而，当LED被构造成作为光源的探测器而操作时，矩阵阵列的每个反射镜相继地被放置在允许光再定向成从光源到LED的位置处。矩阵阵列的其他反射镜(即除了在允许光再定向成从光源到LED的位置处以外的所有反射镜)在光源的光不朝LED反射的位置处。前灯还可以包括吸收表面36，吸收表面36限制所述光源的经由反射镜进入前灯中的反射，反射镜不被定位成朝LED 30c反射光。
因为LED矩阵阵列直接地照射和检测，所以图3a中的示例是在三个示例中实现起来最简单的。图3b中的示例特别允许具有如下多个LED的LED矩阵阵列，所述多个LED小于图3a中使用的LED，同时保持与图3a类似的检测粒度；LED矩阵阵列的管理被简化，并且场景的图像(和场景的光源)的采集是更快的。图3c中的示例允许单个LED用作光发射器/光探测器，由此便利了LED的管理(例如仅需要单个ASIC)且减少前灯的制造成本。
在本发明中，至少一个LED用作光源，即一个或更多个LED在施加至LED的P-N结处的电压的作用下发光(光子)。包含在前灯中的至少一个LED也用作光源的探测器，即由光源发出的光子在与矩阵阵列的一个或更多个LED处于相同高度处被俘获，结果这生成电流。LED的物理性质因此用于(交替地)发光并且用以检测由场景的要素所发出的光。场景是必须由前灯照射的空间，即必须形成为对于例如车辆的司机可见的至少一些空间。将理解到，例如，当车辆移动时，场景可以改变。由场景的要素发出的光形成光源；例如，雨滴是场景的对光进行反射并且因此形成光源的要素。场景的光源因此在前灯外部。
图5和6示出可以与图3a和3b的示例一起使用的LED矩阵阵列的示例性构造。
在图5的示例中，矩阵阵列由LED阵列组件(或LED子矩阵)组成，LED阵列组件的LED在两行510、512或子矩阵阵列50中对准，并且因而形成被布置在载体60(也称为基板60)上的子矩阵阵列网格50。每个子矩阵阵列50都包括被构造成用以对每个子矩阵阵列的LED进行管理的专用集成电路(ASIC)。管理特别包括子矩阵阵列的一个或更多个LED的发光的或甚至作为光探测器的构造。将理解到，ASIC可以管理一个或更多个子矩阵阵列，如下面将参照图9a所讨论。
使用控制单元54实现子矩阵阵列的集中管理，控制单元54可以是现场可编程门阵列(FPGA)，现场可编程门阵列凭借总线1560、1562、1564、1566与每个子矩阵阵列的ASIC通信，总线1560、1562、1564、1566分别地是用于向子矩阵阵列的ASIC传送数据/从子矩阵阵列的ASIC接收数据的总线1560，选择与其通信的ASIC的地址总线1562，用于触发子矩阵阵列的状态的总线1564和用于从子矩阵阵列的ASIC读出/写入到子矩阵阵列的ASIC的总线1566。控制单元可以经由专用视频接口连接到视频源(例如摄像机)，专用视频接口例如HDMI(高清晰度多媒体接口)或甚至DVI(数字视觉接口)。这允许控制单元根据所接收的视频信号来再配置所述LED矩阵阵列。视频源还可以被在现有技术中已知的高级驾驶员辅助系统(ADAS)提供。
每个子矩阵阵列都被电压转换器52供电，电压转换器52将进送线路514的电压转换成低电压。电压转换器可以是BUCK转换器即降压转换器。所述电压转换器允许每个LED子矩阵阵列的ASIC被提供电力。每个子矩阵阵列还都被具有与第一线路的电压不同的电压的第二进送线路512提供电力。例如，第二线路传输每个子矩阵阵列的LED所需要的电流使得其可以照射所述场景(即发光)。
图6示出子矩阵阵列50的详细示例。每个子矩阵阵列包括并联安装的多个LED，并且每个LED单独地/分立地被电源502驱动。子矩阵阵列的LED的管理由ASIC 504确保，ASIC504特别包括用于管理所述总线、电源、温度和用于检测LED问题的功能。
将理解到，图5和6的示例可以根据LED矩阵阵列的科技改变或甚至根据科技选择而改变，如图9a、9b和9c所示。例如，矩阵阵列可以不由子矩阵阵列组成，并且包括唯一的一个LED矩阵阵列，其中每个LED都可以可选地用作光传感器和光发射器。
图9a、9b和9c示出LED矩阵阵列的其它示例。图9a示出类似于参照图5所述的示例，除了一个ASIC管理多个子矩阵阵列。将理解到，一个ASIC也可以管理被组装至一起以形成LED矩阵阵列的多个独立的LED。图9b示出其中矩阵阵列不包括子矩阵阵列但是仅包括单个矩阵阵列的示例。仍然在此示例中，(控制所述LED矩阵阵列的)ASIC被定位在载体60和LED矩阵阵列之间。图9c示出类似于图9b的示例，但是在此示例中，ASIC和LED矩阵阵列二者都被直接地定位在载体60上。
返回图3a，LED矩阵阵列被布置在ASIC上，从而使得半导体被放置在连接台(connection land)上，连接台以预先选择的构造而布置、并且被定位在绝热载体元件上，绝热载体元件包括对LED的P-N结的阵列进行控制的ASIC。
在图3b中，LED矩阵阵列30b被定位成用以照射反射镜34的自身定位在载体60上的矩阵阵列。
在图3b中，LED 30c被定位成用以照射反射镜34的自身定位在载体60上的矩阵阵列。
图3a,3b,3c的前灯可以适于联接到配置一个或更多个LED的操作的控制单元。控制单元可以例如是图5和6示出的FPGA 54。控制单元可以配置一个或更多个LED使得它们发光，即控制单元分别控制每个二极管的电源。此控制如在现有技术中实现；例如，FPGA经由一个或更多个总线向所述ASIC发送命令，ASIC又将设置必须在电压下发光的LED。控制单元还可以接收一个或更多个LED已经检测到光源的信息：控制单元可以读取由已经检测到光源的LED生成的电流。实际上，子矩阵阵列的与已经检测到光源的LED相关联的ASIC经由一个或更多个总线向控制单元发送信息，并且控制单元被构造成用以识别LED。控制单元可以因此分别指令每个LED的操作(交替地作为光发射器或甚至作为光源的探测器)，并且控制单元还被构造成用以确定(如果有任何LED已经检测到光源的情况下)哪些LED已经检测到光源。将理解到，从一个操作模式到另一个操作模式的改变可以发生在发光的LED中或甚至用作探测器的LED中。
控制单元使用常规的机构(例如电路)连接到前灯。根据本发明的前灯可以包括控制单元。
控制单元还可以传输同步信号，同步信号用于使第一前灯的操作与根据本发明的第二前灯的操作同步。同步信号指示出由控制单元控制的一个或更多个LED的操作模式是什么。同步信号通常地是同步脉冲；例如，预设置高度和预设置宽度的矩形电信号，或甚至诸如CAN(控制器局域网络)、以太网、CAN FD(灵活数据率)或FlexRay总线这样的通信总线上的命令。同步信号使用(可以专用于该功能或相反的)总线被从控制单元传送至第二前灯，应该理解，总线可以，但是不受限于，物理链路(例如电线)或甚至无线(例如)连接。实际上，总线可以是物理链路，这获得更好的传播速度和同步信号的良好传输的更好保证。
在接收同步信号时，控制单元还可以改变一个或更多个LED的操作。因而，在接收外部信号时，控制单元可以由一个或更多个LED触发光的发射，或甚至触发作为光源的探测器的一个或更多个LED的操作。被接收的同步信号使用与用于发送同步信号的机构类似的机构而传送。
控制单元可以被构造成仅发送同步信号，或甚至仅接收同步信号，或甚至发送并且接收同步信号。实际上，控制单元被构造成用以发送以及接收同步信号，因为这便于使用根据本发明的至少两个前灯的装置的装配和构造，例如如下参照图4所述。
同步信号的发送和/或接收可以由自身被控制单元管理的同步子单元来管理。
控制单元还可以包括视频输入，允许控制单元根据接收的视频信号来重新配置/重构图3a和3b的LED矩阵阵列或甚至图3b和3c的反射镜的矩阵阵列。例如，如果摄像机检测(摄像机拍摄)到车辆朝配置有根据本发明的前灯的车辆行进，则控制单元可以命令图3a和3b的矩阵阵列的一个或更多个LED关断以便不照射接近的车辆，或甚至以便不照射接近车辆的一部分(例如挡风玻璃)；或控制单元可以甚至指令图3b和3c的一个反射镜的位置以便使它们不在接近车辆的方向上或甚至在接近车辆的一部分(例如挡风玻璃)的方向上反射由LED矩阵阵列30b或LED 30c发出的光。在通过实施用于遮蔽前灯光源的已知机构或用于管理反射镜的位置的已知机构来接收到视频信号之后，一个或更多个LED可以被遮蔽，或一个或更多个反射镜被定位。控制单元还可以用于向其它的道路用户发送信息，例如以便警告他们存在人行横道、危险等。
图3a、3b和3c的前灯还可以包括透镜32的允许改变LED的发光的系统。LED透镜被频繁地用于增加光的角度和因此增加照射视场(FoV)。
图3a和3b的控制单元可以具有至少一个存储器，允许其记录哪个LED已经检测到光源。存储器可以存储表格，其中表格的每个格与矩阵阵列的单个LED相关联，并且在格中所存储的值表示LE已经检测到光源(值例如是“1”)或尚未检测到光源(值例如是“0”)。记录被检测到的光源的其它方法是可预期的。例如，存储器能够存储额外信息，而不是仅仅关于光源是否已经被检测到的信息。作为另一示例，存储器能够存储被检测到的光通量的值(由LED生成的电流与检测到的光的量按比例变化)，或甚至存储已经检测到的发光物体的类型(例如雨滴、水坑、道路标志等)。
图3c的控制单元可以具有至少一个存储器，允许其记录当反射镜已经在允许光朝LED反射的位置处时，哪些反射镜在该位置，LED 30c已经检测到用于LED的光源。存储器可以存储表格，其中表格的每个格与矩阵阵列的单个反射镜相关联，并且在格中存储的值指示出，当反射镜在允许光源朝LED反射的位置处时，LED是否已经检测到光源。将理解到，参照图3a和3b所讨论的存储的示例性方法可以适于图3c的控制单元。控制单元可以包括两个存储器。当一个或更多个LED相对于进行记录的时间最近作为光源的探测器而操作时，第一存储器记录(或甚至存储)了矩阵阵列的哪些LED检测到光源或哪些反射镜将光源朝LED反射。当LED相对于进行记录的时间在最近之前的时间作为光源的探测器而操作时，第二存储器记录(或甚至存储)了矩阵阵列的哪些LED检测到光源或哪些反射镜将光源朝LED反射。在一个或更多个LED最近作为光源的探测器而操作之前的时间应该被理解为表示随后是作为光发射器和光源的探测器而进行的操作的时间。第一存储器因此包含近来的探测的结果，并且第二存储器包含在近来之前的探测的结果。当新的探测结果被控制单元读取(也可以说获得)时，两个存储器可以如下管理：存储在第一存储器中的结果被传输至第二存储器，第二存储器利用被传输至其的结果替代旧的结果；在此之后，新的探测结果被记录至第一存储器。
可选地，新的探测结果被写入覆盖了存储有最旧结果的存储器中所包含的结果。将理解，在该变型例子中，第一存储器不再被限定为包括近来的探测结果的存储器。这使得可以避免在两个存储器之间传输数据，这可以是昂贵的，但是要求控制单元知晓两个存储器中的哪个包括最旧的探测结果。将理解到，存储器被管理的方式(特别关于在其中存储的数据的写入/读出/删除)可以依赖于/取决于存储器的类型、和/或其技术和/或控制单元。
控制单元还可以包括计算单元，通过比较第一存储器和第二存储器的记录，所述计算单元计算出被检测到的光源的运动的速度和运动的方向。存储在两个存储器中的数据的比较允许了在LED的每个新的探测循环中确定之前检测的光源的新位置。被检测到的光源的数量可以是较高的；通常地，当对车辆的车头灯的光进行反射的要素是雨滴时(在这种情况下，每个雨滴被认为是光源)，则可以使用表示反射要素(例如雨滴)的统计测量行为的假设；这些假设允许雨滴在两次探测之间的最可能位置被确定，以便消除在两个存储器的数据的比较过程中可能测量到的某些运动。
例如，可以通过利用图像关联(交叉关联或全局关联)软件包进行在两个不同时间所采集的两个图像的关联来计算出雨滴的运动速度，所述图像关联软件包诸如那些用于测量物质变形(材料强度)的软件包。此处，术语“图像”意思是，矩阵阵列的LED的探测结果、或当所述反射镜在允许光源朝LED反射的位置处时LED针对其检测到的光源的那些反射镜的探测结果的存储器之一中的记录。(在前灯的存储器之一中存储的)图像代表如下场景，其中，场景的一个或更多个被检测到的光源具有不同于场景的其余部分的视图。R.Cintrón,V.Saouma的2008年的文档“利用数字图像关联系统Vic-2D进行应力测量(StrainMeasurements with the Digital Image Correlation System Vic-2D)”描述了在物质在应力下变形的过程中被应用于点变形测量的关联方法的示例。可以使用其它方法，这些方法例如基于迭代最小二乘方(ILS)算法或甚至逐点最小二乘方(PLS)算法。
另外，允许确定之前检测的光源的新位置的计算可以考虑由前灯进行的测量的外部因素。这些外部因素可以例如是车辆的运动速度(控制单元可以被构造成用以实时接收涉及车辆速度的信息)。另一示例性外部因素是在由控制单元所接收的视频信号中包含的信息。车载摄像机可以允许被检测到的光源根据诸如例如它们的来源(雨滴、迎面车辆的前灯)的一个或更多个标准而分组，为了向每组施加表示统计测量行为的不同假设。
图7示出根据本发明的前灯的控制单元54的示例。控制单元54包括同步单元700，同步单元700允许同步信号例如经由线缆704传送。控制单元可以与计时器702相关联，例如使得有可能设置何时必须通过例如计算单元710来计算出光源的运动速度和运动方向；或甚至使得有可能设置何时在前灯上使用罩，如下所解释。计算单元710还连接至第一存储器720和第二存储器，新的探测结果(这些结果被称为N)记录至第一存储器720，先前的探测结果(这些结果被称为N-1)被记录到第二存储器。在被记录之前，新的探测结果可以被过滤单元730过滤。过滤可以例如包括根据它们的来源产生多组光源。计算单元的输出可以连接至计算校正单元740，计算校正单元740负责依赖于例如上面讨论的外部因素向由计算单元所传送的结果施加校正。从计算单元710的输出，或合适时所述计算校正单元740的输出，一种罩计算单元750确定出矩阵阵列的哪些LED或甚至矩阵阵列的哪些反射镜将允许有助于场景的照射。在该目标的情况下，罩计算单元计算出可以应用于LED矩阵阵列或矩阵阵列的罩。在LED或反射镜的矩阵阵列中，罩允许LED的子组/子集被激活以发光、或反射镜的子组/子集被定位成用以反射由至少一个LED所发出的光，或，相比之下，LED的子组/子集被失效即停止工作、或反射镜的子组/子集被定位以便不反射由至少一个LED发出的光。根据由计算单元710或计算校正单元740传送的数据进行了待激活的LED、或待放置在设置位置处的反射镜的选择；罩的计算包括向每个最近被检测到的光源(即向存储器720的记录)施加由单元710或740(合适时)计算出的运动速度和运动方向。
因而，存储在第二存储器中的图像根据被检测到的光源的运动预测而改变，并且这种改变的图像用作允许对场景的一个或更多个空间进行遮蔽的罩。罩用于防止前灯的一个或更多个LED照射场景的包括易于反射由前灯发出的光并且因此易于使车辆的司机眩目的要素的区域。罩因此是如下的网格，所述网格的每个单元都对应于矩阵阵列的LED或甚至矩阵阵列的反射镜。该网格的单元对应于针对易于反射由前灯发出的光的要素而计算出的未来位置，针对前灯激活的预设置周期而计算出的这些位置是如下的单元，针对所述单元，对应的LED不开启或当前灯发光时，对应的反射镜不被定位成用以反射LED的光。因此，易于反射光的这些要素将不反射由前灯发出的光。
罩可以此外被计算成使得场景的额外区域，而不是包括易于反射由前灯发出的光的要素的那些区域，也不被照射。例如，罩计算单元750可以经由如上所述的专用视频接口连接至视频源(例如摄像机)。罩计算单元解释所接收的视频信息并且确定出场景的不照射的区域。可以为此使用已知的机构和算法。例如，简单的方法可以是将所计算的罩和由视频源传送的图像相加。
图4描述了用于对场景进行照射的包括根据图3a的示例的两个前灯的装置的示例。在该示例中，前灯是汽车的车头前灯，车头前灯检测雨滴的运动速度和运动方向，并且根据探测结果改变它们提供的照明，以减少汽车的车头灯从雨滴的反射。所述装置还可以应用于定位在车辆的后部的灯以便优化由例如后部摄像机采集的照相。两个前灯中的每个前灯都包括控制单元和两个存储器，控制单元配置其矩阵阵列的LED的操作并且允许同步信号被传送和接收，两个存储器允许记录其探测结果。装置包括第一前灯402，因为第一前灯402是前灯402的控制单元，所述控制单元发送指示第二前灯404必须发光或甚至检测光源的同步信号，所以第一前灯402称为主导前灯。因为第二前灯仅在第二前灯已经接收同步信号之后改变操作模式，所以第二前灯称为从属前灯。在该示例中，前灯的矩阵阵列的所有LED采用相同的操作模式。因而，如装置40中所示，当主导前灯402的矩阵阵列的所有LED被作为探测器而操作时，从属前灯404的所有LED发光。相反地42，在主导前灯已经传输同步信号之后，主导前灯的所有LED发光，并且从属前灯的所有LED检测光源(即对由主导前灯发出的光进行反射并且形成光源的雨滴)。两个前灯经由总线连接，同步信号在总线上传递，总线例如为专用于两个前灯的同步的电缆(或导线)。
现在参照图8中的功能方框示意图描述主导前灯和从属前灯之间的协作和每个前灯的内部操作的示例。
在步骤S10中,两个前灯发光，通常地为道路和其边缘；它们例如用作远光灯或近光灯。根据之前的探测结果，两个前灯的矩阵阵列可以具有两种构造：
(i)如果最近的探测显示没有光源，则每个前灯的LED发光和照射场景。可选地，LED的数量可以根据预设置方案减少；例如，前灯可以形成为作为近光灯而操作，近光灯不准传输与作为远光灯而操作的相同前灯相同的照射功率。
(ii)如果最近的探测显示用于一个前灯和/或另一个前灯的光源，则凭借从之前检测到的光源的运动速度和运动方向的之前计算而获得的罩来选择在每个前灯中发光的LED。
当用于同步主导前灯与从属前灯的同步信息被传送时，步骤S10被触发：一旦同步已经被传送，并且一旦信号已经被接收，则主导前灯发光且从属前灯发光。实际上，同步信号的传输时间是几毫秒，使得司机观察不到两个前灯的改变的开启。
在步骤S20中，计时器被触发。随着同步信号在步骤S10中被传送，计时器可以被同时触发。计时器用于测量已经逝去的时间量。如果时间量尚未逝去，则两个前灯被保持处于照明模式，例如远光束照明模式。此时间可以被预设置；例如，被测量的持续时间可以被包含在0.5秒和5秒之间，并且优选地是约1秒。此时间可以被动态地确定。例如，如果之前的探测显示非常多的雨滴作用为光源，则这表示雨较大，并且因此必需比通常情况更多次的重复探测。
一旦时间已经逝去(S22)，则主导前灯向从属前灯发送同步信号。此信号被从属前灯的控制单元解释为命令(S24)以开启其矩阵阵列的所有LED。从属前灯的控制单元触发(S32)通往其管理的所有LED的电流的供应。
又紧接着达到测试S22，主导前灯执行如下的两个操作。
第一操作包括三个相继的子操作，即：(i)使主导前灯的矩阵阵列的所有或一些LED作为光源的探测器而操作(S30)；不再使主导前灯的任何LED发光；(ii)利用主导前灯的控制单元，从主导前灯的矩阵阵列进行读数(S34)，主导前灯是已经检测到光源的LED；(iii)向从属前灯发送同步信号，同步信号被从属前灯的控制单元解释为命令(S36)以关闭(S60)从属前灯的矩阵阵列的所有LED：已经完成主导前灯的矩阵阵列的探测。
第二操作包括将包含在第一存储器中的信息复制到第二存储器(S40)。第二存储器随后存储主导前灯的LED的在最近之前的时间的操作的记录。
实际上，这两个操作同时开始。可以预期使它们以一定的时移来开始(即开始时间错开)，或甚至相继地执行。优选的是尽可能快速进行复制S40，以便使来自步骤S34的读出的结果被快速记录(S38)到主导前灯的第一存储器。
在步骤S50中，主导前灯的控制单元计算出罩，如参照图7所讨论。
在步骤S52中，主导前灯的控制单元命令矩阵阵列的所有LED开启，以及LED保持开启直到主导前灯接收由从属前灯传送的同步信号。
在步骤36之后，即，在从属前灯已经接收到由从属前灯的控制单元解释为关闭所有LED的命令(S36)的同步信号之后，从属前灯执行如下两个操作。
第一操作包括停止操作(S60)从属投射器的矩阵阵列的所有或一些LED，所述所有或一些LED不再发光。LED然后作为光源的探测器而操作。
第二操作包括将包含在从属前灯的第一存储器中的记录复制到从属前灯的第二存储器(S70)。复制完成，则第二存储器因此存储从属前灯的LED的在最近之前的时间的操作的记录。该步骤S70因此类似于在步骤S40中由主导前灯执行的步骤。
实际上，这两个操作同时开始。这两个操作可以利用一定的时移而开始(即开始时间错开)，或甚至可以相继地执行。优选的是尽可能快速进行复制S70，以便使来自步骤S64的读出的结果被快速记录(S68)到从属前灯的第一存储器。
因而，在所有LED已经停止之后，从属前灯的控制单元读取矩阵阵列的LED，控制单元控制和确定(S64)哪些LED已经检测到光源。
由控制单元读取的结果被记录至第一存储器(68)。该步骤S68类似于在步骤S38中由主导前灯执行的步骤。
然后，在步骤S80中，从属前灯执行以与在步骤S50中由主导前灯预先执行的计算相同的方式来执行罩计算。
步骤S64的读出终止，从属前灯向主导前灯发送同步信号，主导前灯解释所述同步信号表示从属前灯的控制单元已经终止矩阵阵列的作为探测器而操作的LED的读出。
因此，探测循环已经完成，并且现在执行考虑探测结果的道路照明循环。
一旦步骤S80结束，就对在步骤S20中激活的计时器进行调零。在重置S90之后，两个前灯发光并且每个前灯分别地应用在步骤S50和S80中所计算的罩(S10)。
一旦由计时器测量的时间已经逝去(S20、S22)，则在车辆的前灯必须照射场景的时间内，方法的新的探测阶段被重复。
场景的对于由前灯发出的光进行反射的诸如雨滴这样的要素因而被每个前灯以局部方式检测，并且探测结果也被每个前灯以局部的方式利用。与使用未定位在前灯中的单个摄像机的解决方案的情况相反，因此没有必要进行额外计算，所述额外计算的目标是补偿在探测发生的位置和前灯的位置之间的位置差。另外，要求计算和用于执行这些计算所需的数据的准备的所有操作是由每个前灯执行并且针对每个前灯而执行：因此没有例如由数据传输所引入的延迟，或至少延迟被减少到前灯中的局部/本地传输。仅数据到前灯以外的传输是同步讯息传输，这没有关于实现方式的技术困难；同步讯息的传输是也极其快速的，并且可以甚至承受这样的实时时间限制即：所述实时时间限制允许根据本发明的装置进行特别关于探测的非常快速操作。此外，唯一的LED矩阵阵列又可以用作探测部件和照射部件：部件的数量的减少便于促成用于探测所需的功能和根据本发明的装置和前灯的可靠性的集成/一体化。
图4示出方法的计时步骤的示例，诸如所述步骤可以被根据本发明的装置执行。应该注意的是，方法的一个或更多个步骤可以被分组到一起，以便在一个预设置周期中被执行。例如，在图4中，数据被读取并且罩在约10毫秒的持续时间的一个周期过程中被计算，应该理解到，周期的持续时间根据标准而变化，标准诸如(但是不受限于)矩阵阵列的尺寸、计算单元的计算能力等。有利地，根据本发明的方法的每个步骤属于序列之一，从而使得方法在预设置时间中执行。根据本发明的装置的操作因此可以满足实时时间限制。道路的照射因此不被探测影响，并且车辆的安全不被损坏。
可以实现所述方法的变型。例如，除了从属前灯向主导前灯发送同步信号，一旦步骤S64已经终止，主导前灯可以在步骤S66中向从属前灯发送同步信号，以便向从属前灯发送信号告知其矩阵阵列的LED必须被读出。在这种情况下，主导前灯可以包括计时器，计时器测量从在步骤S34之后主导前灯传送同步信号的时间逝去的时间，以便为从属前灯留下足够的时间量以检测光源。在此变型中，仅前灯管理多个步骤的触发。
当探测器进行它们的第一探测时，通常地当汽车的车头灯被要求第一次开启时，两个存储器没有包括信息。必需针对两个存储器执行步骤S50和S80的计算以包含探测的结果。两个探测(S22到S80)可以被连贯地执行以便使两个存储器加载有由LED采集的探测测量值。探测的时间大约是数十毫秒，从而使得司机观察不到开启前灯的命令和前灯实际开启之间的任何变化/时移。
图4和8利用根据图3a的示例的前灯而描述。将理解到，图3b和3c的示例并不改变主导前灯和从属前灯协作的所述方式。具体地，图3a、3b和3c之间的差异是光被发出和接收的方式，对于图3a光被直接地发出和接收，并且对于图3b和3c，光被间接地发出和接收。因而，被前灯发出的光源(直接源于矩阵阵列的LED、或被反射镜反射)受控制的方式是不同的。图3b的示例是包括LED矩阵阵列和反射镜矩阵阵列的“混合”模式。将理解到，有可能使用反射镜的位置和具有检测到的光源的一系列二极管来计算罩，以及同样地罩被应用的方式。
在以上示例中，两个前灯之间的同步被称为“主导”前灯的前灯来进行指引，即同步信号被主导前灯传送到从属前灯，如图10a所示。实际上，两个前灯包括计算单元。在另一示例中，两个前灯之间的同步被连接到两个前灯的控制单元控制，即具有两个前灯所共用的一个控制单元，如图10b所示。在这种情况下，两个前灯作为从属装置而操作。将注意到，在后者的情况中，可以被包含在专用于每个前灯的控制单元中的一些元件并不在为两个前灯所共用的控制单元中被执行。特别地，每个前灯保持其第一存储器和第二存储器及其计算单元，使得控制单元可以仅用来发送同步信号并且可以包括一个或更多个计时器以便确定何时发送同步信号。这使得由每个前灯所采集的数据有可能不必通过网络传输，由此允许计算被更快速执行。

Claims (17)

1.一种包括至少一个发光二极管(30a、30b、30c)的车辆前灯，其中，
所述至少一个发光二极管被构造成作为光源的探测器而操作。
2.根据权利要求1所述的前灯，适合于联接到控制单元(54)，所述控制单元被构造成使所述至少一个发光二极管交替地作为光源的探测器和作为光发射器而操作。
3.根据权利要求2所述的前灯，其中，
控制单元(54)还被构造成用以传输同步信号(700、704)，所述同步信号指示所述至少一个发光二极管是作为光发射器还是作为光源的探测器而操作。
4.根据权利要求3所述的前灯，其中，
控制单元还被构造成用以在接收所述同步信号时使所述至少一个发光二极管的操作交替。
5.根据权利要求1到4中的任一项所述的前灯，还包括：
第一存储器(720)，所述第一存储器记录当所述至少一个发光二极管最近作为光源的探测器而操作时所述至少一个发光二极管是否检测到光源；和
第二存储器(722)，所述第二存储器记录当所述至少一个发光二极管在最近作为光源的探测器之前的时间操作时所述至少一个发光二极管是否检测到光源。
6.根据权利要求5所述的前灯，还包括：
计算单元(710)，通过比较第一存储器和第二存储器的记录，所述计算单元计算被检测到的光源的运动速度和运动方向。
7.根据权利要求1到6中的任一项所述的前灯，其中，
二极管矩阵阵列包括所述至少一个发光二极管。
8.根据权利要求7所述的前灯，其中，
反射镜的矩阵阵列对光源进行反射，所述光源由矩阵阵列的所述至少一个发光二极管发出或检测到。
9.根据权利要求7和8中的任一项所述的前灯，其中，
矩阵阵列的所有二极管交替地作为光发射器和作为一个或多个光源的探测器而操作。
10.根据权利要求1到6中的任一项所述的前灯，其中，
反射镜的矩阵阵列对光源进行反射，所述光源由所述至少一个发光二极管发出或检测到，矩阵阵列的反射镜被构造成使得仅单个反射镜能够朝所述至少一个发光二极管对光源进行反射。
11.一种照射装置(40、42)，包括根据权利要求1到10中的任一项所述的至少两个前灯。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，
每个前灯都包括根据权利要求4所述的控制单元，所述控制单元彼此连接(704)以便使得由所述前灯中的一个前灯的控制单元所传输的同步信号被另一个前灯的控制单元接收。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，
所述至少两个前灯被联接到根据权利要求3或4所述的向所述前灯传输同步信号的控制单元。
14.根据权利要求11到13中的任一项所述的装置，其中，
每个前灯都包括根据权利要求6所述的计算单元。
15.根据权利要求11到14中的任一项所述的装置，其中，
所述至少两个前灯还被构造成同时地发光。
16.一种用于利用根据权利要求14所述的装置来检测和遮蔽光源的方法，包括下列步骤：
发送第一同步信号(S24)；
在第一同步信号已经被传送之后：
利用第二前灯的所述至少一个二极管来发光(S32)；和
使第一前灯的所述至少一个二极管作为光源的探测器(S30、S34)而操作；
在第一前灯的第一存储器中记录第一前灯的所述至少一个二极管是否检测到光源(S38)；
发送第二同步信号(S36)；
在第二同步信号已经被传送之后：
利用第一前灯的所述至少一个二极管来发光(S52)；和
使第二前灯的所述至少一个二极管作为光源的探测器而操作；
在第二前灯的第一存储器中记录第二前灯的所述至少一个二极管是否检测到光源(S68)。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
重复根据权利要求16所述的方法的那些步骤，其中记录至第一前灯或第二前灯的第二存储器的步骤被执行；并且
在第一前灯的第二存储器中记录之后，利用计算单元计算由第一前灯检测到的光源的运动速度和方向，并且根据计算确定第一投射器的矩阵阵列的允许发光的二极管(S50)；
在第二前灯的第二存储器中记录之后，利用计算单元计算由第二前灯检测到的光源的运动速度和方向，并且根据计算确定第二前灯的矩阵阵列的允许发光的二极管(S70)；
发送第三同步信号(S90)；
在第三同步信号已经被传送之后，将第一前灯和第二前灯配置成同时地发光，仅那些确定为被允许发光的二极管被激活。
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