CN115246357A - 车辆内部灯主动聚焦 - Google Patents

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Abstract

本公开提供“车辆内部灯主动聚焦”。多个光源安装在车辆乘客舱中。每个光源照亮具有中点的相应照亮区。每个光源被配置为以最高达全亮度的多个亮度水平进行照亮。注视跟踪器监测乘员舱以检测注视点。控制器响应于来自所述乘员的照亮请求来致动至少两个光源以在所述注视点照亮所述乘客舱。所述控制器基于所述注视点与所述照亮区的相应中点的接近度使用所述注视点来选择用于每个光源的相应亮度水平。所致动光源中中点更靠近所述注视点的至少第一所致动光源提供比所致动光源中中点更远离所述注视点的第二所致动光源更高的亮度水平。

Description

车辆内部灯主动聚焦
技术领域
本发明总体上涉及机动车辆中的照明系统，并且更具体地，涉及跟随乘员的注视以照亮乘员所看的区域的聚焦照明。
背景技术
乘用车辆(诸如轿车和卡车)通常在整个乘客舱中具有各种内部灯，以在不同时间照亮不同区域以在较暗的外部状况期间辅助乘员。一些灯(诸如顶灯)可以照亮车舱的中心部分中的较大区域，而其他灯(诸如地板井灯或航图灯)在车舱的特定区域中提供更紧凑的照亮。用于激活灯中的特定灯的典型控件包括用于打开和关闭灯的手动开关。可以根据外部环境光状况或根据其他系统或元件的状态(例如，车门的打开/关闭)来自动控制一些灯。
手动地打开和关闭灯可能是麻烦且耗时的，特别是当乘员可能不熟悉车辆(例如，租赁汽车)的所有细节时并且当由于乘员所采取的其他动作而不方便到达特定控制开关的位置时。因此，已经提出了一些系统，其中跟踪乘员(即，驾驶员或其他车辆用户)的注视，并且可以自动激活位于乘员所看的空间中的灯。
部署在乘客舱中的光源可以在相对较大的区域或者在覆盖车舱的特定区域的更受限制的照亮场上提供泛光照明。泛光照明(例如，顶灯)可能提供比看到预期区域所必需的更多的光，并且可能导致眩光或分心。同时，泛光照明可能受到阻挡无法到达一些区域。因此，可以使用覆盖不同区域的许多光源的组合。仅针对乘员可能正在观看的区域提供照亮可能需要多个光源，由于所有光源、布线和控件的成本，这变得不切实际。
在车辆中部署内部照明系统所面临的另一个考虑因素涉及乘员的“暗适应”(例如，在暴露于强光之后在弱光状况下眼睛敏感度的恢复)。在一些环境光状况(例如，黄昏)下，内部灯的最佳亮度可以取决于预期的暗适应水平以及由内部光源照亮的区域与由环境光照亮的区域之间的视觉对比度。这两个因素都可能在较暗的环境状况下发生变化，从而导致光源的最佳亮度不同。因此，在将视线移开或关闭内部灯之后，(例如，驾驶员的)暗适应的恢复可能是不一致的或非最佳的。
发明内容
本发明包括一种具有主动聚焦的车内内部灯系统，其可以主动地调整所述车辆中的哪些灯被打开和关闭。所述主动灯的焦点是基于所述车辆的所述乘员所看的地方，并且由每个灯提供的亮度水平可以根据每个灯与所述感兴趣区域的关系进行调整。可以使用摄像机或其他传感器来监测所述乘员的面部和/或眼睛的取向。基于所述驾驶员面部/眼睛的“焦线”，可以识别感兴趣区域。
基于所述感兴趣区域，打开和关闭某些灯以最佳地照亮所述区域。为了提供在所述感兴趣区域周围产生光聚焦的照亮场，以小于全亮度的亮度水平激活所述光源中的一些。可以根据特定光源与所述感兴趣区域的接近度来设置特定光源的亮度水平(例如，对于更靠近所述感兴趣区域的源来说，光输出更亮)。可以定义一组标准亮度水平并且将其存储为映射图。还可以基于特定用户在不同情况下进行的亮度调整来获知个人亮度偏好。当所述用户以看似连续的(非两段式)移位在车辆周围移动或转动其视线时，光源可以自动地打开(以不同的亮度水平)和关闭。所述用户可以在所述车辆的任何部分中(例如，驾驶员或乘客)。如果存在多个乘员，则可以根据需要将本发明应用于多个乘员或单个乘员。为了使光源将其输出聚焦到特定位置，可以将光源安装到旋转件以铰接到正确的位置。本发明可以被配置为仅致动某些灯，以避免使驾驶员暴露于可能干扰暗适应或驾驶的强光。当所述车辆移动时，自动灯激活可能具有有限的功能。
用户可以使用拍手、口头命令或手动控制(例如，作为信息娱乐系统的一部分的开关)来请求自动灯激活。可以使用简单的口头或手动命令来指示针对所述车辆中的哪个或哪些乘员激活所述照明系统。正在生成的光场可以是窄的(例如，仅集中在所述期望区域上)以提供在所述感兴趣区域中的对象的最佳可用可见性。本发明还可以以相同的方式应用于控制外部光源，其中1)所述光源附接到车身部件，以及2)当检测到所述车主/驾驶员的存在时，照亮所述光源。
在一些实施例中，在夜晚状况期间使用暖光源(例如，红橙色光谱)。暖光源可以包括在2000K至3000K温度带中发光的LED装置。在一些实施例中，冷光源(例如，黄绿色光谱)用于其他驾驶状况，包括类似于黄昏的状况。冷光源可以包括在3000K至6500K温度带中的LED装置。
在本发明的一个方面，一种乘用车辆具有被配置为接收多个乘员的乘客舱。多个光源安装在所述乘客舱中。每个光源被配置为照亮所述乘客舱中的相应照亮区，并且每个区具有中点。每个光源被配置为以最高达全亮度的多个亮度水平进行照亮。所述车辆包括注视跟踪器，所述注视跟踪器监测所述乘客舱的乘员以检测所述乘员所看的注视点。控制器响应于来自所述乘员的照亮请求来致动所述光源中的至少两个以在所述注视点照亮所述乘客舱。所述控制器基于所述注视点与所述照亮区的相应中点的接近度使用所述注视点来选择用于每个光源的相应亮度水平。所致动光源中中点更靠近所述注视点的至少第一所致动光源提供比所致动光源中中点更远离所述注视点的第二所致动光源更高的亮度水平。
附图说明
图1是示出具有内部照明系统的车辆的俯视平面图。
图2是描绘确定乘客舱内的驾驶员的注视方向的眼睛跟踪系统的图。
图3是示出根据本发明的一个优选实施例的车辆的部分的框图。
图4是示出相关联光源的色温的环境亮度的曲线图。
图5A、图5B和图5C是亮度映射图的图形描绘。
图6是响应于从特定亮度映射图选择亮度和注视点而应用于光源的光强度图。
图7是示出本发明的一种优选方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，车辆10(其可以是内燃车辆、电动车辆或混合动力车辆)具有带有驾驶员座椅12、前排乘客座椅13和后排乘客座椅14的乘客舱11。电子控制器模块15通过通信/电力网络16联接到多个光源18A至18L。每个光源18A至18L安装在相应位置，所述相应位置被配置为向车舱11的对应部分提供照亮。车舱11中的控制面板17具有在座椅12和13中的乘员触及范围内的手动开关或其他控件，以可选择地控制光源18A至18L。光源18A至18L中的至少一些具有可调整的输出亮度水平(即，是可调光的)。例如，光源18A至18L可以由使用本领域已知的壳体和透镜的发光二极管(LED)总成组成。每个光源18A至18L被配置为照亮乘客舱11中的相应照亮区。例如，光源18B可以具有指向座椅13前方的搁脚空间的照亮区。每个照亮区可以对应于接收高于阈值强度的光强度的区域。所述区域可以具有对应的中点(例如，其可以被定义为所述区域的几何中心或所述区域内具有峰值亮度的位置)。
图2描绘了从乘客舱21中的驾驶员座椅驾驶车辆的驾驶员20。顶置控制台22具有驾驶员跟踪相机23，其具有覆盖驾驶员20的面部25的视野24。驾驶员20正沿着注视方向26观看，使得驾驶员20观看注视点27。光源28安装在搁脚空间中并且具有包括注视点27的照亮区。另一个光源29安装在顶置控制台22中并且具有也包括注视点27的照亮区。在本发明的一些实施例中，具有包括注视点27的照亮区的光源被激活以共同提供照亮以辅助乘员，其中光源以基于中点和注视点27之间的接近度(例如，与其成比例)的相应亮度水平进行激活。因此，生成聚焦的光场，其根据乘员的感兴趣区域集中投射光。感兴趣区域附近的有益光被最大化并且外围光被减弱，使得提供有用的照亮而不会在感兴趣区域周围产生眩光或降低对比度。
图3中示出了本发明的示例性系统，其中控制器30通过电力/通信网络31连接到多个照明模块32、36、37和38。一些照明模块可以具有多个照明装置，诸如具有LED 33、34和35的模块32以及具有两个LED的模块36。控制器30联接到人机界面(HMI)40，其可以包括一个或多个手动开关元件41(例如，触摸屏显示器上的拨动开关或软开关)和用于接收口头语音命令的传声器42。立体相机43联接到控制器30以用于对用户(例如，驾驶员)进行成像以确定注视点。为了确定环境光水平(例如，以区分白天、黄昏和夜晚状况)，环境光传感器(ALS)45联接到控制器30。替代地，可以使用基于GPS的定位器45和时钟/年历46来获得预期的光状况，所述基于GPS的定位器和时钟/年历提供支持数据以使控制器30能够基于太阳在天空中的位置来确定夜晚和黄昏状况。例如，年历46可以包括太阳历表。定位器45和太阳年历46可以用于获得日落时间或日出时间，并且控制器30响应于实际本地时间与所获得的日落或日出时间之间的差值来确定环境照明状况。
控制器30联接到动力传动系统控制模块47以接收识别车辆的驾驶状态的数据信号，诸如车辆是否正在移动、挡位选择器是否不在驻车挡位置、发动机是否正在运行等。基于数据信号，可以禁止某些光源和/或亮度水平的可用性，使得驾驶员在驾驶时不会暴露于强光。
当用户希望根据他们的注视方向激活光源时，用户可以经由HMI40发起照亮请求。例如，照亮请求可以由乘员的手动动作组成，其中手动地按下开关元件41并且将对应的信号发送到控制器30。替代地，HMI 40可以包括语音识别系统，并且照亮请求可以由使用传声器42捕获的口头命令组成。
在模块中具有若干LED的目的可以是增加照亮区的面积，增加可用的光强度，或者实现具有可调光谱的光发射(例如，在可选择的色温下)。例如，LED 33可以是冷光源，LED34可以是暖光源，并且LED 35可以提供日光发射。冷光源可以具有在约3000K至约6500K的范围内的色温，并且暖光源可以具有在约2000K至约3500K的范围内的色温。在本发明的一些实施例中，基于乘客舱的环境照明状况是处于黄昏范围内还是处于夜晚范围来选择光源进行激活，以最佳地保留乘员的暗适应水平。在控制所生成的光场时，控制器30可以利用使用户的注视点的坐标与要由每个相应光源提供的对应的亮度水平相关的相应映射图。控制器30可以在环境照明状况处于黄昏范围时利用一组黄昏映射图，并且可以在处于夜晚范围时利用一组夜晚映射图。
图4示出了使环境光强度的大小与对应范围相关的曲线图50。因此，当环境光水平低于第一阈值T1时，检测到夜晚范围51。在夜晚范围51期间，可以专门激活暖光源，使得内部照明的使用对用户的暗适应具有最小的影响。当环境光水平在第一阈值T1与第二阈值T2之间时，检测到黄昏范围52。在黄昏范围52期间，当用户的视觉部分地暗适应时，可以专门激活冷光源以获得更好的可见性。当环境光水平高于第二阈值T2时，检测到中等范围53。在中等范围53中，可以产生更全的光谱(例如，通过激活具有日光色温的专用光源和/或通过同时激活暖光源和冷光源进行)。
图5A、图5B和图5C示出了光水平映射图的示例。可以提供用于不同场景的映射图，诸如1)用于在车辆静止时在夜晚环境光下使用的映射图，2)用于在车辆静止时在黄昏环境光下使用的映射图，3)用于在车辆移动时在夜晚环境光下使用的映射图，以及4)用于在车辆移动时在黄昏环境光下使用的映射图。映射图可以由表示乘客舱中可以与注视点重合的位置的二维或三维网格组成。对于每个映射图而言，可以提供对应于每个光源的覆盖范围，所述覆盖范围跨越乘客舱的部分，光源旨在照亮乘客舱的所述部分。对于一光源未被使用的任何特定场景而言，在对应的映射图上没有针对该光源的覆盖范围。对于其中某些注视点将由组合作用的不同光源照亮的场景而言，光源可以具有映射图的重叠覆盖范围。
照亮区包括乘客舱中的反射表面，所述反射表面反射来自特定光源的光。光源本身将优选地不被认为是照亮区的一部分。当乘员的注视点与光源重合时，可能期望从该源不提供光或仅提供微弱的光，以便确保乘员不会被打开的强光致盲。这很容易构建到对应的映射图中。
图5A示出了被配置为在车辆静止时在夜晚状况期间使用的映射图55。在夜晚状况中，将激活包括LED1、LED3和LED7的暖光源。对于光源LED1而言，覆盖范围56包括使乘客舱内的坐标与要从LED1提供的相应亮度水平相关的多个区域57、58和59。区域57对应于LED1的主照亮区。例如，当注视点位于区域57的坐标内时，可以以全亮度水平激活LED1。对于稍远离LED1的照亮区的中点的注视点而言，限定区域58，其中可以以略微降低的亮度水平(例如，70％)激活LED1。对于甚至更远离LED1的照亮区的中点的注视点而言，限定区域59，其中可以以更加降低的亮度水平(例如，40％)激活LED1。
对于光源LED3而言，覆盖范围60包括使乘客舱内的坐标与要从LED3提供的相应亮度水平相关的区域61和62。区域61对应于LED3的主照亮区。例如，当注视点位于区域61的坐标内时，可以以全亮度水平激活LED3。对于远离LED3的照亮区的中点的注视点而言，限定区域62以双侧延伸，其中可以以略微降低的亮度水平(例如，50％)激活LED3。由于覆盖范围56和60的重叠，因此一些注视点导致LED1和LED3两者同时被激活。例如，当注视点对应于区域58和区域62两者时，以部分亮度水平激活LED1和LED3。在落在区域59和61内的一些其他的注视点处，LED3可以以全亮度激活，而LED1则以部分亮度激活。对于LED7而言，可以提供用于全亮度的区域63，并且可以提供用于部分亮度的区域64。映射图55的不具有用于任何光源的任何激活区域的区域对应于未适当地放置光源以提供可接受的照亮的地方。当经历对应的状况时，未在映射图中表示的光源将不会被激活。例如，为夜晚环境光状况提供映射图55。因此，其可以仅包括暖光源，这是因为不需要激活任何冷光源。
对于黄昏环境光状况而言，使用如图5B所示的映射图，其包括用于冷光源LED2、LED4和LED8的覆盖范围。源LED2和LED4可以分别包括在与LED1和LED3相同的照明模块中，这导致其映射图区域处于类似的位置中。对于黄昏/静止车辆状况而言，LED2具有覆盖范围66，其包括用于基于注视点与LED2的照亮区的相应中点的接近度的不同的相应亮度水平的区域。LED4具有覆盖范围67，其包括用于基于注视点与LED4的照亮区的相应中点的接近度的不同的相应亮度水平的区域。LED8具有覆盖范围68。由于覆盖范围66和67的重叠，因此一些注视点导致中点靠近注视点的所致动光源提供比所致动光源中中点更远离注视点的不同的致动光源更高的亮度水平。
当车辆移动时，内部照明的可用性可能会显著减少。图5C示出了对应于夜晚/移动状况的映射图69，其中LED1仅以部分亮度水平激活并且仅响应于出现在更受限制区域处的注视点。因此，当注视点与区域70重合时，则提供LED1的第一部分亮度(例如，40％)。当注视点与区域71重合时，则可以提供LED1的部分亮度(例如，20％)。
还可以为驾驶员和非驾驶乘客提供不同的映射图集。向非驾驶乘客提供更高水平的照明可能是可接受的，这是因为驾驶分心对于此类乘客来说不是一个因素。对于自主车辆而言，可以将更高的亮度水平和对可用光源的更少限制构建到对应的亮度映射图中。
针对不同场景/状况指定的亮度水平的映射图提供了聚焦光场，其具有能够防止不期望的暗适应损失的色温。由于映射图的应用，一些光源可能处于全亮度下，而其他光源提供部分亮度或完全没有光。图6示出了乘客舱73，其具有因检测到的位于车舱73中的用户的注视方向而产生的针对多个LED光源所指明的亮度水平。
图7示出了用于控制车辆中的内部照明的方法的一个优选实施例。在步骤80中，所述方法等待用户激活“光聚焦”特征。一旦在步骤80中检测到激活命令(例如，拍手、口头命令或手动开关激活)，则在步骤81中基于乘客舱中的座椅位置来确定目标用户。在一些实施例中，可能不需要确定用户，这是因为注视跟踪硬件可能仅被安装用于评估驾驶员(即，目标用户自动地是驾驶员)。在步骤82中，确定环境照明状况。例如，将环境光水平或强度与阈值进行比较以对夜晚状况或黄昏状况进行分类。在步骤83中，确定车辆的运动状态(例如，车辆是在移动还是静止)。在步骤83中跟踪用户的注视，并且确定用户所看向的注视点。使用环境照明状况和车辆的运动状态，在步骤85中选择对应的光激活映射图。在步骤86中，从用于LED光源中的每一个的选定映射图检索亮度水平。检索到非零亮度的LED被激活，而所有其他LED则保持关闭。
当光聚焦特征保持活动时，在步骤87中监测用户注视、车辆运动状态和环境光水平的变化，并且对LED的激活进行任何必要的改变。在步骤88中，可以进行针对任何识别的用户偏好的适配。例如，用户可以在看着特定注视点的同时命令增加或减少特定光源。偏好可以用于修改一个或多个映射图以供将来使用。在步骤90中执行检查以确定光聚焦特征是否已经被停用。例如，用户可以发出口头命令以关闭内部照明。如果未停用，则返回到步骤87以继续监测。否则，在步骤91中关闭LED并且返回到步骤80。
根据一个实施例，控制器包括地理定位器和太阳年历以获得日落时间或日出时间，并且其中所述控制器响应于实际时间与所获得的日落或日出时间之间的差值来确定环境照明状况。
根据一个实施例，冷光源具有在约3000K至约6500K范围内的色温，并且其中暖光源具有在约2000K至约3500K范围内的色温。

Claims (15)

1.一种乘用车辆，其包括：
乘客舱，所述乘客舱被配置为接收多个乘员；
多个光源，所述多个光源安装在所述乘客舱中，其中每个光源被配置为照亮所述乘客舱中的相应照亮区，其中每个区具有中点，并且其中每个光源被配置为以最高达全亮度的多个亮度水平进行照亮；
注视跟踪器，所述注视跟踪器监测所述乘客舱的乘员以检测所述乘员所看的注视点；以及
控制器，所述控制器响应于来自所述乘员的照亮请求来致动所述光源中的至少两个以在所述注视点照亮所述乘客舱，其中所述控制器基于所述注视点与所述照亮区的相应中点的接近度使用所述注视点来选择用于每个光源的相应亮度水平，并且其中所致动光源中中点更靠近所述注视点的至少第一所致动光源提供比所述所致动光源中中点更远离所述注视点的第二所致动光源更高的亮度水平。
2.如权利要求1所述的乘用车辆，其中为了控制每个光源，所述控制器利用使所述注视点的坐标与对应的亮度水平相关的相应映射图。
3.如权利要求2所述的乘用车辆，其中所述控制器确定所述乘客舱的环境照明状况是处于黄昏范围还是处于夜晚范围，并且其中所述控制器在所述环境照明状况处于所述黄昏范围时利用一组黄昏映射图，并且在处于所述夜晚范围时利用一组夜晚映射图。
4.如权利要求3所述的乘用车辆，其中所述多个光源包括多个冷光源和多个暖光源，并且其中所述黄昏映射图用于控制所述冷光源，并且所述夜晚映射图用于控制所述暖光源。
5.如权利要求4所述的乘用车辆，其中所述冷光源具有在约3000K至约6500K范围内的色温，并且其中所述暖光源具有在约2000K至约3500K范围内的色温。
6.如权利要求3所述的乘用车辆，其还包括测量环境光强度的环境光传感器，其中所述环境光传感器联接到所述控制器，并且其中所述控制器响应于所测量的环境光强度来确定所述环境照明状况。
7.如权利要求1所述的乘用车辆，其中所述控制器确定所述车辆是在移动还是静止，并且其中所述控制器在所述车辆静止时利用一组静止映射图，并且在所述车辆移动时利用一组移动映射图。
8.如权利要求1所述的乘用车辆，其还包括：
环境光传感器，所述环境光传感器测量环境光强度；
其中所述控制器使用所测量的环境光强度来确定环境照明状况是处于黄昏范围还是处于夜晚范围，其中所述多个光源包括多个冷光源和多个暖光源，其中所述控制器在所述黄昏范围期间仅致动所述冷光源，并且其中所述控制器在所述夜晚范围期间仅致动所述暖光源。
9.如权利要求1所述的乘用车辆，其中所述控制器联接到语音识别系统，并且其中所述照亮请求由口头命令组成。
10.如权利要求1所述的乘用车辆，所述照亮请求由所述控制器感测到的所述乘员的手动动作组成。
11.如权利要求1所述的乘用车辆，其中所述注视跟踪器由基于相机的分析系统组成。
12.一种乘用车辆，其包括：
乘客舱，所述乘客舱被配置为接收多个乘员；
多个光源，所述多个光源安装在所述乘客舱中，其中每个光源被配置为照亮所述乘客舱中的相应照亮区，其中每个区具有中点，并且其中每个光源被配置为以最高达全亮度的多个亮度水平进行照亮；
环境光传感器，所述环境光传感器测量环境光强度；
注视跟踪器，所述注视跟踪器监测所述乘客舱的乘员以检测所述乘员所看的注视点；以及
控制器，所述控制器响应于来自所述乘员的照亮请求来根据所述注视点与所述照亮区的相应中点的接近度致动所述光源中的至少两个，其中所述控制器使用所测量的环境光强度来确定环境照明状况是处于黄昏范围还是处于夜晚范围，其中所述多个光源包括多个冷光源和多个暖光源，其中所述控制器在所述黄昏范围期间仅致动所述冷光源，并且其中所述控制器在所述夜晚范围期间仅致动所述暖光源。
13.一种控制车辆的乘客舱中的内部照明的方法，其包括以下步骤：
测量环境光水平；
响应于至少一个阈值而将所述环境光水平分类为夜晚状况或黄昏状况；
确定所述车辆的运动状态；
跟踪用户朝向所述乘客舱中的注视点的注视；
根据所分类的环境光水平和所述车辆运动状态从多个映射图中选择光激活映射图；
从用于所述车辆中的多个光源的选定映射图检索多个亮度水平，其中用于每个光源的相应亮度水平是基于所述注视点与由相应光源提供的照亮区的相应中点的接近度，并且其中所致动光源中中点更靠近所述注视点的至少第一所致动光源提供比所述所致动光源中中点更远离所述注视点的第二所致动光源更高的亮度水平。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述多个光源包括多个冷光源和多个暖光源，并且其中所述映射图包括用于控制所述冷光源的黄昏映射图和用于控制所述暖光源的夜晚映射图。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述冷光源具有在约3000K至约6500K范围内的色温，并且其中所述暖光源具有在约2000K至约3500K范围内的色温。
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