DE10026967A1 - Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung einer Lichtstärke mittels Sensor - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung einer Lichtstärke mittels Sensor

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Ermittlung einer Lichtstärke mittels Sensor sowie zur Beeinflussung einer von der ermittelten Lichtstärke abhängigen Stellgröße, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 9. DOLLAR A Um hierbei zu erreichen, daß die tatsächlichen Licht- oder Beleuchtungsverhältnisse ermittelbar sind und dadurch ein entsprechend tatsächlich effizient zutreffendes Nachregeln möglich ist, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das auf eine Fläche auftretende Fremdlicht integral erfaßt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Ermittlung einer Lichtstärke mittels Sensor, sowie zur Beeinflussung einer von der ermittelten Lichtstärke abhängigen Stellgröße, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 9.
Verfahren und Einrichtungen dieser Art sind vielfältig bekannt. Ein Sensor mißt die Beleuchtungsstärke und ändert hierzu proportional beispielsweise die Stromzufuhr zu einem Beleuchtungselement.
Aus der DE 44 35 235 A1 ist hierzu ein Strahler bekannt, welcher mit einem Sensor versehen ist. Der Strahler ist ein üblicher Halogenstrahler, mit relativ kompakter Bauweise. Das sich hierbei ergebende Problem ist die Hitzeentwicklung durch den Strahler selbst, die besonders dann problematisch wird, wenn sich in der Nähe des Strahlers Gegenstände befinden, die ggf. nur temporär in diesen nahen thermischen Wirkbereich kommen. So ist dieser bekannte Strahler mit einem Sensor versehen, welcher per Lichtleiter hinter dem eigentlichen lichtemittierenden Element samt Reflektor abgeschottet angeordnet ist. Lichtleiter führen das einer definierten Stelle einfallende Licht einem lichtempfindlichen Sensor zu. Hierbei ist der Sensor samt Lichtleiter so ausgelegt, daß lediglich Reflexionslicht von beispielsweise in die Nähe der Strahler kommenden Teile ermittelt wird. Befinden sich also kurzzeitig in der Nähe der Strahler Gegenstände, so führt dies zu einem höheren Reflexionslichtanteil, was vom Sensor registriert wird, so daß er die Lampe bzw. den Strahler ggf. kurzzeitig ausschalten kann, wenn der Gegenstand zu nahe in den thermischen Wirkbereich des Strahlers kommt. Lampen dieser Art werden oftmals bei Schrankbeleuchtungen eingesetzt, wobei über den besagten Sensor immer dann ein Strahler ausgeschaltet wird, wenn beispielsweise eine Schranktür geöffnet und somit nahe an einem Strahler vorbeigeführt wird.
Nachteil einer Einrichtung dieser Art ist, daß diese Strahleranordnung nebst Sensor nur für diesen Zweck einsetzbar ist.
Aus der DE 43 23 003 A1 ist ebenso eine sensorgesteuerte Abschaltung von Strahlerleuchten mit Halogenlampe bekannt. Hierbei wird eine Einrichtung verwendet, wie im vorstehend genannten Stand der Technik und dieselbe wird bei Küchenmöbeltüren an Strahlern verwendet, die an der Oberleiste oberhalb der Türen angeordnet sind.
Aus der Gebrauchsmusterschrift G 92 08 085.5 ist ebenso eine spezielle Bauform für einen Sensor mit Lichtleiter bekannt. Hierbei wird in der bereits vorstehend genannten Art und Weise ein Sensor hinter dem Reflektor einer Lampe angeordnet, so daß dieser lediglich Reflexionslicht registriert und davon abhängig die Lampe ein- oder ausschaltet.
Aus der DE 296 00 859 U1 ist ein Lichtsensor bekannt, welcher am Innenspiegel angeordnet ist. Dieser nimmt Blendlicht auf und steuert davon abhängig die Stellung des Spiegels, wodurch ggf. ein automatisches Abblenden gegeben ist. Je nach Bauform ist es auch hier als vorteilhaft vorgegeben, den Sensor versteckt anzuordnen und das Reflexionslicht durch Lichtleiter zuzuführen.
Sämtliche Einrichtungen und Verfahren der genannten Art beziehen sich auf lichtempfindliche Sensoren, die immer in Verbindung mit einer Beleuchtungsquelle eingesetzt sind, womit diese dann geregelt werden.
Bei der generellen Verwendung von Sensoren auch ohne den direkten Einsatz an einer Beleuchtungsquelle, werden diese insbesondere bei der Verwendung im Kraftfahrzeugbau an entsprechend günstiger Stelle plaziert. Für die Lichterfassung im Innenraum einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges wird sie somit irgendwo im Innenraum und zur Erfassung von Außenlicht irgendwo außerhalb des Fahrgastraumes in einer nach außen weisenden Öffnung der Karosserie angeordnet. Nachteilig ist dabei grundsätzlich, daß Sensoren dieser Art lediglich einen punktuellen Lichteinfall erfassen. Da die Sensoren mikroelektronische integrierte Systeme sind, ist deren entsprechende Erfassungsfläche auch relativ klein. Durch die ausschließliche Erfassung von nur punktuell einfallendem Licht kommt es jedoch naturgemäß zu erheblichen Fehlinterpretationen, insbesondere dann, wenn die Sensoren durch ihre Positionierung teilweise abgeschattet werden oder durch einen relativ lokalen Lichteinfall durch eine Fremdleuchte zwar eine hohe Lichtstärke ermitteln, diese jedoch nicht als lediglich lokal differenzieren können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß die tatsächlichen Licht- oder Beleuchtungsverhältnisse ermittelbar sind und dadurch ein entsprechend tatsächlich effizient zutreffendes Nachregeln möglich ist.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2-8 angegeben.
Im Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 9 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den abhängigen übrigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung sowohl in verfahrensmäßiger, als auch in einrichtungsgemäßer Weise ist, daß das auf eine Fläche auftreffende Fremdlicht integral erfaßt wird. Dabei ist die Fläche, auf die das Licht einfällt, größer als die Sensorfläche ggf. sogar erheblich größer. Somit wird der eingangs genannte nachteilige Effekt der nur punktuellen Erfassung der Lichtstärke beseitigt und es kann somit auf die gesamt erfaßte, tatsächliche Beleuchtungssituation zutreffend dahin geregelt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß bei einem Kraftfahrzeug der Sensor als Tageslichtsensor eingesetzt wird und als Stell- oder Steuergröße die Anzeigen- oder Displaybeleuchtungsstärke automatisch verändert wird. Bei der Verwendung als Tageslichtsensor werden also die äußeren Beleuchtungsverhältnisse auf einer Fläche, die größer als die Sensorfläche ist, integral erfaßt und Blendungen oder Reflexionen von Scheinwerfern oder dgl. werden über die gesamt erfaßte Fläche integral gemittelt, so daß diese nicht zu Fehleinstellungen beispielsweise der Anzeigen- oder der Displaybeleuchtungsstärke führen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß die Anzeigen- oder Displaybeleuchtungsstärke antiproportional zur ermittelten äußeren Beleuchtungsstärke bzw. Lichtstärke verändert wird. Dies bedeutet, daß bei Abnahme der Lichtstärke, also am Abend oder in frühen Morgenstunden, im Extremum sogar bei Nacht oder bei Tunnelfahrt, ein maximales Anheben der Beleuchtungsstärke der Anzeigen- oder Displaybeleuchtung bewirkt wird. Hierdurch erfolgt eine stete, optimale Anpassung an die Sichtverhältnisse, und dem Fahrzeugführer wird hiermit ein ansonsten mühsames Nachregeln von Hand erspart, was im übrigen auch der Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit auf den eigentlichen Fahrbetrieb zugute kommt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß die Farbsteuerung der Anzeigen- oder Displaybeleuchtung in Abhängigkeit zur äußeren Beleuchtungsstärke verändert wird. Hiermit wird nun nicht nur die Beleuchtungsstärke als solches verändert, sondern bei entsprechenden Lichtverhältnissen auch der Kontrast oder die Farbgebung angepaßt. Dies führt zu einer über die reine Beleuchtungsstärkeregelung hinaus optimaleren Anpassung an gegebene Lichtverhältnisse. Hierdurch wird bei schwierigen Lichtverhältnissen, insbesondere bei Dämmerungslichtverhältnissen eine optimale Unterstützung der Augen des Fahrzeugführers gewährt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß die Lichtanlage bei Unterschreiten einer Schwelle der äußeren Lichtstärke zugeschaltet und ggf. bei Überschreiten wieder automatisch abgeschaltet wird. Hierdurch wird insbesondere auf die Durchfahrung von Tunnel- oder sonstigen extrem abgeschatteten Fahrbahnabschnitten abgestellt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß bei einem Kraftfahrzeug die Lichtstärke direkt im Außenraum, d. h. außerhalb des Fahrgastraumes ermittelt wird. Durch die Ermittlung außerhalb des Fahrgastraumes, werden die Lichtverhältnisse direkt erfaßt.
Alternativ dazu kann auch die Lichtstärke innerhalb des Kraftfahrzeugzeuges bzw. innerhalb des Fahrgastraumes des Kraftfahrzeuges ermittelt werden, was dann ggf. den tatsächlichen, im Fahrgastraum vorliegenden Lichtverhältnissen Rechnung trägt. Gegebenenfalls können in bestimmten Situationen hierdurch bessere Anpassungen der beleuchteten Elemente, oder Armaturen im Fahrgastraum vorgenommen werden, als bei der erstgenannten Alternative.
Hinsichtlich einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art besteht der Kern der Erfindung darin, daß der Sensor mit optischen Mitteln versehen ist, über welche die Lichtstärke des auf eine Fläche einfallenden Lichtes integral erfaßbar ist.
Hierzu können nun entweder Lichtleitersysteme eingesetzt werden oder aber auch optische Mittel, wie optische Linsen, und/oder gekrümmte Spiegel.
Im erst genannten Fall besteht ein Ausführungsbeispiel darin, daß ein direkt vom Fremdlicht beleuchtetes Flächensegment von einem rahmenartigen, mit einem Sensor in lichtschlüssiger Verbindung stehenden Lichtleiter umgeben ist, welcher so angeordnet ist, daß vom besagten Flächensegment reflektiertes Fremdlicht integral erfaßbar ist.
Alternativ dazu kann das lichtleitende Material auch flächig angeordnet sein, wodurch ggf. durch eine entsprechende Formung und der so bewirkten Reflexion innerhalb des Lichtleiters eine Sammlung und letztendliche Fokussierung des einfallenden Lichtes auf den Sensor hin möglich ist.
Eine weitere Möglichkeit in der Ausgestaltung besteht darin, daß der Sensor mit einer optischen Linse oder einem Linsensystem versehen ist, welches auf eine Fremdlicht reflektierende Fläche oder ein Flächensegment defokussiert gerichtet ist. Defokussiert bedeutet, daß die Fläche als solches vom Linsensystem optisch ganz erfaßt wird und erst hinter dem Linsensystem, nämlich sensorseitig eine Fokussierung auf die Sensoroberfläche erfolgt. Auch hier wird das Licht bzw. das einfallende Fremdlicht auf ein entsprechendes Flächensegment flächig erfaßt, d. h. integral erfaßt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß ein entsprechendes Flächensegment innerhalb eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges, alternativ dazu aber auch außerhalb des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist bzw. angeordnet sein kann. Die Wirkung dessen ist oben bereits zu den Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargelegt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, daß der Sensor mit einer prozessorgesteuerten Einheit zur Ermittlung der Stellgrößen für besagte Beleuchtungsveränderung verbunden ist.
Hierzu ist in letzter vorteilhafter Ausgestaltung angegeben, daß die besagte Einheit Stellgrößen ermittelt und erzeugt, die mit der Außen- und Fahrlichtanlage verbunden sind. Das heißt, zusätzlich zur Anpassung der Beleuchtungsstärke von Anzeigen und Displays wird vom Außenlicht abhängig auch eine Steuerung der Außenlichtanlage vorgenommen. Dies geschieht dann beispielsweise in Verwendung als sog. Tunnelsensor. Hierbei ist es jedoch wesentlich, diesen besagten Tunnelsensor in der Art der vorgegebenen Erfindung zu betreiben, nämlich die Lichterfassung nicht punktuell über die Sensorfläche direkt, sondern über eine integrale Erfassung einer beleuchteten Fläche vorzunehmen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1: Lichtsensor mit integralem Lichtleiter.
Fig. 2: Lichtsensor mit optischem Linsensystem.
Fig. 3: Sensor mit funktioneller Beschaltung.
Fig. 1 zeigt die Verwendung eines Lichtleiters 2, der rahmenartig um eine integrale Erfassungsfläche 1 für einfallendes Licht angeordnet ist. Das auf der besagten integralen Erfassungsfläche 1 einfallende Licht wird sozusagen von dem bezüglich der Erfassungsfläche 1 vorstehend angeordneten Lichtleiterrahmen 2 gesammelt und das so gesammelt erfaßte Licht wird sodann über eine entsprechende Lichtleiteranformung auf die aktive Oberfläche des Sensors 3 gebracht. Dabei ist die integrale Erfassungsfläche 1, die vom Lichtleitermaterial umrahmt wird, erheblich, d. h. um ein Vielfaches größer als die eigentliche Sensoroberfläche. Somit erfolgt eine integrale, von punktuellem Lichteinfall unabhängige Erfassung der Lichtstärke. Der entsprechende Sensorwert wird in einer entsprechenden prozessorgesteuerten Einheit 4 nachfolgend ausgewertet und sodann werden entsprechende Stellgrößen ermittelt und generiert.
Fig. 2 zeigt die Verwendung eines optischen Linsensystemes 5. Auch hierbei wird eine Erfassungsfläche 1 verwendet und das darauf einfallende Licht gemessen. Dies erfolgt über ein optisches Linsensystem 5, welches auf die Erfassungsfläche 1 defokussiert ist und erst hinter dem Linsensystem ist der entsprechende Sensor 3 im Fokus der Linse angeordnet, so daß das von der gesamten Erfassungsfläche 1 erfaßte, ggf. Reflexionslicht, auf die Sensoroberfläche fokussiert wird. Auch hierbei ist die Erfassungsfläche 1 um ein Vielfaches größer als die Oberfläche des Sensors 3, so daß die besagte erfindungsgemäße integrale Lichterfassung möglich ist.
Fig. 3 zeigt schematisch die Beschaltung des Sensors 3 als solches. Dem Sensor 3 nachfolgend ist eine prozessorgesteuerte Einheit 4 zugeordnet, in welcher die Lichtstärke integral erfaßt und entsprechend integral ausgewertet wird. Es erfolgt somit der Lichteinfall auf eine Erfassungsfläche 1, die um ein Vielfaches größer ist, als die Sensoroberfläche, womit der eingangs genannte Nachteil der lediglich nur punktuellen Erfassung von Licht vermieden wird. Innerhalb der prozessorgesteuerten Einheit 4 wird eine entsprechende integrale Mittelung des eingefallenen Lichtes vorgenommen. Davon abhängig werden innerhalb der prozessorgesteuerten Einheit 4 auch Stellgrößen für die abhängig vom Lichteinfall und der Lichtstärke gemachte Veränderung der Anzeigenbeleuchtung 10 im Sinne der Helligkeit, aber auch im Sinne von Kontrastierung und Farbgenerierung beeinflußt. Eine weitere Möglichkeit der Stellgrößenberücksichtigung ist, von dem einfallenden Licht über den besagten Sensor abhängig die Lichtanlage 20 am Fahrzeug zu betätigen bzw. ein- und auszuschalten, ggf. auch auf Aufblendung und Abblendung Einfluß zu nehmen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Ermittlung einer Lichtstärke mittels Sensor sowie zur Beeinflussung einer von der ermittelten Lichtstärke abhängigen Stellgröße, dadurch gekennzeichnet, daß das auf eine Fläche auftreffende Fremdlicht integral erfaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kraftfahrzeug der Sensor als Tageslichtsensor eingesetzt wird und als Stell- oder Steuergröße die Anzeigen- oder Displaybeleuchtungsstärke verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigen- oder Displaybeleuchtungsstärke antiproportional zur ermittelten äußeren Beleuchtungsstärke verändert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbsteuerung der Anzeigen und/oder der Displays in Abhängigkeit zur äußeren Beleuchtungsstärke verändert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontraststeuerung der Anzeigen- und/oder der Displays in Abhängigkeit zur äußeren Beleuchtungsstärke verändert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtanlage bei Unterschreiten einer Schwelle der äußeren Beleuchtungsstärke oder Lichtstärke zugeschaltet und ggf. bei Überschreiten wieder automatisch abgeschaltet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kraftfahrzeug die Beleuchtungsstärke direkt im Außenraum, d. h. außerhalb des Fahrgastraumes ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kraftfahrzeug innerhalb des Fahrgastraumes die Lichtstärke ermittelt wird.
9. Einrichtung zur Ermittlung der Lichtstärke mittels Sensor sowie mit Regelelementen zur Beeinflussung einer von der Lichtstärke abhängigen Stellgröße, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) mit optischen Mitteln (2, 5) versehen ist, über welche die Lichtstärke des auf eine Fläche (1) einfallenden Lichtes, welche größer als die Sensorfläche ist, integral erfaßbar ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkt vom Fremdlicht beleuchtete Fläche (1) von einem rahmenartigen, mit einem Sensor (3) in lichtschlüssiger Verbindung stehenden Lichtleiter (2) umgeben ist, welcher so angeordnet ist, daß von besagtem Flächensegment reflektiertes Fremdlicht integral erfaßbar ist.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtleitende Material flächig angeordnet ist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) mit einer Linse (5) oder einem Linsensystem versehen ist, welches auf eine Fremdlicht reflektierende Fläche (1) oder ein Flächensegment defokussiert gerichtet ist.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende Flächensegment (1) innerhalb eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechende Flächensegment (1) außerhalb eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) mit einer prozessorgesteuerten Einheit (4) zur Ermittlung der Stellgrößen für besagte Beleuchtungsveränderung verbunden ist.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung bzw. die prozessorgesteuerte Einheit (4) stellgrößenseitig mit der Außen- und Fahrlichtanlage (20) des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung bzw. die prozessorgesteuerte Einheit (4) stellgrößenseitig mit dem Kombiinstrument (10) oder einem anderen Anzeigeinstrument verbunden ist.
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