DE102004011020B4

DE102004011020B4 - Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers

Info

Publication number: DE102004011020B4
Application number: DE102004011020A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. Driescher; Andreas Dr.-Ing. Eckardt; Michael Greiner-Bär
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: DE102004011020A1

Abstract

Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers, umfassend mindestens eine gepulste Lichtquelle und mindestens ein mit der Lichtquelle synchronisiertes Lichtventil, wobei die Lichtquelle mit einer Frequenz größer 50 Hz getaktet ist und die Pulsauszeit ein Vielfaches größer als die Pulseinzeit ist,
die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges umfasst, wobei einer Bewegungsrichtung eine Leuchtphase innerhalb der Pulsperiodendauer zugeordnet ist, und die Lichtquelle mit der Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung synchronisiert ist,
wobei die Leuchtphasen einer Bewegungsrichtung und der entgegengesetzten Bewegungsrichtung einen maximalen zeitlichen Abstand innerhalb einer Pulsperiodendauer aufweisen, wobei
die Aufzeiten des Lichtventils über die Pulseinzeit verlängert sind und die Vorrichtung eine fahrzeuginterne Uhr umfasst, die mit einer globalen Referenzzeit abgleichbar ist,
die Vorrichtung mindestens einen Spiegel umfasst, dessen Reflexionsverhalten steuerbar ist, wobei in den Leuchtphasen das Reflexionsvermögen des Spiegels reduziert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Durch Blendwirkung im Straßenverkehr während der Dunkelheit geschehen immer wieder schwere Unfälle. Die Ursachen für die Blendwirkung sind häufig die Scheinwerfer des Gegenverkehrs, wobei die Blendwirkung durch äußere Umstände wie nasse Fahrbahn, Nebel oder falsch eingestellte Scheinwerfer noch verstärkt werden können.
Zur Vermeidung der Blendung des Gegenverkehrs und der besseren Fahrbahnausleuchtung sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die den Scheinwerfer anhand von Sensorsignalen dynamisch stets so ausregeln, dass dieser optimal eingestellt ist. Derartige Vorrichtungen sind jedoch relativ aufwendig und lösen darüber hinaus nicht das Grundproblem der Blendung durch die Scheinwerfer des Gegenverkehrs.

Aus der DE 22 04 102 ist eine Einrichtung zur Verhinderung einer Blendung der Fahrer von sich auf demselben Verkehrsweg begegnenden Fahrzeugen bekannt, die Scheinwerfer zur Beleuchtung des vor ihnen liegenden Teils des Verkehrsweges haben, bei welcher den Scheinwerfern jeweils eine Lichtveränderungsvorrichtung und den Fahrern jeweils eine entsprechende Lichtauswahlvorrichtung, die im Wesentlichen nur Licht von den Scheinwerfern der Fahrzeuge der eigenen Fahrtrichtung, nicht jedoch von den Scheinwerfern der Fahrzeuge der entgegenkommenden Fahrzeuge durchlässt, zugeordnet sind, wobei die Lichtveränderungsvorrichtung die Intensität des Scheinwerferlichtes mit einer vorgegebenen Frequenz und Phase moduliert. Die Lichtauswahlvorrichtung enthält ein gleichphasig mit dem Scheinwerferlicht des Fahrzeuges gesteuertes Lichtventil und eine Synchronvorrichtung, die die Intensität des Scheinwerferlichtes und die Öffnungsperiode der Lichtventile der sich begegnenden Fahrzeuge gegenphasig steuert.

Weiter offenbart diese Druckschrift, dass die Lichtveränderungseinrichtung ein periodisches Ein- und Ausschalten der Scheinwerfer bewirkt, also eine Impulsansteuerung. Beispielhaft werden im Pulsbetrieb arbeitende elektrische Entladungslampen genannt. Die Frequenz der von den Scheinwerfern ausgestrahlten Lichtimpulse soll vorzugsweise oberhalb der Flimmerfrequenz liegen, wobei beispielhaft 50–60 Hz angegeben werden. Zusätzlich offenbart die Druckschrift, durch Markierungen an Straßenbegrenzungspfählen, Straßenschildern und dergleichen jeder Fahrtrichtung eine der beiden Halbwellen der Synchronisationsfrequenz für die Lichtausstrahlung zuzuteilen.

Aus der EP 1 275 556 A2 bzw. DE 101 34 770 A1 ist eine Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers bekannt, umfassend mindestens zwei gepulste Lichtquellen und mindestens ein mit den Lichtquellen synchronisiertes Lichtventil, wobei die Lichtquellen als LED-Array ausgebildet sind, die vorzugsweise mit einer Frequenz größer 50 Hz getaktet sind. Dabei wird die Pulsauszeit ein Vielfaches größer als die Pulseinzeit gewählt, wobei die Pulsfrequenz und/oder die Pulsphase durch einen Zufallsgenerator generiert werden. Dabei kann aber in der Pulsauszeit durchaus mit einer Grundhelligkeit abgestrahlt werden. In dem Sinne soll der Begriff auch nachfolgend verstanden werden. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass die synchrone Lichtemission eines Kraftfahrzeuges und eines entgegenkommenden Kraftfahrzeuges nicht prinzipbedingt vermieden wird, sondern nur statistisch reduziert wird. Insbesondere bei sehr hoher Verkehrsdichte kann es daher weiter, wenn auch reduziert, zu Blendungen durch den Gegenverkehr kommen. Ein weiteres Problem ist, dass es damit zu zufälligen Überschneidungen kommen kann, die schlecht vorhersehbar sind. Dies wiederum erschwert die Einstellung einer Grundhelligkeit.

Aus der GB-720 479 A ist eine Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers bekannt, umfassend mindestens eine gepulste Lichtquelle und mindestens ein mit der Lichtquelle synchronisiertes Lichtventil, wobei die Lichtquelle mit einer Frequenz größer 50 Hz getaktet ist und die Pulsauszeit ein Vielfaches größer als die Pulseinzeit ist. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges auf, wobei einer Bewegungsrichtung eine Leuchtphase innerhalb der Pulsperiodendauer zugeordnet ist und die Lichtquelle mit der Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung synchronisiert ist. Die Leuchtphase einer Bewegungsrichtung und der entgegengesetzten Bewegungsrichtung weisen dabei einen maximalen zeitlichen Abstand innerhalb der Pulsperiodendauer auf. Die Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung ist dabei als Kompass mit Goniometer ausgebildet.

Aus der US-4,799,768 A ist ein Rückspiegel für Kraftfahrzeuge bekannt, dessen Reflexionsvermögen zur Reduzierung von Blenderscheinungen steuerbar ist.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers weiter zu verbessern.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges, wobei einer Bewegungsrichtung eine Leuchtphase innerhalb der Pulsperiodendauer zugeordnet ist und die Lichtquelle mit der Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung synchronisiert ist. Dies ermöglicht es, das Leuchtverhalten anderer Kraftfahrzeuge, die ebenfalls mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet sind, zuverlässig vorauszusagen. Dadurch können die Blenderscheinungen weiter reduziert werden.

Die Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung ist als Trägheitsnavigationssystem (Inertial Measurement Unit; IMU) ausgebildet.

Weiter weisen die Leuchtphasen einer Bewegungsrichtung und der entgegengesetzten Bewegungsrichtung einen maximalen zeitlichen Abstand innerhalb einer Pulsperiodendauer auf. Dabei wird ausgenutzt, dass die stärkste Blendung durch den Gegenverkehr auftritt, also durch Kraftfahrzeuge mit entgegengesetzter Bewegungsrichtung. Durch den maximalen Abstand der Leuchtphasen ist das jeweilige Lichtventil geschlossen, wenn das andere Fahrzeug leuchtet.

Die Aufzeiten des Lichtventils sind über die Pulseinzeit verlängert. Hierdurch wird die Wahrnehmung nur kurzzeitig sichtbarer Ereignisse verbessert, ohne die Reduzierung der Blendwirkung zu beeinträchtigen. Dabei kann die Verlängerung der Öffnungszeiten des Lichtventils symmetrisch um die Pulseinzeit gelegt werden oder nur einseitig, d.h. nur vor oder nach dem Lichtimpuls ist das Lichtventil schon oder noch geöffnet.

Die Leuchtphase wird innerhalb der Taktperiode kontinuierlich mit einer Änderung der Bewegungsrichtung nachgeführt.

Alternativ können auch bestimmten Winkelbereichen der Bewegungsrichtung fest eine Leuchtphase zugeordnet werden. Auch eine Kombination beider Verfahren ist möglich, beispielsweise in der Form, dass bei einem Wechsel der Winkelbereiche der Übergang der Leuchtphase kontinuierlich erfolgt, dann aber wieder innerhalb des Winkelbereiches fest bleibt.

Weiter umfasst die Vorrichtung eine fahrzeuginterne Uhr, die mit einer globalen Referenzzeit abgleichbar ist. Hierdurch können alle Fahrzeuge nahezu synchron aufeinander abgestimmt werden. Vorzugsweise erfolgt die Übertragung der Referenzzeiten über Fahrstrecken (z.B. GPS, Glonass, Galileo, DCF-Zeit).

Die Lichtquellen sind als LED-Array ausgebildet. Neben der langen Lebensdauer lassen sich mit LEDs auch extrem kurze Ein- und Ausschaltflanken realisieren. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Abführung von elektrischer Verlustleistung. Aufgrund der einfachen Zusammenhänge zwischen Lichtleistung und Strom lässt sich die Leistung sehr einfach steuern. Des Weiteren sind auch die Ausfälle einzelner LEDs unkritisch, so dass die Zuverlässigkeit des Scheinwerfers sehr hoch ist.

Des Weiteren umfasst die Vorrichtung mindestens einen Spiegel, dessen Reflexionsverhalten steuerbar ist, wobei in den Leuchtphasen das Reflexionsvermögen des Spiegels reduziert wird. Dabei wird ausgenutzt, dass Blendungen über die Außen- bzw. Rückspiegel durch nachfolgende Kraftfahrzeuge verursacht werden, die in die gleiche Richtung fahren. Durch eine Reduzierung des Reflexionsvermögens kann diese Blendung reduziert werden, ohne die Wahrnehmung des rückwärtigen Verkehrs spürbar zu beeinträchtigen.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die LEDs im Überlastbereich betrieben, wobei der zeitlich arithmetische Mittelwert für die Stromstärke kleiner/gleich dem Grenzwert für den Dauerbetrieb der Stromstärke der LEDs entspricht. Aufgrund des proportionalen Zusammenhanges zwischen Lichtleistung und Stromstärke kann dadurch mit einer geringen Anzahl von LEDs die notwendige Lichtleistung erzeugt werden, ohne diese zu zerstören.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lichtventil in die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges integriert oder in einer klappbaren Blende angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Lichtventil als Shutterbrille ausgebildet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Shutterbrille zur drahtlosen Signalübertragung mit mindestens einem IR-Empfänger ausgebildet, so dass den Fahrer störende Leitungen entfallen. Die Verwendung einer Brille hat dabei gegenüber der Anordnung des Lichtventils in einer klappbaren Blende den Vorteil, dass die meisten Fahrer durch Sonnenbrillen ohnehin an das Tragen von Brillen beim Fahren gewöhnt sind, so dass die psychologische Umstellung entfällt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ansteuereinrichtung für das Lichtventil redundant ausgebildet, was die Ausfallsicherheit weiter erhöht. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist das Lichtventil derart ausgebildet, dass dieses im Störungsfall permanent transparent geschaltet ist, wobei unter Störungsfall eine Unterbrechung der Signalwege oder ein Kurzschluss gegen Masse oder Versorgungsspannung verstanden wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind jeweils mindestens zwei voneinander getrennte und schaltbare Teilarrays zur Erzeugung des Abblend- und des Fernlichtes vorgesehen. Dadurch lassen sich sehr einfach unterschiedliche Beleuchtungsarten in einen Scheinwerfer integrieren. Selbstverständlich kann auch alternativ oder zusätzlich das Standlicht integriert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ansteuerungseinrichtung für das Lichtventil mindestens eine Fotozelle zugeordnet, wobei die Ansteuereinrichtung das Tastverhältnis in Abhängigkeit der Signale der Fotozelle zu einer konstanten Grundhelligkeit nachregelt. Dadurch wird verhindert, dass der Fahrer seine Umgebung nur noch dunkel wahrnimmt, obwohl keine Gefahr von Blendung besteht.

Vorzugsweise sind das Tastverhältnis und/oder die Grundhelligkeit manuell einstellbar, so dass sich jeder Nutzer individuell seine Beleuchtungsverhältnisse auswählen kann, wobei aus Sicherheitsgründen bestimmte Wertebereiche vorgegeben sein können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 eine beispielhafte Segmentierung der Fahrtrichtungen,
2 eine schematische Darstellung der Lichtimpulse über der Zeit und
3 eine Detaildarstellung der Leuchtphase innerhalb einer Pulsperiodendauer.
In der 1 ist eine Segmentierung der verschiedenen Fahrtrichtungen dargestellt, wobei hierbei eine Unterteilung in acht Segmente dargestellt ist. Die Winkel laufen von Norden beginnend im Uhrzeigersinn. Jeweils 45° bilden ein Segment, wobei die acht Segmente den Vollkreis bilden. Der Winkelbereich 0°–45° ist der Bereich 1, 45°–90° Bereich 2 und schließlich 315°–360° entsprechen dem Bereich 8. Für die Behandlung der Winkel zwischen zwei Segmenten, beispielsweise 45°, sind verschiedene Ansätze denkbar. Beispielsweise kann dieser immer dem höheren Bereich zugeordnet werden oder der vorangegangene Winkel wird berücksichtigt, so dass beispielsweise bei zuvor 40° die 45° nach dem ersten Bereich zugeordnet werden, wohingegen bei zuvor 50° die 45° dem zweiten Bereich zugeordnet werden.
Sei nun angenommen, dass die Lichtquelle mit einer Frequenz von 50 Hz getaktet wird, so beträgt die Taktzeit bzw. Pulsperiodendauer 20 ms. Dies ist schematisch in 2 dargestellt, wobei die dicken Striche nur zur besseren Orientierung dienen. Die betrachtete Zeit von einer Sekunde setzt sich also aus 50 gleichen Zeitabschnitten von jeweils 20 ms zusammen, wobei die Pulsauszeit vorzugsweise ein Vielfaches, weiter vorzugsweise entsprechend der Anzahl der gewählten Segmente, größer als die Pulseinzeit ist. Im dargestellten Beispiel mit acht Segmenten ist die Pulseinzeit also beispielsweise 20 ms/8 = 2,5 ms und entsprechend die Pulsauszeit 17,5 ms. Je nach erfasster Fahrtrichtung wird nun die Pulseinzeit bzw. Leuchtphase innerhalb der Pulsperiodendauer von 20 ms verteilt, was beispielsweise in 3 für eine Pulsperiodendauer gezeigt ist, wobei angenommen sei, dass die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges einem Winkel des dritten Segmentes entspricht. Wie nun der 3 zu entnehmen ist, ist die Pulsperiodendauer in acht Bereiche unterteilt, wobei der Lichtpuls LP im dritten Bereich emittiert wird. Entsprechend wird ein Lichtpuls des Gegenverkehrs im siebten Bereich der Pulsperiodendauer emittiert, so dass die beiden Lichtpulse maximalen zeitlichen Abstand aufweisen. Daher kann beispielsweise das Lichtventil im dargestellten Beispiel im 2–4 Bereich der Pulsperiodendauer geöffnet werden, wobei keine Blendung auftritt, aber gleichzeitig die Wahrnehmzeit gegenüber dem Stand der Technik verdreifacht wird.

Claims

Vorrichtung zur Reduzierung von Blenderscheinungen eines Kraftfahrzeugführers, umfassend mindestens eine gepulste Lichtquelle und mindestens ein mit der Lichtquelle synchronisiertes Lichtventil, wobei die Lichtquelle mit einer Frequenz größer 50 Hz getaktet ist und die Pulsauszeit ein Vielfaches größer als die Pulseinzeit ist, die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges umfasst, wobei einer Bewegungsrichtung eine Leuchtphase innerhalb der Pulsperiodendauer zugeordnet ist, und die Lichtquelle mit der Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung synchronisiert ist, wobei die Leuchtphasen einer Bewegungsrichtung und der entgegengesetzten Bewegungsrichtung einen maximalen zeitlichen Abstand innerhalb einer Pulsperiodendauer aufweisen, wobei die Aufzeiten des Lichtventils über die Pulseinzeit verlängert sind und die Vorrichtung eine fahrzeuginterne Uhr umfasst, die mit einer globalen Referenzzeit abgleichbar ist, die Vorrichtung mindestens einen Spiegel umfasst, dessen Reflexionsverhalten steuerbar ist, wobei in den Leuchtphasen das Reflexionsvermögen des Spiegels reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erfassung der Bewegungsrichtung als Trägheitsnavigationssystem ausgebildet ist, die Leuchtphase innerhalb der Taktperiode kontinuierlich mit einer Änderung der Bewegungsrichtung nachgeführt wird oder bestimmten Winkelbereichen der Bewegungsrichtung fest eine Leuchtphase zugeordnet ist, wobei die Lichtquellen als LED-Array ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs im Überlastbereich betrieben werden, wobei der zeitlich arithmetische Mittelwert der Stromstärke kleiner/gleich dem Grenzwert für den Dauerbetrieb der Stromstärke der LEDs entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtventil in die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges und/oder in eine klappbare Blende und/oder in eine Brille integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung und/oder die Energieversorgung der Ansteuereinrichtung redundant ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtventil im Störungsfall transparent geschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils voneinander getrennte und schaltbare Teilarrays zur Erzeugung des Abblend- und des Fernlichts vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuereinrichtung für das Lichtventil mindestens eine Fotozelle zugeordnet ist und die Ansteuereinrichtung das Tastverhältnis und/oder die Intensität in Abhängigkeit der Signale der Fotozelle zu einer konstanten Grundhelligkeit für den Fahrer nachregelt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis und/oder die Grundhelligkeit manuell einstellbar ist.