DE102005020950B4 - Aktives Nachtsichtsystem mit vollständig synchronisierter Lichtquelle und Empfänger - Google Patents

Aktives Nachtsichtsystem mit vollständig synchronisierter Lichtquelle und Empfänger Download PDF

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Abstract

Aktives Nachtsichtsystem (10), das aufweist:
eine Zählerschaltung (101, 122), die ein erstes Oszillationssignal (48) aufnimmt und ein zweites Oszillationssignal (50) erzeugt;
einen Taktzyklus-Generator (102), der ein Vor-Triggersignal (110) erzeugt, das einen ersten Taktzyklus besitzt, in Abhängigkeit des ersten Oszillationssignals (48) und des zweiten Oszillationssignals (50);
einen Impuls-End-Detektor (104), der Impulsenden des ersten Oszillationssignals (48) und des zweiten Oszillationssignals (50) erfasst und ein Post-Triggersignal (43) erzeugt, das einen zweiten Taktzyklus (51) besitzt; und
eine Lichtquellen-Steuereinheit (42), die eine Lichtquelle (26) in Abhängigkeit des zweiten Taktzyklus (51) betätigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Nachtsichtsysteme und, insbesondere, auf ein System zum Betreiben einer Lichtquelle und eines entsprechenden Empfängers eines aktiven Nachtsichtsystems.
  • Nachtsichtsysteme ermöglichen, dass Insassen eines Fahrzeugs besser Objekte während Bedingungen unter einem relativ niedrigen Pegel an sichtbarem Licht, wie beispielsweise zu Nachtzeiten, sehen. Nachtsichtsysteme werden typischerweise als entweder passive Nachtsichtsysteme oder aktive Nachtsichtsysteme klassifiziert. Passive Systeme erfassen einfach infrarotes Umgebungslicht, emittiert von Objekten innerhalb einer bestimmten Umgebung. Aktive Systeme verwenden eine Lichtquelle, um einen Zielbereich zu beleuchten und darauf folgend infrarotes Licht, reflektiert von Objekten innerhalb dieses Bereichs, zu erfassen.
  • Aktive Systeme, die beispielsweise aus der US 2003/0066965 A1 , der EP 1 392 054 A2 , der EP 1 376 154 A1 oder der US 3,661,549 bekannt sind, führen zu einer verbesserten Auflösung und Bilddeutlichkeit gegenüber passiven Systemen. Aktive Systeme verwenden Laser- oder Glühlampenlichtquellen, um einen Beleuchtungsstrahl zu erzeugen, der Lichtenergie im nahen Infrarot besitzt, und ladungsgekoppelte Vorrichtungen oder CMOS-Kameras, um reflektiertes, infrarotes Licht zu erfassen. Aktive Systeme setzen üblicherweise eine Lichtquelle extern zu dem Fahrzeug ein, um so eine wesentliche Menge an Lichtenergie zu transmittieren und eine helle Szene für eine Bilderzeugung zu schaffen.
  • In einem aktiven Nachtsichtsystem wird ein Diodenlaser im nahen Infrarot (near infrared – NIR) verwendet, um einen Zielbereich zu beleuchten. Eine Kamera wird in Verbindung mit dem Laser verwendet, um reflektiertes NIR-Licht von Objekten innerhalb des Zielbereichs zu empfangen. Der Laser kann mit einem Taktzyklus von ungefähr 20–35% gepulst sein. Die Kamera enthält typischerweise ein Bandpassfilter, das einen Durchgang von Licht, das sich innerhalb eines schmalen Bereichs oder Bands befindet, das die Wellenlänge des Lichts, erzeugt durch den Laser, umfasst, ermöglicht. Die Kombination des Taktzyklus und die Verwendung des Bandpassfilters unterstützt dabei, die Blendeffekte, die den Frontscheinwerfern von entgegenkommenden Fahrzeugen zugeordnet sind, zu beseitigen. Der Aus druck „Blendeffekte" bezieht sich auf den Fall, dass dann, wenn Pixel-Intensitäten hoch aufgrund der Helligkeit des ankommenden Lichts sind, bewirkt wird, dass ein Bild „herausgeflutet" wird oder große, helle Flecke besitzt, so dass das Bild unklar ist.
  • Es ist bekannt, dass die Kamera und der Laser eines aktiven Nachtsichtsystems synchronisiert sein können. Der Ausdruck „synchronisiert" bezieht sich üblicherweise auf die Ausrichtung der ansteigenden Flanke des Kamera-Triggersignals, oder mit anderen Worten auf die Zeit, zu der der Laser und die Kamera, zu der abfallenden Flanke des horizontalen Oszillationsimpulses der Kamera in der Zeit, aktiviert sind, um ein Bild zu erfassen, während sich der Laser in einem „EIN" Zustand befindet. Allerdings ist, aufgrund verschiedener Systemparameter, die sich kontinuierlich über die Zeit und während des Betriebs des Nachtsichtsystems ändern, diese Synchronisation ineffektiv dabei, eine Beat-Frequenz-Beeinflussung auf einem Anzeigebildschirm oder ein Flackern zu verhindern. Das Flackern unterbricht die Bildbetrachtung und kann durch einen Systembediener als lästig oder irritierend wahrgenommen werden.
  • Einige Parameter, die dieses Flackern verursachen können, sind eine Temperaturänderung, eine Änderung der Luftfeuchtigkeit und Altern des Nachtsichtsystems. Die Änderung in den vorstehend angegebenen Parametern kann bewirken, dass eine Kamera nicht zu derselben Anfangsstelle auf dem Bildschirm während jedes Zyklus davon zurückkehrt. Die Unfähigkeit, zu derselben Stelle zurückzukehren, bewirkt das angegebene Flackern des Anzeigebildschirms.
  • Demzufolge bestehen das Ziel und die Aufgabe der Erfindung in einem verbesserten, aktiven Nachtsichtsystem zum Erzeugen von Bildern, die das Flackern aufgrund von verschiedenen, sich ändernden Parametern des Nachtsichtsystems über die Zeit und während der Benutzung davon minimieren oder beseitigen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein aktives Nachsichtsystem mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 oder 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein System zum Betreiben eines aktiven Nachtsichtsystems. Die Erfindung umfasst ein Erzeugen eines ersten Oszillationssignals. Ein Triggersignal wird erzeugt, das einen Taktzyklus mit einer Zyklus- Startzeit und einer Zyklus-Endzeit besitzt. Die Zyklus-Endzeit ist zu einer Impuls-Endzeit des ersten Oszillationssignals synchronisiert. Eine Lichtquelle wird entsprechend dem Taktzyklus betätigt.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führen zu verschiedenen Vorteilen. Ein solcher Vorteil ist die Schaffung eines aktiven Nachtsichtsystems, das Taktzyklus-Startzeiten und -Endzeiten eines Triggersignals zu Impuls-Endzeiten eines Referenztaktsignals synchronisiert. Indem dies so vorgenommen wird, führt die angegebene Ausführungsform zu einer verbesserten Genauigkeit beim Zurückführen einer Kamera oder eines Empfängers zu derselben Anfangsanzeigeposition während der Erneuerung der Anzeige, was ein Bildflackern minimiert und eine Bilddeutlichkeit verbessert.
  • Ein anderer Vorteil, der durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen wird, ist die Schaffung eines aktiven Nachtsichtsystems, das die vorstehend angegebenen Vorteile erreicht und einfach, kostengünstig herzustellen und auszuführen ist, leichtgewichtig ist und ein kompaktes Design besitzt.
  • Die vorliegende Erfindung selbst, zusammen mit weiteren Aufgaben und dazugehörigen Vorteilen, wird am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, verstanden werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein vollständigeres Verständnis dieser Erfindung sollte Bezug nun auf die Ausführungsform, die in größerem Detail in den beigefügten Figuren dargestellt und nachfolgend anhand von Beispielen der Erfindung beschrieben sind, verstanden werden, wobei:
  • 1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines aktiven Nachtsichtsystems, das eine Synchronisationsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt;
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Blockdiagramms der Synchronisationsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt ein Signalflussdiagramm, das eine Lichtquellen- und Empfänger-Synchronisation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 zeigt eine schematische Blockansicht eines Beleuchtungseinrichtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt eine schematische Blockansicht eines Empfängersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 zeigt eine schematische Blockansicht einer Widerstands/Kondensator-(RC)-Synchronisationsschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 zeigt eine schematische Blockansicht einer Dual-Zähler-Synchronisationsschaltung gemäß einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 8 zeigt ein logisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben eines aktiven Nachtsichtsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In den nachfolgenden Figuren werden dieselben Bezugszeichen dazu verwendet werden, auf dieselben Bauteile Bezug zu nehmen. Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf ein System und ein Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle und eines entsprechenden Empfängers eines aktiven Nachtsichtsystems beschrieben wird, kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Anwendungen angewandt werden, wo eine Bilderzeugung im nahen Infrarot erwünscht ist, wie beispielsweise in adaptiven Fahrsteueranwendungen, in Kollisionsvermeidungs- und Gegenmaßnahmesystemen und in Bildverarbeitungssystemen. Die vorliegende Erfindung kann während Tageszeiten oder bei Nacht angewandt werden. Die vorliegende Erfindung kann bei verschiedenen Typen und Arten von Fahrzeugen, ebenso wie in Nicht-Fahrzeug-Anwendungen, angewandt werden.
  • Zusätzlich bezieht sich in der nachfolgenden Beschreibung der Ausdruck „Licht im nahen Infrarot" auf Licht, das Wellenlängen innerhalb des infraroten Lichtspektrums (750 nm bis 1000 nm) besitzt, und auf Licht, das Wellenlängen nahe dem oder unmittelbar außerhalb des infraroten Lichtspektrums besitzt. Der Ausdruck umfasst auch mindestens das Spektrum des Lichts, abgegeben durch eine bestimmte Laserdiodenquelle, die hier offenbart ist.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Bauteile für eine aufgebaute Ausführungsform beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Bauteile sind als Beispiele angegeben und sollen nicht beschränkend sein.
  • In 1 nun ist eine perspektivische Vorderansicht eines aktiven Nachtsichtsystems 10, das eine Synchronisationsschaltung 11 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt, dargestellt. Das Sichtsystem 10 ist für eine Innenfahrgastzelle 12 eines Fahrzeugs 14 ausgelegt. Das Sichtsystem 10 umfasst ein Beleuchtungssystem 16 und ein Empfängersystem 18. Das Beleuchtungssystem 16 erzeugt einen Beleuchtungsstrahl 20, der ein Strahlmuster 22 besitzt, der zu einem Zielbereich 24 hin gerichtet wird, der sich vor dem Fahrzeug 10 befindet. Teile des Beleuchtungsstrahls 20 werden von den Objekten (nicht dargestellt) innerhalb des Zielbereichs 24 reflektiert und werden durch das Empfängersystem 18 empfangen. Das Empfängersystem 18 zeigt Fahrzeuginsassen, über eine Anzeige 25, eine Erfassung der Objekte auf die reflektierten Bereiche des Beleuchtungsstrahls 20 hin an. Die Synchronisationsschaltung 11 synchronisiert eine Signalzeitabstimmung einer Lichtquelle 26 des Beleuchtungssystems 16 und eines Empfängers 28 des Empfängersystems 18, was in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird.
  • Das Beleuchtungssystem 16 kann so aufgebaut sein, um innerhalb einer obenliegenden Konsole 30 oberhalb eines Rückspiegels 32 montiert zu werden, und das Empfängersystem 16 kann so ausgelegt sein, um vor einem Fahrersitz 34 an einem Armaturenbrett 36 befestigt zu werden. Natürlich können das Beleuchtungssystem 16 und das Empfängersystem 18 an anderen Stellen um die Windschutzscheibe 38 herum, ebenso wie an anderen Fenster- und Nicht-Fenster-Stellen innerhalb des Fahrzeugs 14, montiert sein.
  • In den 2 und 3 nun ist eine schematische Blockansicht der Synchronisationsschaltung 11 und ein Signalflussdiagramm, die Synchronisation der Lichtquelle und des Empfängers darstellend, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gezeigt. Die Synchronisationsschaltung umfasst das Beleuchtungssystem 16, das Empfängersystem 18 und eine Synchronisations-Steuereinheit 40.
  • Das Beleuchtungssystem 16 umfasst die Lichtquelle 26 und eine Lichtquellen-Steuereinheit 42. Die Lichtquelle 26 kann von verschiedenen Typen und Arten sein. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle 26 ein Diodenlaser im nahen Infrarot, der erwünschte monochromatische und Beleuchtungs-Charakteristika besitzt. Der Diodenlaser kann, zum Beispiel, ein Single Stripe Diode Laser, Modell Nr. S-81-3000-C-200-H, hergestellt von Coherent, Inc., Santa Clara, Kalifornien, sein. Die Lichtquel len-Steuereinheit 42 betätigt die Lichtquelle 26 auf ein synchronisiertes Triggersignal 43 von der Synchronisations-Steuereinheit 40 hin und kann andere Aufgaben, die sich auf die Lichtquelle beziehen, bekannt im Stand der Technik, durchführen, wobei einige davon nachfolgend angegeben sind. Ein beispielhaftes Beleuchtungssystem wird in größerem Detail unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • Das Empfängersystem 18 umfasst den Empfänger 28 und eine Empfänger-Steuereinheit 44, die einen horizontalen Oszillator 46 besitzt. Der Empfänger 28 kann in der Form einer Kamera mit ladungsgekoppelter Vorrichtung (charge-coupled device – CCD) oder einer komplementären Metalloxid-Halbleiter-(CMOS)-Kamera vorliegen. Eine CCD-Kamera, Modell Nr. Wat902HS, hergestellt von Watec America Corporation, Las Vegas, Nevada, kann, zum Beispiel, als der Empfänger 28 verwendet werden. Die Empfänger-Steuereinheit 44 steuert den Betrieb des Empfängers, wie beispielsweise die Zeitabstimmung eines Verschlusses 47. Der horizontale Oszillator 46 erzeugt ein erstes Oszillationssignal 48, das beim Erneuern eines Bilds verwendet wird. Die Frequenz des ersten Oszillationssignals entspricht einer Horizontal-Linien-Erneuerungsrate des Empfängersystems 18. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das erste, oszillierende Signal eine erste Oszillationsfrequenz von ungefähr 15,75 kHz. Der horizontale Oszillator 46 liefert ein präzises und zuverlässiges, oszillierendes Signal. Ein Abtastempfängersystem wird in größerem Detail unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • Die Synchronisations-Steuereinheit 40 umfasst einen Referenzoszillator 49, der ein zweites Oszillationssignal 50 erzeugt. In einer beispielhaften Ausführungsform besitzt das zweite Oszillationssignal eine zweite Oszillationsfrequenz von ungefähr 60 Hz. Die Synchronisations-Steuereinheit erzeugt das Triggersignal, um die Lichtquelle und den Empfänger in Abhängigkeit des ersten Oszillationssignals und des zweiten Oszillationssignals zu aktivieren und zu deaktivieren.
  • Die Synchronisations-Steuereinheit 40 stellt sicher, dass das Triggersignal 43 „vollständig" mit dem ersten Oszillationssignal 48 synchronisiert ist. Das Triggersignal besitzt Taktzyklen 51 von ungefähr 20–35%. Obwohl ein Taktzyklus von ungefähr 20%–35% dargestellt ist, können andere Taktzyklen zwischen 0–100% verwendet werden. Die Taktzyklen 51 zeigen, wenn die Lichtquelle 26 und der Empfänger 28 aktiviert sind. Die Lichtquelle 26 und der Empfänger 28 sind zwischen Taktzyklen deaktiviert. Die Taktzyklen 51 besitzen Zyklus-Startzeiten entsprechend zu den ansteigenden Flanken 52 und Zyklus- Endzeiten entsprechend zu den abfallenden Flanken 53. Die Zeit zwischen den ansteigenden Flanken und den abfallenden Flanken ist durch T1 dargestellt. Die Zeit zwischen sequenziellen, ansteigenden Flanken 52 ist durch T2 dargestellt. Die Zeit T2 ist die Erneuerungszeit, eingestellt durch das zweite Oszillationssignal 50, was nachfolgend beschrieben ist. Die Synchronisations-Steuereinheit stellt sicher, dass sich die Flanken 52 und 53 zu den abfallenden Impulsflanken 54 des ersten Oszillationssignals 48, das als vollständig synchronisiert definiert ist und durch unterbrochene Linien 55A und 55B bezeichnet ist, ausrichten. Die abfallenden Flanken 54 des Impulses geben das Ende eines Impulses innerhalb des ersten Oszillationssignals 48 an. Die Zeit zwischen abfallenden Flanken 54 von sequenziellen Impulsen ist durch T3 angegeben.
  • Obwohl die Flanken 52–54 verwendet werden, können andere Flanken verwendet werden, und geben die Zyklus-Startzeiten und Endzeiten der Taktzyklen 51 und Impuls-Endzeiten des ersten Oszillationssignals 48 an. Auch kann die Synchronisations-Steuereinheit 40 in Dual-Moden, einem Mode mit festgelegtem Taktzyklus oder einem Mode mit einstellbarem Taktzyklus, arbeiten. Ein Mode mit festgelegtem Taktzyklus bezieht sich auf ein Arbeiten mit einem einzelnen, eingestellten Taktzyklus. Der Mode mit einstellbarem Taktzyklus bezieht sich auf die Fähigkeit, die Länge oder den Prozentsatz jedes Taktzyklus einzustellen oder zu variieren.
  • Referenzimpulse 56 innerhalb des zweiten Oszillationssignals 50 geben einen Erneuerungszyklus des Empfängers 28 an. Als ein Beispiel kann die Zeitdauer T zwischen dem Beginn und dem Ende eines Signalreferenzimpulses 56 ungefähr gleich zu dem Umfang der Zeit, um 263 Linien eines Felds innerhalb eines Bilds zu erneuern, sein; das Bild, das zwei verschachtelte Felder besitzt. Jeder Referenzimpuls 56 innerhalb des zweiten Oszillationssignals 50 kann zu 263 Impulsen in dem ersten Oszillationssignal 48 entsprechen. Die ansteigenden Flanken 57 der Referenzimpulse 56 geben ein Reset oder eine Einleitung eines Erneuerungszyklus an.
  • Die Synchronisations-Steuereinheit 40, die Lichtquellen-Steuereinheit 42 und die Empfänger-Steuereinheit 44 können Mikroprozessoren, basierend auf einem Computer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Speicher (RAM und/oder ROM) und zugeordnete Eingangs- und Ausgangs-Busse besitzt, sein. Die Steuereinheiten 40, 42 und 44 können anwendungsspezifische, integrierte Schaltungen sein oder können aus anderen, logischen Vorrichtungen, bekannt im Stand der Technik, gebildet sein. Die Steuereinheiten 40, 42 und 44 können ein Teil einer zentralen Fahrzeug-Hauptsteuereinheit, eines interaktiven Fahrzeug-Dynamik-Moduls, eines Begrenzungs-Steuermoduls, einer Hauptsicherheits-Steuereinheit, sein, können in einer einzelnen, integrierten Steuereinheit kombiniert sein oder können selbständige Steuereinheiten, wie dies dargestellt ist, sein.
  • Die Anzeige 25 kann ein Videosystem, ein Audiosystem, eine LED, ein Licht, ein Global Positioning System, eine obenliegende Anzeige, ein Frontscheinwerfer, ein Rücklicht, ein Anzeigesystem, ein telematisches System oder eine andere Anzeige, bekannt im Stand der Technik, sein. Die Anzeige 25 kann eine Position, einen Bereich und eine Fahrgeschwindigkeit, relativ zu dem Fahrzeug, ebenso wie andere, bekannte Objekt-Parameter oder Charakteristika, anzeigen. Objekte können irgendwelche lebenden oder nicht lebenden Objekte umfassen, einschließlich Fußgängern, Fahrzeugen, Straßensignalen, Fahrbahnmarkierungen und anderen Objekten, die im Stand der Technik bekannt sind. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Anzeige 25 in der Form einer obenliegenden Anzeige vor und das Anzeigesignal wird so projiziert, um vor dem Fahrzeug 14 zu erscheinen. Die Anzeige 25 führt zu einem Realzeit-Bild des Zielbereichs, um die Sichtbarkeit von Objekten während Bedingungen mit einem relativ niedrigen Pegel an sichtbarem Licht zu erhöhen, ohne die Augen erneut fokussieren zu müssen, um einen Anzeigebildschirm innerhalb des Innenfahrgastraums zu überwachen.
  • In 4 nun ist eine schematische Blockansicht eines beispielhaften Beleuchtungssystems 16' gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Beleuchtungssystem 16' umfasst eine Lichtquellenanordnung 60, die Licht erzeugt, das von der Anordnung 60 in der Form eines Beleuchtungsstrahls, wie beispielsweise eines Strahls 20, abgegeben werden kann. Licht, erzeugt von der Lichtanordnung 60, wird über eine optische Anordnung 61 gerichtet, wo es so kollimiert wird, um ein Beleuchtungsmuster 22 zu erzeugen. Der Beleuchtungsstrahl 20 wird von der Lichtanordnung 60 emittiert und führt durch die Windschutzscheibe 38 hindurch. Die Lichtanordnung 60 umfasst eine Lichtquelle 26', die innerhalb eines Lichtquellengehäuses 62 enthalten ist.
  • Das optische System 61 umfasst die Lichtanordnung 60, einen Lichtkoppler 63 und eine Strahlformungsoptik 64. Licht von der Lichtquelle 26', dargestellt durch einen Pfeil 66, wird zu dem Lichtkoppler 63 hin abgegeben und wird durch diesen zu der Optik 64 hin reflektiert, wo es erneut zu der Windschutzscheibe 38 hin und durch diese hindurch reflektiert wird. Der Lichtkoppler 63 und die Optik 64 können innerhalb eines eine Bauelement- Ausrichtung beibehaltenden Moduls oder Gehäuses (nicht dargestellt) enthalten sein. Das optische System 61 kann auch eine Reihe von lichtemittierenden Dioden (LEDs) 68, oder dergleichen, zum Durchführen einer Farbverringerung oder zum Einstellen einer wahrgenommenen Farbe des Beleuchtungsstrahls 20 umfassen. Licht, abgegeben durch die LEDs 68, ist durch Pfeile 70 dargestellt.
  • Das Beleuchtungssystem 16' kann auch ein thermisches Steuersystem 72 mit einer Heizeinrichtung 73 umfassen. Die Heizeinrichtung 73 kann in Verbindung mit dem thermischen Sensor 80 beim Steuern der Temperatur der Lichtquelle 26' verwendet werden. Das thermische Steuersystem 72 kann auch eine Kühlanordnung 81 umfassen, die eine Kühlvorrichtung 82 besitzt. Die Kühlvorrichtung 82 kann in der Form eines Kühllüfters oder irgendeiner anderen Form, die im Stand der Technik bekannt ist, vorliegen. Die Kühlvorrichtung 82 arbeitet in Abhängigkeit des thermischen Sensors 80 über die Lichtquellen-Steuereinheit 42. Eine Wärmesenke 84 ist vorgesehen und ermöglicht eine Übertragung von thermischer Energie zwischen der Lichtanordnung 60 und der Kühlanordnung 81. Das thermische System 72 zirkuliert Luft um die Wärmesenke 84 herum und führt thermische Energie von der Wärmesenke 84 ab.
  • In 5 nun ist eine schematische Blockansicht eines Abtastempfängersystems 18' gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Empfängersystem 18' umfasst eine Empfängeranordnung 90, die einen Empfänger 28', ein Filter 92 und eine Linse 94 umfasst. Licht im nahen Infrarot, reflektiert von Objekten, wird durch den Empfänger 28' empfangen, um ein Bildsignal zu erzeugen. Das Filter 92 wird dazu verwendet, das reflektierte Licht im nahen Infrarot zu filtern. Das Filter 92 kann getrennt von der Linse 94 und dem Empfänger 28', wie dies dargestellt ist, vorliegen, oder kann in der Form einer Beschichtung auf der Linse 94 oder einer Linse des Empfängers 28' vorliegen. Das Filter kann ein digitales oder analoges Filter, angeordnet innerhalb des Empfängers 28', sein.
  • In 6 nun ist eine schematische Blockansicht einer Widerstand/Kondensator-(RC)-Synchronisationsschaltung 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Synchronisationsschaltung 100 umfasst einen horizontalen Oszillator 66', ähnlich zu dem horizontalen Oszillator 46. Der horizontale Oszillator 46' ist mit einer Zählerschaltung 101, einem Taktzyklus-Generator 102 und einem Impuls-End-Detektor 104 verbunden. Die Synchronisationsschaltung kann auch einen Invertierer 106 und eine RC-Schaltung 108 umfassen. Die Zählerschaltung 101 kann einen binären Zähler, wie beispielsweise den MotorolaTM Corporation Modell #MC14040B, ein NAND-Gatter und eine andere Schaltung, bekannt im Stand der Technik, die dazu verwendet werden kann, ein Oszillationssignal zu erzeugen, umfassen. Der Taktzyklus-Generator 102 kann in der Form eines monostabilen Dual-Präzisions-Multivibrators, der erneut triggerbar/erneut einstellbar ist, vorliegen, wie beispielsweise der MotorolaTM Corporation Modell #MC14538B, oder kann in irgendeiner anderen Form, die im Stand der Technik bekannt ist, vorliegen. Der Taktzyklus-Generator 102 kann in der Form einer Mikrosteuereinheit vorliegen, die dazu geeignet ist, einen Taktzyklus zu erzeugen. Der Impuls-End-Detektor 104 kann in der Form eines Flip-Flops, wie beispielsweise das MotorolaTM Corporation Model #MC14013B, vorliegen, oder kann in irgendeiner anderen Form, die im Stand der Technik bekannt ist, vorliegen.
  • Im Betrieb empfangen die Zählerschaltung 101, der Taktzyklus-Generator 102 und der Impuls-End-Detektor 104 ein erstes Oszillationssignal 48', das ähnlich zu dem ersten Oszillationssignal 48 von dem horizontalen Oszillator 46' ist. Die Zählerschaltung erzeugt ein zweites Oszillationssignal 50', ähnlich zu dem zweiten Oszillationssignal 50, in Abhängigkeit des ersten Oszillationssignals 48'.
  • Der Taktzyklus-Generator 102 erzeugt ein Vor-Triggersignal 110, das einen ersten Taktzyklus besitzt, und zwar in Abhängigkeit von dem ersten Oszillationssignal 48' und dem zweiten Oszillationssignal 50'. Der erste Taktzyklus ist ähnlich zu dem Taktzyklus 51, mit der Ausnahme, dass die Zyklus-Endzeit oder die abfallende Flanke davon nicht notwendigerweise zu einer Impuls-Endzeit oder zu einer abfallenden Flanke des Impulses des ersten Oszillationssignals 48' synchronisiert ist. Das Vor-Triggersignal 106 ist deshalb „teilweise" synchronisiert.
  • Der Impuls-End-Detektor 104 erzeugt ein Post-Triggersignal 43', das ähnlich zu dem Triggersignal 43 ist. Der Impuls-End-Detektor 104 bewirkt, dass der Ausgang 112 davon „niedrig" ist, wenn er eine abfallende Flanke an sowohl dem ersten Oszillationssignal 48' als auch dem Vor-Triggersignal 110 erfasst. Indem dies so vorgenommen wird, stellt der Impuls-End-Detektor sicher, dass die Zyklus-Endzeit oder die abfallende Flanke des Vor-Triggersignals 110 zu einer Impuls-Endzeit oder einer abfallenden Flanke des ersten Oszillationssignals 48' synchronisiert ist. Das Post-Triggersignal 43' ist vollständig synchronisiert.
  • Die Synchronisationsschaltung 100 umfasst eine Rückführschleife 114, die als eine Rücksetzung verwendet wird, um die Zyklus-Startzeiten des Vor-Triggersignals 110 und des Post-Triggersignals mit der Impuls-Startzeit des zweiten Oszillationssignals 50' zu synchronisieren. Dieses Reset gibt den Beginn eines darauf folgenden Erneuerungszyklus an.
  • Die RC-Schaltung 108 umfasst einen Widerstand 116 und einen Kondensator 118. Der Widerstand 116 ist zwischen einem Eingang 120 des Taktzyklus-Generators 102 und einer Referenzverbindung 122 verbunden. Der Kondensator 118 ist zwischen dem Eingang 120 und der Masse 124 verbunden. Die Referenzverbindung 122 liefert einen Taktzyklus-Einstellungswert, der durch den Taktzyklus-Generator 102 in Abhängigkeit der Zeitkonstanten der RC-Schaltung 108 verwendet wird, um die Länge oder den Prozentsatz des Taktzyklus des Vor-Triggersignals 110, und demzufolge des Post-Triggersignals 43', einzustellen.
  • In 7 nun ist eine schematische Blockansicht einer Dual-Zähler-Synchronisationsschaltung 120 gemäß einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Dualzähler-Schaltung 120 umfasst einen horizontalen Oszillator 46'', der ähnlich zu den horizontalen Oszillatoren 46 und 46' ist. Eine erste Zählerschaltung 122 und eine zweite Zählerschaltung 124 sind mit dem horizontalen Oszillator 46'' verbunden.
  • Die erste Zählerschaltung 122 ist ähnlich zu der Zählerschaltung 101 dahingehend, dass sie ein zweites Oszillationssignal 50'' auf das erste Oszillationssignal 48'' hin erzeugt. Die zweite Zählerschaltung erzeugt ein Triggersignal 43'' auf das erste Oszillationssignal 48'' und das zweite Oszillationssignal 50'' hin. Die zweite Zählerschaltung 124 zählt, letztendlich, eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen innerhalb des ersten Oszillationssignals 48'', die eine aufsummierte Dauer haben, die gleich zu der Dauer eines Taktzyklus oder von 20–35% einer Impulsperiode des zweiten Oszillationssignals 50'' ist. Der Ausgang 126 der zweiten Zählerschaltung 124 ist „hoch" oder stellt einen aktiven Zustand für die Dauer der bestimmten Anzahl von Impulsen dar, und ist ansonsten niedrig. Dies stellt auch sicher, dass die Zyklus-Startzeiten und die Zyklus-Endzeiten des Triggersignals 43'' zu den Impuls-Endzeiten des ersten Oszillationssignals 48'' synchronisiert sind.
  • In 8 nun ist ein logisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben eines aktiven Nachtsichtsystems darstellt, gezeigt.
  • In einem Schritt 150 wird ein erstes Oszillationssignal, wie beispielsweise Oszillationssignale 48, 48' und 48'', erzeugt. Das erste Oszillationssignal kann durch einen horizontalen Oszillator, wie beispielsweise die Oszillatoren 46, 46' und 46'', oder durch irgendeinen bestimmten anderen Oszillator, der im Stand der Technik bekannt ist, erzeugt werden.
  • Im Schritt 152 wird ein zweites Oszillationssignal, wie beispielsweise die zweiten Oszillationssignale 50, 50' und 50'', erzeugt. Das zweite Oszillationssignal kann durch einen Referenzoszillator oder eine Zählerschaltung, wie dies vorstehend angegeben ist, oder durch eine bestimmte andere Vorrichtung, die im Stand der Technik bekannt ist, erzeugt werden.
  • Im Schritt 154 wird ein Taktzyklus, der eine Taktzyklus-Startzeit und eine Taktzyklus-Endzeit besitzt, erzeugt, wie beispielsweise der Taktzyklus 51.
  • Im Schritt 156 wird die Zyklus-Startzeit mit einer Impuls-Endzeit des zweiten Oszillationssignals synchronisiert, um einen teilweise synchronisierten Taktzyklus zu erzeugen. Dies kann durch eine Steuereinheit, einen Taktzyklus-Generator oder eine Zählerschaltung, wie dies vorstehend angegeben ist, oder durch eine bestimmte andere, ähnliche Vorrichtung, die im Stand der Technik bekannt ist, durchgeführt werden.
  • Im Schritt 158 wird die Zyklus-Endzeit zu einer Impuls-Endzeit des zweiten Oszillationssignals synchronisiert, um einen vollständig synchronisierten Taktzyklus zu erzeugen. Dies kann durch eine Steuereinheit, einen Impuls-End-Detektor oder eine Zählerschaltung, wie dies vorstehend angegeben ist, oder durch eine bestimmte andere Vorrichtung, die im Stand der Technik bekannt ist, durchgeführt werden.
  • Im Schritt 160 wird die Zyklus-Startzeit auch zu einer Impuls-Startzeit des zweiten Oszillationssignals synchronisiert. Dies kann auch durch eine Steuereinheit, durch eine Reset-Rückführschleife, durch eine Zählerschaltung, oder durch einen bestimmten anderen Mechanismus, der im Stand der Technik bekannt ist, durchgeführt werden.
  • Im Schritt 162 werden eine Lichtquelle und ein Empfänger entsprechend dem vollständig synchronisierten Taktzyklus betrieben.
  • Die vorstehend beschriebenen Schritte sind als erläuternde Beispiele zu verstehen; die Schritte können sequenziell, synchron, simultan, oder in einer unterschiedlichen Reihenfolge, in Abhängigkeit von der Anwendung, durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein aktives Nachtsichtsystem mit einer Lichtquelle und einem Empfänger, die entsprechend einem vollständig synchronisierten Taktzyklus betrieben werden. Als solche unterstützt die vorliegende Erfindung dabei, genau zu einem Anfangsbildschirm-Startpunkt zurückzukehren, was ein Flackern eines Bildschirms oder eines Anzeigebilds minimiert oder eliminiert.
  • Während die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen) beschrieben worden ist, sollte verständlich werden, dass die spezifischen Mechanismen und Techniken, die beschrieben worden sind, nur erläuternd für die Prinzipien der Erfindung sind, wobei zahlreiche Modifikationen in Bezug auf die Verfahren und die Vorrichtung, die beschrieben sind, vorgenommen werden können, ohne den Gedanken und den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims (11)

  1. Aktives Nachtsichtsystem (10), das aufweist: eine Zählerschaltung (101, 122), die ein erstes Oszillationssignal (48) aufnimmt und ein zweites Oszillationssignal (50) erzeugt; einen Taktzyklus-Generator (102), der ein Vor-Triggersignal (110) erzeugt, das einen ersten Taktzyklus besitzt, in Abhängigkeit des ersten Oszillationssignals (48) und des zweiten Oszillationssignals (50); einen Impuls-End-Detektor (104), der Impulsenden des ersten Oszillationssignals (48) und des zweiten Oszillationssignals (50) erfasst und ein Post-Triggersignal (43) erzeugt, das einen zweiten Taktzyklus (51) besitzt; und eine Lichtquellen-Steuereinheit (42), die eine Lichtquelle (26) in Abhängigkeit des zweiten Taktzyklus (51) betätigt.
  2. System nach Anspruch 1, das weiterhin einen Empfänger (28) aufweist, der in Abhängigkeit des zweiten Taktzyklus (51) arbeitet.
  3. System nach Anspruch 1, das weiterhin einen Empfänger (28) aufweist, der einen Oszillator (46) besitzt, der das erste Oszillationssignal (48) erzeugt.
  4. System nach Anspruch 3, wobei der Oszillator (46) ein horizontaler Oszillator ist.
  5. System nach Anspruch 1, wobei das Vor-Triggersignal (110) teilweise zu dem ersten Oszillationssignal (48) synchronisiert ist.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das Post-Triggersignal (43) vollständig zu dem ersten Oszillationssignal (48) synchronisiert ist.
  7. System nach Anspruch 1, wobei das zweite Oszillationssignal (50) in der Form eines Oszillationssignals mit ungefähr 60 Hz vorliegt.
  8. System nach Anspruch 1, wobei der Taktzyklus-Generator (102) in der Form einer Widerstand/Kondensator-(RC)-Schaltung vorliegt.
  9. System nach Anspruch 1, wobei der Impuls-End-Detektor (104) in der Form einer Flip-Flop-Schaltung vorliegt.
  10. Aktives Nachtsichtsystem (10), das aufweist: eine erste Zählerschaltung (122), die ein erstes Oszillationssignal (48) aufnimmt und ein zweites Oszillationssignal (50) erzeugt; eine zweite Zählerschaltung (124), die ein Triggersignal (43) erzeugt, das einen Taktzyklus mit einer Zyklus-Startzeit und einer Zyklus-Endzeit besitzt, in Abhängigkeit des ersten Oszillationssignals (48) und des zweiten Oszillationssignals (50); wobei die zweite Zählerschaltung (124) die Zyklus-Endzeit zu einer zweiten Impuls-Endzeit des ersten Oszillationssignals (48) synchronisiert; und eine Lichtquellensteuereinheit (42), die eine Lichtquelle (26) in Abhängigkeit des Taktzyklus betätigt.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die zweite Zählerschaltung (124) die Zyklus-Startzeit zu einer ersten Impuls-Endzeit des ersten Oszillationssignals (48) synchronisiert.
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