DE102009040006A1

DE102009040006A1 - Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge und Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102009040006A1
Application number: DE200910040006
Authority: DE
Inventors: Stefan Eberhardt
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2011-03-10

Abstract

Mit der Scheinwerferanordnung (1) für Fahrzeuge wird eine Szene vor dem Fahrzeug beleuchtet. Die Scheinwerferanordnung (1) umfasst eine Erfassungseinrichtung (3) zur Erfassung des zum Fahrzeug reflektierten Lichts, eine Auswerteeinrichtung (4) zur Auswertung der von der Erfassungseinrichtung (3) gegebenen Informationen und eine Steuereinrichtung (5) zur Steuerung der Beleuchtung in Abhängigkeit eines Auswerteergebnisses. Die Informationen betreffen eine Helligkeit der Szene. Die Steuereinrichtung (5) ist ausgelegt, um die Beleuchtung in Abhängigkeit der Helligkeit zu steuern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Oberflächen verschiedener Objekte (wie zum Beispiel eine Fahrbahn, eine Böschung, ein Baum, ein Verkehrszeichen, eine landschaftliche Senke etc.), die innerhalb einer von einer Kraftfahrzeug-Scheinwerferanordnung ausgeleuchteten Szene auftreten können, absorbieren oder reflektieren Licht in aller Regel in unterschiedlichem Maße. Grob gesprochen reflektieren helle, glänzende Oberflächen einen größeren Teil des Lichtes als dunkle, matte Oberflächen. Eine für die daraus resultierenden Helligkeitsverhältnisse falsch eingestellte Beleuchtungsintensität oder Lichtverteilung der Scheinwerferanordnung kann zu einer -unter sicherheitstechnischen oder ergonomischen Gesichtspunkten- nicht optimal ausgeleuchteten Szene führen.
Aus den Druckschriften DE 102 45 296 B3 , DE 10 2004 036 174 A1 , DE 100 09 782 A1 , DE 10 2005 041 234 A1 und DE 101 29 743 A1 sind LED-(Light Emitting Diode)-Scheinwerfer bekannt, deren LEDs einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind, um die Beleuchtungscharakteristik der Scheinwerfer zu verändern.
Die 10 2005 014 953 A1 beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit veränderbarem Ausleuchtvolumen. Mittels einer Kamera wird die Fahrzeugumgebung erfasst. Die einzelnen LEDs einer Leuchteneinrichtung werden selektiv angesteuert, um eine Irritation des Fahrers durch eine plötzliche starke Veränderung des Ausleuchtvolumens oder der Ausleuchtungscharakteristik zu vermeiden.
Die Druckschriften DE 10 2006 050 236 A1 , DE 103 36 681 B4 , DE 10 2007 055 803 A1 und DE 10 2007 057 316 A1 offenbaren Fahrzeugbeleuchtungssysteme mit mehreren LEDs, die zur Beleuchtung bestimmter Objekte im Umfeld eines Fahrzeuges einzeln situationsabhängig ansteuerbar sind.
Aus der WO 02/01921 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die mittels einer Beobachtungskamera die von der Beleuchtungsvorrichtung beleuchtete Szene im Umfeld des Fahrzeuges erfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst Regelungsmittel, die bei einer Abweichung gemessener Parameter, die das von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlte Licht charakterisieren, von vorgegebenen Parametern veranlassen, dass die gemessenen Parameter mit vorgegebenen Parametern in Übereinstimmung gebracht werden.
Als Fazit besteht nach wie vor keine Lösung für die angesprochene Problematik der für gegebene Helligkeitsbedingungen einer ausgeleuchteten Szene möglicherweise falsch eingestellten Beleuchtungsintensität oder Lichtverteilung der Scheinwerferanordnung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abhilfemaßnahme für die zuvor genannte Problematik zu schaffen und die Ausleuchtung einer Szene vor dem Fahrzeug unter sicherheitstechnischen und/oder ergonomischen Gesichtspunkten zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Scheinwerferanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerferanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Mit der Scheinwerferanordnung für Fahrzeuge wird eine Szene vor dem Fahrzeug beleuchtet. Die Scheinwerferanordnung umfasst eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung des zum Fahrzeug reflektierten Lichts und eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der von der Erfassungseinrichtung gegebenen Informationen. Die Scheinwerferanordnung umfasst ferner eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Beleuchtung der Szene in Abhängigkeit wenigstens eines Auswerteergebnisses der Auswertung. Die Informationen umfassen und/oder betreffen eine Helligkeit der Szene. Die Steuereinrichtung ist ausgelegt, um die Beleuchtung der Szene in Abhängigkeit der Helligkeit zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung umfassen die Informationen eine örtliche Änderung der Helligkeit in der beleuchteten Szene. Dabei ist die Steuereinrichtung ausgelegt, um die Beleuchtung in Abhängigkeit der örtlichen Änderung der Helligkeit zu steuern. Dies erlaubt die Erkennung etwa einer ungleichförmigen oder inhomogenen Ausleuchtungssituation, insbesondere eine Erfassung von lokalen Helligkeitsmaxima oder -minima. Es können daraufhin entsprechende Gegenmaßnahmen zur Kompensation der Ungleichförmigkeit eingeleitet werden.
Aus der Praxis ist es bekannt, dass nach einer Blendwirkung, verursacht z. B. durch ein bei Dunkelheit mit eingeschaltetem Fernlicht passiertes Verkehrsschild, dunklere Bereich im Gesichtsfeld des Fahrers schlechter vom Fahrer erkannt werden können, da es einige Zeit in Anspruch nimmt, bis sich die Augen an die dunkleren Lichtverhältnisse adaptiert haben. Umgekehrt kommt es bei einem Blickwechsel des Fahrers von einem Dunkelbereich zu einem Hellbereich aufgrund der sich erst allmählich einstellenden Adaption der Augen zu einer besonders hohen Helligkeitsempfindlichkeit und damit leicht zu einer Blendwirkung. Um die Auswirkungen der Adaptionseffekte möglichst gering zu halten, und damit das Risiko an der Verkehrsteilnahme zu verringern, ist die Auswerteeinrichtung ausgelegt, um durch Auswertung der Informationen wenigstens einen gegebenen Hellbereich und wenigstens einen gegebenen Dunkelbereich in der beleuchteten Szene zu erkennen. Dabei ist die Steuereinrichtung ausgelegt, um die Lichtemission und/oder die Lichtverteilung der Scheinwerferanordnung einerseits zur Erhöhung der Ausleuchtung wenigstens eines Teils des Dunkelbereichs zu erhöhen und/oder andererseits zur Verringerung der Ausleuchtung wenigstens eines Teils des Hellbereichs zu verringern.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Erfassungseinrichtung einen Bildsensor, mit dem fortlaufend Bilder wenigstens eines Teils der beleuchteten Szene erfasst werden. Dabei weist die Scheinwerferanordnung eine Bildverarbeitungseinheit auf, der die Bilddaten zugeführt und von dieser zwecks Erkennung eines Abbildes des Hellbereichs und des Dunkelbereichs ausgewertet werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der Bildsensor als CCD-(charge coupled device)
-Kamera und/oder als CMOS-(complemetary metal Oxide semiconductor)-Kamera ausgeführt. Aus den Einzelbildern, die von einer Kamera aufgenommen werden, können Entfernungen einzelner interessierender Objekte bestimmt werden. Mit Hilfe spezieller Bildverarbeitungsalgorithmen ist es dadurch möglich, die räumliche Lage der jeweiligen Objekte zu bestimmen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Scheinwerferanordnung mehrere Leuchtelemente, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar und in ihrer Lichtaussendungsintensität und/oder Lichtverteilung einstellbar sind. Hierdurch ist es möglich eine punktgenaue Lichtverteilung auf einem interessierenden Objekt innerhalb der beleuchteten Szene zu erreichen.
Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung sind die Leuchtelemente wenigstens zum Teil als Leuchtdioden ausgebildet. Insbesondere sind sämtliche Leuchtelemente als Leuchtdioden ausgebildet. Leuchtdioden haben eine hohe Lebensdauer, einen geringen Energieverbrauch und eine kleine Bauweise.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Scheinwerferanordnung Mittel zur Unterscheidung zwischen rückgestrahltem Eigenlicht (von der Scheinwerferanordnung abgestrahltes Licht) und Fremdlicht (von fremden Lichtquellen stammendes Licht). Dabei wird die Steuerung der Beleuchtung der Szene durch die Scheinwerferanordnung in Abhängigkeit der Unterscheidung beeinflusst. Beispielsweise kann anhand einer Analyse der örtlichen Änderung der Helligkeit innerhalb der beleuchteten Szene erkannt werden, ob eine flächenhafte oder punktförmige Lichtquelle vorliegt und diese Erkenntnis bei der Unterscheidung zwischen rückgestrahltem Eigenlicht und Fremdlicht berücksichtigt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die einzige beigefügte Zeichnung näher beschrieben.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung 1, die einen Pixelscheinwerfer 2 umfasst. Mit einer CMOS-Kamera 3 werden fortlaufend Bilder einer vom Pixelscheinwerfer 2 beleuchteten Szene vor dem Fahrzeug erfasst In der beleuchteten Szene sind zusammenhängende Hellbereiche und zusammenhängende Dunkelbereiche gegeben. Die von der CMOS-Kamera 3 gelieferten Bilddaten werden einer Bildverarbeitungseinheit 4 zugeführt und von der Bildverarbeitungseinheit 4 zwecks Erkennung von Abbildern der zusammenhängenden Dunkel- und Hellbereiche ausgewertet.
Zur Erkennung des Abbildes eines Hellbereichs kann beispielsweise ein Verfahren verwendet werden, bei dem überprüft wird, ob im Umfeld eines Bildpunktes andere Bildpunkte mit einer entsprechend hohen Helligkeit existieren. Ist eine hinreichend hohe Anzahl qualifizierter Nachbarbildpunkte gefunden, wird dieser Punkt als Teil eines zusammenhängenden Gebietes erkannt und entsprechend markiert. Entsprechend kann zur Erkennung des Abbildes eines zusammenhängenden Dunkelbereichs überprüft werden, ob im Umfeld eines Bildpunktes andere Bildpunkte existieren, die eine entsprechend geringe Helligkeit aufweisen.
Nachdem wenigstens ein Hellbereich und wenigstens ein Dunkelbereich innerhalb der beleuchteten Szene erkannt worden sind, wird eine Vergleichmäßigung der Ausleuchtungsintensität der beleuchten Szene angestrebt. Hierzu werden die einzelnen LEDs des Pixelscheinwerfers 1 von einer Steuereinrichtung 5, die mit der Bildverarbeitungseinheit 4 verbunden ist, einzeln oder in Gruppen derart angesteuert, dass die Lichtemission und/oder die Lichtverteilung der einzelnen LEDs variiert wird, um so die Ausleuchtung (oder die Ausleuchtungsintensität) des Dunkelbereichs zu erhöhen und/oder die Ausleuchtung (oder die Ausleuchtungsintensität) des Hellbereichs zu verringern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10245296 B3 [0003]
DE 102004036174 A1 [0003]
DE 10009782 A1 [0003]
DE 102005041234 A1 [0003]
DE 10129743 A1 [0003]
DE 2005014953 A1 [0004]
DE 102006050236 A1 [0005]
DE 10336681 B4 [0005]
DE 102007055803 A1 [0005]
DE 102007057316 A1 [0005]
WO 02/01921 A1 [0006]

Claims

Scheinwerferanordnung (1) für Fahrzeuge, mit der eine Szene vor dem Fahrzeug beleuchtet wird, wobei die Scheinwerferanordnung (1) eine Erfassungseinrichtung (3) zur Erfassung des zum Fahrzeug reflektierten Lichts, eine Auswerteeinrichtung (4) zur Auswertung der von der Erfassungseinrichtung (3) gegebenen Informationen und eine Steuereinrichtung (5) zur Steuerung der Beleuchtung in Abhängigkeit eines Auswerteergebnisses umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen eine Helligkeit der Szene betreffen und dass die Steuereinrichtung (5) ausgelegt ist, um die Beleuchtung in Abhängigkeit der Helligkeit zu steuern.
Scheinwerferanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen eine örtliche Änderung der Helligkeit in der beleuchteten Szene umfassen und dass die Steuereinrichtung (5) ausgelegt ist, um die Beleuchtung in Abhängigkeit der örtlichen Änderung der Helligkeit zu steuern.
Scheinwerferanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) ausgelegt ist, um durch Auswertung der Informationen wenigstens einen gegebenen Hell- und wenigstens einen gegebene Dunkelbereich in der beleuchteten Szene zu erkennen und dass die Steuereinrichtung (5) ausgelegt ist, um die Lichtemission und/oder die Lichtverteilung der Scheinwerferanordnung (1) zur Erhöhung der Ausleuchtung wenigstens eines Teils des Dunkelbereichs zu erhöhen und/oder zur Verringerung der Ausleuchtung wenigstens eines Teils des Hellbereichs zu verringern.
Scheinwerferanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung einen Bildsensor (3) umfasst, mit dem fortlaufend Bilder wenigstens eines Teils der beleuchteten Szene erfasst werden und dass die Scheinwerferanordnung (1) eine Bildverarbeitungseinheit (4) umfasst, der die Bilddaten zugeführt und von dieser zwecks Erkennung eines Abbildes des Hellbereichs und des Dunkelbereichs ausgewertet werden.
Scheinwerferanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (3) als CCD-Kamera und/oder als CMOS-Kamera (3) ausgeführt ist.
Scheinwerferanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung (1) mehrere Leuchtelemente umfasst, die einzeln oder in Gruppen ansteuerbar und in ihrer Lichtaussendungsintensität und/oder Lichtverteilung einstellbar sind.
Scheinwerferanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente wenigstens zum Teil als Leuchtdioden ausgebildet sind.
Scheinwerferanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung (1) Mittel zur Unterscheidung zwischen rückgestrahltem Eigenlicht und Fremdlicht umfasst und dass die Steuerung der Beleuchtung in Abhängigkeit der Unterscheidung beeinflusst wird.
Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerferanordnung (1) für Fahrzeuge, wobei mit Scheinwerferanordnung (1) eine Szene vor dem Fahrzeug beleuchtet wird, wobei die Scheinwerferanordnung (1) eine Erfassungseinrichtung (3) zur Erfassung des zum Fahrzeug reflektierten Lichts, eine Auswerteeinrichtung (4) zur Auswertung der von der Erfassungseinrichtung (3) gegebenen Informationen und eine Steuereinrichtung (5) zur Steuerung der Beleuchtung in Abhängigkeit eines Auswerteergebnisses umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen eine Helligkeit der Szene betreffen und dass die Steuereinrichtung (5) die Beleuchtung in Abhängigkeit der Helligkeit steuert.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen eine örtliche Änderung der Helligkeit in der beleuchteten Szene umfassen und dass die Steuereinrichtung (5) die Beleuchtung in Abhängigkeit der örtlichen Änderung der Helligkeit steuert.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) ausgelegt ist, um durch Auswertung der Informationen wenigstens einen gegebenen Hell- und wenigstens einen gegebene Dunkelbereich in der beleuchteten Szene zu erkennen und dass die Steuereinrichtung (5) die Lichtemission und/oder die Lichtverteilung der Scheinwerferanordnung (1) zur Erhöhung der Ausleuchtung wenigstens eines Teils des Dunkelbereichs erhöht und/oder zur Verringerung der Ausleuchtung wenigstens eines Teils des Hellbereichs verringert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (3) einen Bildsensor (3) umfasst, mit dem fortlaufend Bilder wenigstens eines Teils der beleuchteten Szene erfasst werden, dass eine Bildverarbeitungseinheit (4) bereitgestellt wird, der die Bilddaten zugeführt und von dieser zwecks Erkennung eines Abbildes des Hellbereichs und des Dunkelbereichs ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (3) als CCD-Kamera und/oder als CMOS-Kamera (3) ausgeführt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung (1) mehrere Leuchtelemente umfasst, die einzeln oder in Gruppen angesteuert und in ihrer Lichtaussendungsintensität und/oder Lichtverteilung eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente wenigstens zum Teil als Leuchtdioden ausgebildet sind.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerferanordnung (1) Mittel zur Unterscheidung zwischen rückgestrahltem Eigenlicht und Fremdlicht umfasst und dass die Steuerung der Beleuchtung der Scheinwerferanordnung (1) in Abhängigkeit der Unterscheidung beeinflusst wird.