DE102012023126A1

DE102012023126A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012023126A1
Application number: DE201210023126
Authority: DE
Inventors: Yasser Al Nahlaoui; Andreas Haja; Frank Heubach
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers (2) eines Fahrzeugs (19), wobei der Scheinwerfer (2) zumindest eine Lichtquelle (3) und zumindest einen Reflektor (4) und/oder eine Linse (37) umfasst. Bei dem Verfahren wird eine Lichtverteilung (17) mit einem Muster (18) vor dem Fahrzeug (19) auf der Fahrbahn erzeugt, wobei die Lichtverteilung (17) durch Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (3) erzeugt wird, die innerhalb des Scheinwerfers (2) einen Strahlengang beschreiben. Weiterhin wird bei dem Verfahren die erzeugte Lichtverteilung (17) von einer Erfassungsvorrichtung (5) erfasst, mit einer Soll-Lichtverteilung verglichen und bei Abweichungen von der Soll-Lichtverteilung an die Soll-Lichtverteilung angepasst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen (8) von einer bei dem Reflektor (4) und/oder der Linse (37) angeordneten Störstelle (9) umgelenkt werden, wobei ein Muster (18) in der Lichtverteilung (17) erzeugt wird, das auf die Fahrbahn projiziert wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Vorrichtung (1) zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs. Dabei umfasst der Scheinwerfer zumindest eine Lichtquelle und zumindest einen Reflektor und/oder eine Linse. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Lichtverteilung mit einem Muster vor dem Fahrzeug auf der Fahrbahn erzeugt, wobei die Lichtverteilung durch Lichtstrahlen der Lichtquelle erzeugt werden, die innerhalb des Scheinwerfers einen Strahlengang beschreiben. Weiterhin wird bei dem Verfahren die erzeugte Lichtverteilung von einer Erfassungseinheit erfasst, mit einer Soll-Lichtverteilung verglichen und bei Abweichungen von der Soll-Lichtverteilung an die Soll-Lichtverteilung angepasst. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Dem Kalibrieren von Scheinwerfern kommt durch die stetige Verfeinerung der Ausleuchtbereiche eine immer größere Bedeutung zu. Bei aktuellen Scheinwerfersystemen, die eine variable Lichtverteilung bereitstellen, wird die Reichweite und Lichtverteilung in Abhängigkeit von der Fahrzeugumgebung geregelt. Die Scheinwerfer können dabei über Motoren horizontal und vertikal verstellt werden. Die Verstellung der mechanischen Module von Scheinwerfern kann beispielsweise durch Alterungsprozesse dabei dazu führen, dass andere Verkehrsteilnehmer geblendet werden.
Die DE 10 2008 011 699 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer Eigenschaft für den Betrieb eines Fahrzeugs. Dabei wirft ein Scheinwerfer ein Muster auf eine Fahrbahn vor dem Fahrzeug. Das auf der Fahrbahn erzeugte Muster wird als Bild erfasst. Aus diesem Bild wird dann die Eigenschaft des Fahrzeugs bestimmt.
Die EP 2 050 618 B1 beschreibt ein Verfahren, dass eine Leuchteinheit eines Fahrzeugs automatisch justiert. Dabei wird eine Markierung erzeugt, die mittels einer Detektoreinheit erfasst wird, und anhand eines Vergleichs mit einer Referenzmarkierung wird die Leuchteinheit justiert.
Die DE 10 2010 022 502 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Leuchtrichtung der Scheinwerfer eines Fahrzeugs. Dabei werden Bilddaten der ausgeleuchteten Fahrbahn oder Objekte erzeugt und ausgewertet.
Die DE 10 2008 031 159 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung eines dejustierten Scheinwerfers, bei dem das Lichtverteilungsmuster des Scheinwerfers vor dem Fahrzeug erfasst wird. Weiterhin wird das Ist-Lichtverteilungsmuster mit einem Soll-Lichtverteilungsmuster verglichen.
Die EP 2 397 751 A2 beschreibt ein Leuchtsystem mit einer Halbleiterdiode, einem Reflektor, elektronischen Abschirmungen, einem Kontrollschaltkreis zum Abschirmungsvortrieb und einer Projektionslinse. Die Abschirmung wird dabei zur Erzeugung von Mustern zur Lichtmaskierung verwendet.
Ferner beschreibt die DE 10 2010 048 689 A1 ein Verfahren zum Justieren und/oder Kalibrieren eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs. Dabei wird mittels einer Erfassungseinheit ein in der Umgebung des Fahrzeugs erzeugtes definiertes Lichtmuster erfasst und anhand der Position des Lichtmusters relativ zum Fahrzeug der Scheinwerfer justiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche es erlauben, eine Fehlstellung eines Scheinwerfer automatisch während der Fahrt zu korrigieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen von zumindest einer bei dem Reflektor und/oder der Linse angeordneten Störstelle umgelenkt werden, wobei ein Muster in der Lichtverteilung erzeugt wird, das auf die Fahrbahn projiziert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Ursprung des auf die Fahrbahn projizierten Musters somit beim Reflektor und/oder der Linse. Dies hat den Vorteil, dass ein Muster auf eine sehr einfache und besonders platzsparende Weise in den Strahlengang des Scheinwerfers integriert werden kann. Anhand des Musters erfolgt gegebenenfalls die Korrektur der Einstellung des Scheinwerfers.
Weiterhin bedeutet das Umlenken der Lichtstrahlen im Sinne der Erfindung, nicht nur, dass die Richtung der Lichtstrahlen verändert wird. Von dem Begriff „umlenken” kann auch umfasst sein, dass die Lichtstrahlen ihre Richtung nicht ändern, also durchgelassen und somit nicht reflektiert werden, oder dass die Lichtstrahlen absorbiert werden. Das Umlenken der Lichtstrahlen beschreibt also allgemein, dass die Lichtstrahlen nicht auf herkömmliche Art und Weise vom Reflektor reflektiert werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Muster in der Lichtverteilung durch eine auf eine Reflexionsfläche des Reflektors aufgebrachte Struktur erzeugt. Die auf die Struktur auftreffenden Lichtstrahlen der Lichtverteilung werden dabei von der Struktur derart umgelenkt, dass das Muster auf der Fahrbahn erzeugt wird. In dieser Ausgestaltung ist vorteilhafterweise kein zusätzliches Bauteil notwendig, dass die Störstelle darstellt.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Muster in der Lichtverteilung durch eine auf einer Fläche der Linse aufgebrachte Struktur erzeugt. Die auf die Struktur auftreffenden Lichtstrahlen der Lichtverteilung werden dabei von der Struktur derart umgelenkt, dass das Muster auf der Fahrbahn erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Struktur auch im Inneren der Linse eingebracht sein. Bei diesen Ausgestaltungen ist vorteilhafterweise kein zusätzliches Bauteil notwendig, dass die Störstelle darstellt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein Reflektorausschnitt derart ansteuerbar, dass in einem ersten Zustand des Reflektorausschnitts die auf den Reflektorausschnitt auftreffenden Lichtstrahlen reflektiert werden und in einem zweiten Zustand des Reflektorausschnitts die auf den Reflektorausschnitt auftreffenden Lichtstrahlen absorbiert oder durchgelassen werden. Im zweiten Zustand des Reflektorausschnitts wird also die Störstelle bereitgestellt, die das Muster in der Lichtverteilung erzeugt. Vorteilhafterweise taucht das Muster also nur dann in der Lichtverteilung auf, wenn der zweite Zustand des Reflektorausschnitts vorliegt. Der zweite Zustand des Reflektorausschnitts wird dabei bevorzugt nur dann hergestellt, wenn kalibriert wird. Wenn nicht kalibriert wird, ist also vorteilhafterweise kein störendes Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn zu erkennen.
In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird das Muster in der Lichtverteilung durch ein im Strahlengang angeordnetes Objekt erzeugt, so dass die auf das Objekt auftreffenden Lichtstrahlen derart umgelenkt werden, dass ein Muster in Form des Objekts in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn erzeugt wird.
Die Anordnung eines Objekts im Strahlengang ist eine besonders einfache und kostengünstige Art und Weise, ein Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Muster in der Lichtverteilung durch ein in den Strahlengang schwenkbares Objekt erzeugt, so dass die Lichtstrahlen derart umgelenkt werden, dass ein Muster in Form des Objekts in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn erzeugt wird. Dabei kann das Objekt auf einer schwenkbaren Hebelvorrichtung montiert sein. Ein schwenkbares Objekt ist gegenüber einem statischen vorteilhaft, da dass Objekt an einer beliebigen Stelle in den Strahlengang geschwenkt werden kann.
Insbesondere ist das Objekt derart im Strahlengang angeordnet, dass das Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn außerhalb eines Erfassungsraums der Erfassungsvorrichtung und außerhalb eines Erfassungsraums des Fahrzeugführers erzeugt wird. Das Objekt wird dann zum Kalibrieren derart in den Strahlengang geschwenkt, dass das Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn in dem Erfassungsraum der Erfassungsvorrichtung erzeugt wird. Nach dem Kalibrieren wird das Objekt wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschwenkt, so dass im Erfassungsraum der Erfassungsvorrichtung kein Muster mehr erfasst wird. Bevorzugt sind dabei der Erfassungsraum der Erfassungseinheit und der Erfassungsraum des Fahrzeugführers, d. h. der vom Fahrzeugführer sichtbare Bereich, an einer oder mehrerer Stellen nicht gleich. Dann kann vorteilhafterweise kalibriert werden, ohne dass der Fahrzeugführer das Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn ausmachen kann.
Weiterhin kann das Muster in der Lichtverteilung über Lichtstrahlen eines zusätzlichen Lichtmoduls auf der Reflexionsfläche des Reflektors erzeugt werden, so dass sich die Lichtstrahlen der Lichtquelle und die Lichtstrahlen des Lichtmoduls überlagern. Dadurch kann dann das Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn erzeugt werden. Bei dem zusätzlichen Lichtmodul kann es sich um eine oder mehrere lichtemittierende Leuchtdioden handeln. Alternativ kann das zusätzliche Lichtmodul auch ein Laser sein. Die Lichtstrahlen des zusätzlichen Lichtmoduls können dabei im sichtbaren Bereich (also Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge zwischen 380 bis 780 nm) oder auch im nicht sichtbaren Bereich, bevorzugt im Infrarotbereich (Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge größer als 780 nm), erzeugt werden. Wird der nicht sichtbare Bereich genutzt, muss die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, dies auch zu detektieren, also beispielsweise einen Infrarotsensor umfassen.
Ein zusätzliches Lichtmodul zu verwenden, hat den Vorteil, dass das Lichtmodul nur bei aktivem Kalibriervorgang eingeschaltet werden kann. Wird der Scheinwerfer also nicht kalibriert, ist auch kein Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn vorhanden. Vorteilhafterweise ist das Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn zu keiner Zeit zu sehen, wenn der nicht sichtbare Bereich des Lichtspektrums verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs umfasst zumindest einen Scheinwerfer, der zumindest eine Lichtquelle und zumindest einen Reflektor und/oder eine Linse umfasst. Der Scheinwerfer erzeugt dabei eine Lichtverteilung mit einem Muster auf der Fahrbahn, die wiederum durch Lichtstrahlen der Lichtquelle erzeugt wird. Die Lichtstrahlen beschreiben dabei innerhalb des Scheinwerfers einen Strahlengang. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Erfassungsvorrichtung, welche die von dem Scheinwerfer erzeugte Lichtverteilung erfasst, und eine Rechenvorrichtung, welche die erfasste Lichtverteilung mit einer Soll-Lichtverteilung vergleicht. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Steuervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, bei Abweichungen der erfassten Lichtverteilung von der Soll-Lichtverteilung, den Scheinwerfer anzusteuern und dadurch die Lichtverteilung an die Soll-Lichtverteilung anzupassen. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer eine bei dem Reflektor und/oder der Linse angeordnete Störstelle aufweist, die ein Muster in der Lichtverteilung erzeugt, und mittels des Scheinwerfers das erzeugte Muster auf die Fahrbahn projizierbar ist. Die Vorrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und weist daher alle Vorteile des Verfahrens auf.
In einer anderen Ausgestaltung weist der Reflektor und/oder die Linse eine Struktur und/oder eine Aussparung auf. Dabei weist das Muster in der Lichtverteilung auf der Fahrbahn die Form der Struktur und/oder Aussparung des Reflektors und/oder der Linse auf.
Insbesondere umfasst der Reflektor einen Ausschnitt, der dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand die Lichtstrahlen der Lichtquelle zu reflektieren und in einem zweiten Zustand die Lichtstrahlen der Lichtquelle zu absorbieren oder durchzulassen, so dass in der Lichtverteilung eine Fläche verringerter Lichtintensität in Form des Reflektorausschnitts erscheint. Der Reflektorausschnitt ist bevorzugt ein Flüssigkristallelement. Das Licht kann in einem ausgeschalteten Zustand des Flüssigkristallelements ungehindert zu einer Reflexionsfläche des Reflektors durchdringen und wird dort reflektiert. In einem eingeschalteten Zustand wird eine Teilmenge des Lichts vom Flüssigkristallelement absorbiert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
1b zeigt die Lichtverteilung mit Muster auf der Fahrbahn, die durch die Störstelle im Reflektor in 1a, erzeugt wird,
1c zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2a–2c zeigt weitere Ausführungsbeispiele der Störstelle im Reflektor der Vorrichtung aus 1,
3 zeigt ein Flussdiagramm zum Ablauf eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und
4 zeigt ein Flussdiagramm zum Ablauf eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Mit Bezug zu den 1a und 1b wird ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, die für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs benutzt werden soll:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 umfasst zwei Scheinwerfer. Aus Übersichtlichkeitsgründen wird nur ein Scheinwerfer 2 gezeigt. Der zweite Scheinwerfer ist äquivalent zum ersten Scheinwerfer 2 ausgebildet. Der Scheinwerfer 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 umfasst eine Lichtquelle 3, die z. B. eine Halogenlampe oder eine Gasentladungslampe ist. Weiterhin ist in dem Scheinwerfer 2 ein Reflektor 4 angeordnet, der die von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8 in Lichtabstrahlrichtung L des Scheinwerfers 2 reflektiert.
Die Lichtquelle 3 ist weiterhin auf einem Bauteil aufgebracht (nicht gezeigt), das die Lichtquelle 3 sowohl entlang einer horizontalen Achse als auch entlang einer vertikalen Achse verschwenken kann, so dass eine Einstellung der Position der Lichtquelle 3 möglich ist. Innerhalb des Scheinwerfers 2 bilden die von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8 einen bestimmten Strahlengang, der von der Form des Reflektors 4 abhängig ist.
Der Reflektor 4 ist als Parabolspiegel ausgebildet, wobei die Lichtquelle 3 im Brennpunkt des Reflektors 4 angeordnet ist. Somit werden die von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8 derart in Lichtabstrahlrichtung L reflektiert, dass sie den Scheinwerfer 2 parallel durch eine Lichtscheibe 11 verlassen. Alternativ kann die Lichtquelle 3 auch in Abhängigkeit von der gewünschten Lichtverteilung vor oder hinter dem Brennpunkt des Reflektors 4 angeordnet sein.
Ferner weist der Reflektor 4 eine Störstelle 9 auf. Die Störstelle 9 ist dabei eine Aussparung in im Reflektor 4 in Form eines Schlitzes. Da an dieser Störstelle 9 keine Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 vorhanden ist, kann der Teil der von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8, die auf diese Störstelle 9 treffen, nicht reflektiert werden. Sie werden folglich nicht in Lichtabstrahlung L abgestrahlt, sondern in einen hinteren Teil des Scheinwerfers 2 durchgelassen.
Die daraus entstehende Lichtverteilung 17 vor dem Fahrzeug 19 ist in 1b gezeigt. Durch die Störstelle 9 entsteht eine lichtreduzierte Fläche in Form der Aussparung, die als Muster 18 auf die Fahrbahn projiziert wird. Das Muster 18 in der Lichtverteilung 17 kann je nach Form der Störstelle 9 auch eine andere Form annehmen.
Die Vorrichtung 1 umfasst neben dem Scheinwerfer 2 weiterhin eine Kamera 5. Diese kann überall im Fahrzeug angeordnet sein. Beispielsweise ist sie hinter der Frontscheibe des Fahrzeugs bei dem Fahrzeugführer angeordnet und auf die Fahrbahn gerichtet, um die dort erzeugte Lichtverteilung 17 zu erfassen. Die Kamera 5 kann ferner beim Kühlergrill oder beim Stoßfänger angeordnet sein. In der Kamera 5 ist eine Rechenvorrichtung 6 angeordnet. Die Rechenvorrichtung 6 ist weiterhin mit einer Steuervorrichtung 7 verbunden, die wiederum mit den Scheinwerfern 2 verbunden ist, und somit die Scheinwerfer 2 bei Bedarf ansteuert. Insbesondere die Position der Lichtquelle 3 kann mittels der Steuervorrichtung 7 eingestellt werden. Außerdem kann die Steuervorrichtung 7 die Lichtquelle 3 ein- und ausschalten.
Alternativ kann der Scheinwerfer 2 auch mehrere Lichtquellen, insbesondere mehrere Leuchtdioden umfassen, die zur Einstellung des Scheinwerfers 2 einzeln angesteuert werden können. Es kann aber auch der Reflektor 4 selbst ansteuerbar sein, so dass eine Fehleinstellung durch eine Umstellung des Reflektors 4 korrigiert werden kann.
Mit Bezug zu 1c wird ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 beschrieben, die für einen Scheinwerfer 2 des Fahrzeugs 19 benutzt werden soll. Der in 1c gezeigte Scheinwerfer 2 unterscheidet sich von dem in 1a gezeigten Scheinwerfer 2 dadurch, dass eine Linse 37 vor der Lichtquelle 3 angeordnet ist. Es handelt sich somit um einen Projektionsscheinwerfer, bei dem die Lichtquelle 3 zwischen dem Reflektor 4 und der Linse 37 angeordnet ist. In diesem Fall ist die Störstelle 9 bei, auf oder in der Linse 37 ausgebildet.
Des Weiteren ist es möglich, dass die Störstelle 9 sowohl bei dem Reflektor 4, wie in 1a gezeigt, als auch bei der Linse 37, wie in 1c gezeigt, ausgebildet ist.
Die 2a bis 2c zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen der Störstelle 9 im Reflektor 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß 1.
In 2a ist die Störstelle 9 als Flüssigkristallelement 12 ausgebildet. Es sind z. B. zwei Flüssigkristallelemente 12 auf der Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 aufgebracht. Um den Unterschied zwischen einem eingeschalteten und einem ausgeschalteten Flüssigkristallelement 12 darzustellen, werden zur Veranschaulichung zwei Flüssigkristallelemente 12.1 und 12.2 gezeigt. Die Flüssigkristallelemente 12 können von der Steuervorrichtung 7 angesteuert werden.
Das untere Flüssigkristallelement 12.1 ist ausgeschaltet. Die auf die Oberfläche des ausgeschalteten Flüssigkristallelements 12.1 treffenden Lichtstrahlen 8 treffen ungehindert auf die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 und werden in Lichtabstrahlrichtung L reflektiert.
Das obere Flüssigkristallelement 12.2 ist eingeschaltet. Die auf der Oberfläche des Flüssigkristallelements 12.2 auftreffenden Lichtstrahlen 8 werden von dieser absorbiert. Dadurch entsteht in der Lichtverteilung 17 eine Fläche verringerter Lichtintensität in Form des Flüssigkristallelements 12.2, die als Muster 18 auf die Fahrbahn projiziert wird.
In 2b ist ein Objekt 13 im Strahlengang angebracht. Zur Veranschaulichung der verschiedenen Möglichkeiten zur Integration des Objekts 13 in den Strahlengang ist das obere Objekt 13.1 statisch auf der Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 angebracht, während das untere Objekt 13.2 auf einer Hebelvorrichtung 14 montiert ist, die von der Steuervorrichtung 7 derart angesteuert werden kann, dass das Objekt 13.2 in dem Strahlengang verschwenkt werden kann.
Die von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8 werden von dem Objekt 13 daran gehindert auf die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 zu gelangen. Die Lichtstrahlen 8 werden durch das Objekt 13 vielmehr derart umgelenkt, dass sie entweder den Scheinwerfer 2 direkt in eine beliebige Richtung verlassen, oder an einer anderen Stelle auf die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 treffen.
Alternativ kann das obere Kreuz 13.1 kein separates Objekt, sondern eine in die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 eingebrachte Struktur sein. Diese kann beispielsweise eine Verformung der Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 in Form des Kreuzes 13.1 sein. Die Oberfläche der Verformung ist dabei reflektierend ausgebildet. Die auf die Verformung treffenden Lichtstrahlen 8 werden dann derart umgelenkt, dass sie entweder den Scheinwerfer 2 direkt in eine beliebige Richtung verlassen, oder an einer anderen Stelle auf die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 treffen.
Dadurch wird in der Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn ein Muster 18, im Falle des Objekts 13 aus 2b in Form eines Kreuzes, erzeugt. Das Objekt 13 kann natürlich jede beliebige andere Form aufweisen.
In 2c sind zusätzlich zur Lichtquelle 3 mehrere Leuchtdioden 15 als zusätzliches Lichtmodul vorhanden. Im eingeschalteten Zustand emittieren die Leuchtdioden 15 Lichtstrahlen im sichtbaren Spektralbereich. Die Kamera 5 kann daher eine normale Kamera sein, die auch für andere Funktionen des Fahrzeugs 19 genutzt werden kann. Die Leuchtdioden 15 erzeugen beispielsweise ein Lichtkreuz 16 auf der Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4. Die von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8, die an dieser Stelle auf die Reflexionsfläche treffen überlagern sich mit dem von den Leuchtdioden 15 erzeugten Lichtkreuz 16. Diese Überlagerung wird als sehr lichtintensives Kreuz in die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn projiziert. Alternativ kann das zusätzliche Lichtmodul 15 auch ein Laser sein, der Licht im sichtbaren oder nicht sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im Infrarotbereich, emittiert. Emittiert der Laser Licht im Infrarotbereich, muss die Kamera 5 mit einem im Infrarotbereich sensitiven Sensor ausgestattet sein, der das Infrarotlicht detektieren kann.
3 zeigt einen Ablauf 20 eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Ausführungsbeispiel kann mit einer Vorrichtung 1 der 1a ausgeführt werden. Auf entsprechende Weise kann das Verfahren jedoch auch mit einer Vorrichtung 1 der 1c ausgeführt werden. Dabei ist die Störstelle 9 statisch im Strahlengang eingebracht.
Der Reflektor 4 kann eine Störstelle 9 in Form der Aussparung, wie sie in 1b gezeigt ist, aufweisen. Alternativ kann die Störstelle 9 auch als statisch in den Strahlengang eingebrachtes Objekt 13.1 ausgebildet sein, wie in 2b gezeigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt im Schritt 21 damit, dass beispielsweise bei Nacht die Lichtquelle 3 des Scheinwerfers 2 mittels Benutzereingabe von der Steuervorrichtung 7 eingeschaltet wird. Dabei trifft der Teil des Lichts, der in Richtung des Reflektors 4 emittiert wird, auf die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4. An zumindest einer Stelle befindet sich am Reflektor 4 eine Aussparung in Form eines Schlitzes, wie in 1 gezeigt ist. Die Lichtstrahlen 8 werden an dieser Stelle nicht vom Reflektor 4 reflektiert, sondern in einen hinteren Bereich des Scheinwerfers 2 durchgelassen.
Alternativ ist an zumindest einer Stelle im Strahlengang ein Objekt 13.1, beispielsweise in Form eines Kreuzes 13.1, wie in 2b gezeigt ist, eingebracht. Das Objekt 13.1 verhindert, dass die von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8 auf die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 treffen und reflektiert werden.
Es entsteht also ein Muster 18 in der Lichtverteilung 17 auf Höhe des Reflektors 4. Dadurch wird eine Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug 19 erzeugt.
Im Schritt 22 wird die Kamera 5 eingeschaltet, die die auf der Fahrbahn erzeugte Lichtverteilung 17 erfasst.
Im Schritt 23 wird das von der Kamera 5 erfasste Bild der Lichtverteilung 17 an die Rechenvorrichtung 6 übermittelt. Diese vergleicht die auf der Fahrbahn erzeugte Lichtverteilung 17 mit einer Soll-Lichtverteilung.
Weicht die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn nicht von der Soll-Lichtverteilung ab, so wird im Schritt 24 wieder auf die Kamera 5 umgeschaltet, die ständig ein Bild der Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn erfasst.
Weicht die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn jedoch von der Soll-Lichtverteilung ab, so gibt im Schritt 25 die Rechenvorrichtung 6 ein Signal an die Steuervorrichtung 7.
Die Steuervorrichtung 7 steuert dann das Bauteil, auf dem die Lichtquelle 3 aufgebracht ist solange an, bis sich die Lichtquelle 3 in einer Position befindet, in der die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn mit der Soll-Lichtverteilung übereinstimmt. Auf diese Weise werden die Scheinwerfer 2 automatisch kalibriert.
Wenn die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn mit der Soll-Lichtverteilung übereinstimmt, gibt die Rechenvorrichtung 6 ein Signal an die Steuervorrichtung 7, die dann das verschwenkbare Bauteil nicht mehr ansteuert.
Das Verfahren wird während des Betriebs der Lichtquelle 3 ständig ausgeführt und endet erst im Schritt 26 damit, dass die Lichtquelle 3 durch Benutzereingabe von der Steuervorrichtung 7 ausgeschaltet wird. Alternativ wird das Verfahren regelmäßig in bestimmten Zeitintervallen ausgeführt.
4 zeigt einen Ablauf 30 eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Ausführungsbeispiel kann mit einer Vorrichtung 1 der Figur ausgeführt werden. Die Störstelle 9 ist dabei derart in den Strahlengang einbringbar, dass ein Kalibrieren des Scheinwerfers 2 erfolgen kann. Die Störstelle 9 kann dabei von einem Flüssigkristallelement 12, wie in 2a gezeigt ist, bereitgestellt werden. Alternativ kann auch ein zusätzliches Lichtmodul 15 eine Störstelle 9 auf dem Reflektor 4 erzeugen. Weiterhin kann die Störstelle 9 auch ein im Strahlengang verschwenkbares Objekt 13.2 sein, wie es in 2b gezeigt ist.
Voraussetzung für das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 30 ist, dass die Lichtquelle 3 eingeschaltet ist, da das Verfahren 30 anders als das Verfahren 20 nicht automatisch mit dem Einschalten der Lichtquelle 3 startet.
Das Verfahren startet im Schritt 31 damit, dass die Steuervorrichtung 7 die Störstelle 9 in den Strahlengang einbringt. Dabei kann in einer Ausführung das Flüssigkristallelement 12 aus 2a eingeschaltet werden. Die auf das Flüssigkristallelement 12 treffenden Lichtstrahlen 8 werden dann von dem Flüssigkristallelement 12 zumindest teilweise absorbiert, und daher nicht von der Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4 reflektiert.
In einer anderen Ausführung kann die Steuervorrichtung 7 die mehreren Leuchtdioden 15 einschalten. Das von den Leuchtdioden 15 emittierte Licht trifft dann auf die Reflexionsfläche 10 des Reflektors 4, überlagert sich dort mit den von der Lichtquelle 3 emittierten Lichtstrahlen 8 und das überlagerte Licht wird in Lichtabstrahlrichtung L vor dem Fahrzeug 19 durch den Reflektor 4 auf die Fahrbahn projiziert.
Alternativ kann die Steuervorrichtung 7 auch ein auf einer Hebelvorrichtung 14 aufgebrachtes Objekt 13.2 in den Erfassungsraum der Kamera 5 schieben. Da der Scheinwerfer 2 eine geschlossene Einheit darstellt, ist das verschwenkbares Objekt 13.2 nicht vollständig aus dem Strahlengang entfernbar. Es wird daher, wenn nicht kalibriert wird, derart im Strahlengang angeordnet, dass ein auf die Fahrbahn projiziertes Muster 18 vom Fahrzeugführer nicht sichtbar ist. Da der Erfassungsraum der im Fahrzeug 19 angeordneten Kamera 5 und der Erfassungsraum des Fahrzeugführers in der Regel gleich sind, kann das Muster 18 also auch nicht von der Kamera 5 erfasst werden. Für den Kalibriervorgang wird das Objekt 13.2 dann so im Strahlengang verschwenkt, dass das auf der Fahrbahn erzeugte Muster 18 in der Lichtverteilung 17 in den Erfassungsraum der Kamera 5 erzeugt wird.
Der Erfassungsraum der Kamera 5 und der Erfassungsraum des Fahrzeugführers kann dann nicht gleich sein, wenn die Kamera 5 nicht in der Fahrgastzelle beim Fahrzeugführer angeordnet wird, sondern beispielsweise direkt bei dem Scheinwerfer 2 angeordnet wird.
Im Schritt 32 erfasst dann die Kamera 5 die auf der Fahrbahn erzeugte Lichtverteilung 17, die ein Muster 18 umfasst.
Im Schritt 33 wird das von der Kamera 5 erfasste Bild der Lichtverteilung 17 an die Rechenvorrichtung 6 übermittelt. Diese vergleicht die auf der Fahrbahn erzeugte Lichtverteilung 17 mit einer Soll-Lichtverteilung.
Weicht die erfasste Lichtverteilung 17 von der Soll-Lichtverteilung ab, so wird im Schritt 34 das verschwenkbare Bauteil, auf dem die Lichtquelle 3 aufgebracht ist, von der Steuervorrichtung 7 angesteuert, und solange verstellt, bis die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn mit der Soll-Lichtverteilung übereinstimmt. Wenn die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn wieder mit der Soll-Lichtverteilung übereinstimmt, erhält die Steuervorrichtung 7 ein Signal von der Rechenvorrichtung 6, so dass diese das verschwenkbare Bauteil nicht mehr ansteuert.
Im Schritt 35 wird dann die Störstelle 9 wieder aus dem Strahlengang entfernt. Konkret werden also entweder das Flüssigkristallelement 12 oder die Leuchtdioden 15 wieder ausgeschaltet. Alternativ wird das Objekt 13.2 wieder an seine Ausgangsstelle im Strahlengang verschwenkt. Im Schritt 36 wird das Verfahren beendet.
Weicht die Lichtverteilung 17 auf der Fahrbahn nicht von der Soll-Lichtverteilung ab, wird Schritt 34 übersprungen und sofort Schritt 35 ausgeführt.
Im Vergleich zum Verfahren 20 wird das Verfahren 30 also nicht ständig während des Betriebs der Lichtquelle 3 ausgeführt. Es kann beispielsweise ein bestimmter Zeitabstand in der Steuervorrichtung 7 hinterlegt sein, nach dem das Verfahren wiederholt wird. Dieser Zeitabstand kann beliebig klein oder groß sein, also beispielsweise lediglich 5 Minuten, 10 Tage oder 4 Wochen betragen. Auch im Verfahren 20 kann ein solcher Zeitabstand definiert sein, so dass das Verfahren nicht ständig während des Betriebs der Lichtquelle ausgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Scheinwerfer
3: Lichtquelle
4: Reflektor
5: Kamera
6: Rechenvorrichtung
7: Steuervorrichtung
8: Lichtstrahlen
9: Störstelle
10: Reflexionsfläche
11: Lichtscheibe
12: Flüssigkristallelement
13: Objekt
14: Hebelvorrichtung
15: Leuchtdioden
16: Lichtkreuz
17: Lichtverteilung
18: Muster
19: Fahrzeug
20: Verfahren
21–26: Verfahrensschritte
30: Verfahren
31–36: Verfahrensschritte
37: Linse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008011699 A1 [0003]
EP 2050618 B1 [0004]
DE 102010022502 A1 [0005]
DE 102008031159 A1 [0006]
EP 2397751 A2 [0007]
DE 102010048689 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum automatischen Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers (2) eines Fahrzeugs (19), wobei der Scheinwerfer (2) zumindest eine Lichtquelle (3) und zumindest einen Reflektor (4) und/oder eine Linse (37) umfasst, bei dem – eine Lichtverteilung (17) mit einem Muster (18) vor dem Fahrzeug (19) auf der Fahrbahn erzeugt wird, wobei die Lichtverteilung (17) durch Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (3) erzeugt wird, die innerhalb des Scheinwerfers (2) einen Strahlengang beschreiben, und – die erzeugte Lichtverteilung (17) von einer Erfassungsvorrichtung (5) erfasst wird, mit einer Soll-Lichtverteilung verglichen wird und bei Abweichungen von der Soll-Lichtverteilung an die Soll-Lichtverteilung angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtstrahlen (8) von zumindest einer bei dem Reflektor (4) und/oder der Linse (37) angeordneten Störstelle (9) umgelenkt werden, wodurch das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) erzeugt wird, das auf die Fahrbahn projiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) durch eine auf der Reflexionsfläche (10) des Reflektors (4) und/oder eine auf einer Fläche der Linse (37) aufgebrachte Struktur erzeugt wird, wobei die auf die Struktur auftreffenden Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (3) von der Struktur derart umgelenkt werden, dass das Muster (18) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektorausschnitt derart ansteuerbar ist, dass in einem ersten Zustand (12.2) des Reflektorausschnitts die auf den Reflektorausschnitt auftreffenden Lichtstrahlen (8) reflektiert werden, und in einem zweiten Zustand (12.1) des Reflektorausschnitts die auf den Reflektorausschnitt auftreffenden Lichtstrahlen (8) absorbiert oder durchgelassen werden, so dass im zweiten Zustand (12.1) des Reflektorausschnitts die Störstelle (9) bereitgestellt wird, die das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) durch ein im Strahlengang angeordnetes Objekt (13.1) erzeugt wird, so dass die auf das Objekt (13.1) auftreffenden Lichtstrahlen (8) derart umgelenkt werden, dass ein Muster (18) in Form des Objekts (13.1) in der Lichtverteilung (17) auf der Fahrbahn erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) durch ein in den Strahlengang schwenkbares Objekt (13.2) erzeugt wird, so dass die Lichtstrahlen (8) derart umgelenkt werden, dass ein Muster (18) in Form des Objekts (13.2) in der Lichtverteilung (17) auf der Fahrbahn erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, – dass das Objekt (13.2) derart im Strahlengang angeordnet ist, dass das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) auf der Fahrbahn außerhalb eines Erfassungsraums der Erfassungsvorrichtung (5) und außerhalb eines Erfassungsraums des Fahrzeugführers erzeugt wird, – dass das Objekt (13.2) zum Kalibrieren derart in den Strahlengang geschwenkt wird, dass das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) auf der Fahrbahn im Erfassungsraum der Erfassungsvorrichtung (5) erzeugt wird, und – dass das Objekt (13.2) nach dem Kalibrieren wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschwenkt wird, so dass im Erfassungsraum der Erfassungsvorrichtung (5) kein Muster (18) mehr erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) über Lichtstrahlen eines zusätzlichen Lichtmoduls (15) auf der Reflexionsfläche des Reflektors (4) erzeugt wird, so dass sich die Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (3) mit den Lichtstrahlen des Lichtmoduls (15) auf der Reflexionsfläche (10) überlagern, und dadurch das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) auf der Fahrbahn erzeugt wird.
Vorrichtung (1) zum automatischen Kalibrieren zumindest eines Scheinwerfers (2) eines Fahrzeugs (19), mit – zumindest einem Scheinwerfer (2), der zumindest eine Lichtquelle (3) und zumindest einen Reflektor (4) und/oder eine Linse (37) umfasst, wobei der Scheinwerfer (2) eine Lichtverteilung (17) mit einem Muster (18) auf der Fahrbahn erzeugt, wobei die Lichtverteilung (17) durch Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (3) erzeugt wird, die innerhalb des Scheinwerfers (2) einen Strahlengang beschreiben, – einer Erfassungsvorrichtung (5), welche die von dem Scheinwerfer (2) erzeugte Lichtverteilung (17) erfasst, – einer Rechenvorrichtung (6), welche die erfasste Lichtverteilung (17) mit einer Soll-Lichtverteilung vergleicht, und – einer Steuervorrichtung (7), die dazu ausgebildet ist, bei Abweichungen der erfassten Lichtverteilung (17) von der Soll-Lichtverteilung, den Scheinwerfer (2) anzusteuern und dadurch die Lichtverteilung (17) an die Soll-Lichtverteilung anzupassen, dadurch gekennzeichnet, dass – der Scheinwerfer (2) eine bei dem Reflektor (4) und/oder bei der Linse (37) angeordnete Störstelle (9) aufweist, die ein Muster (18) in der Lichtverteilung (17) erzeugt, und – mittels des Scheinwerfers (2) das erzeugte Muster (18) auf die Fahrbahn projizierbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (4) und/oder die Linse (37) eine Struktur und/oder eine Aussparung (16) aufweist, wobei das Muster (18) in der Lichtverteilung (17) auf der Fahrbahn die Form der Struktur und/oder der Aussparung (16) des Reflektors (4) und/oder der Linse (37) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (4) einen Ausschnitt umfasst, der dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand (12.1) Lichtstrahlen (8) zu reflektieren und in einem zweiten Zustand (12.2) Lichtstrahlen (8) zu absorbieren oder durchzulassen, so dass in der Lichtverteilung (17) eine Fläche verringerter Lichtintensität in Form des Reflektorausschnitts erscheint.