DE102015203074B4

DE102015203074B4 - Sensorvorrichtung, System und Verfahren zum Schutz eines Insassen, insbesondere Fahrers, eines Fahrzeugs vor einer Blendung sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015203074B4
Application number: DE102015203074.1A
Authority: DE
Inventors: Tamas Gellert Bokor; Christopher Rölle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2035-02-21
Also published as: CN107206875A; US10556552B2; DE102015203074A1; WO2016131712A1; US20170341599A1; CN107206875B

Abstract

Sensorvorrichtung für ein System zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen (21) mit
- einer Projektionsfläche (1),
- einem schattenwerfenden Objekt (2, 3, 6), welches derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass bei einer Beleuchtung des Objekts (2, 3, 6) durch mindestens eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquelle (21) mindestens ein Schatten (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) auf die Projektionsfläche (1) geworfen wird,
- einer Bilderfassungseinrichtung (6, 7), welche dazu ausgebildet ist, ein Bild des auf die Projektionsfläche (1) geworfenen Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) zu erfassen, und
- einer Steuerungseinrichtung (8), welche dazu ausgebildet ist, anhand des erfassten Bildes des auf die Projektionsfläche (1) geworfenen Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) mindestens eine Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle (21) zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Schutz eines Insassen, insbesondere eines Fahrers, eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen sowie ein Kraftfahrzeug.
Die Blendung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs durch äußere Lichtquellen, wie z.B. direktes Sonnenlicht, Sonnenlichtreflexionen oder Scheinwerferlicht anderer Fahrzeuge, kann eine erhebliche Verkehrsgefährdung darstellen, insbesondere wenn der Fahrer aufgrund der Blendwirkung die Verkehrssituation nicht mehr richtig erfassen kann.
Aus DE 198 24 084 A1 ist eine Blendschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher einzelne Matrixelemente einer matrixartig ausgebildeten Filterscheibe abdunkelbar sind, so dass auf der Filterscheibe ein abgedunkelter Bereich erzeugt werden kann, welcher der Bewegung eines Blendobjektes folgt und sich dem Blendobjekt in seiner Größe und seinem Abdunkelungsverhalten anpasst. Das Blendobjekt wird mit zwei jeweils im Randbereich der Filterscheibe angeordneten Sensoren erfasst.
Aus der DE 20 2008 015 177 U1 ist eine automatische Schattensteuerung für eine Sonnenblende eines Fahrzeugs bekannt, bei der ein schwarzer oder dunkler Aufkleber derart vor einem Solarzellen-Paneel montiert ist, dass sein Schatten bei Sonneneinstrahlung auf das Solarzellen-Paneel fällt. Je nach Sonnenstand (hoch oder niedrig) wird vom Solarzellen-Paneel eine unterschiedliche elektrische Spannung produziert. Die jeweilige Spannung wird verwendet um einen Elektromotor zu betreiben, der auf die Achse einer Sonnenblende wirkt. Die Position der Sonnenblende kann damit je nach Sonnenstand automatisch verändert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sensorvorrichtung, ein System, ein Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug anzugeben, mit welcher bzw. bei welchem ein Insasse, insbesondere der Fahrer, des Fahrzeugs auf einfache und zuverlässige Weise vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen geschützt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Sensorvorrichtung und das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen sowie ein System mit einer solchen Sensorvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen System gelöst.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung für ein System zum Schutz eines Insassen, insbesondere eines Fahrers, eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen weist auf: eine Projektionsfläche; ein schattenwerfendes Objekt, welches derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass bei einer Beleuchtung des Objekts durch mindestens eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquelle mindestens ein Schatten des Objekts auf die Projektionsfläche geworfen wird; eine Bilderfassungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein Bild des auf die Projektionsfläche geworfenen Schattens des Objekts zu erfassen; und eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, anhand des erfassten Bildes des auf die Projektionsfläche geworfenen Schattens des Objekts mindestens eine Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle zu ermitteln.
Das erfindungsgemäße System zum Schutz eines Insassen, insbesondere Fahrers, eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen weist auf: eine Verdunkelungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle ausgehende und auf den Insassen treffende Lichtstrahlen abzuschwächen oder abzuschatten; und mindestens eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Verdunkelungsvorrichtung in Abhängigkeit von der mindestens einen ermittelten Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist das erfindungsgemäße System auf. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug mindestens eine Fensterscheibe, insbesondere Frontscheibe und/oder Heckscheibe und/oder Seitenfensterscheibe, auf, wobei die Verdunkelungsvorrichtung in die Fensterscheibe integriert ist und die Sensorvorrichtung an der dem Inneren des Kraftfahrzeugs zugewandten Innenseite der Fensterscheibe angebracht ist.
Bei einem Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung handelt es sich vorzugsweise um ein nicht dauerhaft spurgeführtes Landfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, beispielsweise um einen Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Omnibus. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung aber in Fahrzeugen aller Art eingesetzt werden, wie z.B. auch in Luft-, Wasser- und Raumfahrzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz eines Insassen, insbesondere Fahrers, eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen weist folgende Schritte auf: Erzeugen mindestens eines Schattens eines Objekts auf einer Projektionsfläche, wenn das Objekt von mindestens einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle beleuchtet wird; Erfassen eines Bildes des auf die Projektionsfläche geworfenen Schattens des Objekts; Ermitteln mindestens einer Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle anhand des erfassten Bildes des auf die Projektionsfläche geworfenen Schattens des Objekts; und Abschwächen oder Abschatten von Lichtstrahlen, welche von der mindestens einen außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle ausgehen und auf den Insassen des Fahrzeugs treffen, in Abhängigkeit von der mindestens einen ermittelten Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle.
Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle eine Sensorvorrichtung mit einem schattenwerfenden Objekt, beispielsweise einem oder mehreren Mustern, einer Projektionsfläche und einer Bilderfassungseinrichtung vorzusehen. Das Objekt, die Projektionsfläche und die Bilderfassungseinrichtung sind in der Weise relativ zueinander angeordnet und/oder derart ausgestaltet, dass im Falle einer Beleuchtung des Objekts durch eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquelle, beispielsweise durch die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs, mindestens ein Schatten des Objekts auf die hinter dem Objekt liegende Projektionsfläche geworfen wird, auf welche die Bilderfassungseinrichtung gerichtet ist, so dass diese ein Bild des auf die Projektionsfläche geworfenen Schattens des Objekts erfassen kann. Anhand des von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bildes des auf die Projektionsfläche geworfenen Schattens des Objekts werden in einer entsprechend ausgestalteten Steuerungseinrichtung Eigenschaften der Lichtquelle ermittelt, wie z.B. deren Richtung, Position, Größe und/oder Intensität. Auf der Basis der hierbei ermittelten Eigenschaften der Lichtquelle kann dann eine, beispielsweise im Bereich einer Fensterscheibe des Fahrzeugs befindliche, Verdunkelungsvorrichtung mit z.B. einzeln ansteuerbaren Verdunkelungselementen so gesteuert werden, dass diese von der Lichtquelle ausgehende und auf den Fahrzeuginsassen treffende Lichtstrahlen abschwächt oder abschattet. Insbesondere wird die Verdunkelungsvorrichtung hierbei derart gesteuert, dass ein Auftreffen der Lichtstrahlen im Bereich der Augen des Fahrzeuginsassen vermieden bzw. zumindest geschwächt wird.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung können die für eine zuverlässige Steuerung der Verdunkelungsvorrichtung erforderlichen Eigenschaften der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Blendlichtquelle auf einfache Weise bestimmt werden. Dadurch kann ein Insasse, insbesondere der Fahrer des Fahrzeugs, auf einfache und zuverlässige Weise vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen geschützt werden.
Bei den außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquellen, die eine Blendung des Fahrzeuginsassen verursachen können, kommt grundsätzlich jede Art von Lichtquelle in Frage. In vielen Fällen wird es sich bei der Lichtquelle jedoch um direkte oder indirekte, d.h. reflektierte, Sonneneinstrahlung oder um Scheinwerfer anderer Fahrzeuge handeln.
Unter einem Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs vor einer Blendung im Sinne der Erfindung ist jede Maßnahme zu verstehen, durch welche eine Blendung des Insassen vermieden oder zumindest vermindert wird.
Bei der Projektionsfläche der Sensorvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine konkav oder konvex gekrümmte oder eine ebene Fläche. Alternativ oder zusätzlich weist die Projektionsfläche eine im Wesentlichen homogene Struktur auf, d.h. dass zusätzlich zur konkaven, konvexen bzw. ebenen Grundform der Projektionsfläche keine weiteren Strukturen, wie z.B. Vertiefungen und/oder Erhebungen, vorgesehen sind. Alternativ oder zusätzlich ist die Farbe der Projektionsfläche vorzugsweise homogen. Beispielsweise kann die Projektionsfläche einheitlich weiß oder hellgrau sein. Alternativ oder zusätzlich ist die Projektionsfläche als Auflichtbildfläche ausgestaltet, bei welcher auftreffendes Licht diffus streuend reflektiert wird. Alternativ ist es aber auch möglich, die Projektionsfläche als Durchlichtbildfläche auszugestalten, bei welcher auftreffendes Licht diffus streuend transmittiert wird. Grundsätzlich kann die Projektionsfläche aber jegliche Geometrie haben und/oder inhomogen strukturiert oder gefärbt, z.B. gemustert, sein. Vorzugsweise wird bei einer Kalibrierung der Sensorvorrichtung ein schattenfreies Kalibrierbild der Projektionsfläche mit der Bilderfassungseinrichtung aufgenommen und gespeichert, so dass dieses vor einer Analyse eines aufgenommenen Schattenbildes des vom beleuchteten Objekt geworfenen Schattens berücksichtigt werden kann, beispielsweise durch Subtraktion des Kalibrierbildes vom Schattenbild.
Als schattenwerfendes Objekt der Sensorvorrichtung kommt grundsätzlich jedes Objekt in Frage, das bei Lichteinfall durch eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquelle einen Schatten auf der Projektionsfläche erzeugen kann. Das Objekt kann beliebige Formen und Transparenzgrade aufweisen. Es ist auch möglich, als Objekt ein transparentes monochromes oder elektrochromes Display vorzusehen, durch welches statische und/oder zeitlich variable schattenwerfende Muster erzeugt werden können. Grundsätzlich kann das Objekt ein oder mehrere schattenwerfende Elemente oder Muster aufweisen, so dass bei Beleuchtung durch eine einzelne Lichtquelle in der Regel ein bzw. mehrere Schatten auf die Projektionsfläche geworfen werden. Bei den schattenwerfenden Elementen bzw. Muster kann es sich vorzugsweise um definierte Elemente, wie z.B. Punkte, Linien und/oder geometrische Figuren, wie z.B. Kreuze, Kreise, Ellipsen oder Rechtecke, handeln. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei dem schattenwerfenden Objekt vorzugsweise um ein statisches, d.h. zeitlich unveränderliches, Element, dessen Form und/oder Größe und/oder Lage relativ zur Projektionsfläche sich zeitlich nicht ändert. Bewegt sich also das mit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ausgestattete Fahrzeug relativ zu einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle, so können sich hierbei die vom Objekt auf die Projektionsfläche geworfenen Schatten nur aufgrund der Relativbewegung von Fahrzeug und Lichtquelle ändern.
Bei der Bilderfassungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine oder mehrere Kameras, die zur Aufnahme statischer und/oder bewegter Bilder ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand einer Position des Schattens des Objekts auf der Projektionsfläche mindestens eine Richtung zu ermitteln, mit welcher das Licht der mindestens einen Lichtquelle auf die Sensorvorrichtung trifft. Dazu wird durch eine Bildanalyse zunächst die Position des Schattens auf der Projektionsfläche bestimmt. Auf diese Weise lässt sich die Lage der Lichtquelle relativ zum Sensor einfach und zuverlässig bestimmen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, anhand der Schärfe des erfassten Bildes des Schattens des Objekts auf der Projektionsfläche ein Maß für Größe und/oder Entfernung der mindestens einen Lichtquelle zu ermitteln. Vorzugsweise wird hierbei zunächst die Schärfe des Schattens im aufgenommenen Bild bestimmt, beispielsweise durch Ermittlung des Kontrastes an den Kantengrenzen zwischen dem Schattenbereich und den beleuchteten Bereichen auf der Projektionsfläche. Auch hierdurch können für eine zuverlässige Abdunkelung erforderliche Eigenschaften der Lichtquelle einfach bestimmt werden.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, anhand eines Helligkeitsunterschiedes zwischen einem im Schatten des Objekts befindlichen Bereich des erfassten Bildes und einem außerhalb des Schattens des Objekts befindlichen Bereich des erfassten Bildes ein Maß für die Intensität der mindestens einen Lichtquelle zu ermitteln. Bei dem ermittelten Maß für die Intensität handelt es sich insbesondere um einen relatives Maß für die Intensität der Lichtquelle. Trotz dieser einfachen Bestimmungsmethode lässt sich anhand des ermittelten Maßes für die Intensität das Ausmaß der jeweils erforderlichen Verdunkelung des Lichteinfalls zuverlässig ermitteln und die Verdunkelungsvorrichtung entsprechend steuern.
Ferner ist bevorzugt, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand von mehreren auf die Projektionsfläche geworfenen unterschiedlichen Schatten des Objekts im erfassten Bild auf das Vorhandensein von mehreren Lichtquellen außerhalb des Fahrzeugs zu schließen. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, anhand der auf die Projektionsfläche geworfenen unterschiedlichen Schatten des Objekts im erfassten Bild eine Anzahl der Lichtquellen außerhalb des Fahrzeugs zu ermitteln. Unter Berücksichtigung der ermittelten Anzahl der Blendlichtquellen lässt sich die Verdunkelungsvorrichtung steuern, wodurch eine zuverlässige Verdunkelung der von den Lichtquellen ausgehenden Lichtstrahlen erreicht wird.
Vorzugsweise ist die Projektionsfläche als sogenannte Auflichtbildfläche ausgestaltet, die für auftreffendes Licht im Wesentlichen undurchlässig ist und dieses diffus streuend reflektiert.
Alternativ oder zusätzlich kann die Projektionsfläche teilweise lichtdurchlässig sein, d.h. die Projektionsfläche ist hierbei als sog. Durchtlichtbildfläche ausgestaltet, die für auftreffendes Licht zumindest teilweise durchlässig ist und dieses diffus streuend transmittiert.
Im Falle der Ausgestaltung der Projektionsfläche als Durchlichtbildfläche ist die Bilderfassungseinrichtung, die insbesondere eine Kamera aufweist, bezogen auf die Richtung des Schattenwurfs des Objekts auf die Projektionsfläche, hinter der teilweise lichtdurchlässigen Projektionsfläche angeordnet. Der Schatten des schattenwerfenden Objekts wird hierdurch nicht durch eine zwischen Objekt und Projektionsfläche befindliche Kamera beeinflusst.
Im Falle der Ausgestaltung der Projektionsfläche als Auflichtbildfläche ist die Bilderfassungseinrichtung, die insbesondere eine Kamera aufweist, bezogen auf die Richtung des Schattenwurfs des Objekts auf die Projektionsfläche, vor der Projektionsfläche angeordnet. Hierbei können Bilder der Projektionsfläche mit besonders hoher Schärfe und Helligkeit aufgenommen werden.
Vorzugsweise wird das schattenwerfende Objekt zumindest teilweise durch die Kamera gebildet. In diesem Fall nimmt die Kamera, alternativ oder zusätzlich zum Schatten eines schattenwerfenden Musters oder Elements, ihren eigenen Schatten auf der Projektionsfläche auf. Bei dieser Ausführung kann auf ein separates schattenwerfendes Muster verzichtet werden. Falls der Schatten der Kamera zusätzlich zum Schatten eines separaten Musters erfasst wird, lassen sich daraus die Eigenschaften der Lichtquelle besonders genau bestimmen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Frontscheibe eines Fahrzeugs mit einem ersten Beispiel einer Sensorvorrichtung;
2 einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 gezeigten Seitenansicht;
3 eine schematische Vorderansicht der Frontscheibe eines Fahrzeugs mit einer Sensorvorrichtung;
4 ein Beispiel eines schattenwerfenden Objekts und einen vom Objekt auf die Projektionsfläche geworfenen Schatten;
5 eine schematische Seitenansicht einer Frontscheibe eines Fahrzeugs mit einem zweiten Beispiel einer Sensorvorrichtung;
6 ein Beispiel der von zwei versetzten Mustern eines schattenwerfenden Objekts auf die Projektionsfläche geworfenen Schatten; und
7 eine schematische Vorderansicht der Frontscheibe eines Fahrzeugs mit mehreren Sensorvorrichtungen.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Frontscheibe 20 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) mit einem ersten Beispiel einer Sensorvorrichtung. Die Sensorvorrichtung weist eine an der Frontscheibe 20 angeordnete Projektionsfläche 1 und ein zwischen der Projektionsfläche 1 und der Frontscheibe 20 angeordnetes schattenwerfendes Objekt 2 auf. Das Objekt 2 ist aus Anschaulichkeitsgründen etwas von der Frontscheibe 20 abgesetzt und kann grundsätzlich auch auf oder in der Frontscheibe 20 selbst angeordnet bzw. vorgesehen sein. Die Projektionsfläche 1 weist im dargestellten Beispiel eine konkave Form und eine diffus reflektierende Oberfläche auf. Vorzugsweise hat die Oberfläche der Projektionsfläche 1 eine helle Farbe, wie z. B. weiß oder hellgrau. Im dargestellten Beispiel ist die Sensorvorrichtung in einem Bereich oberhalb eines Rückspiegels 22 an der Frontscheibe 20 angeordnet.
Wenn von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle 21, wie z.B. der Sonne, ausgehendes Licht auf die Sensorvorrichtung trifft, dann wirft das für Licht im Wesentlichen undurchlässige oder teildurchlässige Objekt 2 einen Schatten auf die, in Laufrichtung des Lichts betrachtet, hinter dem Objekt 2 befindliche Projektionsfläche 1. Je nach Ausgestaltung des Objekts 2, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Muster, wirft dieses einen oder mehrere entsprechende Schatten auf die Projektionsfläche 1. Diese werden von einer im dargestellten Beispiel zwischen der Projektionsfläche 1 und der Frontscheibe 20 befindlichen Kamera 6 erfasst, die aus Anschaulichkeitsgründen nur durch einen Kreis angedeutet ist. Die entsprechenden statischen oder bewegten Kamerabilder werden an eine Steuerungseinrichtung 8 weitergeleitet und dort ausgewertet. Beispielsweise wird hierbei eine Position des Schattens des Objekts 2 auf der Projektionsfläche 1 bestimmt und daraus eine Richtung und/oder Lage der Lichtquelle 21 relativ zur Sensorvorrichtung ermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann auch anhand der Schärfe des erfassten Bildes des Schattens des Objekts 2 auf der Projektionsfläche 1 die relative Größe und/oder Entfernung der Lichtquelle 21 von der Sensorvorrichtung abgeschätzt werden. Alternativ oder zusätzlich können im erfassten Bild auch Helligkeitsunterschiede zwischen Schattenbereichen und beleuchteten Bereichen der Projektionsfläche ermittelt werden, anhand welcher dann auf die Intensität der Lichtquelle 21 geschlossen werden kann.
Im dargestellten Beispiel ist die Projektionsfläche 1 vorzugsweise als sogenannte Auflichtbildfläche ausgestaltet, die für auftreffendes Licht im Wesentlichen undurchlässig ist und dieses diffus streuend reflektiert. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, die Projektionsfläche 1 als sogenannte Durchlichtbildfläche auszugestalten, die für auftreffendes Licht durchlässig ist und dieses diffus streuend transmittiert. Ein entsprechendes Bild des auf die Projektionsfläche 1 geworfenen Schattens des Objekts 2 kann in diesem Fall auch von einer, in Laufrichtung des Lichts betrachtet, hinter der Projektionsfläche 1 befindlichen Kamera 7, welche nur durch gestrichelte Linien angedeutet ist, aufgenommen werden. Im Übrigen gelten für diese Ausführung die vorstehenden Erläuterungen im Zusammenhang mit der Kamera 6 entsprechend.
Auf der Grundlage einer oder mehrerer auf diese Weise bestimmter Eigenschaften der Lichtquelle 21 wird eine im Bereich der Frontscheibe 20 vorgesehene Abschattungsvorrichtung 23 so gesteuert, dass von der Lichtquelle 21 ausgehende Lichtstrahlen durch die Verdunkelungsvorrichtung 23 in der Weise abgeschwächt oder abgeschattet werden, dass eine Blendung des Fahrzeuginsassen, insbesondere des Fahrers, durch die Lichtquelle 21 verhindert oder zumindest vermindert wird.
Vorzugsweise weist die Verdunkelungsvorrichtung 20 eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren und abdunkelbaren Verdunkelungselementen auf, deren Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von den ermittelten Eigenschaften der Lichtquelle 21 verändert wird. Insbesondere wird hierbei die Lichtdurchlässigkeit derjenigen Verdunkelungselemente verringert, die an einem Lichtpfad des durch die Frontscheibe in Richtung der Augen des Fahrers hindurchtretenden Lichts der Lichtquelle 21 liegen. Bei der Ermittlung der betreffenden Verdunkelungselemente kann neben den ermittelten Lichtquelleneigenschaften ein Bild der Augen oder des Gesichts des Fahrers herangezogen werden, das eine weitere Kamera (nicht dargestellt) aufnimmt.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 dargestellten Seitenansicht der Frontscheibe 20 und der daran angebrachten Sensorvorrichtung mit der Projektionsfläche 1, dem schattenwerfenden Objekt 2 und den Kameras 6 und 7, die alternativ oder gemeinsam vorgesehen sein können, d.h. es kann entweder Kamera 6 oder Kamera 7 oder es können beide Kameras 6 und 7 vorgesehen sein.
Im dargestellten Beispiel ist die Kamera 6 so geformt und/oder relativ zur Projektionsfläche 1 derart angeordnet, dass die Kamera 6 selbst einen Schatten auf die Projektionsfläche 1 wirft, dessen Bild von ihr selbst erfasst und zur Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet werden kann. Bei dieser Ausführung kann gegebenenfalls auf ein zusätzliches schattenwerfendes Objekt 2, wie z.B. das in der 2 schematisch angedeutete Muster, verzichtet werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, wie im Beispiel dargestellt, sowohl ein schattenwerfendes Objekt 2, beispielsweise in Form eines Musters, als auch die zwischen der Projektionsfläche 1 und der Frontscheibe 20 befindliche Kamera 6 als schattenwerfendes Objekt zu nutzen und im aufgenommenen Bild der Projektionsfläche 1 beide Schatten auszuwerten, um eine oder mehrere Eigenschaften der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle 21 zu ermitteln.
3 zeigt eine schematische Vorderansicht der Frontscheibe 20 eines Fahrzeugs mit einer Sensorvorrichtung, die am oberen Rand der Frontscheibe im Wesentlichen mittig angeordnet ist und deren schattenwerfendes Objekt 2 ein kreuzförmiges Muster aufweist. Im gezeigten Beispiel ist das Muster durch einen ellipsenförmigen Rand 9 eingefasst. Die hinter dem Muster liegende konkave Projektionsfläche (nicht dargestellt) hat vorzugsweise die Form eines Segments eines Ellipsoids. Grundsätzlich kann diese aber auch eine andere Form aufweisen, wie z.B. die Form eines Segments eines Zylinders, einer Kugel oder einer beliebig gekrümmten Fläche.
4 zeigt ein Beispiel eines Objekts 2, das ein kreuzförmiges Muster aufweist, und den bei einer Beleuchtung des Objekts 2 durch eine vor dem Objekt 2 befindliche Lichtquelle auf die hinter dem Objekt 2 befindliche Projektionsfläche geworfenen Schatten 4. Im gezeigten Beispiel hat die nicht dargestellte Projektionsfläche die Form eines Segments eines Ellipsoids, so dass der Schatten 4 des kreuzförmigen Musters des Objekts 2 durch zwei sich kreuzende gekrümmte Linien gegeben ist. Nach Aufnahme eines Bildes des Schattens 4 mittels einer Kamera können durch Bildanalyse Eigenschaften des Schattens 4 ermittelt werden, wie z. B. Lage, Form, Schärfe und/oder Anzahl der Schatten. Anhand der hierbei gewonnenen Eigenschaften des Schattens 4 lassen sich dann Eigenschaften der das Objekt 2 beleuchtenden Lichtquelle ableiten und darauf basierend das Abdunkelungsverhalten einer Abdunkelungsvorrichtung so steuern, dass von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahlen den Augenbereich des Fahrzeuginsassen nicht oder zumindest ausreichend abgeschwächt treffen.
5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Frontscheibe 20 eines Fahrzeugs mit einem zweiten Beispiel einer Sensorvorrichtung, die als schattenwerfendes Objekt ein erstes Muster 2 sowie ein zweites Muster 3 aufweist. Das erste Muster 2 kann beispielsweise auf oder in der Frontscheibe 20 vorgesehen sein, auch wenn dies aus Anschaulichkeitsgründen vorliegend etwas von der Frontscheibe 20 abgesetzt ist. Das zweite Muster 3 ist gegenüber dem ersten Muster 2 um einen bestimmten Abstand d räumlich versetzt. Durch den räumlichen Versatz der beiden Muster 2 und 3 relativ zueinander wird erreicht, dass bei einem von 90° abweichenden Lichteinfall auf die Muster 2 und 3 zwei hintereinanderliegende Punkte des ersten und zweiten Musters 2 bzw. 3 auf der Projektionsfläche 1 um einen bestimmten Betrag v zueinander versetzt sind. D.h. aufgrund der beiden zueinander versetzt angeordneten Muster 2 und 3 werden bei einer Beleuchtung der Muster je nach Einfallswinkel der Strahlen der äußeren Lichtquelle 21 entsprechend versetzte Schatten auf der Projektionsfläche 1 erhalten.
Dies wird anhand von 6 veranschaulicht, die ein Bespiel der von zwei zueinander räumlich versetzten Mustern 2 und 3 eines schattenwerfenden Objekts auf die dahinterliegende Projektionsfläche (nicht dargestellt) geworfenen Schatten 4 und 5 zeigt. Für die Form der Projektionsfläche gelten die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechend. Das erste Muster 2 ist im gezeigten Beispiel ellipsenförmig, so dass deren Schatten bei Beleuchtung durch eine vor dem Muster 2 befindlichen Lichtquelle auf der dahinterliegenden Projektionsfläche ebenfalls im Wesentlichen ellipsenförmig ist. Das kreuzförmige zweite Muster 3 dagegen wirft auf der ellipsoidalen Projektionsfläche einen Schatten 5 in Form von sich kreuzenden gekrümmten Schattenlinien.
Durch Verwendung eines schattenwerfenden Objekts mit zwei oder mehreren schattenwerfenden Elementen oder Mustern und entsprechend zwei oder mehreren Schatten auf der Projektionsfläche wird der besondere Vorteil erzielt, dass eine Kalibration der Sensorvorrichtung deutlich einfacher durchführbar ist, als dies bei Verwendung von lediglich einem schattenwerfenden Element der Fall ist. Dies liegt u.a. daran, dass die Steuerungseinrichtung bei der Kalibrierung des Sensors stets zwei Schatten zum Vergleich hat und dadurch kein Bild eines „absoluten Schattens“ eines Musters erforderlich ist, sondern vielmehr die Relativpositionen der geworfenen Schatten zueinander ausreichen. Durch diesen Effekt wird die Robustheit der Vorrichtung gegenüber etwaigen kleineren Relativbewegungen der Kamera, des schattenwerfenden Objekts sowie der Projektionsfläche erhöht. Außerdem wird hierdurch die Bestimmung einer Relativbewegung zwischen Lichtquellen einerseits und Fahrzeug andererseits vereinfacht, indem bei der Bildanalyse des jeweils erfassten Schattenbildes einfach die Position der jeweils erhaltenen Schatten relativ zueinander verfolgt wird. Dies ist insbesondere in Zusammenhang mit dem Einsatz von prädiktiven Algorithmen zur zeitlich segmentierten Verdunkelung von Vorteil.
7 zeigt eine schematische Vorderansicht der Frontscheibe 20 eines Fahrzeugs mit mehreren Sensorvorrichtungen, die im gezeigten Beispiel im Bereich der Mitte des oberen Randes sowie jeweils im Bereich der linken und rechten unteren Ecke der Frontscheibe 20 angeordnet sind. Durch Anordnung zwei oder mehrerer Sensorvorrichtungen in unterschiedlichen Bereichen, insbesondere Randbereichen, der Frontscheibe 20 können die jeweils erfassten Bilder und/oder daraus abgeleiteten Eigenschaften der jeweils geworfenen Schatten gemeinsam ausgewertet werden, wodurch insgesamt präzisere Information zu den Eigenschaften der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquellen ermittelt werden können. Dies gilt insbesondere für die Bestimmung der genauen Position der Lichtquellen sowie deren Bewegung relativ zum Fahrzeug. Auf der Grundlage der auf diese Weise ermittelten Eigenschaften kann die Verdunkelung der von Blendlichtquellen ausgehenden Lichtstrahlen, insbesondere unter Verwendung prädiktiver Algorithmen, noch einfacher und schneller gestaltet werden. Ferner wird durch eine Verwendung mehrerer Sensorvorrichtungen die Redundanz des Systems insgesamt und damit auch die Betriebssicherheit erhöht.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsfläche
2: schattenwerfendes Objekt, erstes Muster
3: schattenwerfendes Objekt, zweites Muster
4: Schatten
5: Schatten
6: Kamera
7: Kamera
8: Steuerungseinrichtung
9: Umrandung
20: Frontscheibe
21: Lichtquelle
22: Rückspiegel
23: Abdunkelungsvorrichtung
d: räumlicher Versatz der Muster
v: räumlicher Versatz der Schatten

Claims

Sensorvorrichtung für ein System zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen (21) mit - einer Projektionsfläche (1), - einem schattenwerfenden Objekt (2, 3, 6), welches derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass bei einer Beleuchtung des Objekts (2, 3, 6) durch mindestens eine außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquelle (21) mindestens ein Schatten (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) auf die Projektionsfläche (1) geworfen wird, - einer Bilderfassungseinrichtung (6, 7), welche dazu ausgebildet ist, ein Bild des auf die Projektionsfläche (1) geworfenen Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) zu erfassen, und - einer Steuerungseinrichtung (8), welche dazu ausgebildet ist, anhand des erfassten Bildes des auf die Projektionsfläche (1) geworfenen Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) mindestens eine Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle (21) zu ermitteln.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (8) dazu ausgebildet ist, anhand einer Position des Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) auf der Projektionsfläche (1) mindestens eine Richtung zu ermitteln, mit welcher das Licht der mindestens einen Lichtquelle (21) auf die Sensorvorrichtung trifft.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinrichtung (8) dazu ausgebildet ist, anhand der Schärfe des erfassten Bildes des Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) auf der Projektionsfläche (1) ein Maß für Größe und/oder Entfernung der mindestens einen Lichtquelle (21) zu ermitteln.
Sensorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (8) dazu ausgebildet ist, anhand eines Helligkeitsunterschiedes zwischen einem im Schatten (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) befindlichen Bereich des erfassten Bildes und einem außerhalb des Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) befindlichen Bereich des erfassten Bildes ein Maß für die Intensität der mindestens einen Lichtquelle (21) zu ermitteln.
Sensorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (8) dazu ausgebildet ist, anhand von mehreren auf die Projektionsfläche (1) geworfenen unterschiedlichen Schatten (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) im erfassten Bild auf das Vorhandensein von mehreren Lichtquellen (21) außerhalb des Fahrzeugs zu schließen.
Sensorvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Steuerungseinrichtung (8) dazu ausgebildet ist, anhand der auf die Projektionsfläche (1) geworfenen unterschiedlichen Schatten (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) im erfassten Bild eine Anzahl der Lichtquellen (21) außerhalb des Fahrzeugs zu ermitteln.
Sensorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Projektionsfläche (1) teilweise lichtdurchlässig ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bilderfassungseinrichtung (6, 7) mindestens eine Kamera aufweist, welche zur Erfassung des auf die Projektionsfläche (1) geworfenen Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) ausgebildet ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 7 und 8, wobei die Kamera, bezogen auf die Richtung des Schattenwurfs des Objekts (2, 3, 6) auf die Projektionsfläche (1), hinter der teilweise lichtdurchlässigen Projektionsfläche (1) angeordnet ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Kamera, bezogen auf die Richtung des Schattenwurfs des Objekts (2, 3, 6) auf die Projektionsfläche (1), vor der Projektionsfläche (1) angeordnet ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das schattenwerfende Objekt (2, 3, 6) zumindest teilweise durch die Kamera gebildet wird.
System zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen (21) mit - einer Verdunkelungsvorrichtung (23), welche dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle (21) ausgehende und auf den Insassen treffende Lichtstrahlen abzuschwächen oder abzuschatten, und - mindestens einer Sensorvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (8) zur Steuerung der Verdunkelungsvorrichtung (23) in Abhängigkeit von der mindestens einen ermittelten Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle (21) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einem System nach dem vorangehenden Anspruch.
Kraftfahrzeug nach dem vorangehenden Anspruch mit mindestens einer Fensterscheibe (20), wobei - die Verdunkelungsvorrichtung (23) in die Fensterscheibe (20) integriert ist und - die Sensorvorrichtung an der dem Inneren des Kraftfahrzeugs zugewandten Innenseite der Fensterscheibe (20) angebracht ist.
Verfahren zum Schutz eines Insassen eines Fahrzeugs vor einer Blendung durch außerhalb des Fahrzeugs befindliche Lichtquellen (21) mit folgenden Schritten: - Erzeugen mindestens eines Schattens (4, 5) eines Objekts (2, 3, 6) auf einer Projektionsfläche (1), wenn das Objekt (2, 3, 6) von mindestens einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle (21) beleuchtet wird, - Erfassen eines Bildes des auf die Projektionsfläche (1) geworfenen Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6), - Ermitteln mindestens einer Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle (21) anhand des erfassten Bildes des auf die Projektionsfläche (1) geworfenen Schattens (4, 5) des Objekts (2, 3, 6) und - Abschwächen oder Abschatten von Lichtstrahlen, welche von der mindestens einen außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Lichtquelle (21) ausgehen und auf den Insassen des Fahrzeugs treffen bzw. treffen würden, in Abhängigkeit von der mindestens einen ermittelten Eigenschaft der mindestens einen Lichtquelle (21).