DE102016207201A1

DE102016207201A1 - Sonnenblendschutz mit Begrenzung der Höhe des unteren Endes einer einstellbaren Blende basierend auf Information über eine Sichtposition

Info

Publication number: DE102016207201A1
Application number: DE102016207201.3A
Authority: DE
Inventors: Dorin Aiteanu
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Sonnenblendschutzsystem zur Verminderung der Blendwirkung der Sonne auf die auf eine vorausliegende Fahrumgebung gerichteten Augen eines Fahrers oder Beifahrers eines Kraftfahrzeugs. Das Sonnenblendschutzsystem umfasst eine Blendschutzeinrichtung mit einer einstellbaren Blende zur Abschattung der Augen mit stellbarer Höhe eines horizontalen, unteren Endes der Blende. Ferner ist eine Steuereinheit zur Einstellung der Höhe des unteren Endes der Blende vorgesehen. Das Sonnenblendschutzsystem umfasst ferner eine Einrichtung zur Ermittlung einer für die Sichtposition des Fahrers bzw. Beifahrers charakteristischen Sichtpositionsinformation. Das Sonnenblendschutzsystem kennzeichnet sich dadurch, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, dass diese bei der Einstellung der Höhe des unteren Endes der Blende die Höhe des unteren Endes basierend auf der ermittelten Sichtpositionsinformation nach unten begrenzt, so dass eine ausreichende Sicht des Fahrers nach vorne auf die vorausliegende Fahrumgebung trotz der Blende gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sonnenblendschutzsystem und ein entsprechendes Verfahren zur Verminderung der Blendwirkung der Sonne auf die auf eine vorausliegende Fahrumgebung gerichteten Augen eines Fahrers oder Beifahrers eines Kraftfahrzeugs.
Die Blendung des Fahrers oder Beifahrers eines Kraftfahrzeugs aufgrund von direkter oder indirekter Sonneneinstrahlung durch eine Fahrzeugfrontscheibe kann mittels einer konventionellen mechanischen Sonnenblende, die manuell vertikal verschwenkt werden kann, vermieden werden. Bei einer einfachen mechanischen, verschwenkbaren Sonnenblende kann die Höhe des unteren Endes der Blende durch Verschwenken nach oben oder unten der Blende vom Fahrer eingestellt werden. Ferner ist es bekannt, dass die Höhe des unteren Endes einer mechanischen, verfahrbaren Sonnenblende über einen Aktor, beispielsweise über einen Elektromotor, eingestellt werden kann.
Ferner sind Sonnenblendschutzsysteme mit einer elektrisch-optischen Blendschutzeinrichtung bekannt, bei denen basierend auf einem elektrischen Signal, beispielsweise einer Spannung, eine optische Abdunkelungswirkung erzielt wird. Eine derartige Blendschutzeinrichtung umfasst eine selektiv abdunkelbare Schicht (z. B. eine LCD- oder Elektrochrom-Schicht), die in der abzudunkelnden Fahrzeugfensterscheibe, beispielsweise in der Frontscheibe oder in der Seitenscheibe, integriert ist oder auf der Scheibe aufliegt. Derartige elektro-optische Blendschutzeinrichtungen können häufig so gesteuert werden, dass nur ein wählbarer bestimmter Flächenbereich der Schicht bis zu einem unteren Ende abgedunkelt wird, während der restliche Flächenbereich der Schicht nicht abgedunkelt wird. Je nach Fläche der abdunkelbaren Schicht der elektro-optischen Sonnenblende kann das untere Ende der elektronisch-optischen Sonnenblende deutlich tiefer als das untere Ende einer mechanischen Sonnenblende positioniert werden, was in vielen Situationen zu einer höheren Effektivität bei der Vermeidung der Blendwirkung führt.
Die Höhe des unteren Endes der Blende kann beispielsweise durch den Fahrer über eine Bedienhandlung vorgegeben werden, die über eine Steuereinheit in eine gewünschte Höhe umgesetzt wird. Alternativ kann die Höhe des unteren Endes vom System automatisch eingestellt werden.
Aus der Druckschrift DE 100 12 749 B4 ist eine Blendschutzvorrichtung bekannt, welche eine Lichterfassungseinrichtung aufweist, die die vom Gesicht reflektierte Lichtintensität erfasst und in Abhängigkeit hiervon die Höhe des unteren Endes der Blende, beispielsweise einer konventionellen Sonnenblende, einstellt.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 012 383 A1 ist es bekannt, dass zur Regelung der Höhe des unteren Endes einer Blende einer elektrisch- optischen Blendschutzeinrichtung ein optischer Sensor die Schattengrenze im Gesicht des Fahrers in Bezug auf die Augen des Fahrers bestimmt. Es wird dort ein Regelkreis beschrieben, der bewirkt, dass die Schattenlinie unterhalb des Augenbereichs auf das Gesicht trifft. Die Schattengrenze wird bei wechselndem Lichteinfall automatisch nachgeführt, um die Position der Schattengrenze unterhalb der Augen des Fahrers zu halten.
Aus der japanischen Patentanmeldung JP 2007050834 A2 ist es bekannt, dass eine mit einer Kamera erfasste Schattenlinie auf eine bestimmte vorgebbare Position unterhalb der Augen geregelt wird. Bei dem Verfahren wird wiederholt geprüft, ob diese Zielposition erreicht wurde. Wenn der Schatten zu tief liegt, wird die Blende der elektrisch-optischen Blendschutzeinrichtung um eine diskrete Position nach oben verfahren. Wenn der Schatten zu hoch liegt, wird die Blende um eine diskrete Position nach unten verfahren.
Insbesondere bei Sonnenblendschutzsystemen mit automatisch einstellbarer Höhe der unteren Grenze der Blende kann es je nach aktueller Blendsituation (insbesondere bei tief stehender Sonne oder bei Reflexionen des Sonnenlichts auf der Fahrbahn oder auf der Motorhaube) dazu kommen, dass die Höhe des unteren Endes der Blende soweit verringert wird, dass die Sicht des Fahrers auf die vorausliegende Fahrumgebung durch die tiefe gestellte Blende stark eingeschränkt oder gar komplett verhindert wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Sonnenblendschutzsystem bzw. ein entsprechendes Verfahren zum Schutz vor Blendung durch die Sonne anzugeben, das diesen Nachteil ausräumt. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Sonnenblendschutzsystem zur Verminderung der Blendwirkung der Sonne auf die auf eine vorausliegende Fahrumgebung gerichteten Augen eines Fahrers oder Beifahrers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens (beispielsweise eines Personenkraftwagens). Das Sonnenblendschutzsystem umfasst eine Blendschutzeinrichtung mit einer einstellbaren Blende zur Abschattung der Augen mit stellbarer Höhe eines horizontalen, unteren Endes der Blende. Bei der Blendschutzeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine mechanische, verfahrbare (insbesondere verschwenkbare) Sonnenblende mit einem Aktor zum Verfahren der Sonnenblende handeln. Vorzugsweise handelt es sich aber um eine elektrisch-optische Blendschutzeinrichtung mit einer selektiv abdunkelbaren Schicht in oder auf einer Fahrzeugscheibe, wobei die Höhe des unteren Endes des abgedunkelten Bereichs einstellbar ist.
Ferner ist eine Steuereinheit zur Einstellung der Höhe des unteren Endes der Blende vorgesehen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Steuereinheit, die die Höhe des unteren Endes der Blende in Abhängigkeit der aktuellen Blendsituation automatisch einstellt und vorzugsweise bei Änderung der Blendsituation automatisch nachführt. Hierbei wird vorzugsweise das untere Ende der Blende in einem Regelkreis geregelt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit das untere Ende der Blende in Abhängigkeit einer Bedienhandlung des Fahrers einstellt, beispielsweise in Abhängigkeit einer Betätigung eines Bedienelements oder einer Handgestik des Fahrers.
Das Sonnenblendschutzsystem umfasst ferner eine Einrichtung zur Ermittlung einer für die Sichtposition des Fahrers bzw. Beifahrers charakteristischen Sichtpositionsinformation. Diese Einrichtung weist vorzugsweise eine Innenraum-Sensorik auf, beispielsweise eine Innenraum-Videokamera. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine Einrichtung zur Ermittlung der Augenposition, insbesondere eine kamerabasierte Einrichtung zur Ermittlung der Augenposition. Hierzu kann beispielsweise mittels einer Innenraum-Videokamera ein Bild des Gesichts des Fahrers bzw. Beifahrers aufgenommen werden und in dem Bild eine Augenposition ermittelt werden. Die Augenposition kann in Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem bestimmt werden.
Das Sonnenblendschutzsystem kennzeichnet sich dadurch, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, dass diese bei der Einstellung der Höhe des unteren Endes der Blende die Höhe des unteren Endes basierend auf der ermittelten Sichtpositionsinformation nach unten begrenzt, so dass eine ausreichende Sicht des Fahrers nach vorne auf die vorausliegende Fahrumgebung trotz der Blende gewährleistet ist. Beispielsweise kann die Höhe des unteren Endes der Blende so beschränkt werden, dass die Höhe des unteren Endes der Blende eine nach vorne gerichtete Horizontale durch die Augenposition nicht unterschreitet oder nicht erreicht.
Durch die Begrenzung der Höhe des unteren Endes der Blende in Abhängigkeit der Information über die Sichtposition des Fahrers bzw. Beifahrers nach unten kann vermieden werden, dass die Blende zu tief ins Sichtfeld des Fahrers reicht und die Sicht des Fahrers auf die vorlausliegende Fahrumgebung stark einschränkt oder gar komplett verhindert. Durch die erfindungsgemäße Begrenzung wird die Sicht auf die vorausliegende Fahrumgebung, insbesondere auf die vorausliegende Fahrbahn und auf vorausfahrende oder entgegenkommende Fahrzeuge, trotz der Blende gewährleistet. Dies ist insbesondere in Blendsituationen mit tief stehender Sonne oder mit Sonnenreflexionen auf der Motorhaube oder auf der Fahrbahn vorteilhaft, da ansonsten die Blende je nach Sichtposition des Fahrers bzw. Beifahrers zu tief in das Sichtfeld reicht.
Durch Begrenzung des unteren Endes der Blende nach unten ist gegebenenfalls in manchen Situationen keine oder keine vollständige Abschattung der Augen möglich, in denen ohne Begrenzung eine Abschattung möglich wäre.
Die Sichtposition kann von den Körperabmessungen der jeweiligen Person, der Körperhaltung und von der Sitzeinstellung abhängen.
Bei der Begrenzung der Höhe der Blende kann als Sichtpositionsinformation Information über die Sichthöhe in Fahrzeughochrichtung verwendet werden. Vorzugsweise liegt bei sonst gleichen Rahmenbedingungen (z. B. gleicher Sonnenstand) bei höherer Sichthöhe der Fahrers bzw. Beifahrers die Grenze für das untere Ende der Blende höher als bei im Vergleich dazu geringerer Sichthöhe. Dies bedeutet, dass bei höherer Sichthöhe bei sonst gleichen Rahmenbedingungen die Blende weniger tief liegen darf als bei geringerer Sichthöhe.
Zusätzlich oder alternativ kann bei der Begrenzung der Höhe der Blende Sichtpositionsinformation über den Sichtabstand in Fahrzeuglängsrichtung verwendet werden. Vorzugsweise liegt bei sonst gleichen Rahmenbedingungen (z. B. gleicher Sonnenstand, gleiche Sichthöhe) bei größerem Sichtabstand des Fahrers bzw. Beifahrers zur Fahrzeugfront die Grenze für das untere Ende der Blende höher als bei im Vergleich dazu geringerem Sichtabstand. Dies bedeutet, dass bei größerem Sichtabstand bei sonst gleichen Rahmenbedingungen die Blende weniger tief liegen darf als bei geringerem Sichtabstand.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Sichtpositionsinformation um mittels einer Kamera bestimmter Information über die Augenposition. Es ist aber denkbar, Information der Sitzeinstellung, beispielsweise die eingestellte Sitzhöhe oder die eingestellte Sitzposition in Fahrzeuglängsrichtung, als Sichtpositionsinformation zu verwenden oder daraus Sichtpositionsinformation abzuleiten.
Es ist von Vorteil, wenn die Sichtpositionsinformation sowohl Information über die Sichthöhe in Fahrzeughochrichtung als auch Information über den Sichtabstand in Fahrzeuglängsrichtung umfasst. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Sichtpositionsinformation eine zumindest zweidimensionale Augenposition mit Angabe der Augenhöhe in Fahrzeughochrichtung und Angabe der Augenposition in der dazu orthogonalen Fahrzeuglängsrichtung umfasst. Bei der zumindest zweidimensionalen Augenposition handelt es sich typischerweise um eine Position in einem Fahrzeugkoordinatensystem, dessen Ursprung in Bezug auf das Fahrzeug fix ist und beispielsweise einem bestimmten Punkt des Fahrzeugs entspricht (beispielsweise der Mitte der Vorderachse).
Die Steuereinheit ist vorzugsweise eingerichtet, basierend auf der Sichtpositionsinformation einen der Begrenzung entsprechenden Grenzwert für eine stellbare Größe zu bestimmen, der mit der Höhe des unteren Endes der Blende zusammenhängt. Durch einen Schwellwertvergleich mit diesem Grenzwert kann die Höhe des unteren Endes nach unten begrenzt werden.
Es ist von Vorteil, wenn neben der Augenposition auch die Position, insbesondere die Höhe, des unteren Endes der Blende in Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem der Steuereinheit bekannt ist, beispielsweise durch Auswerten eines oder mehrerer interner Zähler oder von Ansteuersignalen oder durch eine kamerabasierte Erfassung der Position des unteren Endes.
Sofern das Sonnenblendschutzsystem eingerichtet ist, eine Augenposition zu bestimmen, kann vorgesehen sein, dass die Höhe des unteren Endes der Blende basierend auf der ermittelten Augenposition derart nach unten begrenzt wird, dass das untere Ende der Blende einen vorgegebenen vertikalen oberen Grenzwinkel aus Sicht der ermittelten Augenposition nicht verletzt oder nicht unterschreitet. Bei dem vertikalen oberen Grenzwinkel kann es sich beispielsweise um einen Winkel von 0° handeln, der einer nach vorne gerichteten Horizontalen durch die Augenposition entspricht. Die Höhe des unteren Endes der Blende wird beispielsweise so nach unten limitiert, dass die Höhe des unteren Endes eine nach vorne gerichtete Horizontale durch die Fahreraugen nicht verletzt.
Bei dem vertikalen oberen Grenzwinkel kann es sich stattdessen aber auch um einen positiven Winkel handeln (z. B. 4°), der einer nach schräg vorne-oben gerichteten Linie durch die Augenposition entspricht. Diese nach schräg vorne-oben gerichtete Linie durch die Augenposition ist dann um diesen positiven Winkel gegenüber der Horizontalen durch die Augenposition nach oben gedreht. Es wäre auch denkbar, dass es sich bei dem vertikalen oberen Grenzwinkel um einen geringen negativen Winkel handelt (z. B. –2°), der einer nach schräg vorne-unten gerichteten Linie durch die Augenposition entspricht. Diese nach schräg vorne-unten gerichtete Linie durch die Augenposition ist dann um den Betrag dieses Winkels gegenüber der Horizontalen durch die Augenposition nach unten gedreht.
Der vertikale obere Grenzwinkel liegt vorzugsweise im Bereich von +20° bis –5°.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass für die Begrenzung ein unterer Grenzwert für das untere Ende der Blende bestimmt wird, der dem Schnittpunkt

– der dem vertikalen oberen Grenzwinkel entsprechenden Linie durch die Augenposition (z. B. die Horizontale durch die Augen) mit
– der Kurve der stellbaren Stellpositionen des unteren Endes der Blende

Bei der Kurve der stellbaren Stellpositionen des unteren Endes handelt es sich beispielsweise um Punkte auf oder in der Frontscheibe, wenn die Blendschutzeinrichtung als elektrisch-optische Blendschutzeinrichtung auf bzw. in der Scheibe integriert ist. Im Fall einer verschwenkbaren Sonnenblende handelt es sich beispielsweise bei der Kurve um die Trajektorie des unteren Endes der Sonnenblende, wenn die Sonnenblende verschwenkt wird.
Es ist von Vorteil, wenn das System eingerichtet ist, kamerabasiert die Lage einer mit dem unteren Ende der Blende korrespondierenden horizontalen Schattenlinie im Gesicht des Fahrers bzw. Beifahrers zu erfassen. Die Steuereinheit ist dann eingerichtet, basierend auf der erfassten Lage der horizontalen Schattenlinie die Höhe des unteren Endes der Blende auf eine derartig definierte Höhe einzustellen, dass sich die horizontale Schattenlinie an einer vordefinierten Position im Gesicht des Fahrers bzw. Beifahrers befindet (insbesondere unterhalb der Augen des Fahrers mit einem vordefinierten Abstand zu der Position der Augen), sofern diese derart definierte Höhe größer oder größer gleich als eine der Begrenzung zugrunde liegende Grenze für die Höhe ist, die die Höhe nach unten begrenzt. Eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sieht eine kamerabasierte Erkennung der Blendwirkung durch die Erkennung der Bildhelligkeit in einem unteren Bereich des Fahrergesichtes vor. Sofern eine entsprechende Blendwirkung erkannt wurde, wird veranlasst, dass die Blende mit ihrem unteren Ende so weiter heruntergefahren wird, bis eine kamerabasierte erfasste Schattenlinie im Gesicht des Fahrers an einer vorgegebenen Position um eine bestimmte geringe Distanz unterhalb der Augen liegt. Es wird dann unter Berücksichtigung der mit der Kamera kontinuierlich erfassten Schattenlinie die Höhe der Sonnenblende so geregelt, dass bei Veränderung der Fahrzeuglage in Bezug auf der oder die Lichtquellen oder der Lage der Lichtquellen die Schattenlinie immer an der vorgegebenen Position unter den Augen liegt. Die Höhe der Sonnenblende wird so limitiert (d. h. die Sonnenblende darf nicht unter einer bestimmten Höhe heruntergefahren werden), dass die Höhe des unteren Endes der Sonnenblende die Achse Fahreraugen – Horizontlinie nicht verletzt. Die Sonnenblende kann wieder hochgefahren werden, wenn die Helligkeit in dem unteren Bereich des Gesichts eine bestimmte Schwelle unterschritten hat.
Vorzugsweise ist das Sonnenblendschutzsystem eingerichtet, anhand einer einzustellenden (d.h. aktuell noch nicht eingestellten) Höhe des unteren Endes der Blende oder anhand einer hierfür charakteristischen Größe zu prüfen, dass die einzustellende Höhe kleiner oder kleiner gleich als eine der Begrenzung zugrunde liegende Grenze für die Höhe ist, die die Höhe nach unten begrenzt. Sofern dies der Fall ist (d. h. die einzustellende Höhe ist im Sinne der Begrenzung minimal oder bereits zu niedrig), wird eine im Sinne der Begrenzung minimale Höhe des unteren Endes der Blende eingestellt (beispielsweise eine Höhe, die genau der Grenze entspricht).
Es kann alternativ aber auch eine aktuell eingestellte Höhe des unteren Endes daraufhin geprüft werden, dass die eingestellte Höhe kleiner oder kleiner gleich als eine der Begrenzung zugrunde liegende Grenze für die Höhe ist, die die Höhe nach unten begrenzt. Sofern dies der Fall ist, soll die Blende nicht weiter abgesenkt werden und die eingestellte Höhe wird beibehalten.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Blendwirkung der Sonne auf die auf eine vorausliegende Fahrumgebung gerichteten Augen eines Fahrers oder Beifahrers. Gemäß dem Verfahren wird für die Sichtposition des Fahrers bzw. Beifahrers charakteristische Sichtpositionsinformation ermittelt. Die Höhe eines unteren, horizontalen Endes einer einstellbaren Blende zur Abschattung der Augen wird eingestellt. Bei der Einstellung der Höhe des unteren Endes der Blende wird die Höhe basierend auf der ermittelten Sichtpositionsinformation nach unten begrenzt, so dass eine ausreichende Sicht des Fahrers nach vorne auf die vorausliegende Fahrumgebung trotz der Blende gewährleistet ist.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen System nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Systems.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sonnenblendschutzsystems;
2a eine Seitenansicht einer Blendsituation mit eingestellten unterem Ende der Blende, so dass die Schattenlinie knapp unterhalb der Augen liegt;
2b eine Vorderansicht zu 2a;
3 eine Seitenansicht einer Blendsituation mit aufgrund der Begrenzung minimaler Höhe des unteren Endes der Blende; und
4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm der Funktion des beispielhaften Sonnenblendschutzsystems.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sonnenblendschutzsystems mit einer beispielhaften elektrisch-optischen Blendschutzeinrichtung, die in eine Frontscheibe 1 eines Kraftwagens integriert ist. Alternativ könnte die Blendschutzeinrichtung auch auf der Frontscheibe 1 angebracht sein. Die in die Frontscheibe 1 integrierte elektrisch-optische Blendschutzeinrichtung umfasst eine in die Frontscheibe 1 integrierte selektiv abdunkelbare Schicht 2, die über elektrische Signale in ihrer Lichtdurchlässigkeit verändert werden kann, und zwar unterschiedlich über der Fläche der abdunkelbaren Schicht 2.
Die abdunkelbare Schicht 2 ist vorzugsweise in horizontale Zeilen organisiert, wobei durch Anlegen eines elektrischen Signals, insbesondere einer elektrischen Spannung, an die jeweilige Zeile die Lichtdurchlässigkeit der jeweiligen Zeile verringert werden kann, so dass die jeweilige Zeile einen abgedunkelten Zustand annimmt. Eine Ansteuerelektronik 3 erzeugt für jede der einzelnen horizontalen Zeilen ein vorzugsweise binäres Spannungssignal 4, welches die Lichtdurchlässigkeit der jeweilige Zeile bestimmt (beispielsweise bewirkt eine positive Spannung eine reduzierte Lichtdurchlässigkeit und damit ein Abdunkeln der jeweiligen Zeile, während bei einer Spannung von null die Lichtdurchlässigkeit der jeweiligen Zeile nicht vermindert wird). Durch Ansteuern der obersten n_dunkel (mit n_dunkel ≤ n) horizontalen Zeilen mit jeweils einem einer reduzierten Lichtdurchlässigkeit entsprechenden Spannungswert kann die Fensterscheibe bis zu einem vertikal verlaufenden unteren Ende 6 abgedunkelt werden, wobei die Höhe des vertikalen unteren Endes 6 von der Anzahl n_dunkel der obersten Zeilen abhängt, die jeweils durch ein entsprechendes Spannungssignal abgedunkelt wurden. Der abgedunkelte Bereich 11 der Schicht 2 bis zum unteren Ende 6 entspricht einer Blende 11.
Die Ansteuerelektronik 3 nimmt ein insbesondere digitales Stellsignal 5 entgegen, welches die Stellposition des unteren Endes 6 direkt oder indirekt angibt und von der Ansteuerelektronik 3 in entsprechende Spannungssignale für die einzelnen horizontalen Zeilen umgesetzt wird, so dass die Schicht 2 bis zu der dem Wert des Stellsignals 5 entsprechenden unteren Grenzlinie 6 abgedunkelt wird. Beispielsweise entspricht das Signal 5 direkt dem Wert n_dunkel. Das Stellsignal 5 kann vorzugsweise jeweils einen Zustand einnehmen, bei dem sämtliche horizontalen Zeilen nicht abdunkelt werden (n_dunkel = 0) bzw. sämtliche horizontalen Zeilen abdunkelt werden (n_dunkel = n).
Das Stellsignal 5 zur Einstellung der Höhe des unteren Endes 6 der Blende 11 wird in einer Steuereinheit 7 in Abhängigkeit der Blendsituation automatisch bestimmt.
Die Steuereinheit 7 enthält von einer Bildauswertung 8 eine aktuelle Augenposition P1, die anhand des Kamerabilds einer Innenraum-Stereo-Kamera 9 in der Bildauswertung 8 bestimmt werden. Statt der Verwendung einer Stereo-Kamera wäre auch die Verwendung einer Mono-Kamera denkbar; eine Mono-Kamera weist im Vergleich zu einer Stereo-Kamera aber im Allgemeinen den Nachteil einer geringeren Genauigkeit bei der Erfassung der Augenposition auf. Bei der Augenposition P1 handelt es sich vorzugsweise um Raumkoordinaten in Bezug auf ein 3-dimensionales Koordinatensystem des Kraftfahrzeugs. Die Position P1 der Augen entspricht beispielsweise der Mittelposition zwischen den beiden Augen des Benutzers 10.
Mittels der Kamera 9 und der nachgelagerten Bildauswertung 8 kann ferner das Vorliegen einer Blendung des Fahrers durch Auswerten der Bildhelligkeit im unteren Teil des Fahrergesichts festgestellt werden. Außerdem kann durch die Bildauswertung 8 die Position P2 einer Schattenlinie im Fahrergesicht ermittelt werden, die einen abgedunkelten oberen Bereich des Gesichts von einem nicht abgedunkelten unteren Bereich trennt.
Außerdem ist der Steuereinheit 7 die Position P3 des unteren Endes 6 der Blende 11 in Bezug auf Koordinatensystem des Kraftfahrzeugs bekannt. Beispielsweise kann die Anzahl von Absenkungsschritte zur Absenkung des unteren Endes 6 der Blende 11 und die Anzahl von Erhöhungsschritten zum Erhöhen des unteren Endes 6 der Blende nachgehalten werden und hieraus die Position P3 des unteren Endes 6 der Blende 11 bestimmt werden. Alternativ kann die Position P3 des unteren Endes 6 auch mittels einer Sensorik ermittelt werden, beispielsweise mittels einer Kamera.
Anhand von 2a, 2b, 3 und 4 wird die Funktion des in 1 dargestellten beispielhaften Sonnenblendschutzsystem beschrieben.
Sofern der Fahrer 10 geblendet wird, wird die Blende 11 heruntergefahren, bis die Höhe P2_z der kamerabasiert erfassten Schattenlinie 13 des Schattens 12 auf dem Gesicht des Fahrers eine bestimmte Distanz Dsoll unter der Höhe P2_z der Augen liegt. Die Schattenlinie 13 markiert den Übergang zwischen dem durch die Blende 11 abgeschatteten oberen Bereich des Gerichts zu dem nicht abgeschatteten unteren Bereich des Gesichts 1 und liegt auf der Achse der Sonnenposition und der Position P3 des unteren Endes 6 der Blende 11.
Dies ist in 2a in der Seitenansicht und in 2b in der Vorderansicht dargestellt. Dabei beschreiben die Größen P1_z, P2_z und P3_z die Z-Koordinaten in Richtung der Fahrzeughochachse der Position P1 der Augen, der Position P2 der Schattenlinie 13 bzw. der Position P3 des unteren Endes 6 der Blende 11.
Bei Veränderung der Augenposition P1 oder der Änderung der Blendsituation (z. B. durch Änderung der Lage der Sonne zum Koordinatensystem des Fahrzeugs) wird die Höhe P3_z des unteren Endes 6 der Blende 11 kamerabasiert derart geregelt, dass die Höhe P2_z der Schattenlinie 13 so unterhalb der Augen liegen soll, dass die Differenz zwischen der Höhe P1_z der Augenposition P1 und der Höhe P2_z der Schattenlinie 13 der vorbestimmten Distanz Dsoll entspricht, d. h. dass die Höhe P2_z der kamerabasiert erfassten Schattenlinie 13 um die Distanz Dsoll unter der Höhe P2_z der Augen liegt.
Bei der anfänglichen Einstellung und der anschließenden kontinuierlichen Regelung der Höhe des unteren Endes 6 der Sonnenblende 11 wird die Höhe P3_z des unteren Endes basierend auf der ermittelten Augenposition P1 nach unten begrenzt, so dass trotz der Blende 11 die Sicht auf die vorausliegende Fahrumgebung gewährleistet ist.
Die Höhe P3_z des unteren Endes 6 der Blende 11 wird so nach unten auf eine minimale Höhe P3_minz begrenzt, dass das untere Ende 6 der Blende 11 einen vorgegebenen vertikalen oberen minimalen Winkel α aus Sicht der ermittelten Augenposition nicht unterschreitet. Der Winkel α oder eine hiermit im Zusammenhang stehende Größe ist in der Steuereinheit 7 voreingestellt. Der Winkel α bzw. die hiermit im Zusammenhang stehende Größe kann vorzugsweise vom Fahrer des Fahrzeugs über eine Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs modifiziert werden.
In 3 ist die Situation mit Erreichen der minimalen Höhe P3_minz des unteren Endes 6 der Blende 11 dargestellt, die aufgrund der Begrenzung nicht unterschritten wird. Im Unterschied zu 2 steht die Blendlichtquelle (die Sonne oder ein Reflexionspunkt des Sonnenlichts wie die Straße oder die Motorhaube) nun so tief, dass überhaupt keine Abschattung der Augen erzielt wird. Der vertikale obere Winkel α aus Sicht der ermittelten Augenposition P1 ist im Beispiel von 3 nach schräg vorne-oben gerichtet und entspricht beispielsweise +4° gegenüber der nach vorne gerichteten Horizontalen H durch die Augenposition P1. Die vertikale obere Winkel α kann beispielsweise auch 0° oder einem negativen Winkel entsprechen.
Bei Vorliegen der minimalen Höhe P3_minz des unteren Endes 6 der Blende 11 ist der Sichtbereich des Fahrers auf die vorausliegende Fahrumgebung nach oben durch eine gerade, minimale obere Sichtbegrenzungslinie L_o,min begrenzt. Die minimale obere Sichtbegrenzungslinie L_o,min durchläuft die Position P1 der Augen und die Position P3_min des unteren Endes 6 der Blende 11 und bildet mit der Horizontalen H den vertikalen oberen Winkel α.
In 4 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für die Funktion des Ausführungsbeispiels des Sonnenblendschutzsystems dargestellt.
Das System geht davon aus, dass sich die Blende 11 anfänglich in der obersten Position befindet, d. h. dass das Ende 6 der Blende 11 anfänglich eine maximale Höhe aufweist oder gar vollständig deaktiviert ist. Die Höhe der Blende in der obersten Position wird mit P3_z,null bezeichnet.
Nach Start des Systems in Schritt 100 (z.B. durch eine Bedienhandlung des Fahrers oder im Rahmen des Motorstarts) wird in der Abfrage 110 das Vorliegen einer Verblendung des Fahrers 10 aufgrund einer direkten oder indirekten Sonneneinstrahlung durch Auswertung der Bildhelligkeit in dem unteren Teil des Gesichts des Fahrers 10 geprüft. Wenn die Bildhelligkeit auf das Vorliegen einer Blendung hindeutet, wird in Schritt 120 die minimale Höhe P3_minz des unteren Endes 6 der Blende 11 unter Berücksichtigung des vertikalen oberen Winkels α des Fahrergesichtsfelds und der ermittelten Augenposition P1 bestimmt, insbesondere berechnet. Diese minimale Höhe P3_min begrenzt den auf die vorausliegende Fahrumgebung gerichteten Teil des Gesichtsfelds nach oben.
Zur Bestimmung der minimalen Höhe P3_minz des unteren Endes der Blende 11 wird beispielsweise die in 3 dargestellte minimale obere Sichtbegrenzungslinie L_o,min durch die Augenposition P1 bestimmt, die dem vertikalen oberen Winkel α entspricht. Diese minimale obere Sichtbegrenzungslinie L_o,min kann aus der Position P1 (insbesondere aus den X- und Y-Koordinaten P1_x bzw. P1_y der Augenposition) und dem vertikalen oberen Winkel α bestimmt werden. Es wird dann der Schnittpunkt der minimalen oberen Sichtbegrenzungslinie L_o,min mit den auf der Fahrzeugscheibe gelegenen möglichen Stellpositionen des unteren Endes 6 der Blende 11 ermittelt. Wenn es sich bei der Blende 11 um eine verschwenkbare mechanische Blende 11 handeln würde, würde stattdessen der Schnittpunkt der minimalen oberen Sichtbegrenzungslinie L_o,min mit den auf einer gekrümmten Kurve gelegenen möglichen Stellpositionen des unteren Endes 6 der Blende 11 bestimmt.
In Schritt 130 wird anschließend aus dem aktuellen Kamerabild die aktuelle Höhe P2_z der Schattenlinie 13 auf dem Gesicht des Fahrers 10 bestimmt.
In Schritt 140 wird anschließend geprüft, ob die Blende 11 hinsichtlich ihres unteren Endes 6 zur Erreichung des Regelungsziels um einen Schritt (beispielsweise eine Zeile oder eine vorgegebene Anzahl von Zeilen) nach unten gesenkt werden soll und ob das Senken im Lichte der Begrenzung der Höhe des unteren Endes 6 der Blende 11 nach unten zulässig ist.
Die Blende 11 soll um einen Schritt gesenkt werden, wenn die Augenhöhe P1_z minus die Höhe P2_z der Schattenlinie 13 kleiner als die vorgegebene Distanz Dsoll ist, d. h. P1_z – P2_z < Dsoll.
Das Absenken um einen Schritt ist aufgrund der Begrenzung der Höhe des unteren Endes 6 der Blende 11 nach unten zulässig, wenn die aktuelle Höhe P3_z des unteren Endes 6 der Blende 11 minus der Höhenänderung ΔH pro Schritt größer gleich der minimalen Höhe P3_zmin ist, d. h. P3_z – ΔH ≥ P3_zmin.
Sofern beide Bedingungen erfüllt sind, wird das untere Ende 6 der Blende 11 um einen Schritt abgesenkt (s. Schritt 150).
Sofern zumindest eine der beiden Bedingungen nicht erfüllt ist, wird in Schritt 160 geprüft, ob zur Erreichung des Regelungsziels das untere Ende 6 der Blende 11 um einen Schritt erhöht werden soll. Hierzu wird geprüft, ob die Augenhöhe P1_z minus die Höhe P2_z der Schattenlinie 13 größer als die vorgegebene Distanz Dsoll ist, d. h. P1_z – P2_z > Dsoll. Wenn dies der Fall ist, wird in Schritt 170 das untere Ende 6 der Blende 11 um einen Schritt erhöht.
Gemäß dem Ablauf wird nach dem Erhöhen des unteren Endes 6 um einen Schritt in Schritt 170 oder nach dem Absenken des unteren Endes 6 um einen Schritt in Schritt 160 zunächst geprüft, ob weiterhin eine Blendung vorliegt (s. Schritt 110). Wenn die Blendung weiterhin vorliegt, wird in Abhängigkeit der aktuellen Augenposition P1 eine aktualisierte minimale Höhe P_3minz bestimmt (s. Schritt 120) sowie ferner eine aktualisierte Höhe P2_z der Schattenlinie 13 bestimmt, die sich bei Erhöhen bzw. Absenken des unteren Endes 6 der Blende 11 ergeben hat. In Abhängigkeit dieser beiden aktualisierten Größen wird über ein weiteres Absenken bzw. Erhöhen des unteren Endes 6 der Blende 11 zwecks Erreichen des Regelziels, dass die Höhe P2_z der Schattenlinie 13 um die Distanz Dsoll unterhalb der Höhe P1_z der Augen liegt, unter Berücksichtigung der Begrenzung nach unten entschieden. Nach Absenken, Erhöhen oder Nichtverändern der Höhe des unteren Endes 6 der Blende 11 wird dieser Ablauf laufend wiederholt.
Sofern in Schritt 110 anfänglich oder bei einer Wiederholung des Schritts 110 festgestellt wird, dass keine Blendung vorliegt, wird darüber entschieden, ob das untere Ende 6 der Sonnenblende 11 um zunächst einen Schritt nach oben erhöht werden soll. Hierzu wird in Schritt 180 geprüft, ob die Höhe des unteren Endes 6 der Blende 11 die Höhe P3_z,null der obersten Position aufweist oder geringer ist, d.h. ob sich die Blende 11 in der obersten Stellung befindet. Wenn die Höhe P3_z des unteren Endes 6 der Blende 11 kleiner als die Höhe P3_z,null ist und sich damit die Blende 11 nicht in der obersten Stellung befindet, wird das untere Ende 6 der Blende 11 im Schritt 190 um einen Schritt erhöht und danach wieder das Vorliegen der Blendung in Schritt 110 geprüft. Durch Wiederholung dieses Ablaufs kann das untere Ende 6 in die der maximale Höhe P3_z entsprechende oberste Position gebracht werden, sofern keine Blendung vorliegt.
Das vorstehend beschriebene System kann optional noch in der folgenden Weise erweitert werden:
Es kann beispielsweise basierend auf der ermittelten Augenposition P1 ein vertikaler unteren Grenzwinkel β aus Sicht der ermittelten Augenposition P1 bestimmt werden, der aus der ermittelten Augenposition P1 eine untere Grenze der Sicht auf die vorausliegende Fahrumgebung markiert, die sich aufgrund der Sichtverdeckung durch das eigene Fahrzeug ergibt. Ein beispielhafter vertikaler unterer Grenzwinkel β ist in 3 dargestellt. Durch das Fahrzeug wird die Sicht auf Bereiche der vorausliegenden Fahrumgebung unterhalb der Linie L_u verdeckt, die den Winkel β gegenüber der Horizontalen H aufweist. Unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeometrie kann der untere Grenzwinkel β bei bekannter Augenposition P1 bestimmt werden. Je geringer die Höhe P1_z der Augenposition P1 ist und je weiter die Position P1_x der Augen in Fahrzeuglängsachse von der Frontscheibe entfernt liegt, desto geringer ist der Betrag des Winkels β. Sofern der Betrag des Winkels β kleiner oder kleiner gleich als ein bestimmter Schwellwert β_min (z. B 4°) ist, wird der obere vertikale Grenzwinkel α vergrößert, so dass das untere Ende 6 der Blende 11 nicht so weit herunterfahren kann wie ohne Vergrößerung des Grenzwinkels α. Der Wert Δα der Erhöhung des Grenzwinkels α kann beispielsweise als Funktion des Winkels β berechnet werden. Beispielsweise entspricht der Wert der Erhöhung Δα des Grenzwinkels α dem Betrag Δβ, um den der Betrag des Winkels β größer als der Schwellwert β_min ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10012749 B4 [0005]
DE 102014012383 A1 [0006]
JP 2007050834 A2 [0007]

Claims

Sonnenblendschutzsystem zur Verminderung der Blendwirkung der Sonne auf die auf eine vorausliegende Fahrumgebung gerichteten Augen eines Fahrers oder Beifahrers eines Kraftfahrzeugs, umfassend – eine Blendschutzeinrichtung mit einer einstellbaren Blende (11) zur Abschattung der Augen mit stellbarer Höhe eines horizontalen, unteren Endes (6) der Blende (11), – ein Steuereinheit (7) zur Einstellung der Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) und – eine Einrichtung (9, 8) zur Ermittlung einer für die Sichtposition des Fahrers bzw. Beifahrers charakteristischen Sichtpositionsinformation (P1), wobei die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, dass diese bei der Einstellung der Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) die Höhe des unteren Endes (6) basierend auf der ermittelten Sichtpositionsinformation (P1) nach unten begrenzt, so dass eine ausreichende Sicht des Fahrers nach vorne auf die vorausliegende Fahrumgebung trotz der Blende (11) gewährleistet ist.
Sonnenblendschutzsystem nach Anspruch 1, wobei die Sichtpositionsinformation (P1) Information über die Sichthöhe umfasst und insbesondere bei höherer Sichthöhe der Fahrers bzw. Beifahrers eine der Begrenzung zugrunde liegende Grenze für das untere Ende (6) der Blende (11) höher als bei im Vergleich dazu geringerer Sichthöhe liegt.
Sonnenblendschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sichtpositionsinformation (P1) Information über den Sichtabstand in Fahrzeuglängsrichtung umfasst und insbesondere bei größerem Sichtabstand eine der Begrenzung zugrunde liegende Grenze für das untere Ende (6) der Blende (11) höher als bei im Vergleich dazu geringerem Sichtabstand liegt.
Sonnenblendschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, die Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) automatisch einzustellen.
Sonnenblendschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (9, 8) zur Ermittlung von Sichtpositionsinformation eine Einrichtung zur Ermittlung der Augenposition (P1) ist, insbesondere eine kamerabasierte Einrichtung zur Ermittlung der Augenposition.
Sonnenblendschutzsystem nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, die Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) basierend auf der ermittelten Augenposition (P1) derart nach unten zu begrenzen, dass das untere Ende (6) der Blende (11) einen vorgegebenen vertikalen oberen Grenzwinkel (α) aus Sicht der ermittelten Augenposition (P1) nicht verletzt oder nicht unterschreitet.
Sonnenblendschutzsystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, einen unteren Grenzwert für das untere Ende (6) der Blende (11) zu bestimmen, der dem Schnittpunkt – der dem vertikalen oberen Grenzwinkel (α) entsprechenden Linie (L_o,min) durch die Augenposition (P1) mit – der Kurve der stellbaren Stellpositionen des unteren Endes der Blende entspricht.
Sonnenblendschutzsystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, – basierend auf der ermittelten Augenposition (P1) zu bestimmen: – einen vertikalen unteren Grenzwinkel (β) aus Sicht der ermittelten Augenposition (P1), der aus der ermittelten Augenposition (P1) eine untere Grenze (L_u) der Sicht auf die vorausliegende Fahrumgebung markiert, die sich aufgrund der Sichtverdeckung durch das eigene Fahrzeug ergibt, oder – eine für den vertikalen unteren Grenzwinkel (β) charakteristische Information, und – in Abhängigkeit des vertikalen unteren Grenzwinkels (β) bzw. der hierfür charakteristischen Information den oberen vertikalen Grenzwinkel (α) zu vergrößern.
Sonnenblendschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Sonnenblendschutzsystem eingerichtet ist, kamerabasiert die Lage (P2_z) einer mit dem unteren Ende der Blende korrespondierenden horizontalen Schattenlinie (13) im Gesicht des Fahrers bzw. Beifahrers zu erfassen, und – die Steuereinheit (7) eingerichtet ist, basierend auf der erfassten Lage (P2_z) der horizontalen Schattenlinie die Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) auf eine derartige Höhe einzustellen, dass sich die horizontale Schattenlinie (13) an einer vordefinierten Position im Gesicht des Fahrers bzw. Beifahrers befindet, insbesondere unterhalb der Augen des Fahrers mit einem vordefinierten Abstand (Dsoll) zu der Position (P1) der Augen, sofern diese derartige Höhe größer oder größer gleich als eine der Begrenzung zugrunde liegende Grenze für die Höhe ist, die die Höhe nach unten begrenzt.
Sonnenblendschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, – anhand einer einzustellenden oder aktuell eingestellten Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) oder anhand einer hierfür charakteristischen Größe zu prüfen, dass die Höhe kleiner oder kleiner gleich als eine der Begrenzung zugrunde liegende Grenze für die Höhe ist, die die Höhe nach unten begrenzt, und – sofern dies der Fall ist, eine im Sinne der Begrenzung minimale Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) – einzustellen oder – beizubehalten, sofern diese bereits aktuell eingestellt ist.
Sonnenblendschutzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blendschutzeinrichtung eine elektrisch-optische Blendschutzeinrichtung mit einer selektiv abdunkelbaren Schicht (2) in oder auf einer Fahrzeugscheibe (1) ist, wobei der abgedunkelte Bereich (11) der Schicht der Blende entspricht und die Höhe der unteren Endes (6) des abgedunkelten Bereichs (11) einstellbar ist.
Verfahren zur Verminderung der Blendwirkung der Sonne auf die auf eine vorausliegende Fahrumgebung gerichteten Augen eines Fahrers oder Beifahrers eines Kraftfahrzeugs, wobei – eine für die Sichtposition des Fahrers bzw. Beifahrers charakteristische Sichtpositionsinformation (P1) ermittelt wird und – die Höhe eines unteren, horizontalen Endes (6) einer einstellbaren Blende (11) zur Abschattung der Augen eingestellt wird, wobei bei der Einstellung der Höhe des unteren Endes (6) der Blende (11) die Höhe basierend auf der ermittelten Sichtpositionsinformation (P1) nach unten begrenzt wird, so dass eine ausreichende Sicht des Fahrers nach vorne auf die vorausliegende Fahrumgebung trotz der Blende gewährleistet ist.