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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem oder mehreren Scheinwerfern sowie ein Verfahren zur Kalibrierung eines vorgegebenen Scheinwerfers in einem solchen Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, sog. Multiapertur-Projektionsdisplays in Kraftfahrzeugen zu verwenden. Multiapertur-Projektionsdisplays ermöglichen über ein Array von Projektionslinsen, denen jeweils eine Objektstruktur zugeordnet ist, ein Gesamtbild durch Projektion der Objektstrukturen in eine vorgegebene Projektionsebene zu generieren. In den Dokumenten
DE 10 2009 024 894 A1 bzw.
DE 10 2011 076 083 A1 sind solche Multiapertur-Projektionsdisplays gezeigt.
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In der Druckschrift
DE 10 2014 219 371 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Multiapertur-Projektionsdisplay beschrieben, bei dem eine durch den Fahrer wahrnehmbare Symbolik in einer und gegebenenfalls auch mehreren vordefinierten Projektionsebenen erzeugt wird. Die Symbolik dient als Hilfe für den Fahrer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem oder mehreren Scheinwerfern zu schaffen, wobei zumindest ein Scheinwerfer einfach und effizient kalibriert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch das Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1 bzw. das Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine oder mehrere Scheinwerfer. In einem vorgegebenen Scheinwerfer aus dem oder den Scheinwerfern ist ein Multiapertur-Projektionsdisplay vorgesehen. Das Multiapertur-Projektionsdisplay umfasst ein Leuchtmittel zur Beleuchtung einer Vielzahl von Objektstrukturen und ein Array aus Projektionslinsen, wobei jede Projektionslinse einer Objektstruktur zugeordnet ist, wodurch die jeweilige Projektionslinse in eine Projektionsebene in der Umgebung des Kraftfahrzeugs projiziert wird. Das Multiapertur-Projektionsdisplay ist derart ausgestaltet, dass durch die projizierten Objektstrukturen ein Gesamtbild mit einer Symbolik bei Anordnung einer Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene erzeugt wird. Das genannte Multiapertur-Projektionsdisplay ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und wird beispielsweise in den eingangs genannten Dokumenten beschrieben. Der Begriff der Anordnung einer Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene ist derart zu verstehen, dass die Projektionsfläche in der Projektionsebene bzw. in der Nähe der Projektionsebene angeordnet ist, so dass die Symbolik scharf bzw. ggf. auch verzerrt sichtbar wird.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist zur Durchführung einer Kalibrierung des vorgegebenen Scheinwerfers (d.h. der Kalibrierung der Positionseinstellung des vorgegebenen Scheinwerfers) eingerichtet. Bei dieser Kalibrierung wird im Falle der Anordnung der Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene ein Bild der Symbolik mittels einer im Kraftfahrzeug verbauten Kamera erfasst und die Ist-Position der Symbolik im erfassten Bild bestimmt. Anschließend wird die Ist-Position mit einer Soll-Position der Symbolik verglichen und bei Ermittlung einer Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position der Symbolik eine Anpassung der Position des vorgegebenen Scheinwerfers in Abhängigkeit von dieser Abweichung über eine fahrzeugseitige Aktorik derart bewirkt, dass in der angepassten Position des vorgegebenen Scheinwerfers die Ist-Position der Symbolik der Soll-Position entspricht.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beinhaltet somit ein Kalibriermodul, welches die Bilder einer Kamera auswertet und eine Scheinwerfer-Aktorik beeinflusst. Das Kalibriermodul umfasst dabei ein Rechnermittel, um den obigen Vergleich von Soll-Position mit Ist-Position durchzuführen und entsprechende Befehle zur Anpassung der Position an die Aktorik auszugeben. Die Erfindung wurde anhand eines vorgegebenen Scheinwerfers im Kraftfahrzeug beschrieben, kann jedoch auch für mehrere vorgegebene Scheinwerfer realisiert werden, um hierdurch mehrere Scheinwerfer im Kraftfahrzeug geeignet zu kalibrieren.
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Der Begriff der Ist-Position und Soll-Position ist weit zu verstehen. Neben der Lage eines Referenzpunkts der Symbolik (z.B. ihres Schwerpunkts) im Bild bzw. auf der Projektionsfläche kann in bestimmten Varianten der Erfindung die Position der Symbolik auch von der Geometrie der Symbolik abhängen. Zum Beispiel kann die Symbolik in der Ist-Position gegenüber der Soll-Position geneigt und damit verzerrt sein oder eine gegenüber der Soll-Position veränderte Größe aufweisen. Demzufolge fällt unter dem Begriff der Ist- und Soll-Position der Symbolik die Position eines Referenzpunkts der Symbolik im Bild und optional fließt auch die Geometrie der Symbolik bei der Festlegung der Ist- und Soll-Position mit ein.
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Die Erfindung ermöglicht erstmalig eine Kalibrierung eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers unter Verwendung eines Multiapertur-Projektionsdisplays. Man macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, dass mit einem solchen Multiapertur-Projektionsdisplay in einer definierten Projektionsebene eine vorbestimmte Symbolik generiert werden kann, deren Position zur Kalibrierung des Scheinwerfers genutzt werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug derart ausgestaltet, dass für den vorgegebenen Scheinwerfer eine Leuchtweiten-Regulierung durchgeführt wird, durch welche die Position des vorgegebenen Scheinwerfers in Abhängigkeit von der Neigung der Längsachse des Kraftfahrzeugs (d.h. in Abhängigkeit von dem sog. Nickwinkel) verändert wird. Mit dieser Leuchtweiten-Regulierung werden Nickbewegungen des Kraftfahrzeugs bzw. eine Veränderung der Neigung der Längsachse des Kraftfahrzeugs, z.B. bei hoher Beladung, ausgeglichen, so dass der Scheinwerfer immer eine Lichtverteilung mit gleicher Reichweite generiert. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird die durch die Leuchtweiten-Regulierung bewirkte Veränderung der Position des vorgegebenen Scheinwerfers in Abhängigkeit von der durch die Kalibrierung ermittelten Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position der Symbolik adaptiert, um für beliebige Neigungen der Längsachse des Kraftfahrzeugs eine Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position der Symbolik auszugleichen. Demzufolge wird die im Kalibriervorgang ermittelte Abweichung von Ist- und Soll-Position auch zur Adaption einer Leuchtweiten-Regulierung eingesetzt.
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Die durch das Multiapertur-Projektionsdisplay festgelegte Projektionsebene, in welcher die entsprechende Symbolik projiziert wird, kann beliebig angeordnet sein. In einer bevorzugten Variante verläuft die Projektionsebene senkrecht zur Längsachse des Kraftfahrzeugs. Nichtsdestotrotz kann die Projektionsebene gegebenenfalls auch schräg zu dieser Längsachse oder auch horizontal, z.B. entlang des Bodens, verlaufen.
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In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs wird mittels der Kamera, welche die Symbolik erfasst, oder mit einer separaten Abstandsmesseinrichtung (z.B. mittels Ultraschallsensorik) erfasst, wenn die Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene angeordnet ist. Im Falle einer Abstandsmesseinrichtung ist insbesondere der Abstand der Projektionsebene von dem vorgegebenen Scheinwerfer bekannt. Befindet sich die Projektionsfläche in diesem Abstand vom Scheinwerfer, wird festgestellt, dass die Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene liegt. Im Falle einer Kamera kann erfasst werden, ob im Kamerabild die entsprechende Symbolik auftaucht. Ist dies der Fall, wird wiederum festgestellt, dass die Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene angeordnet ist. Nach dieser Feststellung kann dann die erfindungsgemäße Kalibrierung durchgeführt werden.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Soll-Position der Symbolik aus der aktuellen Positions-Einstellung des vorgegebenen Scheinwerfers und/oder aus einer detektierten relativen Lage des Kraftfahrzeugs zur Projektionsfläche bestimmt. Die aktuelle Positions-Einstellung des Scheinwerfers ist in einer bevorzugten Variante eine Scheinwerfer-Einstellung, welche sich aus einer Leuchtweiten-Regulierung des Scheinwerfers ergibt. Wie oben erwähnt, wird mittels der Leuchtweiten-Regulierung sichergestellt, dass unabhängig von der Neigung der Längsachse des Kraftfahrzeugs immer eine Lichtverteilung mit gleicher Reichweite durch den Scheinwerfer generiert wird. Über die detektierte relative Lage des Kraftfahrzeugs zur Projektionsfläche wird berücksichtigt, dass die Projektionsfläche und das Kraftfahrzeug schräg zueinander stehen können, z.B. wenn die Fahrbahn geneigt ist.
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Die relative Lage des Kraftfahrzeugs zur Projektionsebene wird vorzugsweise über eine Erfassung der Neigung des Kraftfahrzeugs gegenüber der Horizontalen (d.h. der Richtung senkrecht zur Schwerkraft) und/oder über eine Auswertung eines mit dem Kraftfahrzeug erzeugten Stereobildes detektiert. Die Neigung des Kraftfahrzeugs kann mit an sich bekannter Sensorik, wie z.B. mit einem schwerkraftbehafteten Beschleunigungssensor, bestimmt werden. Man geht dabei davon aus, dass die Projektionsfläche in einem vorbekannten Winkel (insbesondere senkrecht) zur Horizontalen steht, so dass aus der Neigung des Kraftfahrzeugs auf die relative Lage des Kraftfahrzeugs zur Projektionsfläche geschlossen werden kann. Demgegenüber kann mittels der Auswertung eines Stereobilds der Kamera direkt die dreidimensionale Position der Projektionsfläche und hierdurch deren relative Lage zum Kraftfahrzeug bestimmt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Kraftfahrzeug eine Soll-Referenzposition der Symbolik für eine vorbestimmte Positions-Einstellung des vorgegebenen Scheinwerfers und/oder für eine vorbestimmte relative Lage des Kraftfahrzeugs zur Projektionsfläche hinterlegt. Dabei wird aus der Abweichung der aktuellen Positions-Einstellung gegenüber der vorbestimmten Positions-Einstellung des Scheinwerfers und/oder aus der Abweichung der detektierten relativen Lage gegenüber der vorbestimmten relativen Lage des Kraftfahrzeugs zur Positionsfläche die Soll-Position der Symbolik bestimmt. Diese Bestimmung kann über eine an sich bekannte euklidische Transformation (Rotation, projektive Transformationen) erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht die obige vorbestimmte relative Lage des Kraftfahrzeugs zur Projektionsfläche der Anordnung der Projektionsfläche in der Projektionsebene des Multiapertur-Projektionsdisplays. Die obige vorbestimmte Positions-Einstellung des vorgegebenen Scheinwerfers ist in einer bevorzugten Variante eine Positions-Einstellung, welche sich aus einer Leuchtweiten-Regulierung des Scheinwerfers ergibt. Diese Positions-Einstellung kann z.B. die Einstellung des Scheinwerfers sein, wenn dessen Längsachse in horizontaler Richtung verläuft.
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Je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs kann die Kalibrierung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt werden. In einer Variante wird die Kalibrierung automatisch durch das Kraftfahrzeug ausgeführt, wenn die Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene angeordnet ist, was wie oben beschrieben geeignet erfasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass über eine Benutzerschnittstelle im Kraftfahrzeug die Kalibrierung manuell durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs auslösbar ist.
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In einer weiteren Variante ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug derart ausgestaltet, dass dem Fahrer des Kraftfahrzeugs über eine Benutzerschnittstelle Anweisungen zur Positionierung des Kraftfahrzeugs im Vorfeld zur Kalibrierung gegeben werden, um die Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene anzuordnen. Alternativ oder zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass das Kraftfahrzeug automatisch im Vorfeld zur Kalibrierung in eine Position verfährt, in der die Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene angeordnet ist.
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In einer weiteren Variante ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug derart ausgestaltet, dass über eine Benutzerschnittstelle im Kraftfahrzeug eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position der Symbolik einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und/oder die Kalibrierung nicht durchführbar ist, z.B. wenn eine Verstellung des Scheinwerfers über die Aktorik nicht mehr derart möglich ist, dass die Ist-Position der Symbolik der Soll-Position entspricht. Mit dieser Variante der Erfindung wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs auf etwaige Defekte im Scheinwerfer hingewiesen.
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Neben dem oben beschriebenen Kraftfahrzeug betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung eines vorgegebenen Scheinwerfers in einem solchen Kraftfahrzeug. Dabei ist in dem vorgegebenen Scheinwerfer ein Multiapertur-Projektionsdisplay vorgesehen, welches ein Leuchtmittel zur Beleuchtung einer Vielzahl von Objektstrukturen und ein Array aus Projektionslinsen enthält, wobei jede Projektionslinse einer Objektstruktur zugeordnet ist, welche durch die jeweilige Projektionslinse in eine Projektionsebene in der Umgebung des Kraftfahrzeugs projiziert wird. Das Multiapertur-Projektionsdisplay ist derart ausgestaltet, dass durch die projizierten Objektstrukturen ein Gesamtbild mit einer Symbolik bei Anordnung einer Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene erzeugt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass im Rahmen der Kalibrierung im Falle der Anordnung der Projektionsfläche im Bereich der Projektionsebene ein Bild der Symbolik mittels einer Kamera erfasst wird und die Ist-Position der Symbolik im erfassten Bild bestimmt wird. Die Ist-Position wird mit einer Soll-Position der Symbolik verglichen und bei Ermittlung einer Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position der Symbolik wird eine Anpassung der Position des vorgegebenen Scheinwerfers in Abhängigkeit von dieser Abweichung über eine Aktorik des Kraftfahrzeugs derart bewirkt, dass in der angepassten Position des vorgegebenen Scheinwerfers die Ist-Position der Symbolik der Soll-Position entspricht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer oder mehreren bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Wird das Verfahren mit solchen bevorzugten Varianten durchgeführt, sind die Merkmale der bevorzugten Varianten in der Form von entsprechenden Verfahrensmerkmalen im Kalibrierverfahren realisiert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines Multiapertur-Projektionsdisplays, das in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs eingesetzt wird;
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2 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung der Projektion des Multiapertur-Projektionsdisplays aus 1;
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3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bei der Durchführung einer Scheinwerfer-Kalibrierung;
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4 eine Draufsicht auf die Symbolik, welche in dem Szenario der 3 auf eine Projektionsfläche projiziert wird; und
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5 ein Diagramm, welches die Durchführung einer Variante des erfindungsgemäßen Kalibriervorgangs wiedergibt.
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1 zeigt ein an sich bekanntes Multiapertur-Projektionsdisplay, welches aus der Druckschrift
DE 10 2009 024 894 A1 bekannt ist. Dieses Projektionsdisplay kommt in der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Es ist dabei Bestandteil des weiter unten beschriebenen Frontscheinwerfers
12 und dient zur Erzeugung eines Teils der Lichtverteilung durch diesen Scheinwerfer, der zusätzlich noch andere Leuchtmodule (z.B. LED-Leuchtmodule) umfasst. Insbesondere kann mit dem Multiapertur-Projektionsdisplay ein dynamischer Anteil der mit dem Scheinwerfer generierten Lichtverteilung, z.B. des Abblendlichts und/oder des Fernlichts, erzeugt werden.
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Das Projektionsdisplay 10 umfasst ein Leuchtmittel 1, welches z.B. als Laserdiode oder LED oder OLED ausgeführt sein kann. Das Licht des Leuchtmittels fällt auf ein Feldlinsen-Array in der Form einer Vielzahl von Kondensorlinsen 2, die auf einem Substrat 6 (z. B. Glassubstrat) aufgebracht sind, wobei sich benachbart zu jeder Kondensorlinse 2 eine Objektstruktur 3 aus transmittiven und lichtundurchlässigen Bereichen befindet. Auf der Seite des Glassubstrats, welche der Seite mit den Objektstrukturen gegenüberliegt, befindet sich ein Array aus Projektionslinsen 4, wobei der Abstand zwischen den Projektionslinsen und den Objektstrukturen 3 im Wesentlichen der Brennweite f der einzelnen Projektionslinsen entspricht. Jede Projektionslinse ist einer Objektstruktur zugeordnet, die über die entsprechende Projektionslinse in die Projektionsebene 5 im Abstand D von dem Array der Projektionslinsen abgebildet wird. Dies wird durch die dargestellten Strahlengänge verdeutlicht. Man erkennt dabei, dass der Pitch-Abstand p_Dia zwischen benachbarten Objektstrukturen 3 größer ist als der Pitch-Abstand p_PL zwischen benachbarten Projektionslinsen 4. Hierdurch wird eine Verkippung der optischen Achsen der entsprechenden Paare von Objektstruktur und Projektionslinse bewirkt und damit eine Überlagerung aller projizierten Bilder der Objektstrukturen 3 zu einem Gesamtbild in der Projektionsebene 5 erreicht.
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Die Vergrößerung M des Gesamtbilds in der Projektionsebene 5 folgt aus dem Verhältnis der Projektionsentfernung D zur Brennweite f der Projektionslinsen 4 und lautet wie folgt: M = D / f = p_PL / p_Dia – p_PL (1)
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Die Vergrößerung ist somit von dem Unterschied der Pitch-Abstände zwischen den Objektstrukturen und den Projektionslinsen abhängig. Je kleiner dieser Unterschied ist, desto größer ist die Vergrößerung und desto weiter liegt die Projektionsebene von dem Projektionsdisplay entfernt.
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2 verdeutlicht nochmals die Bildprojektion der Anordnung der 1. Beispielhaft sind dabei Objektstrukturen in der Form des transmittiven Buchstabens „F“ wiedergegeben. Wie aus 2 ersichtlich ist, wird dabei jeder einzelne Buchstabe über eine entsprechende Projektionslinse 4 in den gleichen vergrößerten Buchstaben in der Projektionsebene 5 abgebildet. Der Buchstabe in der Projektionsebene 5 ist somit eine Überlagerung der Abbildung von allen Objektstrukturen.
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Mit dem Multiapertur-Projektionsdisplay der
1 wird ein lichtstarkes und sehr kompaktes Projektionsmodul mit Abmessungen im Bereich von wenigen Zentimetern geschaffen. Dabei kann auf einfache Weise auch eine Abbildung in schräge Projektionsflächen bzw. Freiformflächen erreicht werden. Ein entsprechendes Projektionsdisplay mit Projektionsfreiformflächen oder verkippten Projektionsflächen ist aus dem Dokument
DE 10 2011 076 083 A1 bekannt.
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Das in 1 und 2 gezeigte Projektionsdisplay, welches in einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer integriert ist, wird erfindungsgemäß dazu verwendet, den Scheinwerfer bzw. dessen Leuchtweiten-Regulierung zu kalibrieren. Hierbei macht man sich zunutze, dass in der Projektionsebene 5 eine definierte Symbolik sichtbar wird, wenn sich eine entsprechende Projektionsfläche in dieser Projektionsebene befindet. Über den Versatz der Ist-Position dieser Symbolik gegenüber einer vorgegebenen Soll-Position wird dann die entsprechende Kalibrierung durchgeführt, wie weiter unten näher erläutert wird.
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Anstatt des in
1 und
2 gezeigten Projektionsdisplays können auch Abwandlungen dieses Projektionsdisplays im Rahmen der erfindungsgemäßen Kalibrierung zum Einsatz kommen. Insbesondere kann auch das in der Druckschrift
DE 10 2014 219 371 A1 beschriebene Projektionsdisplay verwendet werden, bei dem mehrere verschiedene Symboliken in unterschiedlichen Projektionsebenen darstellbar sind. In diesem Fall wird die Kalibrierung für eine dieser Projektionsebenen durchgeführt. Der gesamte Offenbarungsgehalt des soeben genannten Dokuments wird durch Verweis zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
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3 zeigt in Seitenansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, welches mit Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Dieses Kraftfahrzeug umfasst zwei Frontscheinwerfer 12, wobei nachfolgend der Kalibriervorgang anhand des rechten Frontscheinwerfers erläutert wird. Der gleiche Kalibrierungsvorgang wird analog auch für den linken Frontscheinwerfer durchgeführt. Der Frontscheinwerfer 12 beinhaltet das in 1 gezeigte Multiapertur-Projektionsdisplay. In dem Kraftfahrzeug 11 ist ferner eine Kamera 13 verbaut, welche sich im oberen Bereich der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs befindet, jedoch auch an einer anderen Position verbaut sein kann. Ferner ist schematisch eine Steuereinheit 14 dargestellt, welche die Berechnungen im Rahmen des Kalibriervorgangs durchführt. Darüber hinaus ist schematisch eine Aktorik 15 wiedergegeben, welche die Position des Scheinwerfers 12 und insbesondere dessen Neigung gegenüber der Längsachse des Kraftfahrzeugs verändern kann. In der Steuereinheit 14 oder gegebenenfalls in einem anderen Steuergerät ist eine Leuchtweiten-Regulierung implementiert, mit der basierend auf dem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs (d.h. der Neigung seiner Längsachse gegenüber der Horizontalen) die Position des Scheinwerfers 12 mittels der Aktorik 15 angepasst wird, so dass unabhängig vom Nickwinkel immer die gleiche Position bzw. Reichweite der durch den Scheinwerfer generierten Lichtverteilung auf der Straße beibehalten wird.
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In dem Szenario der 3 wurde das Kraftfahrzeug 11 durch den Fahrer in eine Position mit dem Abstand D vor einer Projektionsfläche 17 positioniert. Die Projektionsfläche 17 stellt dabei die Fläche einer Wand 16 dar. In der dargestellten Position des Kraftfahrzeugs wird die in 1 dargestellte Projektionsebene 5 mit der darin enthaltenen Symbolik scharf auf die Projektionsfläche 17 abgebildet. Die Symbolik kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein und z.B. eine oder mehrere Schriftzeichen bzw. Piktogramme bzw. Zahlen oder auch andere Zeichen umfassen. Beispielhaft ist in 4 eine Draufsicht auf die Projektionsfläche 17 mit dort projizierter Symbolik SY wiedergegeben. In dem Beispiel der 4 umfasst die Symbolik zwei Kreise mit entsprechenden Buchstaben „A“ bzw. „OK“. Es kann auch eine andere Art von Symbolik in der Projektionsfläche generiert werden. Entscheidend ist lediglich, dass es die Symbolik zulässt, deren Position auf der Projektionsfläche 17 zu bestimmen.
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Im Rahmen der Kalibrierung wird mittels der Kamera 13 das Bild der Symbolik SY erfasst. Anschließend wird mit einem geeigneten Auswertealgorithmus in der Steuereinheit 14 ermittelt, ob eine Abweichung zwischen der Ist-Position der Symbolik und einer entsprechenden Soll-Position der Symbolik vorliegt. Die Soll-Position gibt dabei an, an welcher Stelle sich die Symbolik bei korrekter Funktion der Leuchtweiten-Regulierung des Scheinwerfers befinden sollte. Tritt eine Abweichung zwischen Ist-Position und Soll-Position der Symbolik auf, wird mit dem Aktor 15 der Scheinwerfer entsprechend kalibriert, so dass die Ist-Position und die Soll-Position wieder übereinstimmen. Die Information über die Abweichung zwischen Ist- und Soll-Position wird auch im weiteren Betrieb des Kraftfahrzeugs bei der Leuchtweiten-Regulierung genutzt, um weiterhin sicherzustellen, dass der Scheinwerfer die Straße mit konstanter Leuchtweite ausleuchtet.
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5 zeigt in schematischer Darstellung eine konkrete Ausführungsform des anhand von 4 erläuterten Kalibriervorgangs. Gemäß 5 erzeugt der Scheinwerfer einen Lichtstrom LS, der die Darstellung der Symbolik SY auf der Projektionsfläche 17 generiert, was durch den Block DA in 5 angedeutet ist. Die Darstellung der Symbolik stellt die Regelstrecke der nachfolgend erläuterten Regelung dar. Das erzeugte Lichtbild LB wird gemäß dem Block BE als digitales Bild mittels der Kamera 13 erfasst. Wie bereits erläutert, wird anschließend die Ist-Position IP der Symbolik im Bild ermittelt, d.h. die Höhenposition der Symbolik in Bezug auf den Boden sowie ggf. die Position der Symbolik in horizontaler Richtung. Diese Ist-Position IP wird im Rahmen einer Regelung mittels des Reglers RE verarbeitet, wobei die Führungsgröße dieser Regelung die entsprechende Soll-Position SP der Symbolik ist. Diese Soll-Position wird geeignet bestimmt, was durch den Block BS angedeutet ist.
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Im Rahmen der Ermittlung der Soll-Position SP wird auf eine Soll-Referenzposition SR zurückgegriffen, welche die Soll-Position der Symbolik für eine vorgegebene relative Lage des Kraftfahrzeugs gegenüber der Projektionsfläche 17 angibt. Insbesondere gilt die Soll-Referenzposition für eine Position des Kraftfahrzeugs, bei der dessen Längsachse senkrecht auf die Projektionsfläche 17 steht. Über entsprechende Parameter PA des Kraftfahrzeugs wird nunmehr ermittelt, inwieweit die Fahrbahnneigung zu der Projektionsfläche von der für die Soll-Referenzposition gültigen Neigung abweicht. Tritt eine solche Abweichung auf, kann mit an sich bekannten Projektionsalgorithmen bestimmt werden, wie sich die Soll-Referenzposition aufgrund dieser Abweichung verändert. Die Parameter PA können beispielsweise über einen schwerkraftbehafteten Beschleunigungssensor des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Darüber hinaus kann sich eine Veränderung der Soll-Referenzposition SR durch die aktuelle Einstellung der Leuchtweiten-Regulierung LWR ergeben. Die aktuelle Einstellung der Leuchtweiten-Regulierung wird durch den Soll-Nickwinkel SN' berücksichtigt. Gemäß dem Block BS wird somit aus der Soll-Referenzposition SR unter Berücksichtigung des Soll-Nickwinkels SN' sowie der Fahrzeugparameter PA die erwartete Soll-Position SP bestimmt.
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Der Soll-Nickwinkel SN' ergibt sich aus für die Leuchtweiten-Regulierung relevanten Parametern PA' des Kraftfahrzeugs 11. Die Parameter PA' betreffen die Neigung des Kraftfahrzeugs. Diese Größe kann beispielsweise über die Differenz der Höhenstände zwischen Vorderachse und Hinterachse ermittelt werden. Die Höhenstände können über eine geeignete Sensorik erfasst werden. Bei der Leuchtweiten-Regulierung LWR können gegebenenfalls auch Offsets der Lichtverteilungen im Falle von adaptiven Scheinwerferlichtverteilungen, wie z.B. Landstraßen-, Stadt- und Autobahnlicht, berücksichtigt werden.
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Durch den Regler RE der 5 wird schließlich der Unterschied zwischen der Soll-Position SP und der Ist-Position IP der Symbolik SY bestimmt. In Abhängigkeit von diesem Unterschied wird dann ein entsprechender Soll-Nickwinkel SN für den Scheinwerfer ermittelt, um zu erreichen, dass die Soll-Position und Ist-Position der Symbolik miteinander übereinstimmen. Kann der Regler RE keine Abweichung zwischen der Soll-Position SP und Ist-Position IP feststellen, wird die Regelung beendet.
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Der Soll-Nickwinkel SN wird dazu verwendet, um basierend auf diesem Winkel den Scheinwerfer entsprechend einzustellen, was durch den Block SE angedeutet ist. Mit der sich hieraus ergebenden veränderten Darstellung der Symbolik an der Wand wird die soeben beschriebene Regelung weiter fortgesetzt, bis die Ist-Position IP der entsprechenden Soll-Position SP entspricht.
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Die in 5 angedeutete Scheinwerfereinstellung SE kann optional unter Einbeziehung des Fahrers über eine Benutzerschnittstelle erfolgen. Insbesondere kann der Fahrer zu bestimmten Fahrmanövern aufgefordert werden, um eine für die Kalibrierung geeignete Position des Kraftfahrzeugs entsprechend der in 3 gezeigten Position anzusteuern. Ebenso kann bei großen Abweichungen zwischen Ist-Position und Soll-Position bzw. nicht erfolgreicher Kalibrierung eine Fehlermeldung über die Benutzerschnittstelle ausgegeben werden.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird die mit einem Multiapertur-Projektionsdisplay generierte Symbolik erstmalig dazu verwendet, um die Scheinwerfereinstellung eines Kraftfahrzeugs zu kalibrieren. Auf diese Weise können Verstellungen bzw. fehlerhafte Einstellungen des Scheinwerfers einfach und effizient korrigiert werden. Die erfindungsgemäße Kalibrierung kommt vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz, das über eine Leuchtweiten-Regulierung seiner Scheinwerfer verfügt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtmittel
- 2
- Kondensorlinsen
- 3
- Objektstrukturen
- 4
- Projektionslinsen
- 5
- Projektionsebene
- 6
- Glassubstrat
- 10
- Multiapertur-Projektionsdisplay
- p_Dia, p_PL
- Pitch-Abstände
- D
- Abstand
- f
- Brennweite
- 11
- Kraftfahrzeug
- 12
- Scheinwerfer
- 13
- Kamera
- 14
- Steuereinheit
- 15
- Aktorik
- 16
- Wand
- 17
- Projektionsfläche
- SY
- Symbolik
- BE
- Bilderfassung
- BS
- Bestimmung der Soll-Position
- DA
- Darstellung der Symbolik in der Projektionsfläche
- IP
- Ist-Position der Symbolik
- SP
- Soll-Position der Symbolik
- SR
- Soll-Referenzposition
- LB
- Lichtbild
- LS
- Lichtstrom
- LWR
- Leuchtweiten-Regulierung
- PA, PA'
- Fahrzeugparameter
- RE
- Regler
- SE
- Einstellung des Scheinwerfers
- SN, SN'
- Soll-Nickwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009024894 A1 [0002, 0031]
- DE 102011076083 A1 [0002, 0036]
- DE 102014219371 A1 [0003, 0038]
