DE102017111322A1

DE102017111322A1 - Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017111322A1
Application number: DE102017111322.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Döhler; Benjamin WILLEKE; Jan-Henning Willrodt
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2018-11-29

Abstract

Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug (1), insbesondere für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug (1), umfassend Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen mit mehreren Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d), aus denen im Betrieb der Kommunikationsvorrichtung Licht (13a, 13b, 13c, 13d) austritt, wobei die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen an nicht-autonome Verkehrsteilnehmer Informationen über den Zustand des Fahrzeugs (1) und/oder die Identität des Fahrzeugs (1) und/oder geplante oder mögliche Bewegungen des Fahrzeugs (1) übermitteln können, wobei die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen Beeinflussungsmittel (9) umfassen, die derart gestaltet sind, dass sie das Licht (13a, 13b, 13c, 13d) der Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d) selektiv aus der Kommunikationsvorrichtung austreten lassen können oder selektiv verhindern können, dass das Licht (13a, 13b, 13c, 13d) aus der Kommunikationsvorrichtung austritt, und wobei die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen weiterhin Trennmittel umfassen, die das von unterschiedlichen der Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d) ausgehende Licht (13a, 13b, 13c, 13d) voneinander trennen können.

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Kommunikationsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug.
Das autonome Fahren wird in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Da von einem auf den anderen Moment aber nicht alle Fahrzeuge gleichzeitig autonom gesteuert werden und sich Motorräder, Fußgänger oder Radfahrer ebenfalls nicht autonom bewegen, wird es immer der Fall sein, dass autonome und nichtautonome Verkehrsteilnehmer gemeinsam im Straßenverkehr miteinander auskommen müssen. Dadurch, dass der Fahrzeuginsasse nicht mehr selbst die Steuerung des Fahrzeuges übernimmt, fällt die Kommunikation mit dem Fahrzeugführer weg. Diese ist jedoch insbesondere dann nötig, wenn unübersichtliche Verkehrssituationen ein Kommunizieren der beteiligten Fahrzeuge untereinander erfordern.
Mit der Einführung autonomer Fahrzeuge wird eine neue Art der Kommunikation zwischen autonomen Fahrzeugen und nichtautonomen Verkehrsteilnehmern im Straßenverkehr notwendig werden, da der Fahrzeuginsasse diese nicht mehr übernehmen kann. Grund hierfür ist, dass dieser kein aktiver Verkehrsteilnehmer mehr ist, sobald das Fahrzeug die Fahraufgabe selbst bewältigt. Im Zuge der Entwicklung des autonomen Fahrens werden Kommunikationsfunktionen zur besseren Verständigung zwischen Mensch und Maschine benötigt. Auch um die Kommunikation zwischen manuell, teilautonom und vollautonom gesteuerten Fahrzeugen zu verbessern, werden zusätzliche Funktionen benötigt.
Hinzu kommen Nachteile beziehungsweise Probleme, die während des autonomen Fahrens auftreten. Diese sind einerseits die mangelhafte Kommunikation zwischen Mensch und Maschine und andererseits das potenziell fehlende Vertrauen des Fahrers in vollautonome Vorgänge im Automobil, aus Angst, nicht in den Vorgang eingreifen zu können. Um diese Nachteile zu umgehen, sollten neue Kommunikationswege geschaffen werden, die bei verschiedenen Nutzungsszenarien des autonomen Fahrvorgangs eine Information der Fahrzeuginsassen ermöglichen. Andere Verkehrsteilnehmer sollten ebenfalls über die weitere Vorgehensweise eines autonom gesteuerten Fahrzeugs informiert werden. So sollten Informationen an die Fahrzeuginsassen und auch umliegende Verkehrsteilnehmer gegeben werden, um eine eineindeutige Situationsbeschreibung und ein Aktionsverständnis beim Menschen und den interpretierten Vorgängen bei der Maschine zu erreichen. Vielen Fahrern fehlt im Falle des (teil-) autonomen Fahrens aufgrund des Misstrauens in die Technik ein Rückmeldungskanal, um mit gutem Gewissen die Kontrolle beim autonomen Fahren aus der Hand zu geben.
Weiterhin wurden bei Entwicklung von autonomen Fahrzeugen bisher keine oder nur unzureichende Konzepte zur Integration in den Straßenverkehr erarbeitet, welche das Zusammenspiel, insbesondere die Kommunikation zwischen autonomen und nichtautonomen Verkehrsteilnehmern thematisieren. Es fehlt insbesondere die Rückmeldung an nichtautonome Verkehrsteilnehmer, dass ein autonomes Fahrzeug den Verkehrsteilnehmer detektiert hat und diesen entsprechend nach der Straßenverkehrsordnung behandeln wird. Dies bedeutet im Speziellen die Rückmeldung an das nichtautonome Fahrzeug, dass das autonome Fahrzeug Vorfahrt gewähren wird. Besonders in dem Fall, in dem keine eindeutige Vorfahrtsregelung vorherrscht, beispielsweise, wenn an einer rechts-vor-links Kreuzung an jeder der vier Einmündungen ein Fahrzeug wartet, bedarf es der Kommunikation untereinander, damit andere Verkehrsteilnehmer über die weitere Vorgehensweise eines autonom gesteuerten Fahrzeugs informiert werden.
Eine Kommunikationsvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2014 226 254 A1 bekannt. Die darin beschriebene Kommunikationsvorrichtung kann beispielsweise Lichtsignale in Richtung auf einen Fußgänger senden. Die Lichtsignale können farbig sein, insbesondere rot und grün. Für die Erzeugung von Lichtsignalen in eine bestimmte Richtung kann die Kommunikationsvorrichtung Leuchtdioden (LED) umfassen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Kommunikationsvorrichtung der eingangs genannten Art, die effektiv Lichtsignale in unterschiedliche Richtungen ausgeben kann. Weiterhin soll ein Fahrzeug mit einer derartigen Kommunikationsvorrichtung angegeben werden. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug angegeben werden, mit dem gleichzeitig in unterschiedliche Richtungen unterschiedlich farbige Signale ausgegeben werden können.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Kommunikationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen Beeinflussungsmittel umfassen, die derart gestaltet sind, dass sie das Licht der Lichtquellen selektiv aus der Kommunikationsvorrichtung austreten lassen können oder selektiv verhindern können, dass das Licht aus der Kommunikationsvorrichtung austritt, wobei die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen weiterhin Trennmittel umfassen, die das von unterschiedlichen der Lichtquellen ausgehende Licht voneinander trennen können. Auf diese Weise können mit einfachen Mitteln Lichtsignale in vorgegebene Richtungen ausgegeben werden. Weiterhin kann durch das Vorsehen der Trennmittel der Kontrast der ausgegebenen Lichtsignale erhöht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beeinflussungsmittel derart angesteuert werden können, dass durch mindestens einen ersten Bereich der Beeinflussungsmittel Licht hindurchtritt, wohingegen durch mindestens einen zweiten Bereich der Beeinflussungsmittel kein Licht hindurchtritt. Dadurch kann eine variable Blende realisiert werden.
Die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen können insbesondere in definierbare Raumwinkel charakteristische Lichtsignale abstrahlen und vorzugsweise ein eindeutiges Adressieren eines Beobachters realisieren.
Es besteht die Möglichkeit, dass eine derartige Kommunikationsvorrichtung beispielsweise ein Ersetzen der nonverbalen Kommunikation zwischen vormals Fahrern durch Lichtsignale am autonomen Fahrzeug oder des autonomen Fahrzeugs bewirkt. Insbesondere kann eine individuelle Mitteilung von Informationen an einen anderen Verkehrsteilnehmer beispielsweise in Abhängigkeit seiner relativen Position und Trajektorie zum autonomen Fahrzeug erfolgen. Die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen können insbesondere zu dem Klären von nicht eindeutigen Vorfahrtssituationen an Kreuzungen beitragen. Es besteht die Möglichkeit, dass durch die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen Informationen wie „Ich habe dich gesehen!“, „Ich gewähre dir Vorfahrt!“, „Ich habe Vorfahrt und fahre!“ kommuniziert werden. Auch eine Information wie „Ich habe dich nicht gesehen!“ kann übermittelt werden, beispielsweise dadurch, dass ein permanentes Signals für den Fall ausgegeben wird, dass ein Verkehrsteilnehmer nicht detektiert wurde.
Es besteht die Möglichkeit, dass von der Kommunikationsvorrichtung Lichtsignale in mindestens zwei unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden können, wobei die Lichtsignale vorzugsweise farbig sind und wobei insbesondere in jede der Richtungen Lichtsignale unterschiedlicher Farben ausgesandt werden können, beispielsweise in grün und rot. Die mehreren Lichtquellen können dazu unterschiedliche Farben aufweisen, wobei die Lichtquellen vorzugsweise als Leuchtdioden ausgebildet sind.
Die Kommunikationsvorrichtung kann Sensormittel zur Erfassung der Position anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere nicht-autonomer Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Fahrradfahrer oder Fußgänger, umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kommunikationsvorrichtung im Fahrzeug vorhandene Sensormittel zur Erfassung der Position anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere nicht-autonomer Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Fahrradfahrer oder Fußgänger, nutzen. Insbesondere kann die Kommunikationsvorrichtung derart gestaltet sein, dass in Richtung auf einen erfassten Verkehrsteilnehmer gezielt ein Lichtsignal ausgegeben werden kann.
Diese Lichtsignale können beispielsweise über eindeutige Adressierung in den Raum und unter Verwendung verschiedener Farben je nach Betrachtungswinkel unterschiedlich wahrgenommen werden. Insbesondere kann damit einem Verkehrsteilnehmer, der sich in einem bestimmten Raumwinkel zum Fahrzeug befindet, über ein Lichtzeichen eine Information übermittelt werden, die von anderen Personen, welche sich in einem anderen Raumwinkel zum Fahrzeug befinden, nicht gesehen werden. Weiterhin können die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen je nach Betrachtungswinkel verschiedene Farben ausstrahlen. Dies löst das Problem, dass autonome Fahrzeuge bisher nur mit anderen autonomen Fahrzeugen kommunizieren konnten und zur Kommunikation mit nichtautonomen Verkehrsteilnehmern auf Symboldarstellungen oder Schriftzüge über Displays angewiesen waren. Die Kommunikationsvorrichtung kann auf Text verzichten und dabei intuitive Lichtfunktionen lediglich über die Verwendung verschiedener Erscheinungsfarben umsetzen. Diese Markierung soll dem nichtautonomen Verkehrsteilnehmer wie dem Fußgänger, dem Radfahrer oder dem Motorradfahrer Sicherheit vermitteln und die Information zukommen lassen, dass dieses Fahrzeug den entsprechenden Verkehrsteilnehmer detektiert hat. Damit wird die Möglichkeit gegeben, die Handlungsweise des autonomen Fahrzeugs einzuschätzen. Die Kommunikationsvorrichtung kann also in der Lage sein, wie ein Leuchtturm dynamisch in verschiedene Abstrahlwinkel unterschiedliche Wellenlängen zu emittieren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beeinflussungsmittel mindestens ein LC-Display (LCD) umfassen, das angesteuert werden kann, um Licht selektiv aus der Kommunikationsvorrichtung austreten zu lassen, vorzugsweise wobei das mindestens eine LC-Display eben oder gekrümmt sein kann. Eine durch mindestens ein LC-Display realisierte Blende kann auf mechanisch bewegbare Bauteile sowie insbesondere gänzlich auf optische Bauteile wie Linsen verzichten. Dadurch kann die Kommunikationsvorrichtung relativ schnell angesteuert werden und ist wenig reparaturanfällig. Auch der Bauraum für eine derartige Kommunikationsvorrichtung kann vergleichsweise klein sein.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beeinflussungsmittel mehrere LC-Displays umfassen, wobei jeweils mindestens eine der Lichtquellen mindestens einem der LC-Displays zugeordnet ist, insbesondere wobei die Trennmittel zumindest teilweise eine Beleuchtung eines ersten LC-Displays durch eine nicht dem ersten LC-Display zugeordnete Lichtquelle verhindern können. Eine derartige Gestaltung kann mit einfachen Mitteln gewährleisten, dass die in unterschiedliche Richtungen ausgegebenen Lichtsignale im Wesentlichen gleich hell sind.
Anspruch 9 sieht vor, dass das Fahrzeug eine erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung umfasst. Insbesondere kann das Fahrzeug dabei Sensormittel zur Erfassung der Position anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere nicht-autonomer Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Fahrradfahrer oder Fußgänger, umfassen.
Anspruch 10 sieht vor, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

a) Beeinflussungsmittel werden derart angesteuert, dass sie Licht in eine erste Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austreten lassen;
b) es wird Licht mit einer ersten Farbe erzeugt, das in der ersten Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austritt;
c) nachdem über eine erste Zeitspanne Licht der ersten Farbe in die erste Richtung ausgetreten ist, wird die Erzeugung von Licht der ersten Farbe gestoppt;
d) die Beeinflussungsmittel werden derart angesteuert, dass sie Licht nicht mehr in die erste Richtung, sondern in eine von der ersten verschiedene zweite Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austreten lassen;
e) es wird Licht mit einer zweiten Farbe erzeugt, die von der ersten Farbe verschieden ist, wobei das Licht der zweiten Farbe in der zweiten Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austritt;
f) nachdem über eine zweite Zeitspanne Licht der zweiten Farbe in die zweite Richtung ausgetreten ist, wird die Erzeugung von Licht der zweiten Farbe gestoppt;
g) die Verfahrensschritte a) bis f) werden mehrfach wiederholt, so dass durch die Wiederholung der Verfahrensschritte für einen Betrachter der Eindruck entsteht, dass gleichzeitig in die erste Richtung ein Lichtsignal der ersten Farbe und in die zweite Richtung ein Lichtsignal der zweiten Farbe ausgesandt wird.

Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Mehrzahl von Lichtsignalen unterschiedlicher Farbe gleichzeitig in unterschiedliche Richtungen ausgegeben wird.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung, die in eine B-Säule des Fahrzeugs integriert ist;
2 eine schematische Draufsicht auf eine Straße und das Fahrzeug gemäß 1, dessen Kommunikationsvorrichtungen neben der Straße stehenden Personen selektiv Lichtsignale übermitteln;
3 einen schematischen Schnitt durch Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen einer Kommunikationsvorrichtung, die nicht der Erfindung entspricht;
4 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform von Mitteln zur Erzeugung von Lichtsignalen einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung;
5 einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform von Mitteln zur Erzeugung von Lichtsignalen einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung;
6 einen schematischen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform von Mitteln zur Erzeugung von Lichtsignalen einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei den abgebildeten Ausführungsformen von Kommunikationsvorrichtungen und mit diesen ausgestatteten Fahrzeugen soll eine neue Art der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine bei der Integration von autonomen Fahrzeugen in das nichtautonome Verkehrsgeschehen ermöglicht werden. Insbesondere kann dabei ein einem Fahrzeug 1 zur Verfügung stehendes, vollständiges Umgebungsmodell mit für die Fahraufgabe relevanten Informationen über Verkehrsteilnehmer und ihre Positionen sowie Intentionen vorausgesetzt werden.
Dafür kann eine Sensor-Daten-Fusion aus beliebigen Sensormitteln wie Radar, Lidar, Infrarotkamera, Kamera im sichtbaren Bereich oder Laserscanner sowie hinterlegtes Kartenmaterial verwendet werden. Eine Recheneinheit, die mit diesen Umfelddaten gespeist wird, kann ermitteln, in welchen Abstrahlwinkeln sich welcher Verkehrsteilnehmer aufhält und ob eine Kommunikation zur Verständigung und besseren Bewältigung einer bevorstehenden Verkehrssituation notwendig wird. Notwendige Abstrahlwinkel für Lichtsignale mit entsprechender Farbgebung werden nun über ein fahrzeuginternes Netzwerk transportiert und an die beispielsweise als Lichtmodul ausgebildeten Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen übermittelt. Dieses Lichtmodul ermöglicht es, in verschiedene Richtungen verschiedene Lichtsignale zu übermitteln, so dass nur Verkehrsteilnehmer, die sich in entsprechenden Raumwinkeln befinden, das Lichtsignal wahrnehmen können. Auch das parallele Ansteuern mehrerer Raumwinkel mit verschiedenen Informationen ist möglich. So erscheint das Lichtmodul je nach Betrachtungswinkel in verschiedenen Farben. Grün kann dabei signalisieren, dass das autonome Fahrzeug den entsprechenden Verkehrsteilnehmer detektiert hat. Rot kann dafür stehen, dass der Verkehrsteilnehmer detektiert wurde, aber er dem autonomen Fahrzeug Vorfahrt zu gewähren hat. Soll eine Person, die im Rahmen des Carsharings in das autonome Fahrzeug zusteigen muss, auf das richtige Fahrzeug, in das sie einsteigen möchte, hingewiesen werden, gibt das Lichtmodul die Möglichkeit, die Person gezielt mit einem Lichtsignal anzusprechen. Es kann vorgesehen sein, neben Carsharing-Funktionen auch Begrüßungs- oder Goodbye-Funktionen zu integrieren.
Das Lichtmodul lässt sich dabei an einer beliebigen Stelle am Fahrzeug platzieren. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise in der Platzierung an der A-, B- oder C- bzw. D-Säule. Aber auch das Aufteilen der zu bedienenden Raumwinkel in zwei oder mehrere Lichtmodule, so dass beispielsweise jeweils ein 90°-Bereich abgedeckt werden kann, ist hierbei denkbar.
In 1 wird dargestellt, wie die als selbstleuchtendes Lichtmodul 2 ausgebildeten Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen auf einen Beobachter wirken, der beispielsweise mit grünem Licht adressiert wird. Auch die Verwendung jeder anderen, beliebigen Farbe ist möglich. Das Lichtmodul 2 ist dabei in die B-Säule 3 des Fahrzeugs 1 integriert.
Die in einem von dem Lichtmodul 2 adressierten Raumwinkel befindlichen Beobachter sehen das Fahrzeug 1 mit einer grün leuchtenden B-Säule. Weiterhin unterstreicht diese Abbildung, dass es das Lichtmodul 2 ermöglicht, gleichzeitig mehrere Personen über ein Lichtsignal zu adressieren. Deutlich wird, dass je Lichtmodul 2 ein annähernd 180° großer Bereich abgedeckt werden kann. Die Abstrahlbereiche lassen sich alternativ auch auf jeweils zwei Lichtmodule aufteilen. Dabei kann das erste in die A-Säule implementiert werden, wohingegen ein zweites Lichtmodul in die C- oder D-Säule integriert ist und für den rückwärtigen Bereich verwendet werden kann.
2 veranschaulicht die genaue Adressierung mehrerer Fußgänger 4 durch jeweils ein Lichtmodul in jeder der beiden B-Säulen eines auf einer Straße 5 fahrenden Fahrzeugs 1. Die Lichtmodule senden dabei jeweils Lichtstrahlen 6 zielgenau zu den Fußgängern 4, wobei die Lichtstrahlen 6 im abgebildeten Ausführungsbeispiel beispielsweise grün sein können, um den Fußgängern 4 zu signalisieren, dass sie gesehen wurden und berücksichtigt werden.
In 3 sind Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen abgebildet. Diese Ausführungsform umfasst mindestens eine Lichtquelle 7 die insbesondere als Leuchtdiode (LED) ausgebildet ist. Leuchtdioden besitzen eine lambertsche Abstrahlcharakteristik, also eine kugelförmige Richtcharakteristik in Ausbreitungsrichtung der optischen Achse 8. Die Öffnungswinkel einer Leuchtdiode liegen etwa bei 140° bis 145° und geben damit die maximale Feldöffnung der Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen vor.
Die Positionierung des Lichtmoduls 2 am Fahrzeug kann insbesondere derart gewählt werden, dass eine in der Nähe des Fahrzeugs befindliche Person das Lichtsignal dort empfängt, wo sie eigentlich eine Gestik oder Mimik des Fahrers erwarten würde. Der Öffnungswinkel von etwa 140° bis 145° berücksichtigt die Überlegung, vier Lichtmodule vorne, hinten, und an den B-Säulen zu verwenden sowie unter Hinzunahme von Standardfahrzeugmaßen den Bereich am Fahrzeug, von dem aus kein Lichtsignal der vier Module empfangen werden kann, auf 0,75 m zu reduzieren. Dies ist der Abstand, den herkömmliche Straßenmaße (BASt) vorgeben. Stärker nähert sich ein Verkehrsteilnehmer in normalen Verkehrssituationen dem Fahrzeug nicht. Wird dabei der vertikale Öffnungswinkel aller Kanäle auf 90° beziehungsweise ±45° festgelegt, können sowohl ein Kleinkind in einer Entfernung von 0,75 m als auch ein auf einem Fahrrad sitzender Erwachsener mit einer Höhe von 2,50 m erreicht werden.
Die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen umfassen weiterhin Beeinflussungsmittel 9, die im abgebildeten Ausführungsbeispiel vier LC-Displays 10 aufweisen. Das von der Leuchtdiode ausgehende Licht 13 trifft auf die LC-Displays 10 und kann nur in den Bereichen durch die LC-Displays 10 nach außen beziehungsweise nach links in 3 hindurchtreten, an denen die LC-Displays so angesteuert sind, dass sie lichtdurchlässig sind.
Die als selbstleuchtendes Lichtmodul 2 ausgebildeten Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen weisen insbesondere eine Mehrzahl an Lichtquellen 7 mit unterschiedlichen und/oder einstellbaren Lichtfarben auf. Durch gezieltes Takten und Synchronisieren der Lichtquellen 7 in definierter Lichtfarbe und das Transparentschalten einer bestimmten Spalte in dem davor stehenden LC-Display 10 kann die entsprechende Lichtquelle 7 aus dem zugeordneten Raumwinkel wahrgenommen werden, beispielsweise von einem der in 2 abgebildeten Fußgänger 4.
Dabei können beliebig viele Spalten des LC-Displays 10 oder der LC-Displays 10 geöffnet werden, so dass die jeweilige Farbe des Lichtsignals auch aus mehreren Blickwinkeln wahrgenommen werden kann. Soll nun in einem oder in mehreren Raumwinkeln ein andersfarbiges Lichtsignal wahrgenommen werden, so wird die zuvor eingeschaltete Lichtquelle 7 ausgeschaltet sowie die Spalten der LC-Displays 10 wieder absorbierend geschaltet. Die Blenden werden also geschlossen. Anschließend wird eine Lichtquelle 7 mit einer zweiten Lichtfarbe aktiviert und alle Spalten des LC-Displays 10 oder der LC-Displays 10 geöffnet, die den Raumwinkeln entsprechen, in denen die zweite Lichtfarbe wahrgenommen werden soll.
Dieser Vorgang wird in einer Frequenz oberhalb der Flimmerverschmelzungsfrequenz wiederholt, so dass der Wechsel durch das menschliche Auge nicht mehr wahrgenommen werden kann. Dadurch entsteht der Eindruck, dass permanent insbesondere in eine erste Richtung Licht 13 mit einer ersten Farbe, beispielsweise grün, und in eine zweite Richtung Licht 13 mit einer zweiten Farbe, beispielsweise rot, abgestrahlt wird.
In einem konkreten Beispiel bekommen die als Lichtmodul 2 ausgebildeten Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen durch die Sensormittel die Information, dass in Winkelbereich a und b das Lichtmodul in 20 Metern Entfernung in der Farbe Grün und in Winkelbereich c in 10 Metern Entfernung das Lichtmodul 2 in der Farbe Rot wahrgenommen werden soll. Eine interne Treibersoftware ermittelt daraufhin für die Winkelbereiche a, b und c für die geforderte Entfernung den notwendigen Öffnungswinkel der Beeinflussungsmittel 9, der die jeweils notwendigen Winkelbereiche zur Adressierung von a, b und c abdeckt. In einem internen Speicher werden die notwendigen, transparent zu schaltenden Spalten der LC-Displays 10 den Farben grün und rot zugeordnet.
Die Ansteuerung ermittelt nun, wie viele Farben das Lichtmodul 2 gleichzeitig auszusenden hat. Sofern mehr als eine Farbe geschaltet werden soll, muss das System zeitlich dynamisch agieren. Es müssen also im Wechsel rote und grüne Lichtquellen 7 an- und abgeschaltet werden sowie die entsprechenden Spalten der Beeinflussungsmittel 9 entsprechend geöffnet und geschlossen werden. Dabei wird in Abhängigkeit von den Relativgeschwindigkeiten der umliegenden Verkehrsteilnehmer zu dem Lichtmodul 2 ebenfalls eine Flimmerverschmelzungsfrequenz ermittelt, so dass kein Perlschnureffekt auf der Netzhaut im Auge des Betrachters entsteht. Innerhalb der Periodendauer der ermittelten Flimmerverschmelzungsfrequenz muss nun sowohl rot als auch grün einmal angesteuert werden. Diese Frequenz wird als Variable gespeichert.
Daraufhin beginnen die als Lichtmodul 2 ausgebildeten Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen, die Lichtquelle 7 der Farbe Grün anzusteuern. Gleichzeitig werden die entsprechenden Spalten der Beeinflussungsmittel 9, die für die Winkelbereiche a und b ermittelt wurden, transparent geschaltet. In den Winkelbereichen a und b entsteht nun ein grüner Farbeindruck des Lichtmoduls 2. Nach Ablauf der Periodendauer für die Farbe Grün wird die Farbe Rot angesteuert, alle Spalten der oder des LC-Displays 10 auf absorbierend geschaltet und direkt im Anschluss die Spalten, die dem Winkelbereich c zugeordnet wurden, transparent geschaltet. Im Winkelbereich c entsteht nun ein roter Farbeindruck. Die Winkelbereiche a und b werden nun nicht mehr beleuchtet. Dieser Vorgang wiederholt sich beliebig oft, bis das Lichtmodul 2 neue Winkelbereiche und Farben durch die Schnittstelle der Sensormittel erhält.
Bei der Ausführungsformgemäß der 3 sind einer relativ zu einer optischen Achse 8 Licht 13 aussendenden Lichtquelle 7 beziehungsweise einer Mehrzahl von relativ zu der gleichen optischen Achse 8 Licht aussendenden Lichtquellen 7 vier LC-Displays 10 zugeordnet. Nachteilig dabei ist, dass mit größer werdendem Abstrahlwinkel durch die charakteristische Feldverteilung der Leuchtdioden die Lichtintensität sinkt.
Aus diesem Grund umfasst die in 4 abgebildete Ausführungsform der Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen eine Mehrzahl von Lichtquellen 7a, 7b, 7c, 7d, die relativ zu mehreren optischen Achsen 8a, 8b, 8c, 8d Licht 13a, 13b, 13c, 13d aussenden. Dabei kann jede der in 4 schematisch angedeuteten Lichtquellen 7a, 7b, 7c, 7d als Mehrzahl von Lichtquellen für die Erzeugung unterschiedlicher Farben beziehungsweise als Mehrzahl von Leuchtdioden für die Erzeugung unterschiedlicher Farben ausgebildet sein.
Die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen gemäß 4 umfassen weiterhin Trennmittel 11, die den Raum zwischen den Lichtquellen 7a, 7b, 7c, 7d und den LC-Displays 10a, 10b, 10c, 10d in separate Kammern 12a, 12b, 12c, 12d unterteilen. Auf diese Weise werden die Lichtquellen 7a, 7b, 7c, 7d den LC-Displays 10a, 10b, 10c, 10d zugeordnet, so dass von einer ersten Lichtquelle 7a ausgehendes Licht 13a nur auf ein erstes LC-Display 10a auftrifft. Weiterhin trifft von einer zweiten Lichtquelle 7b ausgehendes Licht 13b nur auf ein zweites LC-Display 10b, von einer dritten Lichtquelle 7c ausgehendes Licht 13c nur auf ein drittes LC-Display 10c sowie von einer vierten Lichtquelle 7d ausgehendes Licht 13d nur auf ein viertes LC-Display 10d auf.
Somit wird das zunächst subtraktive Konzept durch ein additives Lichtquellenkonzept ergänzt. Wird nun in einem bestimmten Raumwinkel gar kein Licht 13a, 13b, 13c, 13d einer bestimmten Farbe benötigt, kann hier die Lichtquelle 7a, 7b, 7c, 7d gänzlich ausgeschaltet werden und muss nicht mehr durch das zugehörige LC-Display 10a, 10b, 10c, 10d abgedeckt werden. Weiterhin wird nun eine größere Leuchtdichte umgesetzt, da pro Lichtquelle 7a, 7b, 7c, 7d ein kleinerer Raumwinkelbereich abgedeckt werden muss und in Summe die Intensität des Gesamtsystems auf alle geforderten Abstrahlwinkel mit annähernd gleichen Beträgen verteilt werden kann.
5 zeigt schematisch einen Zustand, in dem aus zwei Betrachtungswinkeln α₁, α₂ ein Blick in die Lichtquelle 7 ermöglicht wird. Unter den anderen Betrachtungswinkeln wird kein Farbeindruck erreicht.
6 zeigt eine Ausführungsform bei der anstelle eines planen LC-Displays 10 ein gekrümmtes, sogenanntes „curved LC-Display“ 10 vorgesehen ist. Hier strahlt die Lichtquelle 7, sofern sie im Mittelpunkt und mit dem Abstand des Krümmungsradius von dem gebogenen LC-Display 10 entfernt angeordnet ist, an jedem Punkt der betrachteten Ebene auf Höhe der Lichtquelle orthogonal auf das LC-Display 10. Dadurch kann der Kontrast vergrößert werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Lichtmodul
3: B-Säule
4: Fußgänger
5: Straße
6: Lichtstrahl
7, 7a, 7b, 7c, 7d: Lichtquelle
8, 8a, 8b, 8c, 8d: Optische Achse
9: Beeinflussungsmittel
10, 10a, 10b, 10c, 10d: LC-Display
11: Trennmittel
12a, 12b, 12c, 12d: Kammer
13, 13a, 13b, 13c, 13d: Licht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014226254 A1 [0006]

Claims

Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug (1), insbesondere für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug (1), umfassend Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen mit mehreren Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d), aus denen im Betrieb der Kommunikationsvorrichtung Licht (13a, 13b, 13c, 13d) austritt, wobei die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen an nicht-autonome Verkehrsteilnehmer Informationen über den Zustand des Fahrzeugs (1) und/oder die Identität des Fahrzeugs (1) und/oder geplante oder mögliche Bewegungen des Fahrzeugs (1) übermitteln können, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen Beeinflussungsmittel (9) umfassen, die derart gestaltet sind, dass sie das Licht (13a, 13b, 13c, 13d) der Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d) selektiv aus der Kommunikationsvorrichtung austreten lassen können oder selektiv verhindern können, dass das Licht (13a, 13b, 13c, 13d) aus der Kommunikationsvorrichtung austritt, wobei die Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen weiterhin Trennmittel (11) umfassen, die das von unterschiedlichen der Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d) ausgehende Licht (13a, 13b, 13c, 13d) voneinander trennen können.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungsmittel (9) derart angesteuert werden können, dass durch mindestens einen ersten Bereich der Beeinflussungsmittel (9) Licht (13a, 13b, 13c, 13d) hindurchtritt, wohingegen durch mindestens einen zweiten Bereich der Beeinflussungsmittel (9) kein Licht (13a, 13b, 13c, 13d) hindurchtritt.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungsmittel (9) mindestens ein LC-Display (10a, 10b, 10c, 10d) umfassen, das angesteuert werden kann, um Licht (13a, 13b, 13c, 13d) selektiv aus der Kommunikationsvorrichtung austreten zu lassen, vorzugsweise wobei das mindestens eine LC-Display (10a, 10b, 10c, 10d) eben oder gekrümmt sein kann.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungsmittel mehrere LC-Displays (10a, 10b, 10c, 10d) umfassen, wobei jeweils mindestens eine der Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d) mindestens einem der LC-Displays (10a, 10b, 10c, 10d) zugeordnet ist, insbesondere wobei die Trennmittel (11) zumindest teilweise eine Beleuchtung eines ersten LC-Displays (10a) durch eine nicht dem ersten LC-Display (10a) zugeordnete Lichtquelle (7b, 7c, 7d) verhindern können.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsvorrichtung so gestaltet ist, dass von der Kommunikationsvorrichtung Lichtsignale in mindestens zwei unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden können.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Kommunikationsvorrichtung ausgesandten Lichtsignale farbig sind, wobei vorzugsweise in jede der Richtungen Lichtsignale unterschiedlicher Farben ausgesandt werden können, beispielsweise in grün und rot.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lichtquellen (7, 7a, 7b, 7c, 7d) unterschiedliche Farben aufweisen, wobei die Lichtquellen (7a, 7b, 7c, 7d) vorzugsweise als Leuchtdioden ausgebildet sind.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsvorrichtung Sensormittel zur Erfassung der Position anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere nicht-autonomer Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Fahrradfahrer oder Fußgänger (4), umfasst oder dass die Kommunikationsvorrichtung im Fahrzeug (1) vorhandene Sensormittel zur Erfassung der Position anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere nicht-autonomer Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Fahrradfahrer oder Fußgänger (4), nutzen kann, insbesondere wobei die Kommunikationsvorrichtung derart gestaltet ist, dass in Richtung auf einen erfassten Verkehrsteilnehmer gezielt ein Lichtsignal ausgegeben werden kann.
Fahrzeug (1), insbesondere autonomes oder teilautonomes Fahrzeug (1), umfassend eine Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere wobei das Fahrzeug (1) Sensormittel zur Erfassung der Position anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere nicht-autonomer Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Fahrradfahrer oder Fußgänger (4), umfasst.
Verfahren zum Betrieb einer Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug (1), insbesondere zum Betrieb einer Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Beeinflussungsmittel (9) werden derart angesteuert, dass sie Licht (13a, 13b, 13c, 13d) in eine erste Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austreten lassen; b) es wird Licht (13a, 13b, 13c, 13d) mit einer ersten Farbe erzeugt, das in der ersten Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austritt; c) nachdem über eine erste Zeitspanne Licht (13a, 13b, 13c, 13d) der ersten Farbe in die erste Richtung ausgetreten ist, wird die Erzeugung von Licht (13a, 13b, 13c, 13d) der ersten Farbe gestoppt; d) die Beeinflussungsmittel (9) werden derart angesteuert, dass sie Licht (13a, 13b, 13c, 13d) nicht mehr in die erste Richtung, sondern in eine von der ersten verschiedene zweite Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austreten lassen; e) es wird Licht (13a, 13b, 13c, 13d) mit einer zweiten Farbe erzeugt, die von der ersten Farbe verschieden ist, wobei das Licht (13a, 13b, 13c, 13d) der zweiten Farbe in der zweiten Richtung aus der Kommunikationsvorrichtung austritt; f) nachdem über eine zweite Zeitspanne Licht (13a, 13b, 13c, 13d) der zweiten Farbe in die zweite Richtung ausgetreten ist, wird die Erzeugung von Licht (13a, 13b, 13c, 13d) der zweiten Farbe gestoppt; g) die Verfahrensschritte a) bis f) werden mehrfach wiederholt, so dass durch die Wiederholung der Verfahrensschritte für einen Betrachter der Eindruck entsteht, dass gleichzeitig in die erste Richtung ein Lichtsignal der ersten Farbe und in die zweite Richtung ein Lichtsignal der zweiten Farbe ausgesandt wird.