DE102017209148A1 - Adaptive headlamp device with high-resolution lighting device and corresponding operating method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schafft eine Scheinwerfervorrichtung mit hochauflösender Leuchteinrichtung und ein entsprechendes Betriebsverfahren. Die Scheinwerfervorrichtung ist ausgestattet mit einer steuerbaren hochauflösenden Leuchteinrichtung (LA1, LA2), welche derart gestaltet ist, dass sie in einem vorgegebenen Strahlbereich (L1, L2) eine Vielzahl von Strahlsegmenten (L1a, L1b) selektiv ein- und ausblenden kann, einer Lidareinrichtung (L) zum scannenden Aussenden von Lichtimpulsen (E1, E2) in die Strahlsegmente (L1a, L1b) und zum Empfangen reflektierter Lichtimpulse (E1', E2') aus den Strahlsegmenten (L1a, L1b; L1a', L1b') des Strahlbereichs (L1, L2; L1') und einer Steuereinrichtung (ECU) zum Erfassen vorgegebener empfangener Lichtimpulse (E1', E2') der Lidareinrichtung (L), zum Zuordnen der erfassten vorgegebenen Lichtimpulse (E1', E2') aus dem Strahlbereich (L1, L2) zu einem oder mehreren vorbestimmten Objekten (R, R1, R2) und zum adaptiven Ansteuern der Strahlsegmente (L1a, L1b) der Leuchteinrichtung (LA1, LA2), welche auf die zugeordneten vorbestimmten Objekte (R, R1, R2) gerichtet sind.The invention provides a headlight device with high-resolution lighting device and a corresponding operating method. The headlight device is equipped with a controllable high-resolution lighting device (LA1, LA2), which is designed so that it can selectively fade in and out a plurality of beam segments (L1a, L1b) in a predetermined beam region (L1, L2). L) for scanning emission of light pulses (E1, E2) into the beam segments (L1a, L1b) and for receiving reflected light pulses (E1 ', E2') from the beam segments (L1a, L1b, L1a ', L1b') of the beam region (L1 , L2 'L1') and a control device (ECU) for detecting predetermined received light pulses (E1 ', E2') of the lidar device (L), for assigning the detected predetermined light pulses (E1 ', E2') from the beam region (L1, L2 ) to one or more predetermined objects (R, R1, R2) and for adaptively driving the beam segments (L1a, L1b) of the lighting device (LA1, LA2), which are directed to the associated predetermined objects (R, R1, R2).
Description
Die Erfindung betrifft eine adaptive Scheinwerfervorrichtung mit hochauflösender Leuchteinrichtung und ein entsprechendes Betriebsverfahren.The invention relates to an adaptive headlight device with high-resolution lighting device and a corresponding operating method.
Stand der TechnikState of the art
Tamburo R. et al. (2014) Programmable Automotive Headlights. In: Fleet D., Pajdla T., Schiele B., Tuytelaars T. (eds) Computer Vision - ECCV 2014. ECCV 2014. Lecture Notes in Computer Science, vol 8692. Springer, Cham beschreiben Scheinwerfervorrichtungen, welche Regentropfen und Schneeflocken ausblenden können und damit die Reflexe des davon reflektierten Lichtes für den Fahrer reduzieren. Der Fahrer kann somit Objekte im Regen besser wahrnehmen. Dabei wird die Lage der Regentropfen oder Schneeflocken vor dem Scheinwerfer durch eine Kamera erfasst. Eine Recheneinheit berechnet die Trajektorie des Tropfens bzw. der Flocke. In der Scheinwerfervorrichtung wird dann mittels DLP-Technologie ein Strahl erzeugt, der diese Tropfen bzw. Flocken ausblendet. Das bekannte System benötigt für jeden Scheinwerfer eine eigene Kamera. Auch ist nach dem Ausblenden der Tropfen bzw. die Flocke nur noch schwer oder überhaupt nicht mehr mit der Kamera detektierbar.Tamburo R. et al. (2014) Programmable Automotive Headlights. In: Fleet D., Pajdla T., Schiele B., Tuytelaars T. (eds) Computer Vision - ECCV 2014. ECCV 2014. Lecture Notes in Computer Science, vol 8692. Springer, Cham describe headlamp devices that can hide raindrops and snowflakes and thus reduce the reflexes of the reflected light for the driver. The driver can thus better perceive objects in the rain. The position of raindrops or snowflakes in front of the headlight is detected by a camera. An arithmetic unit calculates the trajectory of the drop or the flake. In the headlight device, a beam is then generated by means of DLP technology, which blocks out these drops or flakes. The known system requires a separate camera for each headlight. Also, after hiding the drop or the flake is difficult or impossible to detect with the camera.
Die
Die
Steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtungen für Scheinwerfer sind aus Gut, Rivero, Berlitz, Neumann „Neuartige Lichtfunktionen für hochauflösende Scheinwerfersysteme“, VDE Optische Technologien in der Fahrzeugtechnik, 2016, bekannt.Controllable high-resolution lighting fixtures for headlamps are known from Gut, Rivero, Berlitz, Neumann "Novel lighting functions for high-resolution headlamp systems", VDE Optical Technologies in Automotive Engineering, 2016.
LIDAR (Abkürzung für engl. Light Detection And Ranging) ist eine dem Radar sehr verwandte Methode zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung sowie zur Fernmessung atmosphärischer Parameter. Statt der Radiowellen beim Radar werden Laserstrahlen beim LIDAR verwendet.LIDAR (Light Detection And Ranging) is a radar-related method for optical distance and velocity measurement and remote sensing of atmospheric parameters. Instead of the radio waves at the radar, laser beams are used in the LIDAR.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft eine Scheinwerfervorrichtung mit hochauflösender Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 und entsprechendes Betriebsverfahren nach Anspruch 10.The invention provides a headlight device with high-resolution lighting device according to
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee liegt darin, vorbestimmte Objekte präzise zu erfassen und zuzuordnen und Strahlsegmente der Leuchteinrichtung welche auf die zugeordneten vorbestimmten Objekte gerichtet sind, adaptiv anzusteuern. Es können dazu vorhandene Komponenten verwendet werden. Durch die hohe Abtastrate der Lidarvorrichtung mit Lichtimpulsen, also sichtbaren oder unsichtbaren Lichtimpulsen, können Effekte aufgrund der Eigenbewegung des Scheinwerfers, z.B. des entsprechenden Fahrzeuges, berücksichtigt werden. Aufwendige Berechnungen verschiedener Sensordaten entfallen.The idea underlying the present invention is to precisely detect and assign predetermined objects and to adaptively control beam segments of the lighting device which are directed to the associated predetermined objects. Existing components can be used. Due to the high sampling rate of the lidar device with light pulses, ie visible or invisible light pulses, effects due to the proper movement of the headlight, e.g. of the corresponding vehicle. Elaborate calculations of various sensor data are omitted.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfassen die vorbestimmten Objekte Regentropfen und/oder Schneeflocken und/oder Hagelkörner, wobei die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass sie Strahlsegmente, welche auf die Regentropfen und/oder Schneeflocken und/oder Hagelkörner gerichtet sind, adaptiv ausgeschaltet. Durch die Lidarvorrichtung kann die Position der Regentropfen und/oder Schneeflocken und/oder Hagelkörner immer genau bestimmt werden, wobei eine aufwendige und störanfällige Berechnung einer Trajektorie entfällt. Regen und/oder Schnee und/oder Hagel können unabhängig von der Ausleuchtung erfasst werden.According to a preferred development, the predetermined objects comprise raindrops and / or snowflakes and / or hailstones, wherein the control device is designed such that it adaptively switches off jet segments which are directed to the raindrops and / or snowflakes and / or hailstones. By Lidarvorrichtung the position of the raindrops and / or snowflakes and / or hailstones can always be accurately determined, with a complex and trouble-prone calculation of a trajectory deleted. Rain and / or snow and / or hail can be detected independently of the illumination.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfassen die vorbestimmten Objekte eine Fahrbahndecke, wobei die Steuereinrichtung derart gestaltet ist, dass sie die Leuchtverteilung der Strahlsegmente, welche Fahrbahndecke gerichtet sind, gemäß einer erfassten Krümmung der Fahrbahndecke adaptiv gestaltet. Mithilfe der Oberflächendaten der Fahrbahndecke von der Lidarvorrichtung kann die Kontour der Fahrbahndecke optimal erfasst werden. Eine Projektion auf die Oberfläche ist für den Fahrer optimal sichtbar und lesbar. Insbesondere Pfeile oder Striche werden nicht verzerrt, und der Fahrer bekommt die relevante Information optimal angezeigt.According to a further preferred development, the predetermined objects comprise a road surface, wherein the control device is designed such that it adaptively configures the luminous distribution of the beam segments, which road surface are directed, according to a detected curvature of the road surface. Using the surface data of the road surface of the Lidarvorrichtung the contour of the road surface can be optimally detected. A projection onto the surface is optimally visible and readable for the driver. In particular, arrows or dashes are not distorted, and the driver gets the relevant information displayed optimally.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung entsprechen die vorgegebenen empfangene Lichtimpulse der Lidareinrichtung bestimmten Signalstärken und/oder bestimmte Laufzeiten. So lassen sich selektiv bestimmte Reflexe herausfiltern.According to a further preferred development, the predetermined received light pulses of the lidar device correspond to certain Signal strengths and / or specific runtimes. In this way, specific reflexes can be filtered out selectively.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtung und /oder die Lidareinrichtung eine Laserscannereinrichtung mit einer Laserquelle und einem steuerbaren Mikrospiegel. Eine derartige Laserscaneinrichtung ist hochpräzise und benötigt wenig Platz.According to a further preferred development, the controllable high-resolution lighting device and / or the lidar device comprises a laser scanner device with a laser source and a controllable micromirror. Such a laser scanning device is highly precise and requires little space.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtung eine Mikro-LED-Matrix-Leuchte.According to a further preferred development, the controllable high-resolution lighting device comprises a micro-LED matrix lamp.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtung einen DLP- oder LCD-Beamer.According to a further preferred development, the controllable high-resolution lighting device comprises a DLP or LCD beamer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtung eine Segmentauflösung von weniger als 0,5° auf. So lassen sich auch kleinste Objekte, z.B. Schneeflocken oder Regentropfen, im Nahbereich ausblenden.According to a further preferred development, the controllable high-resolution lighting device has a segment resolution of less than 0.5 °. Thus, even the smallest objects, e.g. Snowflakes or raindrops, hide at close range.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung die steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtung, die Lidareinrichtung und die Steuereinrichtung in einem Scheinwerfer integriert sind. Ein derartiger Aufbau ist platzsparend und kann auch nachgerüstet werden.According to a further preferred development, the controllable high-resolution lighting device, the lidar device and the control device are integrated in a headlight. Such a construction is space-saving and can also be retrofitted.
Figurenlistelist of figures
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer adaptiven Scheinwerfervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung einer adaptiven Scheinwerfervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung einer adaptiven Scheinwerfervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
4 ein Blockdiagamm zum Erläutern des Signalflusses der adaptiven Scheinwerfervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 a schematic representation of an adaptive headlight device according to a first embodiment of the present invention; -
2 a schematic representation of an adaptive headlight device according to a second embodiment of the present invention; -
3 a schematic representation of an adaptive headlight device according to a third embodiment of the present invention; and -
4 a block diagram for explaining the signal flow of the adaptive headlamp device according to the third embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.
In
Die Pixelarrays sind derart gestaltet, dass sie in einem jeweiligen vorgegebenen Strahlbereich
Des Weiteren ist ungefähr in der Mitte des Fahrzeug-Vorderteils
Bezugszeichen
Im vorliegenden Beispiel befindet sich eine Regenfront mit Regentropfen
Im Betrieb sendet die Lidareinrichtung in Form eines Scans, welcher einer Scanfläche in den Strahlbereichen
Der Betrieb ist ein dynamischer Prozess mit einer Abtastrate im Kilohertzbereich und liefert somit eine Realzeitinformation über die jeweilige Lage der Regentropfen
Hierbei ist bevorzugt, die Regentropfen zumindest in einem Nahbereich vor dem Fahrzeug auszublenden, was selektiv durch ein Laufzeitfilter bzw. ein Signalstärkefilter für die empfangenen Reflexe erreichbar ist.In this case, it is preferable to hide the raindrops at least in a near zone in front of the vehicle, which can be selectively achieved by a transit time filter or a signal strength filter for the received reflexes.
Somit lässt sich verhindern, dass zu weit in den vor dem Fahrzeug liegenden Raum hineingesehen wird, was zur Folge hätte, dass zu viele Reflexe mit entsprechenden Ausblendungen aufträten, die zu einer übermäßigen Verdunklung der Strahlbereiche
Um eine gute Auflösung zu erzielen, sollten die Leuchteinrichtungen
Sobald keine Regentropfen mehr im betreffenden Strahlsegment erfasst werden, werden die zugeordneten Strahlsegmente der Leuchteinrichtungen
Obwohl bei dem obigen Beispiel eine Detektion von Objekten, insbesondere Regentropfen oder Schneeflocken, durch eine Totalreflexion der Lichtimpulse erfolgt, ist es denkbar, dass die Lichtimpulse auch nur gestreut bzw. komplett absorbiert werden. In diesem Fall empfängt die Lidareinrichtung
Bei der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheinwerfervorrichtung
Die steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtung
Die Lidareinrichtung umfasst bei der zweiten Ausführungsform eine Laserscannereinrichtung mit einer Laserquelle
Gesteuert durch die Steuereinrichtung
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind hier nur die beiden Strahlsegmente
Ansonsten ist der Betrieb der Scheinwerfervorrichtung
Insbesondere sei hervorgehoben, dass der Aufbau gemäß
Im Vergleich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wäre dann für jeden Scheinwerfer eine eigene Lidareinrichtung vorgesehen, was die Genauigkeit und Performance erhöht, allerdings die Kosten steigert, falls bereits eine Lidareinrichtung im Fahrzeug vorgesehen ist.Compared to the first embodiment described above, a separate lidar device would then be provided for each headlight, which increases the accuracy and performance, but increases the costs if a lidar device is already provided in the vehicle.
Bei der dritten Ausführungsform bezeichnet Bezugszeichen
Die Lidareinrichtung
Unter Verwendung der durch den Scanner erhaltenen Informationen lässt sich die Leuchtverteilung der Strahlsegmente der Scheinwerfervorrichtung
Somit kann die Oberfläche der Fahrbahndecke
Typische Werte für die Winkelauflösung der von der Lidareinrichtung
Für die Konturberechnung der Fahrbahndecke
Allerdings können bei dieser Art des Scans der Lidareinrichtung auch Mehrfachreflexionen auftreten, wie hier beispielsweise durch den Reflex
Somit ermöglicht diese dritte Ausführungsform, die ebenfalls eine Kombination der Konturerfassung der Fahrbahndecke F und eine Objekterfassung, beispielsweise Regentropfenerfassung, wobei beide Informationen zum adaptiven Ansteuern der Strahlsegmente der hochauflösenden Leuchteinrichtung der Scheinwerfervorrichtung
Der in
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Geometrien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto. In particular, the mentioned geometries are only exemplary and not limited to the illustrated examples.
Obwohl bei den obigen Ausführungsformen steuerbare hochauflösende Leuchteinrichtungen in Form von Mikro-LED-Matrix-Leuchten beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, vielmehr können auch sonstige hochauflösende Leuchteinrichtungen, wie z.B. DLP-Beamer, LCD-Beamer, Laserscanner usw. als hochauflösende Leuchteinrichtung verwendet werden.Although in the above embodiments, controllable high-resolution lighting devices in the form of micro-LED matrix lights have been described, the present invention is not limited thereto, but other high-resolution lighting devices, such. DLP projectors, LCD beamer, laser scanner, etc. can be used as a high-resolution lighting device.
Ebenso ist die Lidareinrichtung nicht auf die Mikrospiegel/Laser-Anordnung beschränkt.Likewise, the lidar device is not limited to the micromirror / laser array.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |