DE102018200102A1 - Verfahren zur Hell-Dunkel-Adaption der Augen eines Fahrzeuginsassen und Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hell-Dunkel-Adaption der Augen eines Fahrzeuginsassen, wobei das Verfahren zur Hell-Dunkel-Adaption zumindest einen Verfahrensschritt umfasst, während dem eine Veränderung einer Beleuchtungsstärke oder bzw. und einer Lichtintensität oder bzw. und einer Lichtfarbe einer Beleuchtungseinrichtung durchgeführt wird.
Description
- Problemstellung
- Ändert sich die im Gesichtsfeld eines Menschen vorherrschende Leuchtdichte plötzlich, so wird als erstes durch den Pupillenreflex mit Hilfe der Irismuskulatur die Pupille erweitert oder verengt. Dadurch kann die Lichtmenge, die ins Auge gelangt, allerdings nur in der Größenordnung von 101 (ca. um den Faktor 10-20) reguliert werden.
- Insgesamt funktioniert das menschliche Auge aber in einem sehr viel größeren Helligkeitsbereich, der Leuchtdichten von kleiner 3*10-6 cd/m2 bis über 30 cd/m2 umfasst. Die dazu nötige Anpassung erfolgt durch eine Änderung der Lichtempfindlichkeit der Netzhaut. Dies erfolgt nicht instantan, besonders nicht im Fall der Anpassung an geringe Helligkeiten.
- Als Fahrzeuglenker im Straßenverkehr beobachtet man regelmäßig während Fahrten aus/in Tunnel oder bei schnellen Wechseln zwischen schattigen und sonnigen Umgebungsbedingungen, dass die Adaption der Augen einige Zeit benötigt und die Sehleistung während dieser Anpassungsdauer nicht optimal ist, d.h. der Fahrer entweder geblendet ist oder einfach nur Dunkelheit wahrnimmt.
- Insbesondere im Alter verlangsamt sich die Hell-Dunkel-Adaption des Auges auf Grund von Veränderungen der Netzhaut und einer Abnahme der maximalen Pupillengröße. Dies bedeutet, im Leben jedes Fahrers nehmen die Phasen, während derer die Sehleistung auf Grund der langsameren Adaption der Augen suboptimal ist, zu. Auch bei diversen Erkrankungen (grauer Star etc.) kann die Hell-Dunkel-Adaption verzögert sein.
- Da im Straßenverkehr eine bestmögliche Sehleistung aller Verkehrsteilnehmer unerlässlich ist, stellt eine verlangsamte Anpassung des Sehapparates an wechselnde Lichtintensitäten ein Sicherheitsrisiko dar und sollte minimiert werden.
- Lösung
- Die Erfindung beschreibt Maßnahmen, um die Zeit, während der die Sehleistung von Verkehrsteilnehmern auf Grund einer andauernden Hell-Dunkel-Adaption nicht optimal ist, zu reduzieren.
- Dabei wird gezielt die Lichtintensität, die das Auge wahrnimmt, vor und nach dem Hell-Dunkel-Übergang verändert. So kann die Lichtintensität vor der Fahrt in einen dunkleren Bereich erniedrigt werden, so dass das Auge sich schon an die geringere Lichtintensität gewöhnen kann. Ebenfalls ist denkbar, die Lichtintensität nach der Fahrt in einen dunklen Bereich so weit zu erhöhen, dass sie zwischen der Lichtintensität im hellen und der im dunklen Bereich liegt, so dass das Auge sich nicht schlagartig auf eine größere Dunkelheit umstellen muss. Die Lichtintensität wird dann zeitverzögert an die Helligkeit des durchfahrenen Bereichs angepasst.
- Die vorgeschlagene Lösung kann auf verschiedene Weisen realisiert werden. Eine Möglichkeit zur Unterstützung der Hell-Dunkel-Adaption der Augen nutzt den Fahrzeugscheinwerfer.
- Hierbei wird vorgeschlagen, die Lichtverteilung der Frontscheinwerfer (oder anderer möglicherweise auch zusätzlicher Leuchten/Scheinwerfer, wie zum Beispiel Tagfahrlicht oder Nebellicht) vorausschauend an die Helligkeit der Umgebung anzupassen, um die Hell-Dunkel-Anpassung der Augen bei wechselnden Lichtintensitäten zu unterstützen. Zum Beispiel kann beim (d.h. direkt nach dem) Einfahren in einen Tunnel oder eine dunkle Umgebung die Intensität der Lichtverteilung temporär erniedrigt werden und rechtzeitig, d.h. eine gewisse, kurze Zeit vor dem Verlassen eines Tunnels und dem Einfahren in eine hellere Umgebung die Intensität der Lichtverteilung temporär erhöht werden (solange die Regelungen und Gesetze dies zulassen.) Dadurch wird die Änderung der Lichtintensität der Umgebung zeitlich gestreckt und damit die Adaption der Augen unterstützt.
- Hier wäre es auch möglich, die Lichtintensität zum Beispiel im zentralen Lichtkegel noch stärker zu überhöhen, da dieser Bereich von den Augen älterer Menschen wohl am besten erkannt wird (zentrales Sehen).
- In einer weiteren Ausgestaltung kann die Innenbeleuchtung des Fahrzeugs herangezogen werden, um die Hell-Dunkel-Adaption des Auges zu unterstützen. Diese kann auch durch die Scheinwerfer unterstützt werden.
- Erfindungsgemäß wird die Innenbeleuchtung so gesteuert, dass eine Blendung des Fahrers bei Gegenverkehr oder beim Erreichen des Tunnelendes minimiert wird. Dazu wird die Helligkeit der Innenbeleuchtung temporär erhöht, so dass sich die Pupillen des Fahrers etwas verkleinern, und die Augen bei nahendem Gegenverkehr und bei plötzlichen Helligkeitsanstiegen weniger geblendet werden.
- In einer weiteren Ausgestaltung kann eine textile Beleuchtung, beispielsweise in die die Kleidung des Fahrers oder der Mitfahrer eingebrachten Leuchtelemente, herangezogen werden, um die Hell-Dunkel-Adaption des Auges zu unterstützen.
- In einer weiteren Ausgestaltung kann die Hell-Dunkel-Adaption des Auges mit Hilfe einer selbsttönenden Frontscheibe realisiert werden. Diese Veränderung der Lichtintensität durch die Frontscheibe kann natürlich durch eine Veränderung der Lichtintensität der Scheinwerfer und/oder der Innenbeleuchtung unterstützt werden.
- Unter einer Frontscheibe soll hier nicht allein die Windschutzscheibe verstanden werde, sondern jede Scheibe, durch die Licht auf die Augen dringen kann, also zum Beispiel auch Seitenscheiben, Dachfenster oder, in Zukunft, vielleicht Glaskuppeln über dem kompletten Fahrzeug.
- Die selbsttönende Frontscheibe kann die Lichtintensität, die vom Fahrer wahrgenommen wird, durch eine Reduzierung der Transmission verringern, bzw. die Lichtintensität wieder erhöhen, wenn die Reduktion der Transmission rückgängig gemacht wird.
- Die selbsttönende Frontscheibe kann zum Beispiel sogenannte phototrope oder photochrome Substanzen (z.B. Silberhalogenide oder Indolino-Spironaphthoxazine) enthalten. Werden diese mit UV-Licht hoher Intensität bestrahlt (speziell kurz vor der Ausfahrt aus einem Tunnelende), verändern die photoaktiven Moleküle ihre Struktur und dadurch ihr Absorptionsverhalten. Dies führt zu einer „Tönung“, d.h. die Transmission der Frontscheibe nimmt ab. Die selbsttönende Frontscheibe reagiert so rasch auf wechselnde Lichtintensitäten und unterstützt die Hell-Dunkel-Adaption der Augen des Fahrers (und der Mitfahrer). Die UV-Lichtquellen können sich außerhalb des Fahrzeugs (also auch in einem Tunnel installiert) oder am Fahrzeug befinden (bevorzugt außen und/oder innen in der Nähe der Frontscheibe angebracht).
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine elektrochrome Frontscheibe verwendet. Dies bedeutet, dass die Scheibe dünn mit einem elektrochromen Material, wie beispielsweise Wolframtrioxid oder Polyanilin beschichtet wird. Wird daran von außen eine Spannung angelegt, so ändert die Schicht ihr Absorptionsverhalten und somit ihre Transparenz.
- Soll die Frontscheibe besonders schnell ihr Transmissionsverhalten ändern (wie bei einer Tunnelausfahrt), so bietet sich die Verwendung von schaltbaren Gläsern an. Hierbei befinden sich zwischen zwei Glasscheiben Flüssigkristalle, deren Ausrichtung und Transmissionsverhalten durch Anlegen einer Spannung beeinflusst werden können.
- Grundsätzlich sind jedoch auch andere technische Umsetzungen zur Steuerung der Transmission/Absorption einer Scheibe nicht ausgeschlossen.
- In einer weiteren Ausgestaltung kann eine solche Glasscheibe in Segmente unterteilt sein (Reihen, Spalten, Pixel, Matrix, konzentrische Kreise, Freiform, etc.), welche individuell oder in Gruppen schaltbar sind. Auf diese Weise können bei Bekanntheit der Position des Fahrers bzw. dessen Augen (oder eines beliebigen Bei-/Mitfahrers) unterschiedliche Segmente und/oder unterschiedliche „Tönungsstufen“ eingestellt werden. Dies kann zusätzlich zu der allgemeinen (integralen) Unterstützung der Hell-Dunkel-Adaption eine Blendung durch Fahrzeuge (speziell bei Gegenverkehr bei Ausfahrt aus einem Tunnel) oder eine tief stehende Sonne reduzieren, indem nur der betreffende Bereich abgedunkelt wird.
- Die lokale Verdunklung der Scheibe kann abhängig von der Position der Augen oder der Position einer blendenden Lichtquelle (wie tiefhängender Sonne oder entgegenkommendes Auto) gewählt werden. So kann, wie in
1 gezeigt, in einer z.B. quadratisch segmentierten Scheibe nur der Bereich der Scheibe abgedunkelt werden, durch den das blendende Licht entgegenkommender Fahrzeuge in das Auge des Fahrers gelangen könnte. Die Abdunkelung kann im Zentrum der Lichtverteilung auch höher als im Randbereich der Lichtverteilung sein. - Alternativ kann insbesondere bei der Verwendung sehr schneller Sensoren zur Erkennung der Blickrichtung des Fahrers grundsätzlich (speziell beim Fahren in hellen Umgebungen, bei Sonnenuntergang, etc.) das ganze Fahrzeug abgedunkelt sein mit Ausnahme der Blickrichtung des Fahrers (inkl. einem freien Blick auf Spiegel etc.).
- Eine Tönung einer Scheibe muss nicht notwendigerweise farbneutral erfolgen. Es könnte auch von Vorteil sein bestimmte Bereiche des Spektrums gezielt abzudunkeln oder auszusparen. Auf diese Weise kann eine Farbanpassung und/oder Kontrasterhöhung erfolgen. Insbesondere im Zusammenspiel mit Sensoren und bestimmten (bekannten oder gemessenen) Lichtquellen kann deren Charakteristik ausgenutzt werden.
- Ein Beispiel wäre, die Straßenbeleuchtung (insbesondere nach einer Tunnelausfahrt, aber auch bei/nach einem beleuchteten Zebrastreifen, nach beleuchteten Kreuzungen, etc.) mit Lichtquellen auszustatten, welche einen hohen CRI aufweisen bzw. ein möglichst breites und kontinuierliches Spektrum. Bevorzugt handelt es sich hierbei um Lichtquellen auf LED-Basis, so dass ein Filter z.B. in der Frontscheibe, welcher nur oder verstärkt blaues und gelbes Licht absorbiert, speziell dieses Licht (und damit Blendung) reduzieren würde, während die roten und grünen Anteile (welche in der Straßenbeleuchtung ebenfalls vorhanden sind, wenn auch zumeist in geringerer Intensität) ungehindert die (Front-) Scheibe passieren können.
- Die Information, wann eine Anpassung der Lichtintensität sinnvoll ist, kann durch eine passende Sensorik und/oder ein Navigationsgerät und/oder mittels Datenkommunikation geliefert werden.
- Als Sensorik ist zum Beispiel ein Helligkeitssensor vorstellbar oder eine Fahrzeugkamera. Die Sensorik analysiert die Helligkeitsverteilung auf der Straße vor dem Fahrzeug. Eine Steuereinheit errechnet dann eine eventuell nötige Anpassung der Lichtintensität bzw. Licht- oder Farbverteilung, um die Hell-Dunkel-Adaption des Auges zu unterstützen, so dass z.B. Blendung durch zu helles Licht vermieden wird (siehe
2 ). Je nach gewählter technischer Lösung werden dann die Intensität des Scheinwerfers und/oder die Intensität der Innenbeleuchtung und/oder die Transmission der Frontscheibe (auch partiell) entsprechend eingestellt. - Die Steuereinheit kann die Information über Änderungen der Helligkeit auch von einem Navigationsgerät erhalten, welches die Position des Fahrzeugs beispielsweise über GPS ermittelt. So kennt das Steuergerät zum Beispiel die Entfernung bis zum nächsten Tunnel oder auch die Länge des Tunnels, d.h. die Entfernung bis zum Tunnelausgang. Basierend auf diesen Daten kann die Anpassung der Lichtintensität erfolgen. Je nach Länge des Tunnels kann dann beispielsweise die Innenraumintensität angepasst werden, da bei einem langen Tunnel sich das Auge noch mehr anpasst als bei einem kurzen Tunnel.
- Ebenso können dem Steuergerät Informationen über die Helligkeitsänderungen auf dem Fahrweg durch Car-to-Car-Kommunikation mitgeteilt werden, bei der zum Beispiel auch lokale und zeitliche begrenzte Helligkeitsänderungen durch das Wetter (Regen) berücksichtigt werden können. Desgleichen kann die Information über die Helligkeitsunterschiede auch über Car-to-Infrastructure-Kommunikation an das Fahrzeug weitergeleitet werden.
- Auch kann die Anpassung der Lichtintensität fahrerangepasst erfolgen, d.h. durch (z.B. einmalige) Einstellung der Vorlieben, des Alters, etc. können die Intensitätsänderungen des Frontscheinwerfers und/oder die Intensitätsänderungen der Innenbeleuchtung und/oder die Transmission der Scheibe (oder bestimmter Teile der Scheibe) beeinflusst werden. Zusätzlich kann eine Kamera mit Objekterkennung die aktuelle Pupillengröße des Fahrers bestimmen, und die Differenz zum Normalzustand wird in die Lichtsteuerung mit einbezogen.
- Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nicht-autonomes oder teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.
Claims (6)
- Verfahren zur Hell-Dunkel-Adaption der Augen eines Fahrzeuginsassen, wobei das Verfahren zur Hell-Dunkel-Adaption zumindest einen Verfahrensschritt umfasst, während dem eine Veränderung einer Beleuchtungsstärke oder bzw. und einer Lichtintensität oder bzw. und einer Lichtfarbe einer Beleuchtungseinrichtung durchgeführt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die Veränderung einer Beleuchtungsstärke oder bzw. und einer Lichtintensität oder bzw. und einer Lichtfarbe einer Beleuchtungseinrichtung durch Fahreigenschaften, Fahrumgebung, Augenzustand oder photobiologische Mechanismen ausgelöst wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , wobei die Veränderung einer Beleuchtungsstärke oder bzw. und einer Lichtintensität oder bzw. und einer Lichtfarbe durch eine adaptive Einstellung der Scheinwerfer (Helligkeit, Farbe, Beleuchtungswinkel, Lichtquelle) realisiert wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei die Veränderung einer Beleuchtungsstärke oder bzw. und einer Lichtintensität oder bzw. und einer Lichtfarbe durch eine adaptive Einstellung einer Fahrzeuginnenbeleuchtung (Helligkeit, Farbe, Beleuchtungswinkel, Lichtquelle) realisiert wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei die Veränderung einer Beleuchtungsstärke oder bzw. und einer Lichtintensität oder bzw. und einer Lichtfarbe durch eine adaptive Einstellung des Transparenzgrades einer Fensterscheibe oder einer Abdeckung für eine Beleuchtungseinrichtung realisiert wird. - Fahrzeug, das zur Nutzung des Verfahrens gemäß einem der
Ansprüche 1 bis5 eingerichtet ist.
Priority Applications (1)
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DE102018200102.2A DE102018200102A1 (de) | 2018-01-05 | 2018-01-05 | Verfahren zur Hell-Dunkel-Adaption der Augen eines Fahrzeuginsassen und Fahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE102018200102A1 true DE102018200102A1 (de) | 2019-07-11 |
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ID=66995409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018200102.2A Withdrawn DE102018200102A1 (de) | 2018-01-05 | 2018-01-05 | Verfahren zur Hell-Dunkel-Adaption der Augen eines Fahrzeuginsassen und Fahrzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102018200102A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112606757A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-06 | 中国第一汽车股份有限公司 | 车灯控制方法、装置、车辆及存储介质 |
WO2022122855A1 (fr) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | Valeo Vision | Procédé de contrôle d'un système d'éclairage intérieur d'un véhicule automobile |
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2018
- 2018-01-05 DE DE102018200102.2A patent/DE102018200102A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
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FR3117424A1 (fr) * | 2020-12-11 | 2022-06-17 | Valeo Vision | Procédé de contrôle d’un système d’éclairage intérieur d’un véhicule automobile |
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