DE102020110887A1 - Lighting device for vehicles - Google Patents

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Marcel Bursy
Claas Tebrügge
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Hella GmbH and Co KGaA
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Leuchtmodul enthaltend eine Lichtquelle (1) zum Aussenden von sichtbarem Licht, eine Ablenkeinheit (3) zum Umlenken des sichtbaren Lichtes, eine optische Detektionseinheit (4) zum Detektieren von sichtbarem Licht, das an einem in dem Fahrzeugvorfeld (15) befindlichen Objekt (19) reflektiert wird, um Detektionsdaten (22) zu erstellen, eine Signalverarbeitungseinheit (5) zum Empfangen der Detektionsdaten (22), aus denen eine Relativposition und/oder eine Entfernung und/oder eine Größe des in dem Fahrzeugvorfeld (15) befindliche Objekt (19) erfasst wird, wobei die Ansteuereinheit (6) Puls-/Modulationseinrichtung (16) aufweist, mittels derer die Lichtquelle (1) das sichtbare Licht in Form von Lichtpulsen (11, 12, 13 ) einer vorgegebenen Pulsdauer aussendet, dass die Ablenkeinheit (3) mit einer Ablenksteuereinheit (7) verbunden ist, die derart auf die Ablenkeinheit (3) einwirkt, dass von der Ablenkeinheit (3) Lichtstrahlen zum einen in einem ersten Teilraumwinkelbereich (17) mit einer solchen hohen Lichtstärke umgelenkt wird, dass in dem ersten Teilraumwinkelbereich (17) eine vorgegebene Lichtverteilung (18) erzeugt wird, und zum anderen in einem zweiten Teilraumwinkelbereich ( 21) mit einer solchen niedrigen Lichtstärke umgelenkt wird, dass in dem zweiten Teilraumwinkelbereich (21) keine Lichtverteilung, sondern lediglich Messlichtpulse (20) erzeugt werden, die dazu ausreichen von dem in dem Fahrzeugvorfeld (15) befindlichen Objekt (19) als Lichtreflexe (23) reflektiert zu werdenThe invention relates to a lighting device for vehicles with a light module containing a light source (1) for emitting visible light, a deflection unit (3) for deflecting the visible light, an optical detection unit (4) for detecting visible light emitted from an in the The object (19) located in front of the vehicle (15) is reflected in order to create detection data (22), a signal processing unit (5) for receiving the detection data (22) from which a relative position and / or a distance and / or a size of the in the The object (19) located in front of the vehicle (15) is detected, the control unit (6) having a pulse / modulation device (16) by means of which the light source (1) emits the visible light in the form of light pulses (11, 12, 13) of a predetermined Pulse duration that the deflection unit (3) is connected to a deflection control unit (7) which acts on the deflection unit (3) in such a way that light from the deflection unit (3) rays are deflected on the one hand in a first spatial angle area (17) with such a high light intensity that a predetermined light distribution (18) is generated in the first spatial angle area (17), and on the other hand in a second spatial angle area (21) with such a low light intensity is deflected so that no light distribution, but only measuring light pulses (20) are generated in the second spatial angle range (21), which are sufficient to be reflected as light reflections (23) by the object (19) located in the vehicle area (15)

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Leuchtmodul enthaltend eine Lichtquelle zum Aussenden von sichtbarem Licht, eine Ablenkeinheit zum Umlenken des sichtbaren Lichtes, eine optische Detektionseinheit zum Detektieren von sichtbarem Licht, das an einem in dem Fahrzeugvorfeld befindlichen Objekt reflektiert wird, um Detektionsdaten zu erstellen, eine Signalverarbeitungseinheit zum Empfangen der Detektionsdaten, aus denen eine Relativposition und/oder eine Entfernung und/oder eine Größe des in dem Fahrzeugvorfeld befindliche Objekt erfasst wird.The invention relates to a lighting device for vehicles with a light module containing a light source for emitting visible light, a deflection unit for deflecting the visible light, an optical detection unit for detecting visible light that is reflected on an object located in the front of the vehicle in order to generate detection data create, a signal processing unit for receiving the detection data, from which a relative position and / or a distance and / or a size of the object located in the front of the vehicle is detected.

Aus der DE 10 2016 200 653 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Leuchtmodul bekannt, dass eine Laserlichtquelle, einen Strahlteiler, zwei Ablenkeinheiten sowie eine Konvertierungseinheit umfasst. Das von der Laserlichtquelle abgestrahlte sichtbare Licht wird an dem Strahlteiler aufgeteilt in einen erstes Teillicht, das zu einer ersten Ablenkeinheit geführt wird und ein zweites Teillicht, das zu einer zweiten Ablenkeinheit geführt wird. Das erste Teillicht weist eine relativ geringe Intensität auf und dient dazu in einem Fahrzeugvorfeld befindliche Objekt zu erkennen. Das erste Teillicht wird an den Objekten reflektiert und mittels einer optischen Detektionseinheit erfasst. Die von der optischen Detektionseinheit erzeugten Detektionsdaten werden einer Signalverarbeitungseinheit zugeleitet, in der die Relativposition des Objektes zu der Beleuchtungsvorrichtung ermittelt wird. Das zweite Teillicht wird konvertiert, damit weißes Teillicht über die zweite Ablenkeinheit in das Fahrzeugvorfeld abgegeben wird zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, beispielsweise Abblendlichtverteilung. Die bekannte Beleuchtungsvorrichtung integriert somit ein Lidar-System in einen Scheinwerfer, was den Bauraumbedarf reduziert. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass der optische Aufwand relativ aufwendig ist, da zwei getrennte Ablenkeinheiten erforderlich sind.From the DE 10 2016 200 653 A1 a lighting device for vehicles with a light module is known that comprises a laser light source, a beam splitter, two deflection units and a conversion unit. The visible light emitted by the laser light source is split at the beam splitter into a first partial light which is guided to a first deflection unit and a second partial light which is guided to a second deflection unit. The first partial light has a relatively low intensity and is used to detect objects located in a vehicle area. The first partial light is reflected on the objects and detected by means of an optical detection unit. The detection data generated by the optical detection unit are sent to a signal processing unit in which the relative position of the object to the lighting device is determined. The second partial light is converted so that white partial light is emitted into the vehicle area in front of the vehicle via the second deflection unit in order to generate a predetermined light distribution, for example low beam distribution. The known lighting device thus integrates a lidar system in a headlight, which reduces the installation space requirement. The disadvantage of the known lighting device is that the optical complexity is relatively complex, since two separate deflection units are required.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer integrierten optischen Detektionseinheit zum Detektieren von in einem Fahrzeugvorfeld befindlichen Objekten derart weiterzubilden, dass der Aufwand weiter reduziert wird.The object of the present invention is therefore to develop a lighting device for vehicles with an integrated optical detection unit for detecting objects located in a vehicle area in such a way that the effort is further reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit Puls-/Modulationseinrichtung aufweist, mittels derer die Lichtquelle das sichtbare Licht in Form von Lichtpulsen einer vorgegebenen Pulsdauer aussendet, dass die Ablenkeinheit mit einer Ablenksteuereinheit verbunden ist, die derart auf die Ablenkeinheit einwirkt, dass von der Ablenkeinheit Lichtstrahlen zum einen in einem ersten Teilraumwinkelbereich mit einer solchen hohen Lichtstärke umgelenkt wird, dass in dem ersten Teilraumwinkelbereich eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und zum anderen in einem zweiten Teilraumwinkelbereich mit einer solchen niedrigen Lichtstärke umgelenkt wird, dass in dem zweiten Teilraumwinkelbereich keine Lichtverteilung, sondern lediglich Messlichtpulse erzeugt werden, die dazu ausreichen von dem in dem Fahrzeugvorfeld befindlichen Objekt als Lichtreflexe reflektiert zu werden.To solve this problem, the invention in connection with the preamble of claim 1 is characterized in that the control unit has a pulse / modulation device, by means of which the light source emits the visible light in the form of light pulses of a predetermined pulse duration, that the deflection unit is connected to a deflection control unit which acts on the deflection unit in such a way that the deflection unit deflects light rays on the one hand in a first spatial angle range with such a high light intensity that a predetermined light distribution is generated in the first spatial angle range, and on the other hand in a second spatial angle range with such a low Light intensity is deflected so that in the second spatial angle range no light distribution, but only measurement light pulses are generated, which are sufficient to be reflected as light reflections from the object located in the front of the vehicle.

Nach der Erfindung ist lediglich eine einzige Lichtquelle und eine einzige Ablenkeinheit erforderlich, um zum einen eine vorgegebene Lichtfunktion, beispielsweise Abblendlichtfunktion, zu erzeugen und zum anderen in einem Fahrzeugvorfeld der Beleuchtungsvorrichtung angeordnete Objekte zu detektieren.According to the invention, only a single light source and a single deflection unit are required, on the one hand, to generate a predetermined light function, for example dipped beam function, and, on the other hand, to detect objects arranged in a vehicle area of the lighting device.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die Lichtquelle zu modulieren, so dass Lichtpulse von der Ablenkeinheit umgelenkt werden, die zum einen zur Detektion von Objekten und zum anderen zum Ausleuchten des Fahrzeugvorfeldes dienen. Die Lichtpulslänge und/oder die Frequenz der Lichtpulse wird so während einer Abtastung des Fahrzeugvorfeldes verändert, dass für das wahrnehmbare Auge des Menschen in einem ersten Teilraumwinkelbereich die Lichtverteilung wahrnehmbar ist, während im zweiten Teilraumwinkelbereich bzw. im gesamten Raumwinkelbereich, wenn die Lichtverteilung ausgeschaltet ist, keine Lichtpulse wahrnehmbar sind. Die Lichtpulsfrequenz bzw. Impulsfolgefrequenz liegt bei mindestens 100 Hz, bei bewegten Objekten >500 Hz, sodass ein entsprechender Ort bzw. eine Entfernung des Objektes ermittelt werden kann, ohne dass die Lichtpuls bzw. die von dem Objekt zurückfallenden Lichtreflexe für das menschliche Auge wahrnehmbar ist.The basic idea of the invention is to modulate the light source so that light pulses are deflected by the deflection unit, which on the one hand serve to detect objects and on the other hand to illuminate the area in front of the vehicle. The light pulse length and / or the frequency of the light pulses is changed during scanning of the vehicle area in front of the vehicle so that the light distribution can be perceived by the human eye in a first spatial angle range, while in the second spatial angle range or in the entire solid angle range when the light distribution is switched off, no light pulses are perceptible. The light pulse frequency or pulse repetition frequency is at least 100 Hz, with moving objects> 500 Hz, so that a corresponding location or distance of the object can be determined without the light pulse or the light reflections falling back from the object being perceptible to the human eye .

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Lichtquelle aus einem rotes Licht abstrahlenden Laser, einem grünes Licht abstrahlenden Laser und einem blaues Licht abstrahlenden Laser, die jeweils synchron Lichtpulse in einem Frequenzbereich von 100 Hz bis 1000 Hz absenden. Vorteilhaft kann hierdurch ein in dem Fahrzeugvorfeld befindliches Objekt detektiert werden, da das gesamte Vorfeld mit diesen Lichtpulsen abgetastet wird.According to a preferred embodiment of the invention, the light source consists of a red light emitting laser, a green light emitting laser and a blue light emitting laser, each of which emits synchronously light pulses in a frequency range from 100 Hz to 1000 Hz. In this way, an object located in the area in front of the vehicle can advantageously be detected, since the entire area in front of the vehicle is scanned with these light pulses.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Beleuchtungsvorrichtung einen Strahlkoppler auf, der vorzugsweise zwischen der Lichtquelle und der Ablenkeinheit angeordnet ist. Vorteilhaft werden hierdurch die Lichtpulse unterschiedlicher Farbe additiv zu einem Lichtpuls weißer Farbe überlagert.According to a further development of the invention, the lighting device has a beam coupler which is preferably arranged between the light source and the deflection unit. In this way, the light pulses of different colors are advantageously superimposed additively to form a light pulse of white color.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist Vorrichtung eine Anzahl von einem oder mehreren einzeln schwenk- oder drehbaren Ablenkspiegeln auf. die derart angesteuert werden, dass ein Laserstrahl Objekte in dem gesamten Fahrzeugvorfeld abtastet einerseits und dass gegebenenfalls eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird andererseits.According to a further development of the invention, the device has a number of one or more individually pivotable or rotatable deflecting mirrors. which are controlled in such a way that a laser beam scans objects in the entire area in front of the vehicle on the one hand and that, if necessary, a predetermined light distribution is generated on the other hand.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ablenkeinheit derart ausgebildet bzw. ist der Ablenkeinheit ein Optikmittel zugeordnet, dass in dem Fahrzeugvorfeld ein vorgegebener vertikaler und horizontaler Winkelbereich (40° x 10°) mit einem kontinuierlichen Laserstrahls beleuchtet wird. Vorteilhaft kann hierdurch eine Ausleuchtung des Fahrzeugvorfeldes ohne Blendung anderer Verkehrsteilnehmer erfolgen (blendfreies Fernlicht).According to a further development of the invention, the deflection unit is designed or an optical means is assigned to the deflection unit such that a predetermined vertical and horizontal angular range (40 ° x 10 °) is illuminated with a continuous laser beam in the area in front of the vehicle. In this way, the area in front of the vehicle can advantageously be illuminated without dazzling other road users (glare-free high beam).

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ablenkeinheit derart ansteuerbar, dass die von ihr umgelenkten Lichtpulse zeilenweise oder spaltenweise das Fahrzeugvorfeld abtasten. Durch beispielsweise Änderung des Tastgrades, also Länge der Lichtpulsdauer bezogen auf eine Periodendauer, erfolgt entweder lediglich eine Detektion von Objekten in dem Fahrzeugvorfeld oder zusätzlich eine Ausleuchtung eines Teilbereichs des Fahrzeugvorfeldes mittels einer Lichtverteilung. Die Ablenkeinheit weist somit eine Doppelfunktion auf.According to a further development of the invention, the deflection unit can be controlled in such a way that the light pulses deflected by it scan the area in front of the vehicle line by line or column by column. For example, by changing the duty cycle, that is, the length of the light pulse duration based on a period, either only objects are detected in the area in front of the vehicle or a partial area of the area in front of the vehicle is also illuminated by means of a light distribution. The deflection unit thus has a dual function.

Weitere Vorteile der Findung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantages of the finding result from the further subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugvorfeldes und
  • 3 ein Zeitdiagramm.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a lighting device according to the invention,
  • 2 a schematic representation of a vehicle apron and
  • 3 a timing diagram.

Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge ist insbesondere als ein Scheinwerfer ausgebildet, der in einem Bereich eines Fahrzeugs angeordnet ist. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung auch in einem Heckbereich des Fahrzeugs oder seitlich des Fahrzeugs angeordnet sein, um entsprechende fahrzeugnahe Felder der Umgebung auszuleuchten und zu detektieren.A lighting device for vehicles is designed in particular as a headlight which is arranged in an area of a vehicle. Alternatively, the lighting device can also be arranged in a rear area of the vehicle or to the side of the vehicle in order to illuminate and detect corresponding fields of the surroundings close to the vehicle.

Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein Leuchtmodul auf, dass eine Lichtquelle 1, einen Strahlkoppler 2, eine Ablenkeinheit 3, eine optische Detektionseinheit 4 sowie eine der optischen Detektionseinheit 4 nachgeordnete Signalverarbeitungseinheit 5 umfasst. Ferner ist eine Ansteuereinheit 6 zu Ansteuerung der Lichtquelle 1 sowie einer Ablenksteuereinheit 7 zu Ansteuerung der Ablenkeinheit 3 vorgesehen. Die Ansteuereinheit 6 und die Ablenksteuereinheit 7 können in einer gemeinsamen Bauereinheit integriert angeordnet sein.The lighting device has a light module that a light source 1 , a beam coupler 2 , a deflection unit 3 , an optical detection unit 4th as well as one of the optical detection unit 4th downstream signal processing unit 5 includes. There is also a control unit 6th to control the light source 1 and a deflection control unit 7th to control the deflection unit 3 intended. The control unit 6th and the deflection control unit 7th can be arranged integrated in a common structural unit.

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Ansteuereinheit 6 und/oder die Ablenksteuereinheit 7 und/oder die Signalverarbeitungseinheit 5 auch außerhalb eines Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung bzw. des Leuchtmodul angeordnet sein.According to an alternative embodiment of the invention, the control unit 6th and / or the deflection control unit 7th and / or the signal processing unit 5 can also be arranged outside a housing of the lighting device or the lighting module.

Die Lichtquelle 1 ist als ein RGB-Laser ausgebildet, der über einen rotes Licht abstrahlenden Laser 8, einen grünes Licht abstrahlenden Laser 9 sowie einen blaues Licht abstrahlenden Laser 10 umfasst. Der rote Laser 8, der grüne Laser 9 sowie der blaue Laser 10 strahlen sichtbares Licht in Form von Lichtpulsen 11, 12, 13 in einem Frequenzbereich zwischen 100 Hz und 1000 Hz ab. Die Ansteuereinheit 6 wirkt auf die Lichtquelle 1 derart ein, dass die Lichtpulse 11, 12, 13 der Laser 8, 9, 10 synchron abgestrahlt werden in Richtung des Strahlkopplers 2. Mittels des Strahlkopplers 2 werden die Lichtpulse 11, 12, 13 zu einem weißen modulierten Lichtstrahl 14 additiv überlagert.The light source 1 is designed as an RGB laser that uses a red light emitting laser 8th , a green light emitting laser 9 and a laser emitting blue light 10 includes. The red laser 8th , the green laser 9 as well as the blue laser 10 emit visible light in the form of light pulses 11 , 12th , 13th in a frequency range between 100 Hz and 1000 Hz. The control unit 6th acts on the light source 1 such one that the light pulses 11 , 12th , 13th the laser 8th , 9 , 10 are emitted synchronously in the direction of the beam coupler 2 . Using the beam coupler 2 become the light pulses 11 , 12th , 13th to a white modulated light beam 14th additively superimposed.

Der weiße modulierte Lichtstrahl 14 trifft auf die Ablenkeinheit 3, die vorzugsweise mindestens einen schwenkbaren Ablenkspiegel aufweist.The white modulated light beam 14th meets the deflection unit 3 , which preferably has at least one pivotable deflecting mirror.

Der Ablenkspiegel ist so angeordnet, dass ein gesamtes Fahrzeugvorfeld 15 beleuchtet werden kann. In Abhängigkeit von der Ansteuerung des Ablenkspiegels erfolgt in dem Fahrzeugvorfeld 15 eine Erzeugung von Lichtpixeln, die zeilenweise und/oder spaltenweise angeordnet sind. Der weiße modulierte Lichtstrahl 14 wird dynamisch so abgelenkt, dass das Fahrzeugvorfeld 15 innerhalb einer Periodendauer T zu den Zeiten t0, t1, t2, t3 abgescannt wird. Beispielsweise wird hierdurch eine blendfreie Fernlichtverteilung erzeugt, die einen im Fahrzeugvorfeld 15 erkanntes Objekt ausspart und damit nicht blendet.The deflecting mirror is arranged so that an entire vehicle front area 15th can be illuminated. Depending on the activation of the deflecting mirror takes place in the area in front of the vehicle 15th a generation of light pixels that are arranged in rows and / or columns. The white modulated light beam 14th is dynamically deflected in such a way that the area in front of the vehicle 15th is scanned within a period T at times t 0 , t 1 , t 2 , t 3. For example, this creates a glare-free high beam distribution that is visible in front of the vehicle 15th Recognized object is omitted and therefore not dazzling.

Die Ansteuereinheit 6 umfasst eine Puls-/Modulationseinrichtung 16, mittels derer die Lichtquelle 1 derart angesteuert wird, dass von der Lichtquelle 1 sichtbares Licht in Form von den Lichtpulsen 11, 12, 13 einer vorgegebenen Pulsdauer ausgesendet wird. In 1 sind die Lichtpulse 11, 12, 13 schematisch dargestellt, wobei sie eine relativ große Pulsdauer tP aufweisen, damit ein entsprechender erster Teilraumwinkelbereich 17 des Fahrzeugvorfeldes 15 zur Erzeugung einer Abblendlichtverteilung 18 ausgeleuchtet werden kann. Der Tastgrad tG (Quotient aus Pulsdauer tP und Periodendauer T) ist relativ hoch, damit eine entsprechende Ausleuchtung 18 erfolgen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der Tastgrad tG zur Erzeugung der Abblendlichtverteilung 18 in einem Bereich zwischen 0, 9 und 1. Damit die Abblendlichtverteilung 18 für das menschliche Auge als homogene Fläche angesehen wird, ist die Pulsfrequenz 1/T, mit der die Lichtquelle 1 angesteuert wird >100 Hz, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 100 kHz und 10 MHz.The control unit 6th comprises a pulse / modulation device 16 , by means of which the light source 1 is controlled in such a way that from the light source 1 visible light in the form of light pulses 11 , 12th , 13th a predetermined pulse duration is emitted. In 1 are the light pulses 11 , 12th , 13th shown schematically, wherein they have a relatively large pulse duration t p , thus a corresponding first spatial angle sub-range 17th of the vehicle apron 15th for generating a low beam distribution 18th can be illuminated. The duty cycle t G (quotient of pulse duration t P and period duration T) is relatively high, so that a corresponding illumination 18th can be done. In the present embodiment, the duty cycle t G is for generating the Low beam distribution 18th in a range between 0, 9 and 1. Thus the low beam distribution 18th is regarded as a homogeneous surface for the human eye, is the pulse frequency 1 / T with which the light source 1 > 100 Hz is controlled, preferably in a range between 100 kHz and 10 MHz.

Zur Detektion eines in dem Fahrzeugvorfeld 15 befindlichen Objekts 19 dient die optische Detektionseinheit 4, mittels derer nach Art eines LIDAR-Messsystems die Entfernung und der Ort des Objekts 19 relativ zu der Beleuchtungsvorrichtung ermittelbar ist. Damit das Objekt 19 in dem gesamten Fahrzeugvorfeld 15 detektierbar ist, werden Messlichtpulse 20 von der Beleuchtungsvorrichtung abgegeben, sodass das Fahrzeugvorfeld 15 zeilenweise in der Periodendauer T von einer oberen linken Ecke zu einer unteren rechten Ecke abgetastet wird. Zu diesem Zweck wird die Ablenkeinheit 3 mittels der Ablenksteuereinheit 7 derart angesteuert, dass in dem ersten Teilraumwinkelbereich 17, in dem die Lichtverteilung 18 erzeugt werden soll, eine hohe Laserleistung übertragen wird und in einem zweiten Teilraumwinkelbereich 21, der unbeleuchtet sein soll, eine geringe Laserleistung übertragen wird, sodass lediglich kurze nicht wahrnehmbare Messlichtpulse 20 erzeugt werden. Zu den Zeiten t1, t2 und t3 erfolgt somit eine Änderung der Laserleistung bzw. Änderung des Tastgrades tG.To detect one in the vehicle apron 15th located object 19th the optical detection unit is used 4th , by means of which the distance and the location of the object in the manner of a LIDAR measuring system 19th can be determined relative to the lighting device. So that the object 19th in the entire vehicle apron 15th is detectable, measuring light pulses 20th issued by the lighting device, so that the vehicle apron 15th is scanned line by line in the period T from an upper left corner to a lower right corner. The deflection unit is used for this purpose 3 by means of the deflection control unit 7th controlled in such a way that in the first spatial angle range 17th in which the light distribution 18th is to be generated, a high laser power is transmitted and in a second partial spatial angle range 21 , which should not be illuminated, a low laser power is transmitted, so that only short, imperceptible measuring light pulses 20th be generated. At times t 1 , t 2 and t 3 there is therefore a change in the laser power or in the duty cycle t G.

In dem ersten Teilraumwinkelbereich 17 erfolgt eine Überlagerung der zur Beleuchtung bzw. Erzeugung der Lichtverteilung 18 vorgesehenen Lichtpulse 11, 12, 13 bzw. des modulierten Lichtstrahls 14 und den Messlichtpulsen 20. In 3 sind die Messlichtpulse 20 aufgrund der geringen Laserleistung nicht dargestellt, sondern lediglich die Lichtpulse 11, 12, 13.In the first sub-spatial angle range 17th there is a superimposition of the lighting or generating the light distribution 18th provided light pulses 11 , 12th , 13th or the modulated light beam 14th and the measuring light pulses 20th . In 3 are the measuring light pulses 20th not shown due to the low laser power, only the light pulses 11 , 12th , 13th .

Die optischen Detektionseinheit 4 erfasst die von dem Objekt zurückfallenden Lichtreflexe 23. Die von der optischen Detektionseinheit 4 erzeugten Detektionsdaten 22 werden der Signalverarbeitungseinheit 5 zur Verfügung gestellt, in der auf Basis der Detektionsdaten 22 das Objekt 19 hinsichtlich seiner Relativposition zu der Beleuchtungsvorrichtung und/oder die Entfernung derselben zum Objekt 19 ermittelt wird und/oder Größe erfasst wird. Durch Ansteuerung der Lichtquelle 1 und der Ablenkeinheit 3 kann somit ein in einem Fahrzeugvorfeld 15 befindliches Objekt 19 detektiert und eine beliebige Lichtverteilung erzeugt werden.The optical detection unit 4th captures the light reflections falling back from the object 23 . The one from the optical detection unit 4th generated detection data 22nd become the signal processing unit 5 made available in the based on the detection data 22nd the object 19th with regard to its relative position to the lighting device and / or the distance of the same to the object 19th is determined and / or size is detected. By controlling the light source 1 and the deflection unit 3 can thus be in a vehicle apron 15th located object 19th detected and any light distribution can be generated.

Zur Erzeugung der für den zweiten Teilraumwinkelbereich 21 bestimmten Messlichtpulse 20 wird die Lichtquelle 1 mit einem Tastgrad tG im Bereich von 0, 01 bis 0,1 angesteuert. Der Tastgrad tG wechselt in Abhängigkeit von dem ersten Teilraumwinkelbereich 17 und dem zweiten Teilraumwinkelbereich 21,so dass eine Laufzeitmessung erfolgen kann zur Entfernungsbestimmung des Objekts 19 und zur Erzeugung einer Lichtverteilung 18 der Beleuchtungsvorrichtung.To generate the for the second sub-spatial angle range 21 certain measuring light pulses 20th becomes the light source 1 driven with a duty cycle t G in the range from 0.01 to 0.1. The duty cycle t G changes as a function of the first spatial angle range 17th and the second partial spatial angle range 21 so that a transit time measurement can take place to determine the distance of the object 19th and to generate a light distribution 18th the lighting device.

In 2 und 3 ist dargestellt, dass mit Abtasten des Fahrzeugvorfeldes 15 von oben links nach unten rechts der erste Teilraumwinkelbereich 17 beleuchtet und der zweite Teilraumwinkelbereich 21 nicht beleuchtet ist. Zu diesem Zweck erfolgt eine Umschaltung von Messlichtpulsen 20 auf Lichtpulse 11, 12, 13 zum Zeitpunkt t1 und zum Zeitpunkt t3, während zum Zeitpunkt t2 eine Umschaltung von den Lichtpulsen 11, 12, 13 auf die Messlichtpulse 20 erfolgt. Dies wiederholt sich für jede Periodendauer T.In 2 and 3 is shown that with scanning of the vehicle apron 15th from top left to bottom right the first spatial angle range 17th illuminated and the second sub-spatial angle range 21 is not illuminated. For this purpose, measuring light pulses are switched over 20th on light pulses 11 , 12th , 13th at time t1 and at time t3, while at time t2 there is a switchover of the light pulses 11 , 12th , 13th on the measuring light pulses 20th he follows. This is repeated for each period T.

Da die Lichtquelle 1 ausschließlich Licht in einem sichtbaren Spektralbereich abstrahlt, wird hierdurch eine einfache Kombination von Beleuchtung und Objekterkennung ermöglicht.As the light source 1 Only emits light in a visible spectral range, this enables a simple combination of lighting and object recognition.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
LichtquelleLight source
22
StrahlkopplerBeam coupler
33
AblenkeinheitDeflection unit
44th
optische Detektionseinheitoptical detection unit
55
SignalverarbeitungseinheitSignal processing unit
66th
AnsteuereinheitControl unit
77th
AblenksteuereinheitDeflection control unit
88th
Laser rotLaser red
99
Laser grünLaser green
1010
Laser blauLaser blue
1111
LichtpulseLight pulses
1212th
LichtpulseLight pulses
1313th
LichtpulseLight pulses
1414th
Lichtstrahl weißLight beam white
1515th
FahrzeugvorfeldVehicle apron
1616
Puls-/ModulationseinrichtungPulse / modulation device
1717th
1. Teilraumwinkelbereich1. Partial space angle range
1818th
AbblendlichtverteilungLow beam distribution
1919th
Objektobject
2020th
MesslichtpulseMeasuring light pulses
2121
2. Teilraumwinkelbereich2. Partial space angle range
2222nd
DetektionsdatenDetection data
2323
LichtreflexLight reflex

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016200653 A1 [0002]DE 102016200653 A1 [0002]

Claims (10)

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Leuchtmodul enthaltend - eine Lichtquelle (1) zum Aussenden von sichtbarem Licht, - eine Ablenkeinheit (3) zum Umlenken des sichtbaren Lichtes, - eine optische Detektionseinheit (4) zum Detektieren von sichtbarem Licht, das an einem in dem Fahrzeugvorfeld (15) befindlichen Objekt (19) reflektiert wird, um Detektionsdaten (22) zu erstellen, - eine Signalverarbeitungseinheit (5) zum Empfangen der Detektionsdaten (22), aus denen eine Relativposition und/oder eine Entfernung und/oder eine Größe des in dem Fahrzeugvorfeld (15) befindliche Objekt (19) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, - dass die Ansteuereinheit (6) Puls-/Modulationseinrichtung (16) aufweist, mittels derer die Lichtquelle (1) das sichtbare Licht in Form von Lichtpulsen (11, 12, 13 ) einer vorgegebenen Pulsdauer aussendet, - dass die Ablenkeinheit (3) mit einer Ablenksteuereinheit (7) verbunden ist, die derart auf die Ablenkeinheit (3) einwirkt, dass von der Ablenkeinheit (3) Lichtstrahlen zum einen in einem ersten Teilraumwinkelbereich (17) mit einer solchen hohen Lichtstärke umgelenkt wird, dass in dem ersten Teilraumwinkelbereich (17) eine vorgegebene Lichtverteilung (18) erzeugt wird, und zum anderen in einem zweiten Teilraumwinkelbereich (21) mit einer solchen niedrigen Lichtstärke umgelenkt wird, dass in dem zweiten Teilraumwinkelbereich (21) keine Lichtverteilung, sondern lediglich Messlichtpulse (20) erzeugt werden, die dazu ausreichen von dem in dem Fahrzeugvorfeld (15) befindlichen Objekt (19) als Lichtreflexe (23) reflektiert zu werden.Lighting device for vehicles with a light module containing - a light source (1) for emitting visible light, - a deflection unit (3) for deflecting the visible light, - an optical detection unit (4) for detecting visible light emitted from a vehicle in front of the vehicle (15) located object (19) is reflected in order to create detection data (22), - a signal processing unit (5) for receiving the detection data (22), from which a relative position and / or a distance and / or a size of the in the The object (19) located in front of the vehicle (15) is detected, characterized in that the control unit (6) has a pulse / modulation device (16) by means of which the light source (1) generates the visible light in the form of light pulses (11, 12, 13) emits a predetermined pulse duration, - that the deflection unit (3) is connected to a deflection control unit (7) which acts on the deflection unit (3) in such a way that the deflection unit (3 ) Light rays are deflected on the one hand in a first spatial angle range (17) with such a high light intensity that a predetermined light distribution (18) is generated in the first spatial angle range (17), and on the other hand in a second spatial angle range (21) with such a low Light intensity is deflected so that in the second spatial angle range (21) no light distribution, but only measuring light pulses (20) are generated, which are sufficient to be reflected as light reflections (23) by the object (19) located in the vehicle area (15). Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für den zweiten Teilraumwinkelbereich (21) vorgesehene Lichtstärke gleich groß und kleiner ist als die für den ersten Teilraumwinkelbereich (17) vorgesehene Lichtstärke.Lighting device according to Claim 1 , characterized in that the light intensity provided for the second spatial angle area (21) is equal to and smaller than the light intensity provided for the first spatial angle area (17). Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) einen rotes Licht abstrahlenden Laser (8), einen grünes Licht abstrahlenden Laser (9) und einen blaues Licht abstrahlenden Laser (10) aufweist, die jeweils synchrone Lichtpulse (11, 12, 13) in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 MHz absenden.Lighting device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the light source (1) has a red light emitting laser (8), a green light emitting laser (9) and a blue light emitting laser (10), each of which emits synchronous light pulses (11, 12, 13) in send in a frequency range from 100 kHz to 10 MHz. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtpulse (11, 12, 13) der Laser (8, 9, 10) in einem den Lasern (8, 9, 10) vorgelagerten Strahlkoppler (2) überlagerbar sind zu einem weißen Lichtstrahl (14).Lighting device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the light pulses (11, 12, 13) of the lasers (8, 9, 10) can be superimposed in a beam coupler (2) upstream of the lasers (8, 9, 10) to form a white light beam (14). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (3) eine Anordnung aus einem oder mehreren einzeln schwenk- oder drehbaren Spiegeln umfasst.Lighting device according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the deflection unit (3) comprises an arrangement of one or more individually pivotable or rotatable mirrors. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (3) derart ausgebildet ist, dass in dem Fahrzeugvorfeld (15) ein vorgegebener vertikaler und horizontaler Winkelbereich mittels eines kontinuierlichen Laserstrahls (14, 20) abgescannt wird.Lighting device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the deflection unit (3) is designed in such a way that a predetermined vertical and horizontal angular range is scanned in the vehicle area (15) by means of a continuous laser beam (14, 20). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (3) derart ansteuerbar ist, dass der von ihr umgelenkte Lichtpuls (11, 12, 13, 14) und/oder Messlichtpuls (20) zeilenweise und/oder spaltenweise das Fahrzeugvorfeld (15) abtastet.Lighting device according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the deflection unit (3) can be controlled in such a way that the light pulse (11, 12, 13, 14) and / or measuring light pulse (20) deflected by it scans the front of the vehicle (15) line by line and / or column by column. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein für den ersten Teilraumwinkelbereich (17) vorgesehener Lichtpuls (11, 12, 13, 14) mit einem um ein Vielfaches höheren Tastgrad (tG) erzeugt wird als ein für den zweiten Teilraumwinkelbereich (21) vorgesehener Messlichtpuls (20).Lighting device according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that a light pulse (11, 12, 13, 14) provided for the first spatial angle range (17) is generated with a duty cycle (t G ) many times higher than a measurement light pulse (20) provided for the second spatial angle range (21) ). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der für den ersten Teilraumwinkelbereich (17) vorgesehener Lichtpuls (11, 12, 13) einen Tastgrad (tG) im Bereich von 0,9 bis 1 hat und dass der für den zweiten Teilraumwinkelbereich (21) vorgesehene Messlichtpuls (20) ein Tastgrad (tG) im Bereich von 0,01 bis 0,1 hat.Lighting device according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the light pulse (11, 12, 13) provided for the first spatial angle range (17) has a duty cycle (t G ) in the range from 0.9 to 1 and that the measurement light pulse (21) provided for the second spatial angle range (21) 20) has a duty cycle (t G ) in the range from 0.01 to 0.1. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Erzeugung der für den ersten Teilraumwinkelbereich (17) und den zweiten Teilraumwinkelbereich (21) vorgesehenen Messlichtpulse (20) gewählte niedrige Tastgrad (tG) ausreicht, mittels einer Laufzeitmessung die Entfernung zu dem zu detektierenden Objekt (19) zu ermitteln.Lighting device according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the low duty cycle (t G ) selected for generating the measuring light pulses (20) provided for the first spatial angle range (17) and the second spatial angle range (21) is sufficient to determine the distance to the object to be detected (19) by means of a transit time measurement to investigate.
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