DE102020110934A1 - Lighting device for vehicles - Google Patents

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Marcel Bursy
Claas Tebrügge
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Leuchtmodul enthaltend eine Lichtquelle (1) zum Aussenden von Licht, eine Ablenkeinheit (3) zum Umlenken des Lichtes, eine optische Detektionseinheit (4) zum Detektieren von Licht, das an einem in dem Fahrzeugvorfeld (11) befindlichen Objekt (15) reflektiert wird, um Detektionsdaten (17) zu erstellen, eine Signalverarbeitungseinheit (5) zum Empfangen der Detektionsdaten (17), aus denen eine Relativposition und/oder eine Entfernung und/oder eine Größe des in dem Fahrzeugvorfeld (11) befindliche Objekt (15) erfasst wird, wobei die Lichtquelleneinheit eine erste Lichtquelle (1) zum Aussenden von sichtbarem Licht und eine zweite Lichtquelle (1') ein zum Aussenden einer Folge von Messpulsen (14) umfasst, dass die Ablenkeinheit (3) mit einer Ablenksteuereinheit (7) verbunden ist, die derart auf die Ablenkeinheit (3) einwirkt, dass von der ersten Lichtquelle (1) ausgesandte Licht mit einer solchen Lichtstärke in zumindest einen Teil eines Raumwinkelbereichs umgelenkt wird, dass in dem Raumwinkelbereich eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und das von der zweiten Lichtquelle (1') ausgesandte Messpulse (14) in dem Raumwinkelbereich mit einer solchen Intensität umgelenkt wird, dass die Messpulse (14) von dem im Fahrzeugvorfeld (11) befindlichen Objekt (15) als Messreflex reflektiert werden.The invention relates to a lighting device for vehicles with a light module containing a light source (1) for emitting light, a deflection unit (3) for deflecting the light, an optical detection unit (4) for detecting light emitted from an area in front of the vehicle (11 ) located object (15) is reflected in order to create detection data (17), a signal processing unit (5) for receiving the detection data (17), from which a relative position and / or a distance and / or a size of the vehicle in front of the vehicle (11 ) located object (15) is detected, the light source unit comprising a first light source (1) for emitting visible light and a second light source (1 ') for emitting a sequence of measuring pulses (14) that the deflection unit (3) with a deflection control unit (7) is connected, which acts on the deflection unit (3) in such a way that light emitted by the first light source (1) with such a light intensity in at least At least part of a solid angle range is deflected so that a predetermined light distribution is generated in the solid angle range, and the measurement pulse (14) emitted by the second light source (1 ') is deflected in the solid angle range with such an intensity that the measurement pulses (14) from the object (15) located in front of the vehicle (11) are reflected as a measurement reflex.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Leuchtmodul enthaltend eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht, eine Ablenkeinheit zum Umlenken des Lichtes, eine optische Detektionseinheit zum Detektieren von 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 light, a deflection unit for deflecting the light, an optical detection unit for detecting light that is reflected on an object located in the front of the vehicle in order to create detection data, 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 befindlichen Objekten 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 Lichtquelleneinheit eine erste Lichtquelle zum Aussenden von sichtbarem Licht und eine zweite Lichtquelle ein zum Aussenden einer Folge von Messpulsen umfasst, dass die Ablenkeinheit mit einer Ablenksteuereinheit verbunden ist, die derart auf die Ablenkeinheit einwirkt, dass von der ersten Lichtquelle ausgesandte Licht mit einer solchen Lichtstärke in zumindest einen Teil eines Raumwinkelbereichs umgelenkt wird, dass in dem Raumwinkelbereich eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und das von der zweiten Lichtquelle ausgesandte Messpulse in dem Raumwinkelbereich mit einer solchen Intensität umgelenkt wird, dass die Messpulse von dem im Fahrzeugvorfeld befindlichen Objekt als Messreflex reflektiert werden.To solve this problem, the invention in connection with the preamble of claim 1 is characterized in that the light source unit comprises a first light source for emitting visible light and a second light source for emitting a sequence of measurement pulses, that the deflection unit is connected to a deflection control unit which acts on the deflection unit in such a way that light emitted by the first light source is deflected into at least part of a solid angle range with such a light intensity that a predetermined light distribution is generated in the solid angle range, and the measurement pulses emitted by the second light source in the solid angle range is deflected to such an intensity that the measurement pulses are reflected by the object located in front of the vehicle as a measurement reflex.

Nach der Erfindung ist lediglich eine einzige Ablenkeinheit erforderlich, um zum einen eine vorgegebene Lichtverteilung, beispielsweise Abblendlichtverteilung, zu erzeugen und zum anderen in einem Fahrzeugvorfeld der Beleuchtungsvorrichtung angeordnete Objekte zu detektieren. Die Erfindung sieht ferner eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle vor, wobei die erste Lichtquelle zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung und die zweite Lichtquelle zur Erzeugung von Messpulsen dient, mittels derer das Objekt im Fahrzeugvorfeld detektierbar ist. Die zweite Lichtquelle ist als eine gepulste Lichtquelle ausgebildet zu Erzeugung der Messpulse, so das mittels der einzigen Ablenkeinheit nicht nur das von der ersten Lichtquelle ausgesandten Licht, sondern auch das von der zweiten Lichtquelle ausgesandten Licht umgelenkt werden kann, und zwar in der Form, dass eine gegenseitige Störung der Lichtaussendung nicht erfolgen kann. Es kann somit unabhängig voneinander eine Detektion des Fahrzeugvorfeld des hinsichtlich eines befindlichen Objektes erfolgen sowie eine Erzeugung der Lichtverteilung im Fahrzeugvorfeld. Insbesondere kann eine Detektion des gesamten Fahrzeugvorfeld des erfolgen, während die Beleuchtung nur in einem Teil des Fahrzeugvorfeld des vorgenommen wird.According to the invention, only a single deflection unit is required in order, on the one hand, to generate a predetermined light distribution, for example low beam light distribution, and, on the other hand, to detect objects arranged in a vehicle area of the lighting device. The invention also provides a first light source and a second light source, wherein the first light source is used to generate the predetermined light distribution and the second light source is used to generate measurement pulses by means of which the object in front of the vehicle can be detected. The second light source is designed as a pulsed light source to generate the measurement pulses, so that by means of the single deflection unit, not only the light emitted by the first light source, but also the light emitted by the second light source can be deflected, in the form that a mutual interference of the light emission cannot occur. A detection of the vehicle area in front of the vehicle with regard to an object located can thus take place independently of one another, as well as a generation of the light distribution in the vehicle area. In particular, the entire area in front of the vehicle can be detected while the lighting is only carried out in a part of the area in front of the vehicle.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Beleuchtungsvorrichtung eine Kopplungseinheit auf, mittels derer das von der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle ausgesandte Licht bzw. Messpulse überlagert werden. Vorteilhaft erfolgt hier durch quasi eine Zusammenführung von 2 unterschiedlichen Lichtsignalen zu einem räumlich integrierten Lichtsignal, mit dem die einzige Ablenkeinheit beaufschlagt wird.According to a preferred embodiment of the invention, the lighting device has a coupling unit, by means of which the light or measurement pulses emitted by the first light source and the second light source are superimposed. Advantageously, 2 different light signals are combined to form a spatially integrated light signal, which is applied to the single deflection unit.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Lichtquelle als ein RGB-Laser ausgebildet, dessen farbliche Lichtanteile in der Kopplungseinheit additiv überlagert werden zu einem kontinuierlichen weißen Lichtstrahl. Der Lichtstrahl muss nicht gepulst sein.According to a preferred embodiment of the invention, the first light source is designed as an RGB laser, the colored light components of which are additively superimposed in the coupling unit to form a continuous white light beam. The light beam does not have to be pulsed.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung erhält die Ablenksteuereinheit ein Steuersignal zur Erzeugung der Lichtverteilung, mittels dessen ein Umlenkelement der Ablenkeinheit in Abhängigkeit von einer pulsweitenmodulieren Ansteuerfrequenz fA der ersten Lichtquelle in einen Weitergabe- und/oder Nichtweitergabezustand versetzt wird, sodass die Helligkeit von den jeweils durch das Umlenkelement in den Raumwinkelbereich abgegebene Leuchtfelder einstellbar ist, aus denen sich die Lichtverteilung zusammensetzt.According to a further development of the invention, the deflection control unit receives a control signal for generating the light distribution, by means of which a deflection element of the deflection unit is converted into a relay and / or signal depending on a pulse-width-modulated control frequency f A of the first light source Non-transmission state is offset, so that the brightness of the luminous fields emitted in each case by the deflecting element in the solid angle range, from which the light distribution is composed, can be adjusted.

In einem Weitergabezustand werden durch die Ablenkeinheit das auf sie treffende Licht und die Messpulse in Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung umgelenkt. In dem Nichtweitergabezustand wird das Licht bzw. der Messpuls nicht in Hauptabstrahlrichtung weitergeleitet. Vorteilhaft kann somit die Helligkeit des von der ersten Lichtquelle kommenden Lichtes in Form von Leuchtfeldern eingestellt werden, die in den Raumwinkelbereich zu Erzeugung der Lichtverteilung weitergeleitet werden, wobei gleichzeitig die Weiterleitung der Messpulse gewährleistet ist.In a relay state, the deflection unit deflects the light and the measurement pulses in the main emission direction of the lighting device. In the non-transmission state, the light or the measuring pulse is not transmitted in the main emission direction. The brightness of the light coming from the first light source can thus advantageously be set in the form of luminous fields, which are passed on into the solid angle range to generate the light distribution, with the passing on of the measurement pulses being ensured at the same time.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Pulsfrequenz, mit der die zweite Lichtquelle angesteuert wird, größer als die Ansteuerfrequenz, mit der das Umlenkelement angesteuert wird. Vorteilhaft kann hierdurch stets der Messpuls in den gesamten Raumwinkelbereich übertragen werden, während zu Erzeugung der Lichtverteilung das Licht nur in einem Teilraumwinkelbereich abgegeben wird.According to a development of the invention, the pulse frequency with which the second light source is controlled is greater than the control frequency with which the deflecting element is controlled. In this way, the measurement pulse can advantageously always be transmitted into the entire solid angle range, while the light is only emitted in a partial solid angle range to generate the light distribution.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Umlenkelement der Ablenkeinheit periodisch mit einer Scanfrequenz in einen Weitergabe- und Nichtweitergabezustand versetzt, so das mittels des Umlenkelements zum einen ein Lichtpixel mit einer solch niedrigen Helligkeit bzw. Intensität erzeugt wird, dass es von dem menschlichen Auge nicht als eingeschaltetes Lichtpixel in dem Fahrzeugvorfeld wahrnehmbar ist, und zum anderen zumindest der Messpuls umgelenkt wird, damit im gesamten Fahrzeugvorfeld ein eventuelles Objekts zu detektieren ist. Damit die Detektion erfolgen kann, muss sichergestellt sein, dass sich das Umlenkelement zumindest in einem bezüglich der Helligkeit nicht wahrnehmbaren kurzen Weitergabezustand befindet, damit es die Weiterleitung des Messpulses bewirken kann.According to a further development of the invention, the deflecting element of the deflection unit is periodically put into a forwarding and non-forwarding state at a scanning frequency, so that by means of the deflecting element, on the one hand, a light pixel is generated with such a low brightness or intensity that it is not recognized by the human eye switched-on light pixel can be perceived in the area in front of the vehicle, and on the other hand at least the measuring pulse is deflected so that a possible object can be detected in the entire area in front of the vehicle. In order for the detection to take place, it must be ensured that the deflecting element is at least in a brief transmission state that is imperceptible with regard to the brightness, so that it can effect the transmission of the measurement pulse.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Lichtquelle als ein gepulster Infrarotlaser ausgebildet, der ausschließlich nicht sichtbares Licht im infraroten Spektralbereich erzeugt. Vorteilhaft erfolgt hierdurch eine Frequenztrennung zwischen einem Lichtsignal zur Erzeugung einer Lichtverteilung und einem Messsignal zu Erzeugung eines Detektionssignals.According to a further development of the invention, the second light source is designed as a pulsed infrared laser which exclusively generates invisible light in the infrared spectral range. This advantageously results in a frequency separation between a light signal for generating a light distribution and a measurement signal for generating a detection signal.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ablenkeinheit mindestens einen Schwenkspiegel als Umlenkelement auf, der mittels der Ansteuerfrequenz derart angesteuert wird, dass die kurzen Lichtpulse zur Detektion von Objekten in dem gesamten Fahrzeugvorfeld abgetastet werden einerseits und dass gegebenenfalls eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird andererseits.According to a further development of the invention, the deflection unit has at least one swivel mirror as a deflection element, which is controlled by means of the control frequency in such a way that the short light pulses for detecting objects in the entire vehicle area are scanned on the one hand and that, if necessary, a predetermined light distribution is generated on the other.

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 und
  • 2 ein Zeitdiagramm.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a lighting device according to the invention and
  • 2 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 erste Lichtquelle 1 zur Erzeugung eines Lichtsignals, mittels dessen eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und dass eine zweite Lichtquelle 1' zur Erzeugung eines Messsignals aufweist.The lighting device has a lighting module that has a first light source 1 for generating a light signal, by means of which a predetermined light distribution is generated, and that a second light source 1' for generating a measurement signal.

Ferner umfasst das Leuchtmodul eine Kopplungseinheit 2, eine Ablenkeinheit 3, eine optische Detektionseinheit 4 sowie eine der optischen Detektionseinheit 4 nachgeordnete Signalverarbeitungseinheit 5. Ferner ist eine Ansteuereinheit 6 zur 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 Baueinheit integriert angeordnet sein.Furthermore, the light module comprises a coupling unit 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 . 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 erste Lichtquelle 1 ist als ein RGB-Laser ausgebildet, der 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 kontinuierlich ab.The first light source 1 is designed as an RGB laser that emits a red light 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 continuously.

Die zweite Lichtquelle 1' ist als eine Infrarotlaserdiode ausgebildet, die nicht sichtbares Licht in einem infraroten Spektralbereich aussendet. Die Ansteuereinheit 6 ist derart ausgebildet, dass die zweite Lichtquelle 1' mit einer Pulsfrequenz fP betrieben wird. Die zweite Lichtquelle 1' erzeugt somit eine Folge von Messpulsen 14.The second light source 1' is designed as an infrared laser diode that does not emit visible light emits an infrared spectral range. The control unit 6th is designed such that the second light source 1' is operated with a pulse frequency f P. The second light source 1' thus generates a sequence of measuring pulses 14th .

Die Lichtstrahlen des der ersten Lichtquelle 1 und die Messpulse 14 der zweiten Lichtquelle 1' werden mittels eines Glasfaserkabels 18 zu der Kopplungseinheit 2 geführt, in der eine Überlagerung dieser Signale erfolgt. Insbesondere werden die Lichtstrahlender Laser 8, 9, 10 zu einem weißen Lichtstrahl additiv überlagert. Die Kopplungseinheit 2 kann beispielsweise als ein Faserkoppler ausgebildet sein.The light rays of the first light source 1 and the measuring pulses 14th the second light source 1' are by means of a fiber optic cable 18th to the coupling unit 2 out, in which these signals are superimposed. In particular, the light beams from the lasers 8th , 9 , 10 superimposed additively to form a white light beam. The coupling unit 2 can for example be designed as a fiber coupler.

Die Ablenkeinheit 3 weist vorzugsweise mindestens ein Umlenkelement 12 auf, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Umlenkelemente 12 vorgesehen sind, die als zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Dreh- oder Schwenkspiegel 12 ausgebildet sind, mittels derer die Lichtstrahlen kontinuierlich abgelenkt werden Die Umlenkelemente werden mit einer Scanfrequenz betrieben. Die Erfindung basiert auf dem Prinzip eines scannenden Beleuchtungssystems. Durch synchrones Pulsen der Lichtquelle 8, 9, 10 mit einer Ansteuerfrequenz fA wird eine Veränderung der Lichtverteilung erreicht. Außerdem ermöglicht die Kenntnis über die Stellung des Schwenkspiegels 12 einen Rückschluss auf die Winkelposition eines angestrahlten Objekts im Verkehrsraum.The deflection unit 3 preferably has at least one deflection element 12th on, with two deflecting elements in the present embodiment 12th are provided as two rotating or swiveling mirrors arranged at right angles to one another 12th are designed, by means of which the light beams are continuously deflected. The deflecting elements are operated with a scanning frequency. The invention is based on the principle of a scanning lighting system. By synchronously pulsing the light source 8th , 9 , 10 With a control frequency f A , a change in the light distribution is achieved. In addition, it is possible to know the position of the swivel mirror 12th a conclusion about the angular position of an illuminated object in the traffic area.

Die Pulsfrequenz fM der zweiten Lichtquelle 1' ist viel größer als die Scanfrequenz der Ablenkeinheit 3 bzw. der Ansteuerfrequenz fA der ersten Lichtquelle 1, so dass viele Messpulse in einem Durchgang ausgesendet werden.The pulse frequency f M of the second light source 1' is much higher than the scanning frequency of the deflection unit 3 or the control frequency f A of the first light source 1 so that many measuring pulses are sent out in one go.

Die Scanfrequenz der Ablenkeinheit 3 wird so gewählt, dass sich eine Bildwiederholrate von mindestens 200 Hz ergibt, die über der Flimmerverschmelzungsfrequenz des Auges liegt. Die Pulsfrequenz fM der zweiten Lichtquelle 1' beträgt mindestens 200 kHz. Die erste Lichtquelle 1 ist so ansteuerbar, dass sie schnell genug ein- und ausgeschaltet werden kann, um die gewünschten Lichtverteilungen zu erzeugen.The scanning frequency of the deflection unit 3 is chosen so that the result is a refresh rate of at least 200 Hz, which is above the flicker fusion frequency of the eye. The pulse frequency fM of the second light source 1' is at least 200 kHz. The first light source 1 can be controlled in such a way that it can be switched on and off quickly enough to generate the desired light distribution.

In Abhängigkeit von der Ansteuerung des Schwenkspiegels 12 erfolgt in dem Fahrzeugvorfeld 11 eine Erzeugung von Leuchtfeldern, die sich zu der vorgegebenen Lichtverteilung überlagern. Beispielsweise wird hierdurch eine blendfreie Fernlichtverteilung erzeugt, die einen im Fahrzeugvorfeld 11 erkanntes Objekt 15 ausspart und damit nicht blendet. Alternativ kann die Lichtverteilung auch als eine Abblendlichtverteilung 18 ausgebildet sein. Zu diesem Zweck erzeugt die Ablenksteuereinheit 7 ein Steuersignal 13, mittels dessen das Umlenkelement 12 in einen Weitergabezustand oder in einen Nichtweitergabezustand versetzt wird. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung des Umlenkelements 12 pulsweitenmoduliert, wobei in Abhängigkeit von einer Pulsdauer tA, in der sich das jeweilige Umlenkelement 12 in dem Weitergabezustand befindet, die Helligkeit des durch dieses Umlenkelement 12 erzeugten Leuchtfeldes einstellbar ist. Es sei angenommen, dass das Umlenkelement 12 mit einer vorgegebenen Ablenkfrequenz fA in dem Weitergabe-und Nichtweitergabezustand betrieben werden. Durch Überlagerung der erzeugten Leuchtfelder kann dann die Lichtverteilung in dem Fahrzeugvorfeld 11 umgesetzt werden. Handelt es sich um eine Abblendlichtverteilung, wird das Lichtsignal in Form der Leuchtfelder nur in einem Teilraumwinkelbereich abgestrahlt.Depending on the activation of the oscillating mirror 12th takes place in the vehicle apron 11 a generation of light fields, which are superimposed to the given light distribution. For example, this creates a glare-free high beam distribution that is visible in front of the vehicle 11 recognized object 15th omitted and therefore not dazzling. Alternatively, the light distribution can also be used as a low beam distribution 18th be trained. For this purpose the deflection control unit generates 7th a control signal 13th , by means of which the deflecting element 12th is placed in a relay state or a non-relay state. The deflection element is preferably controlled 12th pulse width modulated, depending on a pulse duration t A in which the respective deflecting element 12th is in the relay state, the brightness of the through this deflection element 12th generated light field is adjustable. It is assumed that the deflecting element 12th can be operated at a predetermined deflection frequency f A in the relay and non-relay states. The light distribution in the area in front of the vehicle can then be achieved by superimposing the generated light fields 11 implemented. In the case of low beam distribution, the light signal in the form of the luminous fields is only emitted in a partial spatial angle range.

Wie aus 2 ersichtlich ist, befindet sich ein Leuchtfeld in einem EIN-Zustand, wenn sich das Umlenkelement 12 annähernd über die gesamte Periodendauer TA (TA= 1/fA) im Weitergabezustand befindet. Da die Pulsfrequenz fP der zweiten Lichtquelle 1' wesentlich größer ist als die Ansteuerfrequenz fA, erfolgen während des Weitergabezustandes der jeweiligen Umlenkelemente 12 die Weiterleitung mehrerer Messpulse 14. Die Messpulse 14 werden in einer Folge mit einer Periodendauer TM betrieben, die kleiner ist als die Periodendauer TA.How out 2 As can be seen, a light field is in an ON state when the deflecting element is 12th is in the forwarding state for approximately the entire period TA (TA = 1 / f A). Since the pulse frequency f P of the second light source 1' is significantly greater than the control frequency f A , take place during the relaying state of the respective deflection elements 12th the forwarding of several measuring pulses 14th . The measuring pulses 14th are operated in a sequence with a period T M which is shorter than the period T A.

Ein Tastgrad (Quotient aus Pulsdauer tA und Periodendauer TA) ist relativ hoch, wenn das Lichtpixel eingeschaltet sein soll. Ein Tastgrad (Quotient aus Pulsdauer tA und Periodendauer TA) ist relativ niedrig, wenn das Lichtpixel ausgeschaltet sein soll.A duty cycle (quotient of pulse duration t A and period duration T A ) is relatively high when the light pixel is to be switched on. A duty cycle (quotient of pulse duration t A and period duration T A ) is relatively low when the light pixel is to be switched off.

Zur Detektion eines in dem Fahrzeugvorfeld 11 befindlichen Objekts 15 dient die optische Detektionseinheit 4, mittels derer nach Art eines LIDAR-Messsystems die Entfernung und der Ort des Objekts 15 relativ zu der Beleuchtungsvorrichtung ermittelbar ist. Damit das Objekt 15 in dem gesamten Fahrzeugvorfeld 11 detektierbar ist, werden die Messpulse 14 von der Beleuchtungsvorrichtung abgegeben, sodass das Fahrzeugvorfeld 11 zeilenweise in einer Periodendauer von einer oberen linken Ecke zu einer unteren rechten Ecke abgetastet wird. Die optische Detektionseinheit 4 kann als eine Fotodiode ausgebildet sein.To detect one in the vehicle apron 11 located object 15th 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 15th can be determined relative to the lighting device. So that the object 15th in the entire vehicle apron 11 is detectable, the measuring pulses 14th issued by the lighting device, so that the vehicle apron 11 is scanned line by line in a period from an upper left corner to a lower right corner. The optical detection unit 4th can be designed as a photodiode.

Die optischen Detektionseinheit 4 erfasst von dem Objekt 15 zurückfallende Lichtreflexe 16. Die von der optischen Detektionseinheit 4 erzeugten Detektionsdaten 17 werden der Signalverarbeitungseinheit 5 zur Verfügung gestellt, in der auf Basis der Detektionsdaten 17 das Objekt 15 hinsichtlich seiner Relativposition zu der Beleuchtungsvorrichtung und/oder die Entfernung derselben zum Objekt 15 ermittelt wird und/oder Größe erfasst wird. Durch Ansteuerung der Lichtquelle 1,1' und der Ablenkeinheit 3 kann somit ein in einem Fahrzeugvorfeld 11 befindliches Objekt 15 detektiert und eine beliebige Lichtverteilung erzeugt werden.The optical detection unit 4th captured by the object 15th falling light reflections 16 . The one from the optical detection unit 4th generated detection data 17th become the signal processing unit 5 made available in the based on the detection data 17th the object 15th with regard to its relative position to the lighting device and / or the distance of the same to the object 15th is determined and / or size is detected. By controlling the light source 1 , 1' and the deflection unit 3 can thus be in a vehicle apron 11 located object 15th detected and any light distribution can be generated.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1,1'1.1 '
LichtquelleLight source
22
KopplungseinheitCoupling unit
33
AblenkeinheitDeflection unit
44th
DetektionseinheitDetection unit
55
SignalverarbeitungseinheitSignal processing unit
66th
AnsteuereinheitControl unit
77th
AblenksteuereinheitDeflection control unit
88th
Laserlaser
99
Laserlaser
1010
Laserlaser
1111
FahrzeugvorfeldVehicle apron
1212th
UmlenkelementDeflection element
1313th
SteuersignalControl signal
1414th
MesspulsMeasuring pulse
1515th
Objektobject
1616
LichtreflexeLight reflections
1717th
DetektionsdatenDetection data
1818th
GlasfaserkabelFiber optic cable

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 Licht, - eine Ablenkeinheit (3) zum Umlenken des Lichtes, - eine optische Detektionseinheit (4) zum Detektieren von Licht, das an einem in dem Fahrzeugvorfeld (11) befindlichen Objekt (15) reflektiert wird, um Detektionsdaten (17) zu erstellen, - eine Signalverarbeitungseinheit (5) zum Empfangen der Detektionsdaten (17), aus denen eine Relativposition und/oder eine Entfernung und/oder eine Größe des in dem Fahrzeugvorfeld (11) befindliche Objekt (15) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, - dass die Lichtquelleneinheit eine erste Lichtquelle (1) zum Aussenden von sichtbarem Licht und eine zweite Lichtquelle (1') ein zum Aussenden einer Folge von Messpulsen (14) umfasst, - dass die Ablenkeinheit (3) mit einer Ablenksteuereinheit (7) verbunden ist, die derart auf die Ablenkeinheit (3) einwirkt, dass von der ersten Lichtquelle (1) ausgesandte Licht mit einer solchen Lichtstärke in zumindest einen Teil eines Raumwinkelbereichs umgelenkt wird, dass in dem Raumwinkelbereich eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und das von der zweiten Lichtquelle (1') ausgesandte Messpulse (14) in dem Raumwinkelbereich mit einer solchen Intensität umgelenkt wird, dass die Messpulse (14) von dem im Fahrzeugvorfeld (11) befindlichen Objekt (15) als Messreflex reflektiert werden.Lighting device for vehicles with a light module containing - a light source (1) for emitting light, - a deflection unit (3) for deflecting the light, - an optical detection unit (4) for detecting light emitted from an area in front of the vehicle (11) located object (15) is reflected in order to create detection data (17), - a signal processing unit (5) for receiving the detection data (17), from which a relative position and / or a distance and / or a size of the vehicle in front of the vehicle (11 ) located object (15) is detected, characterized in that the light source unit comprises a first light source (1) for emitting visible light and a second light source (1 ') for emitting a sequence of measurement pulses (14), - 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 emitted by the first light source (1) with such a light intensity is deflected into at least part of a solid angle range that a predetermined light distribution is generated in the solid angle range, and the measurement pulse (14) emitted by the second light source (1 ') is deflected in the solid angle range with such an intensity that the measurement pulses (14) be reflected as a measurement reflex by the object (15) located in front of the vehicle (11). Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplungseinheit (2) vorgesehen ist, mittels derer das von der ersten Lichtquelle (1) und der zweiten Lichtquelle (1') ausgesandte Licht bzw. Messpulse (14) überlagert werden.Lighting device according to Claim 1 , characterized in that a coupling unit (2) is provided, by means of which the light or measuring pulses (14) emitted by the first light source (1) and the second light source (1 ') are superimposed. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (1) einen rotes Licht abstrahlenden Laser (8), einen grünes Licht abstrahlenden Laser (9) und einen blaues Licht abstrahlenden Laser (10) aufweist, die in der Kopplungseinheit (2) zu einem kontinuierlichen weißen Lichtsignal überlagert werden..Lighting device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first light source (1) has a red light emitting laser (8), a green light emitting laser (9) and a blue light emitting laser (10), which in the coupling unit (2) form a continuous white Light signal are superimposed .. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenksteuereinheit (7) ein Steuersignal zur Ansteuerung der Ablenkeinheit (3) erzeugt, mittels dessen mindestens ein Umlenkelement (12) der Ablenkeinheit (3) mit einer Scanfrequenz so verschwenkt wird, dass kontinuierlich der von der ersten Lichtquelle (1) abgegebene Lichtstrahl und die von der zweiten Lichtquelle (1') abgegebene Messpuls (14) weitergeleitet wird und dass in Abhängigkeit von einer pulsweitenmodulieren Ansteuerfrequenz (fA) der ersten Lichtquelle (1) das von der ersten Lichtquelle (1) abgegebene Licht weitergeleitet wird, sodass die Helligkeit von den jeweils durch das mindestens eine Umlenkelement (12) in den Raumwinkelbereich abgegebene Leuchtfelder einstellbar ist, aus denen sich die Lichtverteilung zusammensetzt.Lighting device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the deflection control unit (7) generates a control signal for controlling the deflection unit (3), by means of which at least one deflection element (12) of the deflection unit (3) is pivoted at a scanning frequency in such a way that the from the first light source (1 ) The light beam emitted and the measuring pulse (14) emitted by the second light source (1 ') is passed on and that the light emitted by the first light source (1) is passed on as a function of a pulse-width modulated control frequency (f A) of the first light source (1) so that the brightness of the luminous fields emitted by the at least one deflecting element (12) in the solid angle range can be adjusted, from which the light distribution is composed. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lichtquelle (1') derart ansteuerbar ist, dass eine Pulsfrequenz (fP) der von der zweiten Lichtquelle (1') abgestrahlten Messpulse (14) größer ist als die Ansteuerfrequenz (fA) der ersten Lichtquelle (1) und größer ist als eine Scanfrequenz der Ablenkeinheit (3).Lighting device according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the second light source (1 ') can be controlled in such a way that a pulse frequency (f P ) of the measurement pulses (14) emitted by the second light source (1') is greater than the control frequency (f A ) of the first light source ( 1) and is greater than a scanning frequency of the deflection unit (3). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumwinkelbereich größer ist als der Teilraumwinkelbereich und dass der Raumwinkelbereich das Fahrzeugvorfeld (11) vollständig erfasst.Lighting device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the solid angle range is greater than the sub-spatial angle range and that the solid angle range completely covers the vehicle area (11). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Umlenkelement (12) der Ablenkeinheit (3) periodisch in den Weitergabezustand einer solchen Dauer (tA) versetzbar ist, sodass mittels des mindestens einen Umlenkelementes (12) zum einen ein Lichtpixel mit niedriger Helligkeit und zum anderen zumindest ein Messpuls (14) umgelenkt wirdLighting device according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the at least one deflection element (12) of the deflection unit (3) can be periodically put into the relay state of such a duration (tA) so that by means of the at least one deflection element (12) on the one hand a light pixel with low brightness and on the other hand at least a measuring pulse (14) is deflected Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (3) eine Anzahl von schwenkbaren Umlenkspiegel (12) als Umlenkelemente umfasst.Lighting device according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the deflection unit (3) comprises a number of pivotable deflection mirrors (12) as deflection elements. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (1) als RGB-Laser und die zweite Lichtquelle (1') als ein gepulster Infrarotlaser ausgebildet ist.Lighting device according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the first light source (1) is designed as an RGB laser and the second light source (1 ') is designed as a pulsed infrared laser. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Detektionseinheit (4) als eine Fotodiode ausgebildet ist.Lighting device according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the optical detection unit (4) is designed as a photodiode.
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DE102016205563A1 (en) 2016-04-05 2017-10-05 Osram Gmbh LIGHTING DEVICE FOR A VEHICLE AND VEHICLE HEADLAMP
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