DE102020215654A1 - Gerät und Verfahren zum Ermitteln von Informationen durch Reflexion von sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge von einer Oberfläche - Google Patents

Gerät und Verfahren zum Ermitteln von Informationen durch Reflexion von sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge von einer Oberfläche Download PDF

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Abstract

Ein Gerät zum Unterstützen bei der Bestimmung des Oberflächenzustands einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße durch sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge wird beschrieben. Eine Gehäuseumhüllung schließt eine lichtdurchlässige Linse ein. Eine Lichtquelle mit sichtbarer Wellenlänge zum Richten von sichtbarem Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf eine Oberfläche der Straße wird bereitgestellt. Eine Lichtquelle mit nicht sichtbarer Wellenlänge zum Richten von nicht sichtbarem Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf eine Oberfläche der Straße wird bereitgestellt. Ein Lichtempfänger zum Empfangen eines Rückstrahllichtsignals aus mindestens einem von sichtbarem und nicht sichtbarem Licht, das von der Straße reflektiert wird, und zum Erzeugen eines Empfangslichtsignals als Reaktion darauf wird bereitgestellt. Ein Verfahren zum mindestens teilweisen Erkennen eines Oberflächenzustands einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße wird ebenfalls bereitgestellt

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Gerät und Verfahren zum Ermitteln von Informationen durch Reflexion von sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge von einer Oberfläche und insbesondere auf ein Verfahren und Gerät zum Unterstützen bei der Bestimmung eines Oberflächenzustands einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße unter Verwendung von sowohl sichtbarem als auch infrarotem Licht.
  • Hintergrund
  • Fahrerunterstützungssysteme, die eine Kamera zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs verwenden, sind bekannt. Ein Fahrerunterstützungssystem kann einen Fahrer bei der Bedienung eines Kraftfahrzeugs unterstützen, indem es betriebliche Informationen wie einen möglichen Zusammenstoß, das Verlassen der Fahrspur oder der Fahrbahn, den Standort von Fußgängern, Informationen zu Verkehrszeichen usw. bereitstellt. Die Daten des Fahrerunterstützungssystems werden anderen Fahrzeugsystemen bereitgestellt, um dem Fahrer eine Warnung, eine haptische oder taktile Rückmeldung und/oder eine autonome Steuerung des Fahrzeugs bereitzustellen.
  • Ein Fahrerunterstützungssystem in einem Fahrzeug kann eine Kamera oder einen anderen Sensor einschließen, der „Lichtquellen“ für Licht mit sichtbarer oder nicht sichtbarer Wellenlänge verwendet, die Informationen erfasst und die erfassten Informationen einem Fahrzeugsicherheitssystem bereitstellt, das zur Unterstützung des Fahrers entworfen wurde. Die Kamera oder ein anderer Sensor kann in, angrenzend an oder an einem beliebigen gewünschten Ort im Fahrzeug montiert werden, wie etwa im Fahrzeugstoßfänger oder in einem anderen vorwärts gerichteten Bereich, um ein gewünschtes Sichtfeld zu gewährleisten.
  • Fahrzeughersteller neigen dazu, Größe und Position von Fahrzeugkomponenten zu begrenzen, um ein standardmäßiges Aussehen/Gefühl für ihre Fahrzeuge zu erhalten. Dies bringt Einschränkungen hinsichtlich der Platzierung und der Abmessungen von Kameras, Sensoren, Lichtquellen oder ähnlichem mit sich, wie sie bei Fahrerunterstützungssystemen verwendet werden. Darüber hinaus benötigen Vorrichtungen mit hoher Leistungsanforderung typischerweise mehr Platzierungsbereich, während die verfügbaren Orte im Fahrzeug für die Platzierung solcher Vorrichtungen schrumpfen. Schließlich gibt es einen Anreiz, neue Vorrichtungen innerhalb vorhandener Strukturen mindestens aus ästhetischen und platzeffizienten Gründen zu verbergen. Laserdioden-Scheinwerfer werden erst seit kurzem in kommerziell verfügbaren Fahrzeugen verwendet. Ein Beispiel für einen Laserdioden-Scheinwerfer 100 nach dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt. Bei den bekannten Laserdioden-Scheinwerfern 100 wird das sichtbare Licht von Laserdioden 102 auf ein lumineszierendes Material 104 fokussiert, das ein zehnmal helleres Licht erzeugt als die Halogenlampen, die in den meisten neuen, hochmodernen Fahrzeugen zu finden sind. Optional, und wie in 1 gezeigt, kann ein Spiegel 106 oder ein anderes optisches Element/andere optische Elemente verwendet werden, um den Lichtausgang der Laserdiode 102 umzulenken oder zu fokussieren, oder für jeden anderen Zweck.
  • Kurzdarstellung
  • In einem Aspekt wird das Ermitteln von Informationen durch Reflexion von sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge von einer Oberfläche beschrieben. Eine Gehäuseumhüllung schließt eine lichtdurchlässige Linse ein. Eine Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge, um sichtbares Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf die Oberfläche zu lenken, wird bereitgestellt. Eine Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge, um nicht sichtbares Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf die Oberfläche zu lenken, wird bereitgestellt. Ein Lichtempfänger wird zum Empfangen eines Rückstrahllichtsignals von mindestens einem vom sichtbarem und nicht sichtbarem Licht bereitgestellt, das von der Oberfläche reflektiert wird, und zum Erzeugen eines Empfangslichtsignals als Reaktion darauf.
  • In einem Aspekt wird ein Verfahren zum mindestens teilweisen Erkennen eines Oberflächenzustands einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße durch sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge beschrieben. Ein Gerät wird bereitgestellt, das eine Gehäuseumhüllung einschließlich einer lichtdurchlässigen Linse; eine Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge, eine Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge und einen Lichtempfänger einschließt. Bei der Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge wird das sichtbare Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse auf eine Oberfläche der Straße gerichtet. Bei der Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge wird nicht sichtbares Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf eine Oberfläche der Straße gerichtet. Ein Rückstrahllichtsignal aus mindestens einem von sichtbarem und nicht sichtbarem Licht, das von der Straßenoberfläche reflektiert wird, wird mit dem Lichtempfänger empfangen und es wird ein Empfangslichtsignal als Reaktion darauf erzeugt.
  • Figurenliste
  • Zum besseren Verständnis kann auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Schnittseitenansicht einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik;
    • 2 eine schematische Schnittseitenansicht eines Aspekts der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine schematische Draufsicht des Aspekts von 2 in einer ersten beispielhaften Anwendungsumgebung; und
    • 4 eine schematische Draufsicht des Aspekts von 2 in einer zweiten beispielhaften Anwendungsumgebung.
  • Beschreibung der Aspekte der Offenbarung
  • Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie gewöhnlich von einem Fachmann verstanden wird, auf den sich die vorliegende Offenbarung bezieht.
  • Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“, „ein“ und „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes anzeigt. Es wird ferner verstanden, dass die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“, wie sie hierin verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Schritten, Betrieben, Elementen und/oder Komponenten bezeichnen können, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Schritten, Betrieben, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
  • Wie hierin verwendet, kann der Begriff „und/oder“ jede und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugeordneten aufgelisteten Punkte einschließen.
  • Es wird verstanden, dass, wenn ein Element als „an“, „befestigt“, „verbunden“ mit, „gekoppelt“ mit, „kontaktierend“ usw. mit einem anderen Element bezeichnet wird, kann es direkt an, befestigt, verbunden, gekoppelt mit oder kontaktierend mit dem anderen Element sein oder dazwischenliegende Elemente können ebenfalls vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als zum Beispiel „direkt an“, „direkt befestigt“, „direkt verbunden“ mit, „direkt gekoppelt“ mit oder „in direktem Kontakt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Der Fachmann wird auch verstehen, dass Verweise auf eine Struktur oder ein Merkmal, die „direkt angrenzend“ an ein anderes Merkmal angeordnet ist, Abschnitte aufweisen können, die das angrenzende Merkmal überlappen oder ihm unterliegen, wogegen eine Struktur oder ein Merkmal, die „angrenzend“ an ein anderes Merkmal angeordnet ist, keine Abschnitte aufweisen kann, die das angrenzende Merkmal überlappen oder ihm unterliegen.
  • Räumlich relative Begriffe wie „unter“, „unterhalb“, „niedriger“, „über“, „oberhalb“ und dergleichen können hierin aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Zeichnungen dargestellt. Es ist zu verstehen, dass die räumlich relativen Begriffe unterschiedliche Ausrichtungen einer Vorrichtung in Verwendung oder Betrieb beinhalten können, zusätzlich zu der in den Zeichnungen dargestellten Ausrichtung. Wenn zum Beispiel eine Vorrichtung in den Zeichnungen umgekehrt ist, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben werden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen angeordnet sein.
  • Wie hierin verwendet, kann der Ausdruck „mindestens eines von X und Y“ interpretiert werden, X, Y oder eine Kombination von X und Y einzuschließen. Wenn ein Element zum Beispiel beschrieben wird, dass es mindestens eines von X und Y aufweist, kann das Element zu einem bestimmten Zeitpunkt X, Y oder eine Kombination von X und Y einschließen, wobei dessen Auswahl von Zeit zu Zeit variieren kann. Im Gegensatz dazu kann der Ausdruck „mindestens ein X“ interpretiert werden, ein oder mehrere X einzuschließen.
  • Die Erfindung umfasst, besteht oder besteht im Wesentlichen aus den folgenden Merkmalen in jeder beliebigen Kombination.
  • 2 zeigt ein Gerät 208 zum Bereitstellen von sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge. Das Gerät 208 wird hierin aus Gründen der Bequemlichkeit als externes Lichtformat (z. B. als Scheinwerfer, Rücklicht, Lauflicht oder jede andere Komponente, die die Beleuchtung für einen umgebenden Raum bereitstellt) zur Verwendung in einem Fahrzeug gezeigt und beschrieben. Das Gerät 208 kann zum Beispiel bei der Bestimmung des Oberflächenzustands einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße sowohl mit Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch mit Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge in einem System wie dem in der US-Patentanmeldung Nr. 16/720,582 gezeigten und beschriebenen System helfen, die am 19. Dezember 2019 eingereicht wurde und die den Titel METHOD OF CONTROLLING A VEHICLE AND DRIVER ASSIST SYSTEM) trägt (Anwaltsverzeichnis Nr. DAS-028945 US PRI, im Folgenden als „die Patentanmeldung bezüglich des Straßenzustands“ bezeichnet), deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen wird. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass es sich bei dem Gerät 208 um ein beliebiges Gerät handeln könnte, das konfiguriert ist, Informationen durch Reflexion sowohl von Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch von Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge von einer Oberfläche zu ermitteln, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, Sicherheitssysteme oder medizinische Bildgebungsvorrichtungen.
  • Bei dem Gerät 208 schließt eine Gehäuseumhüllung 210 eine lichtdurchlässige Linse 212 ein. Die Gehäuseumhüllung 210 könnte zum Beispiel eine Fahrzeugscheinwerfer- und/oder Rücklichtbaugruppe sein, die zum Zweck der vorliegenden Beschreibung als beispielhafte Anwendungsumgebung verwendet wird.
  • Eine Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge 214 wird zum Richten von sichtbarem Licht durch die Gehäuseumhüllung 210 und durch die lichtdurchlässige Linse 212 nach außen auf eine Oberfläche der an das Fahrzeug angrenzenden Straße bereitgestellt, auf der das Gerät 208 installiert ist. Die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge 214 könnte ein Laser und/oder mindestens eine Leuchtdiode sein.
  • Eine Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 wird zum Richten von nicht sichtbarem Licht durch die Gehäuseumhüllung 210 und durch die lichtdurchlässige Linse 212 nach außen auf eine Oberfläche der an das Fahrzeug angrenzenden Straße bereitgestellt, auf dem das Gerät 208 installiert ist. Die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 könnte ein Laser und/oder mindestens eine Leuchtdiode sein. Es wird berücksichtigt, dass die nicht sichtbare Wellenlänge des Lichts für viele Anwendungsumgebungen des Geräts in mindestens einem von einem ultravioletten und einem infraroten Wellenlängenumfang liegt und hierin als in einem infraroten Wellenlängenumfang liegend gezeigt und beschrieben wird. Eine oder beide der Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge und der Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 214 und 216 könnten eine (z. B. über Frequenz, Amplitude, Pulsbreite oder jedes andere gewünschte Modulationsschema) modulierte elektromagnetische Quelle sein. Eine oder beide der Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge und der Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 214 und 216 könnten auch oder stattdessen eine unmodulierte elektromagnetische Quelle sein (z. B. eine elektromagnetische Quelle einer bestimmten Wellenlänge).
  • Wie hierin gezeigt und beschrieben, ist das Gerät 208 eine Scheinwerfer- oder Rücklichtbaugruppe, die in ein Fahrzeug eingebaut und in ähnlicher Art und Weise verwendet werden kann wie vorhandene Laserdioden-Scheinwerfer 100, wie die in 1 gezeigten. Allerdings kann aufgrund des Vorhandenseins sowohl der Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge 214 als auch der Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 innerhalb des Geräts 208 das Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge in der gleichen Art und Weise wie das Licht mit sichtbarer Wellenlänge auf die Straßenoberfläche bereitgestellt werden, um jedoch einen verbesserten Nutzen für Systeme bereitzustellen, die einem Fahrzeugbetreiber andere Informationen liefern, als die Informationen, die nur unter Verwendung des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge ermittelt werden können. Anders ausgedrückt, wird die Ausstrahlung des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge (vor der Reflexion) durch Material auf der Straße in einer Art und Weise verändert, die bedeutungsvolle Informationen an ein System übermittelt, das zum „Lesen“ von solchen ausgerüstet ist. Durch die Kenntnis, wie das Rückstrahllichtsignal „aussehen sollte“, kann das System nützliche Informationen über die Straßenoberfläche bestimmen.
  • Es wird berücksichtigt, dass das Licht mit sichtbarer Wellenlänge und das Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge von dem Gerät 208 gleichzeitig oder aufeinanderfolgend zu verschiedenen Zeiten während des Betriebs des Fahrzeugs emittiert werden könnten und dass die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge und/oder die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 214 und 216 gesteuert werden könnten, um jede gewünschte stetige und/oder gemusterte Betätigung aus jedem gewünschten Grund bereitzustellen.
  • Wenn Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge für ein Fahrzeugsystem nützlich sein kann, kann es sehr effizient sein, wenn die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 in die gleiche Struktur integriert wird, die Leistung, Gehäuse, Schutz und andere Eigenschaften einer Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge 214 bereitstellt, wie eine Scheinwerferfunktion, die bereits im Fahrzeug vorhanden sein muss, um dem Fahrer Licht mit sichtbarer Wellenlänge bereitzustellen. Die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 könnte als Teil eines neuen Geräts mit zwei Wellenlängen 208 bereitgestellt werden und/oder in einen vorhandenen Laserdioden-Scheinwerfer 100 integriert oder nachgerüstet werden, abhängig von den Wünschen eines Fahrzeugbetreibers/Entwerfers. Zum Beispiel könnte eine Matrix aus Leuchtdioden und/oder Lasern mit sichtbarer Wellenlänge, die zur Erzeugung des sichtbaren Strahls des Scheinwerfers verwendet wird, um einen Fahrer bei schlechten Lichtbedingungen zu unterstützen, einen ausgewählten Abschnitt aus Leuchtdioden und/oder Lasern mit nicht sichtbarer Wellenlänge innerhalb ihrer Matrix aufweisen, der als Signalquelle fungiert. Es könnte sehr effizient sein (mindestens im Hinblick auf den Platzbedarf und den Stromverbrauch), eine Struktur zu verwenden, wie einen vorhandenen Laserdioden-Scheinwerfer 100, der bereits entworfen ist, um Beleuchtungsenergie für eine Straßenoberfläche bereitzustellen, um auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge zu erzeugen und auf die Straßenoberfläche zu richten. Es wird jedoch berücksichtigt, dass sich die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge 214 und die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 in unterschiedlichen Bereichen einer einzigen Gehäuseumhüllung 210 oder sogar in unterschiedlichen Gehäuseumhüllungen 210 befinden könnten, wie es für eine bestimmte Verwendungsumgebung gewünscht wird, ohne der vorliegenden Erfindung zu schaden.
  • Ein Lichtempfänger (schematisch bei 218 dargestellt) kann bereitgestellt werden, um ein Rückstrahllichtsignal aus mindestens einem von sichtbarem und nicht sichtbarem Licht, das von der Oberfläche der Straße reflektiert wird, zu empfangen. Der Lichtempfänger 218 könnte sich entfernt vom Gerät 208 befinden und/oder könnte Komponenten einschließen, die sich zusammen mit der Gehäuseumhüllung an 10 oder einer anderen Struktur des Geräts 208 befinden.
  • Der Lichtempfänger 218 erzeugt ein Empfangslichtsignal, das auf den Empfang des Rückstrahllichtsignals reagiert. Ein Fahrerunterstützungssystem, das mindestens einen des Lichtempfängers 218 und des Geräts 208 einschließt, kann auch eine Steuerung (schematisch bei 220 dargestellt) zum Empfangen des Empfangslichtsignals und zum Erzeugen eines Bewertungssignals der Straßenoberfläche als Reaktion darauf einschließen. Das heißt, das empfangene Lichtsignal repräsentiert die elektromagnetische Interaktion des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge mit einer entfernten Vorrichtung, einem Material, einer Substanz und/oder irgendeiner anderen Bedingung. Das empfangene Lichtsignal enthält somit Informationen, die die Zusammensetzung, den Abstand, die Menge, den Ort und/oder andere Eigenschaften dieses fernbeobachteten Zustands anzeigen.
  • Das Bewertungssignal der Straßenoberfläche, falls vorhanden, kann mindestens einem von einem Benutzer, einem Fahrerunterstützungssystem und einem autonomen Fahrsystem bereitgestellt werden. Zum Beispiel könnte das Gerät 100 verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Straßenoberfläche vor dem Fahrzeug nass, verschneit oder vereist ist, um dem System der oben genannten Patentanmeldung bezüglich des Straßenzustands geeignete Oberflächenzustandsdaten bereitzustellen. Es wird berücksichtigt, dass mehrere vorbestimmte Wellenlängen von nicht sichtbarem Licht nacheinander und/oder gleichzeitig zu verschiedenen Zeiten während des Fahrzeugbetriebs bereitgestellt werden könnten, um den Zustand der Straßenoberfläche zu bestimmen. Zum Beispiel absorbieren Eis und Wasser infrarotes Licht bei leicht unterschiedlichen Wellenlängen (z. B. bei oder etwa bei 1450 nm bzw. 1550 nm) und daher kann eine Steuerung 220, die das Rückstrahllichtsignal analysiert, bestimmen (z. B. durch Aufteilen oder Einklammern), ob Eis, Wasser oder beides auf der voraus liegenden Straßenoberfläche vorhanden ist, und dementsprechend ein Bewertungssignal der Straßenoberfläche bereitstellen.
  • Da das Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge für das bloße Auge nicht sichtbar ist und somit für andere (z. B. entgegenkommende) Fahrer auf der Straße nicht zum Scheinen oder Komplikationen bei der Blendung führt, könnte das Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge eine höhere Intensität aufweisen, leicht anders gerichtet sein und/oder anderweitig konfiguriert sein, mit einem größeren Bereich und/oder einem weiteren Abstand der Straßenoberfläche zu interagieren, als derjenige, der durch das Licht mit sichtbarer Wellenlänge beleuchtet wird, das von dem Gerät 208 bereitgestellt wird.
  • 3-4 stellen zwei beispielhafte Verwendungskonfigurationen für das Gerät 208 auf einem Fahrzeug 322 dar. In 3 senden die Geräte 208 sowohl sichtbares als auch nicht sichtbares Licht (Pfeile V/1-0) auf die Straßenoberfläche 324 aus. Aufgrund der Art und Weise, wie die Geräte abgewinkelt sind, wird nur ein relativ kleiner Abschnitt des nicht sichtbaren Lichts (das primäre „reflektierte“ Licht für die Zwecke dieser Beschreibung) zurückreflektiert (Pfeile 1-R). Stattdessen wird das meiste sichtbare und nicht sichtbare Licht (V/1- T) ferner entlang der Straßenoberfläche 324 übertragen. Aufgrund der Art und Weise, wie das Licht mit sichtbarer Wellenlänge und das Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge reflektiert und vor dem Fahrzeug 322 entlang übertragen werden, kann in einigen Verwendungsumgebungen/- bedingungen ein relativ leistungsstarker Lichtausgang erwünscht sein, um das gewünschte „reflektierte“ 1-R-Licht zu erreichen und ein vorbestimmtes Niveau des Rückstrahllichtsignals bereitzustellen.
  • 4 zeigt eine zweite beispielhafte Verwendungskonfiguration, bei der ein zweites Fahrzeug 322' mit Geräten 208' ausgerüstet ist, die sowohl sichtbares (z. B. Rücklicht) als auch nicht sichtbares Licht aussenden. (In 4 werden aus Gründen der Klarheit der Darstellung die Pfeile, die sichtbares und nicht sichtbares Licht darstellen, die von den Geräten 208 des rückwärtigen Fahrzeugs 322 bereitgestellt werden, weggelassen, werden aber in den meisten Umständen, wie in der Darstellung von 3, zusätzlich vorhanden sein.) Die Geräte 208' des zweiten, führenden Fahrzeugs 322' emittieren sowohl sichtbares als auch nicht sichtbares Licht (Pfeile V/1-0) auf die Straßenoberfläche 324. Aufgrund der Art und Weise, wie die Geräte angewinkelt sind, wird ein relativ großer Abschnitt des sichtbaren und nicht sichtbaren Lichts rückwärts gerichtet und somit von der Straßenoberfläche in Richtung des folgenden Fahrzeugs 322 reflektiert (Pfeile V/1-R), bei dem nur ein kleiner Abschnitt des sichtbaren und nicht sichtbaren Lichts (V/1-S) vom nachfolgenden Fahrzeug 322
  • weg gestreut wird. Wenn mehrere Fahrzeuge 322 auf der Straße ein System mit dem hierin gezeigten und beschriebenen Gerät 208 einschließen, kann somit zusätzliche Beleuchtung in den gewünschten Wellenlängen mit besserer Richtwirkung durch die Verwendung eines oder mehrerer Geräte 208 bereitgestellt werden, die Licht mit sichtbarer Wellenlänge und/oder Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge rückwärts oder in jede andere gewünschte Richtung vom Fahrzeug emittieren. Somit könnte zum Beispiel ein nachfolgendes Fahrzeug 322 durch Hinzufügen des nicht sichtbaren Lichts des führenden Fahrzeugs 322' ein verbessertes Signal-RauschVerhältnis erzielen, als wenn das nachfolgende Fahrzeug 322 selbst die einzige Beleuchtung bereitstellt. Es wird berücksichtigt, dass die Geräte 322 oder andere Komponenten von mehreren Fahrzeugen, die in der Nähe auf einer Straße reisen, auf jede gewünschte Art und Weise (in Echtzeit und/oder voreingestellt) miteinander kommunizieren könnten, um die Ausstrahlung und/oder Erkennung von sichtbarem und/oder nicht sichtbarem Licht auf jede gewünschte Art und Weise zu koordinieren. Ein Verfahren zum mindestens teilweisen Erkennen eines Oberflächenzustands einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße durch sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge kann ein Gerät 208 ähnlich dem in 2 gezeigten verwenden, das eine Gehäuseumhüllung 210 einschließlich einer lichtdurchlässigen Linse 212 einschließt. Eine Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge 214 und eine Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 sind innerhalb der Gehäuseumhüllung 210 bereitgestellt und konfiguriert, Licht außerhalb der Gehäuseumhüllung 210 durch die lichtdurchlässige Linse 212 zu emittieren. Mindestens ein Lichtempfänger 218 wird in jeder gewünschten Position in Bezug auf die Gehäuseumhüllung 210 bereitgestellt, wie innerhalb der Gehäuseumhüllung 210 und/oder entfernt von der Gehäuseumhüllung 210, aber nicht darauf beschränkt.
  • Bei der Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 214 wird sichtbares Licht durch die Gehäuseumhüllung 210 und durch die lichtdurchlässige Linse 212 nach außen auf eine Oberfläche der Straße gerichtet. Gleichzeitig oder nacheinander (oder beides zu verschiedenen Zeiten während des Betriebs des Fahrzeugs) richtet die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge 216 nicht sichtbares Licht, das in manchen Verwendungsumgebungen mindestens eine Infrarot-Wellenlänge sein könnte, durch die Gehäuseumhüllung 210 und durch die lichtdurchlässige Linse 212 auf die Straßenoberfläche.
  • Ein Rückstrahllichtsignal aus mindestens einem von sichtbarem und nicht sichtbarem Licht, das von der Oberfläche der Straße reflektiert wird, wird mit dem Lichtempfänger 218 empfangen. Der Lichtempfänger 218 erzeugt als Reaktion darauf ein Empfangslichtsignal.
  • Das Empfangslichtsignal des Lichtempfängers 218 wird dann etwa von einer Steuerung 220 oder einer anderen gewünschten Unterstützungskomponente empfangen, und es wird ein Bewertungssignal der Straßenoberfläche als Reaktion auf den Empfang des Empfangslichtsignals vom Lichtempfänger 218 erzeugt. Das Bewertungssignal der Straßenoberfläche kann dann mindestens einem von einem Benutzer, einem Fahrerunterstützungssystem und einem autonomen Fahrsystem bereitgestellt werden und als Eingangsdaten für jeden gewünschten Zweck verwendet werden, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, für das Bestimmen, ob die Straßenoberfläche Feuchtigkeit, Schnee, Eis, Schutt oder andere Zusätze oder Zustände mit möglicher Relevanz für den Betrieb des Fahrzeugs einschließt.
  • Während Aspekte dieser Offenbarung besonders unter Bezugnahme auf die genannten beispielhaften Aspekte gezeigt und beschrieben wurden, wird es vom Fachmann verstanden, dass verschiedene zusätzliche Aspekte berücksichtigt werden können. Zum Beispiel sind die oben beschriebenen spezifischen Verfahren zur Verwendung des Geräts lediglich veranschaulichend; ein Fachmann könnte leicht jede Anzahl von Werkzeugen, Schrittsequenzen oder andere Mittel/Optionen bestimmen, um das oben beschriebene Gerät oder Komponenten davon in Positionen zu bringen, die den hierin gezeigten und beschriebenen im Wesentlichen ähnlich sind. In dem Bemühen, die Klarheit in den Zeichnungen aufrechtzuerhalten, wurden einige der gezeigten doppelten Komponenten nicht spezifisch nummeriert, aber ein Fachmann wird auf der Grundlage der nummerierten Komponenten die Elementnummern erkennen, die den nicht nummerierten Komponenten zugeordnet werden sollten; kein Unterschied zwischen ähnlichen Komponenten ist allein durch das Vorhandensein oder Fehlen einer Elementnummer in den Zeichnungen beabsichtigt oder impliziert. Ein „vorbestimmter“ Zustand kann jederzeit bestimmt werden, bevor die Strukturen, die manipuliert werden, diesen Zustand tatsächlich erreichen, wobei die „Vorbestimmung“ erst unmittelbar bevor die Struktur den vorbestimmten Zustand erreicht, vorgenommen werden kann. Der Begriff „wesentlich“ wird hierin verwendet, um eine Qualität anzuzeigen, die weitgehend, aber nicht unbedingt vollständig ist, was spezifiziert ist - eine „wesentliche“ Qualität, die das Potential für eine relativ geringfügige Einbeziehung eines nicht-qualitativen Artikels zulässt. Obwohl bestimmte hierin beschriebene Komponenten mit spezifischen geometrischen Formen gezeigt werden, können alle Strukturen dieser Offenbarung alle geeigneten Formen, Größen, Konfigurationen, relativen Beziehungen, Querschnittsflächen oder andere physikalische Eigenschaften aufweisen, wie sie für eine bestimmte Anmeldung wünschenswert sind.
  • Alle Strukturen oder Merkmale, die mit Bezug auf einen Aspekt oder eine Konfiguration beschrieben werden, könnten einzeln oder in Kombination mit anderen Strukturen oder Merkmalen für jeden anderen Aspekt oder jede andere Konfiguration bereitgestellt werden, da es unpraktisch wäre, jeden der hierin besprochenen Aspekte und Konfigurationen so zu beschreiben, als ob sie alle Optionen aufweisen, die mit Bezug auf alle anderen Aspekte und Konfigurationen diskutiert werden. Eine Vorrichtung oder Verfahren, die eines dieser Merkmale beinhaltet, sollte so verstanden werden, dass sie unter den Umfang dieser Offenbarung fällt, wie er auf der Grundlage der nachstehenden Ansprüche und deren Gegenstücke bestimmt wird.
  • Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile können aus einer Studie der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche entnommen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 16720582 [0015]

Claims (18)

  1. Gerät zum Ermitteln von Informationen durch Reflexion von sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge von einer Oberfläche, wobei das Gerät Folgendes umfasst: eine Gehäuseumhüllung, die eine lichtdurchlässige Linse einschließt; eine Lichtquelle mit sichtbarer Wellenlänge, um sichtbares Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse auf die Oberfläche zu richten; eine Lichtquelle mit nicht sichtbarer Wellenlänge, um nicht sichtbares Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf die Oberfläche zu richten; und einen Lichtempfänger zum Empfangen eines Rückstrahllichtsignals von mindestens einem von sichtbarem und nicht sichtbarem Licht, das von der Oberfläche reflektiert wird, und zum Erzeugen eines Empfangslichtsignals als Reaktion darauf.
  2. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Licht mit nicht sichtbarer Wellenlängen infrarot ist.
  3. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge ein Laser ist.
  4. Gerät nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge mindestens eine Leuchtdiode ist.
  5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge ein Laser ist.
  6. Gerät nach Anspruch 1 oder 2 oder 5, wobei die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge mindestens eine Leuchtdiode ist.
  7. Gerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Gehäuseumhüllung eine äußere Lichtbaugruppe eines Fahrzeugs ist.
  8. Gerät nach Anspruch 7, wobei die Gehäuseumhüllung eine Scheinwerferbaugruppe eines Fahrzeugs ist.
  9. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 7 oder 8, wobei die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge eine modulierte elektromagnetische Quelle ist.
  10. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 7 oder 8, wobei die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge eine unmodulierte elektromagnetische Quelle ist.
  11. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, oder 6 bis 8, wobei die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge eine modulierte elektromagnetische Quelle ist.
  12. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, oder 6 bis 8, wobei die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge eine unmodulierte elektromagnetische Quelle ist.
  13. Gerät zum Unterstützen der Bestimmung eines Oberflächenzustandes einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße durch sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge, einschließlich des Geräts nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Fahrerunterstützungssystem, das das Gerät nach Anspruch 13 einschließt, einschließlich einer Steuerung zum Empfangen des Empfangslichtsignals und zum Erzeugen eines Bewertungssignals der Straßenoberfläche als Reaktion darauf; wobei das Bewertungssignal der Straßenoberfläche mindestens einem von einem Benutzer, einem Fahrerunterstützungssystem und einem autonomen Fahrsystem bereitgestellt wird.
  15. Verfahren zum mindestens teilweisen Erkennen eines Oberflächenzustands einer an ein Fahrzeug angrenzenden Straße durch sowohl Licht mit sichtbarer Wellenlänge als auch Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Geräts, das eine Gehäuseumhüllung einschließlich einer lichtdurchlässigen Linse, eine Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge, eine Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge und einen Lichtempfänger einschließt; Richten des sichtbaren Lichts durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse auf eine Oberfläche der Straße mit der Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge; Richten des nicht sichtbaren Lichts durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf die Oberfläche der Straße mit der Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge; und Empfangen eines Rückstrahllichtsignals von mindestens einem von sichtbarem und nicht sichtbarem Licht, das von der Oberfläche der Straße mit dem Lichtempfänger reflektiert wird, und Erzeugen eines Empfangslichtsignals als Reaktion darauf.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Licht mit nicht sichtbarer Wellenlänge infrarot ist, wobei insbesondere das Richten von sichtbarem Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf eine Oberfläche der Straße das Modulieren des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge einschließt.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Lichtquelle des Lichts mit sichtbarer Wellenlänge und die Lichtquelle des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge mindestens eines von einem Laser und mindestens einer Leuchtdiode sind, wobei insbesondere das Richten von nicht sichtbarem Licht durch die Gehäuseumhüllung und durch die lichtdurchlässige Linse nach außen auf eine Oberfläche der Straße das Modulieren des Lichts mit nicht sichtbarer Wellenlänge einschließt.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, 16 oder 17, das Folgendes einschließt Empfangen des Empfangslichtsignals und Erzeugen eines Bewertungssignals der Straßenoberfläche als Reaktion darauf; und Bereitstellen des Bewertungssignals der Straßenoberfläche mindestens einem von einem Benutzer, einem Fahrerunterstützungssystem und einem autonomen Fahrsystem.
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