DE102022107950A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs (F) mit einer Beleuchtungseinheit (1) zur Abstrahlung von Lichtpulsen (11, 12) in ein Umfeld (8), einer optischen Erfassungseinheit (2) zur Detektion des Umfeldes (8), einer Auswerteeinheit (4) zur Auswertung eines von der optischen Erfassungseinheit (2) aufgenommenen Detektionssignales (19), wobei dass die Beleuchtungseinheit (1) derart ausgebildet ist, dass periodisch mindestens zwei Lichtpulse (11, 12) abgestrahlt werden, wobei Leuchtflächen der Lichtpulse (11, 12) komplementär zueinander ausgebildete Lichtmuster (13, 14) aufweisen, dass die optische Erfassungseinheit (2) derart angesteuert wird, dass sie synchron zur Abstrahlung der Lichtpulse (11, 12) eine durch die Lichtpulse (11, 12) beleuchtete Beleuchtungsfläche als Detektionsbild (19) erfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs mit einer Beleuchtungseinheit zur Abstrahlung von Lichtpulsen in ein Umfeld, einer optischen Erfassungseinheit zur Detektion des Umfeldes, einer Auswerteeinheit zur Auswertung eines von der optischen Erfassungseinheit aufgenommenen Detektionssignales.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs, wobei auf einem Umfeld des Fahrzeugs Lichtpulse gesendet und das Umfeld optisch erfasst wird, wobei ein erfasstes Detektionsbild des Umfeldes ausgewertet wird zur Bereitstellung von Sensordaten.
  • Aus der DE 10 2009 007 408 A1 ist eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeuges bekannt, die eine Beleuchtungseinheit zur Abstrahlung von Lichtpulsen sowie eine optische Erfassungseinheit zur Detektion der an einem Objekt im Umfeld reflektierten Lichtpulse aufweist. Die optische Erfassungseinheit ist als eine 3D-Kamera ausgebildet. Das Detektionssignal der optischen Erfassungseinheit wird in einer Auswerteeinheit dahingehend ausgewertet, dass aus der Laufzeit des durch die optische Erfassungseinheit detektierten Lichtpulses die Distanz und damit ein Abstand des Objektes berechnet werden kann. Das so ermittelte Auswertesignal kann beispielsweise für eine Einparkhilfe, autonomes Einparken, Parklückenvermessung, Türöffnungswarnung etc. eingesetzt werden. Die bekannte Beleuchtungseinheit wird hierzu im Bereich eines Außenspiegels, eines Heck- und/oder Bugbereiches des Fahrzeugs angeordnet. Beispielsweise kann die Beleuchtungseinheit in einem vorhandenen Scheinwerfer oder einer Leuchte des Fahrzeugs integriert sein.
  • Aus der DE 10 2017 109 550 A1 ist eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs bekannt, die einen LiDAR-Sensor umfasst, der in einem Seitenspiegel des Fahrzeugs integriert ist. Aus der Laufzeit des abgestrahlten und reflektierten Lichtstrahlpulses kann das Vorhandensein von Objekten bzw. ein Abstand des Objekts im Umfeld ermittelt werden.
  • Da die Umfelderfassung insbesondere hinsichtlich selbstfahrender Fahrzeuge an Bedeutung gewinnt, ist es wünschenswert, zusätzliche Redundanzen für die Umfelderfassung bzw. eine verbesserte Datenbasis für die Umfelderfassung zu haben.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs derart anzugeben, dass auf platzsparende und bauraumsparende Weise eine Umfelderfassung eines Fahrzeugs gewährleistet ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit derart ausgebildet ist, dass periodisch mindestens zwei Lichtpulse abgestrahlt werden, wobei Leuchtflächen der Lichtpulse komplementär zueinander ausgebildete Lichtmuster aufweisen, dass die optische Erfassungseinheit derart angesteuert wird, dass sie synchron zur Abstrahlung der Lichtpulse eine durch die Lichtpulse beleuchtete Beleuchtungsfläche als Detektionsbild erfasst.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Absenden von mindestens zwei Lichtpulsen, die jeweils ein komplementär zueinander verlaufendes unterschiedliches Lichtmuster aufweisen, ein Sensorlicht abstrahlbar ist, das sich gegeneinander aufhebt, so dass lediglich ein homogener Leuchtfleck, aber ohne Beleuchtungsstärkeunterschiede in das Fahrzeugvorfeld abgestrahlt wird. Die Lichtpulse wirken sich daher nicht störend auf die Umgebung des Fahrzeugs auf. Dadurch, dass eine optische Empfangseinheit synchron zu der Abstrahlung der Lichtpulse in einen Detektierzustand (kurzzeitiger Einschaltzustand) bringbar ist, kann ein Bild von dem Lichtpuls im Fahrzeugvorfeld erstellt und in einer Auswerteeinheit ausgewertet werden. Das ermittelte Auswertesignal kann dann zur Unterstützung weiterer Umfeldsensoren dienen bzw. diese in bestimmten Umgebungsbedingungen, beispielsweise starkem Nebel, unterstützen. Vorzugsweise werden genau zwei unterschiedliche Lichtpulse abgesendet, wobei ein erstes Lichtmuster eines ersten Lichtpulses komplementär zu einem zweiten Lichtmuster eines zweiten Lichtpulses ist. Der zweite Lichtpuls bildet somit eine Negation zu dem ersten Lichtpuls.
  • Die Beleuchtungseinheit weist vorzugsweise eine Abbildungscharakteristik, beispielsweise eine Linse, auf, so dass basierend auf einer aus mehreren matrixartig angeordneten bestehenden Lichtquelle bei dem ersten Lichtpuls eine abgestrahlte Leuchtfläche mit einem ersten Lichtmuster erzeugt wird, bei dem ein erster Teilbereich beleuchtet und ein zweiter Teilbereich nicht beleuchtet ist. Das zweite Lichtmuster des zweiten Lichtpulses weist die gleich große Leuchtfläche auf, wobei der erste Teilbereich nicht beleuchtet und der zweite Teilbereich beleuchtet ist. Alternativ kann die Ansteuerung der Teilbereiche auch durch ein matrixartiges Feld von Mikrospiegeln oder Flüssigkristallelementen statt der Lichtquellenelemente dienen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Lichtmuster aus einer vorgegebenen, auf das Fahrzeugvorfeld abgebildeten Leuchtfläche, die aus einer Anzahl von Leuchtabschnitten und Nichtleuchtabschnitten besteht. Die Nichtleuchtabschnitte der Lichtfläche weisen eine Beleuchtungsstärke auf, die annähernd Null ist. Die Leuchtabschnitte der Lichtfläche weisen eine Beleuchtungsstärke auf, die einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Der Schwellwert ist abhängig von dem zu detektierenden Umgebungsparameter. Denn die geometrische Veränderung der Leucht- und Nichtleuchtabschnitte der abgesendeten Lichtpulse zu den empfangenen Lichtpulsen bestimmt die Aussagekraft des Auswertesignals.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Leuchtflächen und Nichtleuchtflächen der Lichtmuster als Streifen ausgebildet. Vorzugsweise sind mehrere Streifen nebeneinander angeordnet, wobei abwechselnd Leuchtstreifen und Nichtleuchtstreifen vorgesehen sind. Vorteilhaft kann hierdurch auf einfache und sichere Weise eine Veränderung der Umgebungsparameter ermittelt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Beleuchtungseinheit als ein Scheinwerfer ausgebildet, der über eine Lichtquelle und eine Optikeinheit verfügt, mittels derer eine vorgegebene Lichtverteilung, beispielsweise Abblendlichtverteilung, erzeugt werden kann. Ein durch den ersten Lichtpuls und den zweiten Lichtpuls gebildetes Sensorlicht wird somit zusammen mit einem durch die Lichtverteilung erzeugenden Nutzlicht kombiniert. Das Sensorlicht wird mit einer Pulsfrequenz abgestrahlt, die größer ist als ein vorgegebener Schwellwert (Flimmerverschmelzungsfrequenz), so dass das Sensorlicht bzw. das Lichtmuster der Lichtpulse für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar ist. Vorzugsweise ist die Schwellfrequenz größer als 60 Hz. Vorteilhaft kann bei erfindungsgemäßer Ansteuerung des Scheinwerfers derselbe nicht nur zur Erzeugung einer Lichtverteilung (Nutzlicht), sondern auch zur Erzeugung von Lichtpulsen (Sensorlicht) dienen. Da die Lichtpulse komplementär zueinander angeordnete Leuchtflächen bilden, wird die Abbildung eines das Nutzlicht störenden Lichtmusters verhindert. Die Überlagerung der beiden komplementären Lichtmuster erzeugen eine homogene Beleuchtungsfläche.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Beleuchtungseinheit derart angesteuert, dass das Zeitintervall, in der die komplementären Lichtpulse abgestrahlt werden, wesentlich kleiner ist als das Zeitintervall, in dem das Nutzlicht zur Erzeugung der Lichtverteilung abgestrahlt wird. Die Pulsfrequenz der Lichtpulse ist somit wesentlich größer als eine Pulsfolgefrequenz derselben. Der Pulsgrad kann beispielsweise 10 % betragen.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind das erste Lichtmuster und das zweite Lichtmuster jeweils als ein Lichtverteilungsmuster ausgebildet, so dass durch Überlagerung des ersten Lichtpulses und des zweiten Lichtpulses die vorgegebene Lichtverteilung des Scheinwerfers abbildbar ist. Hierbei werden fortlaufend die ersten und zweiten Lichtpulse mit der Pulsfrequenz abgestrahlt. Ein Dauerlicht ist hier nicht vorhanden. Bei dieser Ausführung wird zeitgleich das Sensorlicht und das Nutzlicht abgestrahlt.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Verfahrensanspruchs 11 dadurch gekennzeichnet, dass periodisch mit einer Pulsfrequenz mit unterschiedlichen, komplementär zueinander ausgebildeten Lichtmustern abgestrahlt werden, wobei Leuchtabschnitte des einen Lichtpulses sich mit Nichtleuchtabschnitten des anderen Lichtpulses überdecken, wobei die Pulsfrequenz so groß gewählt ist, dass der Wechsel der Lichtabschnitte und Nichtlichtabschnitte zwischen den abgesendeten Lichtpulsen für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar sind, dass synchron zur Abstrahlung der Lichtpulse ein Detektionsbild des Umfeldes erfasst wird, so dass durch Vergleich eines detektierten ersten Lichtmusters eines ersten Lichtpulses mit dem abgestrahlten ersten Lichtmuster desselben Lichtpulses ein Auswertesignal erzeugt wird, das Änderungen des Umfeldes signalisiert.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden periodisch eine gleiche Anzahl von ersten Lichtpulsen und zweiten Lichtpulsen abgestrahlt, wobei der erste Lichtpuls eine Leuchtfläche abstrahlt mit einem ersten Lichtmuster und der zweite Lichtpuls eine Leuchtfläche mit einem komplementär zu dem ersten Lichtmuster ausgebildeten zweiten Lichtmuster. Die komplementäre Ausbildung des ersten Lichtmusters und des zweiten Lichtmusters bewirkt, dass die aus unterschiedlichen Leuchtabschnitten und Nichtleuchtabschnitten bestehenden ersten Lichtmuster und zweiten Lichtmuster nicht im Fahrzeugvorfeld für ein menschliches Auge wahrnehmbar sind, da sie sich zu einer homogenen Leuchtfläche überlagern. Dadurch, dass die Pulsfrequenz größer ist als eine Schwellfrequenz, ist der Wechsel der Lichtmuster für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar. Es wird somit lediglich eine homogene Leuchtfläche abgebildet.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird mindestens ein Paar von ersten Lichtpuls und zweiten Lichtpuls innerhalb einer Pulsfolgeperiodendauer abgestrahlt, wobei vor und nach der Abstrahlung des Paares von erstem Lichtpuls und zweitem Lichtpuls ein Dauerlicht abgestrahlt wird mit einer Anzahl von Leuchtabschnitten, die zur Erzeugung der Lichtverteilung des Scheinwerfers dienen. Während einer Pulsfolgeperiodendauer wird mittels der Lichtpulse ein Sensorlicht einerseits und zum anderen ein durch Ansteuerung der lichtgebenden Elemente (Matrix von Lichtquellen, Matrix von Mikrospiegelelementen, Matrix von Flüssigkristallelementen) Nutzlicht andererseits erzeugt. Der Scheinwerfer hat somit eine Doppelfunktion. Er dient zum einen zur Erzeugung von Sensorlicht, mittels dessen Sensordaten zur Detektion der Fahrzeugumgebung gesammelt werden können, und zum anderen zur Erzeugung von Nutzlicht, mittels dessen die vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden kann.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden lichtgebende und/oder lichtabbildende Elemente der Beleuchtungseinheit derart angesteuert, dass ausschließlich Lichtpulse mit komplementär zueinander ausgebildeten Lichtmustern abgestrahlt werden. Durch Überlagerung der Lichtmuster wird die gewünschte Lichtverteilung erzeugt. Vorteilhaft erfolgt hierbei eine gleichzeitige Ansteuerung von Nutz- und Sensorlicht, was den Ansteuerungsaufwand verringert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Umfelderfassungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform und
    • 2 eine Umfelderfassungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs F weist im Wesentlichen eine Beleuchtungseinheit 1, eine optische Erfassungseinheit 2, eine Auswerteeinheit 3 sowie eine Ansteuereinheit 4 auf.
  • Die Beleuchtungseinheit 1 ist vorzugsweise als ein Scheinwerfer ausgebildet, der in einem Bugbereich des Fahrzeugs F angeordnet ist. Die Beleuchtungseinheit 1 ist vorzugsweise als ein hochauflösender Scheinwerfer ausgebildet mit einer Mehrzahl von matrixartig angeordneten Lichtquellen 4 (LED-Lichtquellen) und eine das von den Lichtquellen 5 abgestrahlte lichtabbildende Linse 6. Alternativ kann die Beleuchtungseinheit 1 auch eine einzelne Lichtquelle und eine Mikrospiegelanordnung mit einer Mehrzahl von einzeln schaltbaren Mikrooptikelementen oder eine Flüssigkristallanordnung mit einer Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren Flüssigkristallelementen ausgebildet sein. Die Beleuchtungseinheit 1 ist durch die Ansteuereinheit 4 derart ansteuerbar, wobei beispielsweise die einzelnen Lichtquellen 4 (lichtgebende Elemente) derart ein- und ausgeschaltet werden, so dass eine vorgegebene Lichtverteilung 7 in dem Umfeld des Fahrzeugs F, nämlich in einem Fahrzeugvorfeld 8, abgebildet bzw. erzeugt wird.
  • Die optische Erfassungseinheit 2 ist als eine Kamera, beispielsweise eine monochrome Kamera oder eine RGB-Kamera oder dergleichen, ausgebildet, welche dazu in der Lage ist, Bilder des Umfeldes des Fahrzeugs F bzw. des Fahrzeugvorfeldes 8 zu detektieren. Die optische Erfassungseinheit 2 ist derart zu der Umgebung des Fahrzeugs F ausgerichtet, dass sie die in dem Fahrzeugvorfeld 8 abgebildete Lichtverteilung 7 der Beleuchtungseinheit 1 erfassen kann.
  • Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 wird die Beleuchtungseinheit 1 durch die Ansteuereinheit 4 derart angesteuert, dass sie zum einen Nutzlicht 9 und zum anderen Sensorlicht 10 abstrahlt. Das Sensorlicht 10 wird durch eine Anzahl von Lichtpulsen gebildet, die komplementär zueinander verlaufende Lichtmuster aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Sensorlicht 10 gebildet durch einen ersten Lichtpuls 11 und einen vorzugsweise unmittelbar nach demselben abgestrahlten zweiten Lichtpuls 12, wobei der erste Lichtpuls 11 eine Leuchtfläche mit einem ersten Lichtmuster 13 und der zweite Lichtpuls 12 eine Leuchtfläche mit einem komplementär zu demselben ausgebildeten Lichtmuster 14 bildet. Das erste Lichtmuster 13 und das zweite Lichtmuster 14 weisen jeweils streifenförmige Leuchtabschnitte 15 (weißer Streifen in 1) und streifenförmige Nichtleuchtabschnitte 16 (schwarzer Streifen in 1) auf.
  • Der erste Lichtpuls 11 weist beispielsweise auf der linken Seite 17 der durch ihn gebildeten Leuchtfläche eine Nichtleuchtfläche 16 auf, an die sich zur rechten Seite 18 hin abwechselnd der Leuchtabschnitt 15 und ein weiterer Nichtleuchtabschnitt 16 anschließt bis zur rechten Seite 18, an dem der Leuchtabschnitt 15 angeordnet ist. Das zweite Lichtmuster 14 des zweiten Lichtpulses 12 weist eine komplementär zu dem ersten Lichtmuster 13 oder eine Negativ-Leuchtfläche auf, die an der linken Seite 17 mit einem Leuchtabschnitt 15 beginnt und wobei sich zur rechten Seite 18 hin abwechselnd der Nichtleuchtabschnitte 16 und der Leuchtabschnitte 15 anschließen. Die rechte Seite 18 wird begrenzt durch den Nichtleuchtabschnitt 16. Wenn die beiden Lichtpulse 13, 14 bzw. die durch sie dargestellte Leuchtflächen überlagert werden, entsteht somit eine homogene Leuchtfläche, da örtlich die Leuchtabschnitte 15 des ersten Lichtmuster 13 mit Nichtleuchtabschnitten 16 des zweiten Lichtmusters 14 bzw. Nichtleuchtabschnitte 16 des ersten Lichtmusters 13 mit Leuchtabschnitten 15 des zweiten Lichtmusters 14 überdecken.
  • Wenn der erste Lichtpuls 11 und der zweite Lichtpuls 12 mit einer Pulsfrequenz fP abgestrahlt werden, wobei die Pulsfrequenz fP größer ist als eine Schwellfrequenz von mindestens 60 Hz, sind das erste Lichtmuster 13 und das zweite Lichtmuster 14 mit den unterschiedlichen Leuchtabschnitten 15 und Nichtleuchtabschnitten 16 für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar. Vorzugsweise beträgt die Schwellfrequenz in einem Bereich zwischen 100 Hz oder 1000 Hz.
  • Alternativ können auch mehr als zwei Lichtpulse gesendet werden, wenn die Komplementarität gewährleistet ist.
  • Der erste Lichtpuls 11 und der zweite Lichtpuls 12 werden mit einer Pulsfolgefrequenz fPF abgesandt, so dass zeitlich zwischen einem Paar von ersten Lichtpulsen 11 und zweiten Lichtpulsen 12 das Nutzlicht 9 abgestrahlt wird. Eine Pulsfolgenperiodendauer T ist somit wesentlich größer als eine Pulsdauer tP. Ein Pulsgrad, sich durch das Verhältnis aus der doppelten Pulsdauer tP zu der Pulsfolgeperiodendauer T berechnet, liegt somit unter 20 %, vorzugsweise unter 10 %, insbesondere unter 5 %.
  • Nach der Erfindung wird dieselbe Beleuchtungsvorrichtung angesteuert zur Erzeugung des Nutzlichtes 9 und des Sensorlichtes 10. Zu diesem Zweck weist die Ansteuereinheit 4 Ansteuermittel auf, so dass zum einen ein Sensoransteuerungssignal A1 und zum anderen ein Scheinwerferlichtansteuerungssignal A2 erzeugt werden, mittels derer die Mehrzahl von Lichtquellen 5 ein- bzw. ausgeschaltet werden.
  • Die Lichtpulse 11, 12 führen zu einer minimalen Aufhellung der Lichtverteilung 7, die durch das Nutzlicht 9 erzeugt wird.
  • Damit nur die im Umfeld abgebildeten Lichtpulse 11, 12 durch die optische Erfassungseinheit 2 detektiert werden und nicht das Nutzlicht 9, wird die optische Erfassungseinheit 2 synchron zu der Abstrahlung der Lichtpulse 11, 12, also und zwar mit der Pulsfrequenz tP, ansteuert, so dass die optische Erfassungseinheit 2 lediglich ein Detektionsbild 19 während der Pulsdauer tP des ersten Lichtpulses 11 und/oder des zweiten Lichtpulses 12 aufnimmt. Die Empfangsfrequenz fE der optischen Erfassungseinheit 2 ist somit gleich groß zu der Pulsfrequenz fP der Lichtpulse 11, 12. Wenn die optische Erfassungseinheit 2 beispielsweise ein Detektionsbild 19 (Beleuchtungsfläche in dem Fahrzeugvorfeld 8) mit einem Lichtmuster aufnimmt, das statt der ausgesendeten geraden streifenförmigen Leuchtabschnitte 15, 16 zumindest bereichsweise bogenförmige Leuchtabschnitte 20 und bogenförmige Nichtleuchtabschnitte 21 aufweist, kann das als Detektionssignal dienende Detektionsbild 19 in der Auswerteeinheit 3 derart ausgewertet werden, dass eine Fahrspurneigung in dem Fahrzeugvorfeld 8 vorliegt. Das hierdurch erzeugte Auswertesignal 22 kann beispielsweise einer Stelleinrichtung 23 zugeleitet werden, mittels derer das Fahrwerk zur Kompensation der Fahrzeugunebenheit angesteuert wird.
  • Alternativ kann das Detektionssignal 19 auch zur Tiefenentfernung der Straße oder zu einer Entfernungsmessung von Passanten genutzt werden.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 kann die Beleuchtungseinheit 1 mittels der Ansteuereinheit 4 auch derart angesteuert werden, dass quasi gleichzeitig das Nutzlicht 9 und das Sensorlicht 10 abgestrahlt wird. Das von der Beleuchtungseinheit 1 abgestrahlte Licht besteht ausschließlich aus einer Anzahl von vorzugsweise Paaren von Lichtpulsen 11, 12 mit komplementär zueinander ausgebildeten Lichtmustern 24 und 25, die sich zu der gewünschten Lichtverteilung 7 überlagern. Diese Lichtpulse 11, 12 werden mit der vorzugsweise konstanten Pulsfrequenz fP abgestrahlt. Wie aus 2 zu ersehen ist, führt bei Annahme von zwei Lichtpulsen 11, 12 mit unterschiedlichen Lichtmustern 24, 25 die Überlagerung des ersten Lichtpulses 11 mit dem zweiten Lichtpuls 12 zu der vorgegebenen Lichtverteilung 7. Zu diesem Zweck weist das erste Lichtmuster 24 des ersten Lichtpulses 11 horizontale Nichtleuchtabschnitte 16 auf, die sich räumlich überdecken mit Leuchtabschnitten 15 des zweiten Lichtmusters 25. Darüber hinaus überdecken sich Leuchtabschnitte 15 des ersten Lichtmuster 24 mit Nichtleuchtabschnitten 16 des zweiten Lichtmusters 25. Die im vorliegenden Fall angenommene Lichtverteilung 7 mit einer asymmetrischen Hell-/Dunkelgrenze 26 weist somit horizontale streifenförmige Lichtabschnitte 15 und horizontale streifenförmige Nichtleuchtabschnitte 16 auf, die in vertikaler Richtung abwechselnd zueinander angeordnet sind. Im vorliegenden Fall weist jedes Lichtmuster 24, 25, zwei Leuchtabschnitte 15 und zwei Nichtleuchtabschnitte 16 auf. Lediglich ein oberer rechter Abschnitt der Lichtverteilung 7, in der sich der 15°-Anstieg 27 der Lichtverteilung 7 erstreckt, ist als ein Leuchtabschnitt 27 definiert, bei dem das erste Lichtmuster 13 und das zweite Lichtmuster 14 die gleiche Beleuchtungsstärke erzeugen. Dieser Teil 28 der Lichtverteilung 7 kann somit nicht zum Detektionsbild 19, welches von der Kamera 2 erfasst wird, beitragen.
  • Bei dieser Ausführung der Erfindung kann die Kamera 2 fortlaufend die Detektionsbilder 19 erfassen bzw. aufnehmen, so dass eine schnelle geometrische Änderung der Leuchtabschnitte 15 und Nichtleuchtabschnitte 16 des Detektionsbildes 19 erfasst werden kann.
  • Die Empfangsfrequenz fE der optischen Einheit 2, mit der sie ein- und ausgeschaltet wird, entspricht somit der Pulsfrequenz fP der abgestrahlten Lichtpulse 11, 12. Die Kamera 2 nimmt synchron zur Abstrahlung der Lichtpulse 11, 12, also beispielsweise zum Synchronzeitpunkt tsyn das Detektionsbild 19 auf, das im vorliegenden Beispiel mit dem Lichtpuls 11 übereinstimmt.
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform können auch mehr als zwei Lichtpulse abgestrahlt werden, die jeweils komplementär zueinander ausgebildete Lichtmuster aufweisen. Gegebenenfalls kann das Lichtmuster auch durch lediglich einen einzigen Leuchtabschnitt und einen einzigen Nichtleuchtabschnitt gebildet sein. Je mehr Leucht- und Nichtleuchtabschnitte 15, 16, das Lichtmuster 13, 14 hat, desto größer ist die Auflösung für die durch die Detektionsbilder 19 bereitgestellten Sensordaten, die in der Auswerteeinheit ausgewertet werden.
  • Alternativ kann das Lichtmuster beliebige geometrische Formen und/oder Symbole und/oder Darstellung von Gegenständen aufweisen, deren Variation infolge der Umfeldänderungen auswertbar sind. Wesentlich ist, dass durch die komplemetäre Überlagerung der Lichtmuster dieselben für das menschliche Auge unsichtbar und/oder nicht erkennbar sind. Die optische Empfangseinheit 2 dient quasi als Dekodiereinheit zum Dekodieren des Lichtmusters.
  • Alternativ kann das Lichtmuster durch ein Hologramm gebildet sein, wobei komplementäre Hologramme getaktet auf das Umfeld projiziert werden.
  • Vorzugsweise ist die optische Empfangseinheit 2 derart ausgebildet, dass sie das Umfeld bzw. das Fahrzeugvorfeld oder ein Teil desselben räumlich erfasst und/oder auflöst. Die Kamera ist vorzugsweise als monochrome oder Farbkamera ausgebildet mit vorzugsweise CMOS-Sensoren.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Beleuchtungseinheit
    2
    optische Erfassungseinheit
    3
    Auswerteeinheit
    4
    Ansteuereinheit
    5
    Lichtquelle
    6
    Linse
    7
    Lichtverteilung
    8
    Fahrzeugvorfeld
    9
    Nutzlicht
    10
    Sensorlicht
    11
    1. Lichtpuls
    12
    2. Lichtpuls
    13
    1. Lichtmuster
    14
    2. Lichtmuster
    15
    Leuchtabschnitt
    16
    Nichtleuchtabschnitt
    17
    linke Seite
    18
    rechte Seite
    19
    Detektionsbild
    20
    bogenförmiger Leuchtabschnitt
    21
    bogenförmiger Nichtleuchtabschnitt
    22
    Auswertesignal
    23
    Stelleinrichtung
    24
    1. Lichtmuster
    25
    2. Lichtmuster
    26
    Hell-/Dunkelgrenze
    27
    Leuchtabschnitt
    F
    Fahrzeug
    A1
    Sensoransteuerungssignal
    A2
    Scheinwerferlichtansteuerungssignal
    fP
    Pulsfrequenz
    fPF
    Pulsfolgefrequenz
    T
    Pulsfolgenperiodendauer
    tP
    Pulsdauer
    fE
    Empfangsfrequenz
  • 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
    • DE 102009007408 A1 [0003]
    • DE 102017109550 A1 [0004]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs (F) mit - einer Beleuchtungseinheit (1) zur Abstrahlung von Lichtpulsen (11, 12) in ein Umfeld (8), - einer optischen Erfassungseinheit (2) zur Detektion des Umfeldes (8), - einer Auswerteeinheit (4) zur Auswertung eines von der optischen Erfassungseinheit (2) aufgenommenen Detektionssignales (19), dadurch gekennzeichnet, - dass die Beleuchtungseinheit (1) derart ausgebildet ist, dass periodisch mindestens zwei Lichtpulse (11, 12) abgestrahlt werden, wobei Leuchtflächen der Lichtpulse (11, 12) komplementär zueinander ausgebildete Lichtmuster (13, 14) aufweisen, - dass die optische Erfassungseinheit (2) derart angesteuert wird, dass sie synchron zur Abstrahlung der Lichtpulse (11, 12) eine durch die Lichtpulse (11, 12) beleuchtete Beleuchtungsfläche als Detektionsbild (19) erfasst.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lichtmuster (13) des ersten Lichtpulses (11) und das zweite Lichtmuster (14) des zweiten Lichtpulses (12) eine Mehrzahl von abwechselnd angeordneten Leuchtabschnitten (15) und Nichtleuchtabschnitten (16) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtabschnitte (15) und die Nichtleuchtabschnitte (16) streifenförmig ausgebildet sind, wobei zwischen zwei benachbarten Leuchtabschnitten (15) der Nichtleuchtabschnitt (16) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtabschnitt (15) und der Nichtleuchtabschnitt (16) gleich groß ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtabschnitt (15) und der Nichtleuchtabschnitt (16) jeweils geradlinig ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (1) als ein Scheinwerfer ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren lichtgebenden Elementen (5) aufweist, die derart ansteuerbar sind, dass im Fahrzeugvorfeld (8) eine vorgegebene Lichtverteilung (7) erzeugt wird, und dass die Beleuchtungseinheit (1) derart ansteuerbar ist, dass die Lichtpulse (11, 12) mit einer Pulsfrequenz (fP) abstrahlbar sind, die größer ist als eine Schwellfrequenz, wobei die Schwellfrequenz so groß ist, dass die durch den ersten Lichtpuls (11) und den zweiten Lichtpuls (12) erzeugten Leuchtabschnitte (15) und Nichtleuchtabschnitte (16) nicht wahrnehmbar sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellfrequenz größer als 60 Hz, insbesondere größer als 100 Hz, ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (1) derart ansteuerbar ist, dass die Lichtpulse (11, 12) mit einer Pulsfolgefrequenz (fPF) abgestrahlt werden, die kleiner ist als die Pulsfrequenz (fP), wobei zwischen der Anzahl von komplementären Lichtmustern (13, 14) erzeugenden Lichtpulsen (11, 12) die vorgegebene Lichtverteilung (7) abgestrahlt wird.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtpuls (13) und der zweite Lichtpuls (14) ein Paar von Lichtpulsen (13, 14) mit komplementären ersten Lichtmuster (13) und zweiten Lichtmuster (14) bilden, die mit einer Pulsfolgefrequenz (fPF) abgestrahlt werden, wobei die Pulsfolgefrequenz (fPF) kleiner ist als die Pulsfrequenz (fP), vorzugsweise kleiner als 20 % der Pulsfrequenz (fP).
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtgebenden Elemente (4) der Beleuchtungseinheit (1) derart ansteuerbar sind, dass fortlaufend die Lichtpulse (11, 12) mit zueinander komplementären Lichtmustern (24, 25) mit jeweils mindestens einem Leuchtabschnitt (15) und mit mindestens einem Nichtleuchtabschnitt (16) abgestrahlt wird, wobei durch Überlagerung des ersten Lichtmuster (24) und des zweiten Lichtmusters (25) die vorgegebene Lichtverteilung (7) abgebildet wird.
  11. Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs (F), wobei auf einem Umfeld (8) des Fahrzeugs (F) Lichtpulse (11, 12) gesendet und das Umfeld (8) optisch erfasst wird, wobei ein erfasstes Detektionsbild (19) des Umfeldes (8) ausgewertet wird zur Bereitstellung von Sensordaten, dadurch gekennzeichnet, - dass periodisch mit einer Pulsfrequenz (fP) mit unterschiedlichen, komplementär zueinander ausgebildeten Lichtmustern (13, 14; 24, 25) abgestrahlt werden, wobei Leuchtabschnitte (15) des einen Lichtpulses (11) sich mit Nichtleuchtabschnitten (16) des anderen Lichtpulses (12) überdecken, wobei die Pulsfrequenz (fP) so groß gewählt ist, dass der Wechsel der Lichtabschnitte (15) und Nichtlichtabschnitte (16) zwischen den abgesendeten Lichtpulsen (11, 12) für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar sind, - dass synchron zur Abstrahlung der Lichtpulse (11, 12) ein Detektionsbild (19) des Umfeldes (8) erfasst wird, so dass durch Vergleich eines detektierten ersten Lichtmusters (13) eines ersten Lichtpulses (11) mit dem abgestrahlten ersten Lichtmuster (13) desselben Lichtpulses (11) ein Auswertesignal (22) erzeugt wird, das Änderungen des Umfeldes (8) signalisiert.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Pulsfolgeperiodendauer (T) zum einen die Lichtpulse (11, 12) mit komplementär zueinander ausgebildeten Lichtmustern (13, 14; 24, 25) als Sensorlicht (10) einerseits und Licht zur Erzeugung einer Lichtverteilung (7) als Nutzlicht (9) andererseits abgestrahlt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (1) derart angesteuert wird, dass ein Pulsgrad als Verhältnis einer Dauer der Lichtpulse (11, 12; 24, 25) mit komplementären Lichtmustern (13, 14) zur Gesamtdauer der Abstrahlung von den Lichtpulsen (11, 12; 24, 25) und Licht zur Erzeugung der Lichtverteilung (7) kleiner als 10 % ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (1) derart angesteuert wird, dass ausschließlich Lichtpulse (11, 12) enthaltend komplementäre Lichtmuster (24, 25) mit einer Anzahl von Leuchtabschnitten (15) und einer Anzahl von Nichtleuchtabschnitten (16) mit der Pulsfrequenz (fP) abgestrahlt werden, wobei durch Überlagerung der Lichtpulse (11, 12) die vorgegebene Lichtverteilung (7) erzeugt wird.
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DE102017109550A1 (de) 2017-05-04 2018-11-08 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Seitenspiegel für ein Kraftfahrzeug mit einer optischen Detektionsvorrichtung zum Detektieren eines Totwinkelbereichs für einen Fahrer, Kraftfahrzeug und Verfahren

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