DE102022113068A1

DE102022113068A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Synchronisation eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs mit einer Kamera

Info

Publication number: DE102022113068A1
Application number: DE102022113068.1A
Authority: DE
Inventors: Claas Tebrügge
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-11-30
Also published as: CN117104120A; US20230388653A1

Abstract

Vorrichtung zur Synchronisation eines Scheinwerfers (2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer Kamera (3), umfassend einen Scheinwerfer (2), der bildgebende Elemente zur gezielten Erzeugung von Pixeln einer Lichtverteilung aufweist und dazu eingerichtet ist, dass einzelne bildgebende Elemente separat über eine Pulsweitenmodulation angesteuert werden, um durch das Verhältnis der An-Phasen und der Aus-Phasen der Pulsweitenmodulation den von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstrom vorzugeben, eine Kamera (3), die einen Bildsensor mit einer Mehrzahl von zeitlich nacheinander auslesbaren Sensorelementen aufweist, um Bildinformationen aus unterschiedlichen von dem Scheinwerfer (2) vor dem Kraftfahrzeug (1) ausgeleuchteten Raumwinkelbereichen zu erfassen, sowie eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Scheinwerfers (2) und der Kamera (3), die dazu eingerichtet ist, die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung eines bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines Sensorelements der Kamera (3), auf das von dem bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, in Abhängigkeit von der Größe des von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstroms einzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synchronisation eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs mit einer Kamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Synchronisation eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs mit einer Kamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Kamerasysteme zur Erfassung der Umgebung eines Kraftfahrzeugs sind hinlänglich bekannt. Einige dieser Kamerasysteme weisen teilweise Schwierigkeiten auf, die Fahrzeugumgebung bei Dunkelheit zu erfassen. Prinzipiell können bei mit Pulsweitenmodulation gesteuerten Scheinwerfern und Kamerasystemen unerwünschte Effekte, wie Interferenz- oder Rolling-Shutter-Effekte auftreten. Weiterhin wird im Stand der Technik das Licht der Scheinwerfer in der Regel nicht vollständig durch die Kamera genutzt, weil auch Aus-Phasen der Pulsweitenmodulation einfließen.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs Art sind aus der DE 10 2016 007 591 A1 bekannt. Die darin beschriebene Vorrichtung umfasst einen Matrix-LED-Scheinwerfer, bei dem die Leuchtdioden durch Pulsweitenmodulation angesteuert werden. Dabei werden die Leuchtdioden und die Kamera synchronisiert angesteuert, so dass die Kamera insbesondere belichtet wird, wenn die Leichtdioden einen hohen Lichtstrom erzeugen.
Als nachteilig bei einem derartigen Verfahren und einer derartige Vorrichtung erweist es sich, dass bei einer von dem Scheinwerfer erzeugten Lichtverteilung mit sehr hellen und sehr dunklen Bereichen, wie beispielsweise einer Abblendlichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze, das von der Kamera erfasste Bild einen sehr großen Dynamikumfang aufweist. Das kann zu unterbelichteten und gesättigten Bereichen führen, in denen Information verloren gehen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art und die Angabe eines Verfahrens der eingangs genannten Art, bei denen der Dynamikumfang des von der Kamera erfassten Bildes reduziert ist. Weiterhin soll ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung angegeben werden.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der Bildsensor der Kamera eine Mehrzahl von in Form einer Matrix oder eines Arrays angeordneten Sensorelementen aufweist, um Bildinformationen aus unterschiedlichen Raumwinkelbereichen zu erfassen, dass die Kamera dazu eingerichtet ist, einzelne Sensorelemente oder Gruppen von Sensorelementen zeitlich nacheinander auszulesen, und dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung eines bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines Sensorelements der Kamera, auf das von dem bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, in Abhängigkeit von der Größe des von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstroms einzustellen. Durch diese gezielte Phasenanpassung der Ansteuerung einzelner bildgebender Elemente und einzelner Sensorelemente kann der Dynamikumfang des von der Kamera erfassten Bildes reduziert werden. Die Kamera nimmt also beispielsweise den Effekt einer Hell-Dunkelgrenze weniger stark wahr. Weiterhin kann die Vorrichtung Interferenzeffekte oder Rolling-Shutter-Effekte reduzieren oder verhindern und gleichzeitig die Effizienz der Ausleuchtung der Fahrzeugbeleuchtung für die Kamera erhöhen.
Der Scheinwerfer und die Kamera können Teil eines Systems zur Erzeugung eines blendfreies Fernlichts (ADB) sein. Dabei kann die Phase der Pulsweitenmodulation einzelner bildgebender Elemente, deren Licht in unterschiedliche Raumwinkelbereichen abgestrahlt wird, in Abhängigkeit von der Größe des von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstroms über den Winkel variiert werden. Durch die Synchronisation dieser Variierung der Phase mit dem Auslesen der Kamera ergibt sich die angestrebte Reduzierung des Dynamikumfangs des von der Kamera erfassten Bildes.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung der bildgebenden Elemente und dem Auslesen der Sensorelemente der Kamera, auf die das von den bildgebenden Elementen erzeugte Licht auftrifft, so in Abhängigkeit von den Größen der von den bildgebenden Elementen erzeugten Lichtströme einzustellen, dass die von der Kamera erfasste Lichtverteilung sich von der von einem menschlichen Betrachter vor dem Kraftfahrzeug wahrnehmbaren Lichtverteilung unterscheidet. Damit kann die Lichtverteilung, die für die Kamera sichtbar ist, von der für das menschliche Auge wahrgenommen Lichtverteilung gelöst werden. Die Vorrichtung kann also unabhängig von der von dem Scheinwerfer erzeugten Lichtverteilung den Dynamikumfang des von der Kamera erfassten Bildes einstellen.
Es besteht die Möglichkeit, dass der Scheinwerfer dazu eingerichtet ist, ein erstes bildgebendes Element über eine Pulsweitenmodulation anzusteuern, um einen von dem ersten bildgebenden Element ausgehenden ersten Lichtstrom zu erzeugen, und ein zweites bildgebendes Element über eine Pulsweitenmodulation anzusteuern, um einen von dem zweiten bildgebenden Element ausgehenden zweiten Lichtstrom zu erzeugen, der größer als der erste Lichtstrom ist. Dabei kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, den Scheinwerfer und die Kamera so anzusteuern, dass die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung des ersten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines ersten Sensorelements der Kamera, auf das von dem ersten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, höchstens 50% größer, insbesondere höchstens 20% größer, vorzugsweise etwa gleich groß ist wie die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung des zweiten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines zweiten Sensorelements der Kamera, auf das von dem zweiten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft.
Diese Maßnahmen können zu einer gezielten Reduzierung der Lichtstärke von Teilen des von der Kamera erfassten Bildes führen, so dass eine Überbelichtung oder Sättigung verhindert werden kann. Weiterhin können diese Maßnahmen zu einer gezielten Erhöhung der Lichtstärke von anderen Teilen des von der Kamera erfassten Bildes führen, so dass auch eine Unterbelichtung verhindert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass der Scheinwerfer dazu eingerichtet ist, eine Abblendlichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen, wobei das von dem ersten bildgebenden Element erzeugte Licht in einen Raumwinkelbereich abgestrahlt wird, der oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze angeordnet ist, und wobei das von dem zweiten bildgebenden Element erzeugte Licht in einen Raumwinkelbereich abgestrahlt wird, der unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze angeordnet ist. Auf diese Weise wird gezielt bei einer Abblendlichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze der Dynamikumfang des von der Kamera erfassten Bildes reduziert.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Größe und/oder die Form des Raumwinkelbereichs, in den das Licht eines der bildgebenden Elemente abgestrahlt wird, verschieden ist von der Größe und/oder die Form des Raumwinkelbereichs, aus dem ein Sensorelement des Bildsensors Bildinformationen erfasst.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Größe und/oder die Form des Raumwinkelbereichs, in den das Licht eines der bildgebenden Elemente abgestrahlt wird, der Größe und/oder der Form des Raumwinkelbereichs entspricht, aus dem ein Sensorelement des Bildsensors Bildinformationen erfasst.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kamera dazu eingerichtet ist, einzelne Sensorelemente zeilenweise oder spaltenweise auszulesen. Auch bei einem zeilenweisen oder spaltenweisen Auslesen der Sensorelemente kann die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung der bildgebenden Elemente und dem Auslesen der Sensorelemente geeignet eingestellt werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass die bildgebenden Elemente auf der mindestens einen aktiven Fläche als Leuchtdioden oder als Laserdioden ausgebildet sind, insbesondere wobei das bildgebende Bauteil ein Solid-State-LED-Array ist. Dabei kann das Solid-State-LED-Array beispielsweise auch als SSLIHD-Modul ausgebildet sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das bildgebende Bauteil als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet ist oder dass das bildgebende Bauteil eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfasst. In diesem Fall umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zusätzlich mindestens eine Lichtquelle, um die bildgebenden Elemente der digitalen Mikrospiegelvorrichtung oder des LCoS oder des LC-Displays zu beleuchten.
Gemäß Anspruch 11 ist vorgesehen, dass der Bildsensor der Kamera eine Mehrzahl von in Form einer Matrix oder eines Arrays angeordneten Sensorelementen aufweist, die Bildinformationen aus unterschiedlichen Raumwinkelbereichen erfassen, dass die Kamera einzelne Sensorelemente oder Gruppen von Sensorelementen zeitlich nacheinander ausliest, und dass die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung eines bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines Sensorelements der Kamera, auf das von dem bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, in Abhängigkeit von der Größe des von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstroms eingestellt wird. Insbesondere kann dabei das Verfahren mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
Auch bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass ein erstes bildgebendes Element so über eine Pulsweitenmodulation angesteuert wird, dass es einen ersten Lichtstrom erzeugt, und dass ein zweites bildgebendes Element so über eine Pulsweitenmodulation angesteuert wird, dass es einen zweiten Lichtstrom erzeugt, der größer als der erste Lichtstrom ist. Dabei können der Scheinwerfer und die Kamera so angesteuert werden, dass die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung des ersten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines ersten Sensorelements der Kamera, auf das von dem ersten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, höchstens 50% größer, insbesondere höchstens 20% größer, vorzugsweise etwa gleich groß ist wie die zeitliche Überlappung zwischen den An-Phasen der Ansteuerung des zweiten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines zweiten Sensorelements der Kamera, auf das von dem zweiten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft.
Gemäß Anspruch 15 umfasst das Kraftfahrzeug eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Darstellung des Erfassungsbereichs der Kamera und des Ausleuchtungsbereichs des Scheinwerfers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 ein Diagramm, in dem schematisch die Amplitude der Ansteuersignale für die Kamera und den Scheinwerfer gegen die Zeit aufgetragen sind.

In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das in 1 abgebildete Kraftfahrzeug 1 umfasst zwei Scheinwerfer 2 und eine Kamera 3, die beispielsweise am vorderen Ende des Dachs oder im oberen Bereich der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine nicht abgebildete Steuereinheit zur Ansteuerung des Scheinwerfers 2 und der Kamera 3.
Der Scheinwerfer 2 kann insbesondere ein hochauflösender Scheinwerfer mit einem nicht abgebildeten Solid-State-LED-Array sein, das als bildgebendes Bauteil dient.
Das Solid-State-LED-Array umfasst eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten Leichtdioden (LED), die als bildgebende Elemente zur gezielten Erzeugung von Pixeln einer Lichtverteilung dienen. Dabei entspricht jedem der zu erzeugenden Pixel ein Raumwinkelbereich, in den das dem jeweiligen Pixel entsprechende Licht einer der Leuchtdioden abgestrahlt wird. Die Leuchtdioden können separat über eine Pulsweitenmodulation angesteuert werden, um durch das Verhältnis der An-Phasen und der Aus-Phasen der Pulsweitenmodulation den von der entsprechenden Leuchtdiode erzeugten Lichtstrom vorzugeben.
Es besteht durchaus die Möglichkeit, in dem Scheinwerfer anstelle eines Solid-State-LED-Arrays eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) oder ein LCoS oder ein LC-Display als bildgebendes Bauteil vorzusehen. Dabei umfasst der Scheinwerfer dann zusätzlich mindestens eine Lichtquelle, um die bildgebenden Elemente der digitalen Mikrospiegelvorrichtung oder des LCoS oder des LC-Displays zu beleuchten.
Die Kamera 3 umfasst einen nicht abgebildeten Bildsensor, der eine Mehrzahl von in Form einer Matrix oder eines Arrays angeordneten Sensorelementen aufweist, um Bildinformationen aus unterschiedlichen von dem Scheinwerfer 2 vor dem Kraftfahrzeug 1 ausgeleuchteten Raumwinkelbereichen zu erfassen. Die Kamera ist dazu eingerichtet, einzelne Sensorelemente oder Gruppen von Sensorelementen zeitlich nacheinander auszulesen. Dabei können die Sensorelemente beispielsweise zeilenweise oder spaltenweise ausgelesen werden. Das Auslesen der Sensorelemente kann durch Signale einer Pulsweitenmodulation erfolgen, so dass in An-Phasen der Pulsweitenmodulation das entsprechende Sensorelement ausgelesen wird und dass in Aus-Phasen der Pulsweitenmodulation das entsprechende Sensorelement nicht ausgelesen wird.
1 und 2 zeigen schematisch einen Bereich 4 vor dem Kraftfahrzeug 1, in dem sich der Erfassungsbereich der Kamera und der Ausleuchtungsbereich des Scheinwerfers überschneiden. Insbesondere überschneiden sich einzelne Pixel der Kamera 3 in einer definierten Weise mit Leuchtdioden-Pixeln des Scheinwerfers 2. Dabei ist der Ausleuchtungsbereich des Scheinwerfers 2 mit durchgezogenen Linien in einzelne Raumwinkelbereiche unterteilt, in die das Licht entsprechender Leuchtdioden abgestrahlt wird. Weiterhin ist der Erfassungsbereich der Kamera 3 mit gestrichelten Linien in einzelne Raumwinkelbereiche unterteilt, aus denen entsprechende Sensorelemente des Bildsensors Bildinformationen erfassen.
Es kann sich bei der von dem Scheinwerfer 2 erzeugten Lichtverteilung beispielsweise um eine Abblendlichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze handeln. In diesem Fall sind beispielsweise die von dem Scheinwerfer erzeugten Lichtstärken in den Raumwinkelbereichen RS1 und RS2, die oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegen, deutlich kleiner als die Lichtstärke in dem Raumwinkelbereich RS3, der unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegt.
Es zeigt sich, dass bei der vorgenommenen Unterteilung die Raumwinkelbereiche des Ausleuchtungsbereichs des Scheinwerfers 2 eine andere Form und eine andere Größe als die Raumwinkelbereiche des Erfassungsbereichs der Kamera 3 aufweisen. Daher wird das in den Raumwinkelbereich RS1 abgestrahlte Licht beispielsweise auf mehrere Raumwinkelbereiche RK1, RK2, RK5, RK6 aufgeteilt, aus denen entsprechende Sensorelemente des Bildsensors Bildinformationen erfassen. Auch das in den Raumwinkelbereich RS2 abgestrahlte Licht wird auf mehrere Raumwinkelbereiche RK3, RK4, RK7, RK8 aufgeteilt, aus denen entsprechende Sensorelemente des Bildsensors Bildinformationen erfassen. Auch das in den Raumwinkelbereich RS3 abgestrahlte Licht wird auf mehrere Raumwinkelbereiche RK9, RK10, RK11, RK12 aufgeteilt, aus denen entsprechende Sensorelemente des Bildsensors Bildinformationen erfassen.
3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Ansteuerung einzelner Leuchtdioden und einzelner Sensorelemente. Dabei ist die Amplitude des jeweiligen Pulsweitenmodulationssignals gegen die Zeit aufgetragen, wobei insbesondere die An-Phasen der Ansteuersignale in 3 ersichtlich sind. Die Auslesezeiträume der Kamerapixel werden mit den Ansteuerzeiträumen der Scheinwerferpixel über eine geeignete Verschiebung der Phasen übereinander gelegt.
Dabei dienen die Ansteuerzeiträume beziehungsweise die An-Phasen AS1, AS2 und AS3 zur Ansteuerung von Leuchtdioden, deren Licht in die Raumwinkelbereiche RS1, RS2 und RS3 abgestrahlt wird. Weiterhin dienen die Auslesezeiträume beziehungsweise die An-Phasen AK1, AK2, AK3, AK4 und AK10 zum Auslesen von Sensorelementen, die aus den Raumwinkelbereichen RK1, RK2, RK3, RK4 und RK10 Bildinformationen erfassen.
Es zeigt sich, dass die den An-Phasen AS1 und AS2 der Pulsweitenmodulation entsprechenden Ansteuerzeiträume, die zur Abstrahlung von Licht in die oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegenden Raumwinkelbereiche RS1 und RS2 führen, wesentlich kürzer sind als der der An-Phase AS3 der Pulsweitenmodulation entsprechende Ansteuerzeitraum, der zur Abstrahlung von Licht in den unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegenden Raumwinkelbereich RS3 führt. Dies führt dazu, dass der von den entsprechenden Leuchtdioden ausgehende Lichtstrom bei den kurzen An-Phase AS1 und AS2 deutlich kleiner ist als bei der längeren An-Phase AS3. Dementsprechend ist die Lichtstärke in dem unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze liegenden Raumwinkelbereich RS3 deutlich größer als in den Raumwinkelbereichen RS1 und RS2. Dies ist bei einer Abblendlichtverteilung durchaus gewünscht.
Ausgehend von diesen Lichtstärken in den Raumwinkeln RS1, RS2 und RS3 steuert die Steuereinheit den Scheinwerfer 2 und die Kamera 3 so an, dass die zeitliche Überlappung U1, U2 zwischen den An-Phasen AS1 und AS2 der entsprechenden Leuchtdioden und den An-Phasen AK1, AK2, AK3und AK4 der entsprechenden Sensorelemente jeweils etwa gleich groß ist wie die zeitliche Überlappung U3 zwischen der An-Phase AS3 der entsprechenden Leuchtdiode und der An-Phase AK10 des entsprechenden Sensorelements. Weil die An-Phase AS3 deutlich länger dauert als die An-Phasen AS1 und AS2, wird die An-Phase AS3 gegenüber der An-Phase AK10 zeitlich verschoben, um die Überlappungen U1, U2, U3 anzugleichen (siehe 3).
Durch die etwa gleich große zeitliche Überlappung U1, U2, U3 zwischen den An-Phasen AS1 und AS2 der entsprechenden Leuchtdioden und den An-Phasen AK1, AK2, AK3 und AK4 der entsprechenden Sensorelemente einerseits und zwischen der An-Phase AS3 der entsprechenden Leuchtdiode und der An-Phase AK10 des entsprechenden Sensorelements andererseits erfasst die Kamera eine vergleichsweise homogene Ausleuchtung der Raumwinkelbereiche RS1, RS2 und RS3, wohingegen das menschliche Auge eine deutlich stärkere Ausleuchtung im Raumwinkelbereich RS3 sieht.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Scheinwerfer
3: Kamera
4: Bereich vor dem Kraftfahrzeug
RS1 - RS3: Raumwinkelbereich, in den eine Leuchtdiode Licht abstrahlt
RK1 - RK12: Raumwinkelbereich, aus dem ein Sensorelement Bildinformationen erfasst
AS1 - AS3: An-Phase zur Ansteuerung einer Leuchtdiode
AK1 - AK4, AK9: An-Phase zum Auslesen eines Sensorelements
U1 - U3: Zeitliche Überlappung zwischen der An-Phase zur Ansteuerung einer Leuchtdiode und der An-Phase zum Auslesen eines Sensorelements

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 102016007591 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Synchronisation eines Scheinwerfers (2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer Kamera (3), umfassend - einen Scheinwerfer (2), der ein bildgebendes Bauteil mit einer aktiven Fläche aufweist, auf der bildgebende Elemente in Form einer Matrix oder eines Arrays zur gezielten Erzeugung von Pixeln einer Lichtverteilung angeordnet sind, wobei jedem der zu erzeugenden Pixel ein Raumwinkelbereich (RS1 - RS3) entspricht, in den das dem jeweiligen Pixel entsprechende Licht eines bildgebenden Elements abgestrahlt wird, wobei der Scheinwerfer dazu eingerichtet ist, dass einzelne bildgebende Elemente separat über eine Pulsweitenmodulation angesteuert werden, um durch das Verhältnis der An-Phasen (AS1 - AS3) und der Aus-Phasen der Pulsweitenmodulation den von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstrom vorzugeben, - eine Kamera (3), die einen Bildsensor aufweist, um Bildinformationen aus von dem Scheinwerfer (2) vor dem Kraftfahrzeug (1) ausgeleuchteten Raumwinkelbereichen (RK1 - RK12) zu erfassen, - eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Scheinwerfers (2) und der Kamera (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor der Kamera (3) eine Mehrzahl von in Form einer Matrix oder eines Arrays angeordneten Sensorelementen aufweist, um Bildinformationen aus unterschiedlichen Raumwinkelbereichen (RK1 - RK12) zu erfassen, dass die Kamera (3) dazu eingerichtet ist, einzelne Sensorelemente oder Gruppen von Sensorelementen zeitlich nacheinander auszulesen, und dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die zeitliche Überlappung (U1 - U3) zwischen den An-Phasen (AS1 - AS3) der Ansteuerung eines bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines Sensorelements der Kamera (3), auf das von dem bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, in Abhängigkeit von der Größe des von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstroms einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die zeitliche Überlappung (U1 - U3) zwischen den An-Phasen (AS1 - AS3) der Ansteuerung der bildgebenden Elemente und dem Auslesen der Sensorelemente der Kamera (3), auf die das von den bildgebenden Elementen erzeugte Licht auftrifft, so in Abhängigkeit von den Größen der von den bildgebenden Elementen erzeugten Lichtströme einzustellen, dass die von der Kamera (3) erfasste Lichtverteilung sich von der von einem menschlichen Betrachter vor dem Kraftfahrzeug (1) wahrnehmbaren Lichtverteilung unterscheidet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer dazu eingerichtet ist, ein erstes bildgebendes Element über eine Pulsweitenmodulation anzusteuern, um einen von dem ersten bildgebenden Element ausgehenden ersten Lichtstrom zu erzeugen, und ein zweites bildgebendes Element über eine Pulsweitenmodulation anzusteuern, um einen von dem zweiten bildgebenden Element ausgehenden zweiten Lichtstrom zu erzeugen, der größer als der erste Lichtstrom ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Scheinwerfer (2) und die Kamera (3) so anzusteuern, dass die zeitliche Überlappung (U1, U2) zwischen den An-Phasen (AS1, AS2) der Ansteuerung des ersten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines ersten Sensorelements der Kamera (3), auf das von dem ersten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, höchstens 50% größer, insbesondere höchstens 20% größer, vorzugsweise etwa gleich groß ist wie die zeitliche Überlappung (U3) zwischen den An-Phasen (AS3) der Ansteuerung des zweiten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines zweiten Sensorelements der Kamera (3), auf das von dem zweiten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer (2) dazu eingerichtet ist, eine Abblendlichtverteilung mit einer Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen, wobei das von dem ersten bildgebenden Element erzeugte Licht in einen Raumwinkelbereich (RS1, RS2) abgestrahlt wird, der oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze angeordnet ist, und wobei das von dem zweiten bildgebenden Element erzeugte Licht in einen Raumwinkelbereich (RS3) abgestrahlt wird, der unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder die Form des Raumwinkelbereichs (RS1 - RS3), in den das Licht eines der bildgebenden Elemente abgestrahlt wird, verschieden ist von der Größe und/oder die Form des Raumwinkelbereichs (RK1 - RK12), aus dem ein Sensorelement des Bildsensors Bildinformationen erfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und/oder die Form des Raumwinkelbereichs (RS1 - RS3), in den das Licht eines der bildgebenden Elemente abgestrahlt wird, der Größe und/oder der Form des Raumwinkelbereichs (RK1 - RK12) entspricht, aus dem ein Sensorelement des Bildsensors Bildinformationen erfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (3) dazu eingerichtet ist, einzelne Sensorelemente zeilenweise oder spaltenweise auszulesen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebenden Elemente auf der mindestens einen aktiven Fläche als Leuchtdioden oder als Laserdioden ausgebildet sind, insbesondere wobei das bildgebende Bauteil ein Solid-State-LED-Array ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das bildgebende Bauteil als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet ist oder dass das bildgebende Bauteil eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfasst.
Verfahren zur Synchronisation eines Scheinwerfers (2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einer Kamera (3), wobei der Scheinwerfer (2) ein bildgebendes Bauteil mit einer aktiven Fläche aufweist, auf der bildgebende Elemente in Form einer Matrix oder eines Arrays zur gezielten Erzeugung von Pixeln einer Lichtverteilung angeordnet sind, wobei jedem der zu erzeugenden Pixel ein Raumwinkelbereich (RS1 - RS3) entspricht, in den das dem jeweiligen Pixel entsprechende Licht eines bildgebenden Elements abgestrahlt wird, wobei der Scheinwerfer (2) einzelne bildgebende Elemente separat über eine Pulsweitenmodulation ansteuert, um durch das Verhältnis der An-Phasen (AS1 - AS3) und der Aus-Phasen der Pulsweitenmodulation den von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstrom vorzugeben, und wobei die Kamera (3) die einen Bildsensor aufweist, um Bildinformationen aus von dem Scheinwerfer (2) vor dem Kraftfahrzeug (1) ausgeleuchteten Raumwinkelbereichen (RK1 - RK12) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor der Kamera (3) eine Mehrzahl von in Form einer Matrix oder eines Arrays angeordneten Sensorelementen aufweist, die Bildinformationen aus unterschiedlichen Raumwinkelbereichen (RK1 - RK12) erfassen, dass die Kamera (3) einzelne Sensorelemente oder Gruppen von Sensorelementen zeitlich nacheinander ausliest, und dass die zeitliche Überlappung (U1 - U3) zwischen den An-Phasen der Ansteuerung (AS1 - AS3) eines bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines Sensorelements der Kamera (3), auf das von dem bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, in Abhängigkeit von der Größe des von dem bildgebenden Element erzeugten Lichtstroms eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes bildgebendes Element so über eine Pulsweitenmodulation angesteuert wird, dass es einen ersten Lichtstrom erzeugt, und dass ein zweites bildgebendes Element so über eine Pulsweitenmodulation angesteuert wird, dass es einen zweiten Lichtstrom erzeugt, der größer als der erste Lichtstrom ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwerfer und die Kamera so angesteuert werden, dass die zeitliche Überlappung (U1, U2) zwischen den An-Phasen (AS1, AS2) der Ansteuerung des ersten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines ersten Sensorelements der Kamera (3), auf das von dem ersten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft, höchstens 50% größer, insbesondere höchstens 20% größer, vorzugsweise etwa gleich groß ist wie die zeitliche Überlappung (U3) zwischen den An-Phasen (AS3) der Ansteuerung des zweiten bildgebenden Elements und dem Auslesen mindestens eines zweiten Sensorelements der Kamera (3), auf das von dem zweiten bildgebenden Element erzeugtes Licht auftrifft.
Kraftfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.