-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung ist aus der
WO 2016/025055 A1 bekannt und weist ein Scheinwerfermodul und ein DMD Modul (Digital Mirror Device) auf. Das DMD-Modul weist eine Mikrospiegelvorrichtung auf, die eine Vielzahl von Mikrospiegeln enthält. Eine Winkelstellung jedes Mikrospiegels kann individuell so gesteuert werden, dass er einfallendes Licht entweder auf einen Detektor reflektiert oder nicht auf den Detektor reflektiert.
-
Nach der Zusammenfassung der
WO 2016/025055 A1 wird zum Beleuchten und Reflektieren von mindestens einem Objekt gepulstes Laserlicht an der Mikrospiegelvorrichtung empfangen und je nach Stellung der individuellen Mikrospiegel auf den Detektor oder nicht auf den Detektor reflektiert. Der Detektor weist nur eine einzige zusammenhängende Detektorfläche auf. Der Detektor gibt damit zu jedem Laserlichtpuls ein Signal aus, das eine erfasste Lichtmenge darstellt. Durch jeweils synchron mit einem Laserimpuls erfolgendes Anlegen von M räumlichen Spiegelstellungseinstellmustern an die Mikrospiegelvorrichtung und Speichern abgetasteter Signalwerte vom Detektorausgang zu jeder durch einen Index K indexierten Zeit nach einem Laserimpuls, können die gesammelten Informationen verwendet werden, um K Bilder zu rekonstruieren, wobei jedes Bild alle M räumlichen Muster und gespeicherten abgetasteten Signalwerte verwendet, die jeweils einem der K Zeitpunkte entsprechen.
-
Dadurch ergibt sich eine räumlich aufgelöste Empfangsabtastung. Jedes der K Bilder entspricht einer anderen Entfernung für die digitale Mikrospiegelvorrichtung, so dass das System als Entfernungsmesser verwendet werden kann. Mit Hilfe von Software kann aus den Bildern in Echtzeit eine dreidimensionale Abbildung der Umgebung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung erzeugt werden. Die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung benötigt nur einen Laser und nur einen Detektor. Das ist insbesondere in Verbindung mit der Verwendung von Infrarotstrahlung mit Wellenlängen zwischen 1 und 10 Mikrometern interessant, da für diesen Bereich geeignete und hinreichend schnelle Detektoren und Laserquellen sehr teuer sind.
-
DMD Module in Scheinwerfern können auch zur hochaufgelösten Beleuchtung des Verkehrsraums verwendet werden, was zum Beispiel aus der
DE 10 2014 219 156 A1 bekannt ist. Sie dienen damit einer Verbesserung der Verkehrssicherheit. Dabei wird unter dem Verkehrsraum ein Vorfeld der Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung verstanden, das bei deren bestimmungsgemäßer Verwendung im Kraftfahrzeug durch die Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung beleuchtbar ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer einfachen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art, in welche eine Lidarvorrichtung integriert ist.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sehen vor, dass die Beleuchtungseinrichtung eine sowohl mit dem DMD Modul als auch mit dem Scheinwerfermodul zusammenwirkende Lidarvorrichtung aufweist.
-
Durch das Zusammenwirken des DMD Moduls mit dem Scheinwerfermodul wird nur eine einzige Mikrospiegelvorrichtung benötigt. Außerdem können die Optiken des Scheinwerfermoduls, seien es Reflektoren oder Linsen, doppelt genutzt werden, nämlich einerseits für die Erzeugung einer Scheinwerferlichtverteilung von sichtbarem Licht und andererseits für die Erfassung von rückgestreutem Lidarlaserlicht. Da die Scheinwerferoptiken einen großen Durchmesser haben, kann das rückgestreute Lidarlaserlicht für die Lidarfunktion effizient detektiert werden.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lidarvorrichtung einen Lidarlaser aufweist, der dazu eingerichtet und angeordnet ist, eine DMD Mikrospiegelvorrichtung des DMD Moduls zu beleuchten, dass das DMD-Modul dazu eingerichtet ist, von der DMD Mikrospiegelanordnung reflektiertes Lidarlaserlicht in einen Verkehrsraum der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung zu richten und dass das Scheinwerferlichtmodul dazu eingerichtet ist, reflektiertes Lidarlaserlicht zu erfassen und auf einen Detektor der Lidarvorrichtung zu richten.
-
Bevorzugt ist auch, dass ein Strahlteiler in dem Scheinwerfermodul zwischen einer Projektionsoptik und einer Lichtquelle des Scheinwerfermoduls, mit der sichtbares Licht emittierbar ist, angeordnet ist, wobei der Strahlteiler so beschaffen und so angeordnet ist, dass er das sichtbare Licht transmittiert und von der Projektionsoptik her einfallendes, im Verkehrsraum reflektiertes Lidarlaserlicht auf einen Detektor reflektiert, und dass das DMD Modul ein Steuergerät aufweist, das dazu eingerichtet ist, Mikrospiegel des DMD Moduls und den Lidarlaser so anzusteuern, dass ein Verkehrsraum der Beleuchtungseinrichtung mit dem Lidarlaserlicht entfernungskodiert und richtungskodiert beleuchtbar ist.
-
Weiter ist bevorzugt, dass die Beleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet ist, Lidarlaserlicht über eine Projektionsoptik des Scheinwerfermoduls in einen Verkehrsraum der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung abzustrahlen und dass die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung dazu eingerichtet ist, in dem Verkehrsraum reflektiertes Lidarlaserlicht, das auf die DMD Mikrospiegelvorrichtung fällt, je nach Einfallswinkel entweder auf einen Detektor der Lidarvorrichtung oder aber nicht auf den Detektor zu richten.
-
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Strahlteiler in dem Scheinwerfermodul zwischen einer Lichtquelle des Scheinwerfermoduls, mit der sichtbares Licht emittierbar ist, und einer Projektionsoptik des Scheinwerfermoduls angeordnet ist, wobei der Strahlteiler so beschaffen und so angeordnet ist, dass er das sichtbare Licht transmittiert und von einem Lidarlaser der Lidarvorrichtung her einfallendes Lidarlaserlicht zu der Projektionsoptik des Scheinwerfermoduls reflektiert, und wobei das DMD Modul dazu eingerichtet und angeordnet ist, von einer Projektionsoptik des DMD Moduls her einfallendes im Verkehrsraum reflektiertes Lidarlaserlicht auf den Detektor zu reflektieren und dass das DMD Modul ein Steuergerät aufweist, das dazu eingerichtet ist, Mikrospiegel des DMD Moduls so anzusteuern, dass ein Verkehrsraum der Beleuchtungseinrichtung entfernungskodiert und richtungskodiert, d.h. nach Entfernungen und Richtungen zeitlich unterteilt, auf im Verkehrsraum reflektiertes Lidarlaserlicht empfangsabgetastet wird.
-
Bevorzugt ist auch, dass eine Detektionseinheit, die einen Strahlteiler und einen Detektor aufweist, in ein Scheinwerfermodul integriert ist und eine Beleuchtungseinheit, welche die Mikrospiegel des DMD-Moduls aufweist, eine vom Scheinwerfermodul separate Baugruppe ist. Dies ist für Systeme ohne DMD Scheinwerfer interessant.
-
Weiter ist bevorzugt, dass der Strahlteiler so beschichtet ist, dass er für sichtbares Licht der Lichtquelle transparent ist und dass er das Lidarlaserlicht reflektiert.
-
Bevorzugt ist auch, dass der Strahlteiler aus einem Beugungsgitter besteht, das auf die Projektionsoptik des Scheinwerferlichtmoduls aufgebracht ist oder das sich auf einer ebenen transparenten Platte befindet, die zwischen dem Detektor und der Projektionsoptik des Scheinwerferlichtmoduls liegt.
-
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Detektor ein Filter angeordnet ist, der nur Lidarlaserlicht transmittiert und der sichtbares Licht blockiert.
-
Weiter ist bevorzugt, dass der Detektor nur eine einzige zusammenhängend lichtempfindliche Detektionsfläche aufweist.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 eine Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung mit einem herkömmlichen Scheinwerfermodul und einem DMD Modul;
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung; und
- 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung.
-
1 zeigt im Einzelnen eine Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 10 mit einem herkömmlichen Scheinwerfermodul 12 und einem bekannten DMD Modul 14.
-
Eine Mikrospiegelvorrichtung 16 des DMD Moduls 14 ist über ein optisches Element 18 mit sichtbarem Licht 20 einer Lichtquelle 22 beleuchtbar. Das von der DMD Mikrospiegelanordnung 16 reflektierte sichtbare Licht 20 wird von einer DMD Projektionsoptik 24 in den Verkehrsraum abgestrahlt.
-
Das herkömmliche Scheinwerfermodul 12 weist keine eigene DMD Mikrospiegelvorrichtung auf. Es ist dazu eingerichtet, Lichtverteilungen sichtbaren Lichtes wie eine Abblendlichtlichtverteilung oder eine Fernlichtverteilung zu erzeugen und weist dazu insbesondere eine zur Emission von sichtbarem Licht eingerichtete Lichtquelle 28 und eine Projektionsoptik 30 für das sichtbare Licht 26 auf, welche dazu eingerichtet und angeordnet ist, das sichtbare Licht 26 in den Verkehrsraum abzustrahlen. Das Scheinwerfermodul 12 und das DMD Modul 14 sind strukturell und funktional voneinander getrennt.
-
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 32 mit einem Scheinwerfermodul 12 und einem DMD Modul 14 und weiteren Elementen 34, 38, 44, 46 die funktional und strukturell so zusammenwirken, dass die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 32 eine Lidarvorrichtung aufweist. Die Lidarvorrichtung weist einen Lidarlaser 34 auf, der dazu eingerichtet und angeordnet ist, die DMD Mikrospiegelvorrichtung 16 des DMD Moduls 14 räumlich möglichst gleichmäßig mit Lidarlaserlicht 36 zu beleuchten. Das Lidarlaserlicht 36 besitzt bevorzugt Wellenlängen im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Vorzugsweise liegen die Wellenlängen des Lidarlaserlichtes 36 im infraroten Bereich. So ist das projizierte Muster für den Fahrer unsichtbar. Die mit der Verwendung von Laserlicht verbundenen Gefahren fallen dann wegen der im Vergleich zu sichtbarem Licht niedrigeren Energie geringer aus, und die Schlechtwettereigenschaften werden verbessert. Die Beleuchtung erfolgt bevorzugt über eine Lidarlaseroptik 38, die zum Beispiel eine asphärische Linse aufweisen kann. Die Einstrahlrichtung des Lidarlasers 34 ist in Bezug auf die Anordnung der DMD Mikrospiegelvorrichtung 16 so festgelegt, dass das aus der Lidarlaseroptik 38 austretende Lidarlaserlicht 36 mit Hife der Mikrospiegel alternativ entweder in die Pupille der DMD Projektionsoptik 12 oder nicht in die Pupille der DMD Projektionsoptik 24 gelenkt werden kann. Die DMD Projektionsoptik 24 besteht aus einem Material wie Glas oder Plastik, das für sichtbares Licht 20 und das Lidarlaserlicht 36 transparent ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine nahezu beliebige Lichtverteilung, deren Muster von der Stellung der Mikrospiegel bestimmt wird, in den Verkehrsraum zu projizieren. Dies wird vom Steuergerät 40 gesteuert.
-
Das DMD-Modul 14 ist dazu eingerichtet, von der DMD Mikrospiegelvorrichtung 16 reflektiertes Lidarlaserlicht 36 in einen Verkehrsraum der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 32 zu richten. Das Scheinwerferlichtmodul 12 ist dazu eingerichtet, im Verkehrsraum reflektiertes Lidarlaserlicht 42 zu erfassen und auf einen Detektor 44 der Lidarvorrichtung zu richten. Dazu ist ein Strahlteiler 46 in dem Scheinwerfermodul 12 zwischen der Projektionsoptik 30 und der Lichtquelle 28 des Scheinwerfermoduls 12, mit der sichtbares Licht 26 emittierbar ist, angeordnet. Der Strahlteiler 46 ist so beschaffen und so angeordnet, dass er das sichtbare Licht 26 transmittiert und von der Projektionsoptik 30 her einfallendes Lidarlaserlicht 42, das im Verkehrsraum reflektiert und von der Projektionsoptik 30 des Scheinwerfer Lichtmoduls 12 erfasst worden ist, auf den Detektor 44 reflektiert. Das Steuergerät 40 des DMD Moduls 14 ist dazu eingerichtet und insbesondere dazu programmiert, Mikrospiegel des DMD Moduls 14 so anzusteuern, dass ein Verkehrsraum der Beleuchtungseinrichtung 32 mit dem Lidarlaserlicht 36 entfernungskodiert und richtungskodiert beleuchtbar ist.
-
Damit ist gemeint, dass dem Steuergerät 40 bekannt ist, an welchem Ort im Verkehrsraum (der durch seine Richtung und Entfernung in Bezug auf die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 32 gekennzeichnet ist) eine Reflexion überhaupt erfolgen kann, weil zu einem bestimmten Zeitpunkt nur dieser Ort beleuchtet wird. Wenn der Detektor dann eine Reflexion detektiert, kann das Steuergerät diese Reflexion dem Ort zuordnen und so eine Präsenz des reflektierenden Objektes an dem Ort detektieren.
-
2 zeigt damit insbesondere ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 32 mit einem Scheinwerfermodul 12 und einem DMD Modul 14, wobei die Beleuchtungseinrichtung 32 eine sowohl mit dem DMD Modul 14 als auch mit dem Scheinwerfermodul 12 strukturell und funktional zusammenwirkende Lidarvorrichtung aufweist.
-
Eine Detektionseinheit, die den Strahlteiler 46 und den Detektor 44 aufweist, kann in das Scheinwerfermodul 12 integriert sein. Eine Beleuchtungseinheit, welche die DMD Mikrospiegelvorrichtung 16 des DMD-Moduls 14 aufweist, kann eine vom Scheinwerfermodul 12 separate Baugruppe sein.
-
3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung mit einem Scheinwerfermodul und einem DMD Modul.
-
Im Vergleich zum Gegenstand der 2 sind beim Gegenstand der 3 die Positionen von Lidarlaser 34 und Detektor 44 vertauscht. Als Folge leuchtet der Lidarlaser 34 mit jedem Laserpuls jeweils den gesamten Verkehrsraum aus. Daher ist das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 mit weniger Laserlichtbelastung der Umgebung (bzw. des beleuchteten Verkehrsraums) verbunden als das Ausführungsbeispiel gemäß der 3. Die Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 32 ist beim Gegenstand der 3 dazu eingerichtet, Lidarlaserlicht 36 über die Projektionsoptik 30 des Scheinwerfermoduls 12 in den Verkehrsraum der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 32 abzustrahlen. Darüber hinaus ist die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 32 dazu eingerichtet, in dem Verkehrsraum reflektiertes Lidarlicht 42, das auf die DMD Mikrospiegelvorrichtung 16 fällt, je nach Einfallswinkel entweder auf den Detektor 44 der Lidarvorrichtung oder aber nicht auf den Detektor 44 zu richten.
-
Ein Strahlteiler 46 ist in dem Scheinwerfermodul 12 zwischen einer Lichtquelle 28 des Scheinwerfermoduls 12, mit der sichtbares Licht 26 emittierbar ist, und einer Projektionsoptik 30 des Scheinwerfermoduls 12 angeordnet. Der Strahlteiler 46 ist so beschaffen und so angeordnet, dass er das sichtbare Licht 26 transmittiert und von einem Lidarlaser 34 der Lidarvorrichtung her einfallendes Lidarlicht zu der Projektionsoptik 30 des Scheinwerfermoduls reflektiert. Das DMD Modul 14 ist dazu eingerichtet und angeordnet, von einer DMD Projektionsoptik 24 des DMD Moduls 14 her einfallendes, im Verkehrsraum reflektiertes Lidarlaserlicht 36 auf den Detektor 44 zu reflektieren. Das DMD Modul 14 weist ein Steuergerät 40 auf, das insbesondere durch seine Programmierung dazu eingerichtet ist, Mikrospiegel der DMD-Mikrospiegelvorrichtung 16 des DMD Moduls 14 so anzusteuern, dass ein Verkehrsraum der Beleuchtungseinrichtung 32 entfernungskodiert und richtungskodiert, d.h. nach Entfernungen und Richtungen zeitlich unterteilt, auf im Verkehrsraum reflektiertes Lidarlicht empfangsabgetastet wird.
-
Dazu stellt das Steuergerät 40 die Mikrospiegel so ein, dass nur Laserlicht, das an einem richtungsmäßig vom Steuergerät 40 vorbestimmten Ort reflektiert wurde, von den entsprechend eingestellten Mikrospiegeln der DMD Mikrospiegelvorrichtung 16 auf den Detektor 44 reflektiert wird. Wenn der Detektor 44 dann eine Reflexion zeitlich aufgelöst detektiert, kann das Steuergerät 40 diese Reflexion einer Richtung und einer Entfernung zuordnen und so die genaue Position des reflektierenden Objektes bestimmen.
-
Für sämtliche Ausführungsbeispiele gilt, dass der Detektor 44 ein solcher sein kann, der nur eine einzige zusammenhängend lichtempfindliche Detektionsfläche aufweist. Diese kann aus mehreren elektrisch zusammengeschalteten Einzelflächen bestehen, was die Empfindlichkeit erhöht. Darüber hinaus gilt für sämtliche Ausführungsbeispiele, dass vor dem Detektor 44 ein Filter angeordnet sein kann, der nur Lidarlaserlicht transmittiert und der das sichtbare Licht der Lichtquellen 22 und 28 blockiert.
-
Ebenfalls gilt für sämtliche Ausführungsbeispiele, dass der Strahlteiler 46 so beschichtet sein kann, dass er für sichtbares Licht der Lichtquelle 28 transparent ist und dass er das Lidarlaserlicht 36 reflektiert.
-
Alternativ dazu kann der Strahlteiler 46 aus einem Beugungsgitter bestehen, das auf die Projektionsoptik 30 aufgebracht ist oder das sich auf einer ebenen transparenten Platte befindet, die zwischen Detektor 44 und Projektionsoptik 30 liegt. Ein solches Beugungsgitter erzeugt eine wellenlängenselektive Strahlablenkung und kann daher zur räumlichen Trennung des sichtbaren Lichtes und des Lidarlaserlichtes verwendet werden.
-
Für jedes Ausführungsbeispiel gilt, dass das im Verkehrsraum reflektierte und vom Detektor detektierte Lidarlaserlicht im Form von Signalen des Detektors an das Steuergerät zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird. Aus dem Zeitverlauf der Signale (Zeitauflösung 0,2 ns bis 10 ns) und der projizierten Lidarlaserlichtverteilungen kann in Echtzeit eine dreidimensionale Abbildung der Umgebung berechnet werden. Lidarlaser 34, Detektor 44 und DMD Mikrospiegelvorrichtung 16 werden vom Steuergerät 40 synchron angesteuert, bzw. ausgelesen.
-
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
-
- WO 2016025055 A1 [0001, 0002]
- DE 102014219156 A1 [0004]
