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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung, einer Vorrichtung und einem Scheinwerfersystem nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Fahrzeugscheinwerfer können statt nur einer Glühlampe als Lichtquelle mehrere bis viele LEDs aufweisen, beziehungsweise als sogenannter Matrixscheinwerfer ausgebildet sein. Dabei können die Lichtquellen mittels eines entsprechenden Steuergeräts ansteuerbar sein, beispielsweise um einen Wechsel von Tagfahrlicht und Nachtfahrlicht zu bewirken.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, ein Scheinwerfersystem sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Mit dem hier vorgestellten Verfahren kann vorteilhafterweise eine non-verbale Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und vulnerablen Verkehrsteilnehmern ermöglicht werden, wodurch das Risiko einer Kollision vermindert werden kann.
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Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung mit einer lichtausgabefähigen Struktur für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Definieren eines Hellbereichs und eines Pupillenbereich der Scheinwerfereinrichtung, wobei im Hellbereich eine geplante Lichtausgabe vorgesehen ist und im Pupillenbereich eine Lichtausgabe zu unterdrücken ist, und
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Ansteuern der Scheinwerfereinrichtung derart, dass im Hellbereich eine Lichtausgabe durch die lichtausgabefähige Struktur bewirkt wird und im Pupillenbereich eine Lichtausgabe unterdrückt wird, insbesondere um von Extern bzw. aus einer Perspektive eines außerhalb des Fahrzeugs, insbesondere vor dem Fahrzeug, angeordneten Beobachters, einen Eindruck der Scheinwerfereinrichtung als blickendes Auge zu erwecken. Das heißt, mit anderen Worten, durch das Bewirken einer Lichtausgabe im Hellbereich und das Unterdrücken einer Lichtausgabe im Pupillenbereich kann der Eindruck der Scheinwerfereinrichtung als blickendes Auge erweckt werden. Hierbei sind der Pupillenbereich und der Hellbereich der Scheinwerfereinrichtung ein dem Fahrzeug abgewandter Bereich bzw. ein von Extern bzw. aus einer Perspektive eines außerhalb des Fahrzeugs, insbesondere vor dem Fahrzeug, angeordneten Beobachters sichtbarer Bereich der Scheinwerfereinrichtung.
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Insbesondere im urbanen Verkehr können viele Unfälle passieren mit vor allem für schwächere Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger oder Radfahrer fatalen oder gar tödlichen Folgen. Besonders gefährlich können vor diesem Hintergrund Abbiege- und Kreuzungsszenarien sein, wenn ein Verkehrsteilnehmer den anderen nicht sieht oder es zu einem Missverständnis kommt, wer wen gewähren lässt. In der Regel zeigt ein Verkehrsteilnehmer seinen Willen zum Abbiegen mit dem Blinker oder Handzeichen an, allerdings geschieht das nicht immer. Wenn sich die Verkehrsteilnehmer gegenseitig wahrnehmen, kann in Sekunden eine stillschweigende Übereinkunft stattfinden, wer als erster fahren darf. Diese Kommunikation kann non-verbal mittels Blickkontakt oder Gesten stattfinden. Dabei kann es auch zu Missverständnissen kommen, die wiederum der Grund für eine Kollision sein können. Noch gefährlicher können aber Situationen sein, in denen zum Beispiel der Fußgänger abgelenkt ist oder den Blick auf sein Smartphone richtet und ein herannahendes Fahrzeug gar nicht erst sieht. In Zukunft können noch autonome Fahrzeuge hinzukommen, die gar keinen Fahrer mehr haben, mit dem man Blickkontakt aufnehmen könnte. Das hier vorgestellte Verfahren kann vorteilhafterweise in eben solchen Situationen eingesetzt werden, wenn es um den Sekundenbruchteil gehen kann, den ein vulnerabler Verkehrsteilnehmer ein abbiegendes Auto eher sieht, um eine Kollision zu vermeiden. Eine erhöhte Aufmerksamkeit kann dabei mittels der Ansteuerung der lichtausgabefähigen Struktur zum Erwecken des Anscheins eines Auges erreicht werden. Die lichtausgabefähige Struktur der Scheinwerfereinrichtung, die auch als Scheinwerfer bezeichnet werden kann, kann beispielsweise eine Mehrzahl von Lichtquellen, wie zum Beispiel LEDs, umfassen. Die Scheinwerfereinrichtung kann damit als sogenannter Matrixscheinwerfer ausgebildet sein. Dabei können ausgewählte Lichtquellen beispielsweise unabhängig voneinander ansteuerbar sein, um den Hellbereich und den Pupillenbereich auszuformen. Ein Teil der Lichtquellen kann zum Beispiel unabhängig von den als Hellbereich definierten Lichtquellen ausgeschaltet werden, um so den dunklen, das heißt nicht erleuchtete, Pupillenbereich darzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann der Pupillenbereich beispielsweise durch eine schwarze Fläche ausgeformt sein, die zum Beispiel vor den Lichtquellen angeordnet sein kann, um deren Lichtausgabe zu unterdrücken. Das kann die Möglichkeit eröffnen, dass der Scheinwerfer mit einer augenähnlichen Erscheinung dargestellt werden kann: ein dunkles Zentrum (Pupille) vor hellem Hintergrund (Sclera). Die Scheinwerfereinrichtung kann damit als Auge und ein mit der Scheinwerfereinrichtung ausgebildetes Fahrzeug folglich als Gesicht wahrgenommen werden. In den letzten Hundertausenden oder auch Millionen Jahren hat die Evolution den Menschen hervorgebracht, der mit Wahrnehmungsorganen ausgestattet ist, die ihm die Wahrnehmung seiner Umwelt ermöglicht und seine Chancen Nahrung zu finden und Feinden zu entkommen optimiert hat. Nützliche Eigenschaften beziehungsweise Fähigkeiten im Sinne von Überleben oder Vermehren sind dabei tief in unserem Bewusstsein verankert. Dazu gehört bei der visuellen Wahrnehmung das Erkennen von bewegten Objekten und insbesondere Tieren (New, J., Cosmides, L.,und Tooby, J. 2007 »Category-specific attention for animals reflects ancestral priorities, not expertise«, Proceedings of the National Academy of Sciences 104: S. 16598 - 16603). Alles, das wie ein (Paar) Augen aussieht, kann vom menschlichen Gehirn mit erhöhter Priorität verarbeitet und auch im peripheren Sehen unbewusst wahrgenommen. Wenn also ein Fahrzeug beispielsweise mit zwei Scheinwerfereinrichtungen ausgestattet wird, die mit dem hier beschriebenen Verfahren betrieben werden, dann kann die Karosserie des Fahrzeugs vorteilhafterweise von Passanten als einem Gesicht ähnlich wahrgenommen werden, das versucht, Blickkontakt mit dem vulnerablen Verkehrsteilnehmer aufzunehmen. Dadurch kann vorteilhafterweise Aufmerksamkeit im Straßenverkehr erhöht und somit das Risiko einer Kollision verringert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des wiederholten Definierens eines Hellbereichs und zusätzlich oder alternativ eines Pupillenbereichs umfassen. Dabei kann der Pupillenbereich an einer zu der im Schritt des Definierens verschiedenen Stelle in der Scheinwerfereinrichtung definiert werden. Beispielsweise kann das Verfahren mehrere Schritte des Definierens aufweisen, in denen der Pupillenbereich an verschiedenen Stellen der Scheinwerfereinrichtung definiert werden kann. Das hat den Vorteil, dass eine Illusion einer Blickrichtung der Scheinwerfereinrichtung ähnlich zu einem menschlichen Auge erzeugt werden kann.
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Zudem kann das Verfahren einen Schritt des wiederholten Ansteuerns der Scheinwerfereinrichtung nach dem Schritt des wiederholten Definierens aufweisen. Dabei kann im Schritt des wiederholten Ansteuerns die Scheinwerfereinrichtung derart angesteuert werden, dass in dem im Schritt des wiederholten Definierens definierten Hellbereich eine Lichtausgabe durch die lichtausgabefähige Struktur bewirkt wird und in dem im Schritt des wiederholten Definierens definierten Pupillenbereich eine Lichtausgabe unterdrückt wird. Beispielsweise kann das Verfahren eine Vielzahl von Wiederholungen des Definierens und des Ansteuerns umfassen, wodurch der Eindruck eines sich innerhalb des Hellbereichs bewegenden Pupillenbereichs erzeugt werden kann. Je nach Ausbildung des Pupillenbereichs als statische Fläche oder als Teil der lichtausgabefähigen Struktur, kann diese Bewegung entweder tatsächlich oder durch eine optische Illusion erzeugt werden. Das hat den Vorteil, dass eine Änderung der „Blickrichtung“ bewirkt und die Illusion erzeugt werden kann, die Scheinwerfereinrichtung schaue beispielsweise einen Passanten direkt an.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Definierens der Pupillenbereich als ein runder Bereich definiert werden. Da auch Menschen eine runde Pupille haben, kann durch einen als rund definierten Pupillenbereich vorteilhafterweise die Optik der Scheinwerfereinrichtung als menschenähnlich optimiert werden. Wird der Hellbereich dabei beispielsweise durch das Tagfahrlicht dargestellt, kann das ein weiterer unbewusster Hinweis auf „Menschlichkeit“ sein, wodurch Aufmerksamkeit erzeugt werden kann, da kein anderer Primat eine weiße Sclera hat.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Definierens der Pupillenbereich von dem Hellbereich umgeben werden, insbesondere wobei der Pupillenbereich von dem Hellbereich umschlossen werden kann. Das heißt, mit anderen Worten, der Pupillenbereich kann als ein von dem Hellbereich teilweise oder vollständig umschlossener Bereich definiert werden. Beispielsweise kann der Pupillenbereich zentral in der lichtausgabefähigen Struktur angeordnet sein und zusätzlich oder alternativ der Pupillenbereich zum Beispiel zu mindestens 90 Prozent von dem Hellbereich umschlossen sein, wenn der Pupillenbereich an einem Rand der lichtausgabefähigen Struktur definiert wird. Das hat den Vorteil, dass der optische Eindruck der Scheinwerfereinrichtung als Auge optimiert werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Einlesens eines Umgebungssignals von einem im Pupillenbereich angeordneten Sensor umfassen, wobei das Umgebungssignal ein Abbild der Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren kann. Dabei kann das Umgebungssignal an eine Fahrzeugsteuerung weitergeleitet werden. Beispielsweise kann der Pupillenbereich als Umfeldsensor wie zum Beispiel ein Radar oder Lidar ausgebildet sein. Dabei kann unter Verwendung des Umgebungssignals eine von dem Sensor erfasste Umgebung an die Fahrzeugsteuerung bereitgestellt werden. Die Fahrzeugsteuerung kann zum Beispiel ausgebildet sein, um entsprechend der erfassten Umgebung verschiedene Komponenten des Fahrzeugs anzusteuern, beispielsweise um ein automatisches Abstandhalten zu anderen Fahrzeugen zu bewirken oder ein Warnsignal in einer Gefahrensituation auszugeben. Sollte die dunkle Pupille der Scheinwerfereinrichtung durch einen Sensor wie Radar oder Lidar dargestellt werden, können die Pupille und der Sensor statisch ausgelegt sein. Vorteilhafterweise können durch die Kombination der Scheinwerfereinrichtung mit einem Sensor Kosten eingespart werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Definierens als Hellbereich nur ein Teil der lichtausgabefähigen Struktur der Scheinwerfereinrichtung definiert werden kann. Beispielsweise kann die Scheinwerfereinrichtung als Matrixscheinwerfer ausgebildet sein. Die eigentliche Aufgabe von Matrixscheinwerfern liegt darin, die vorausliegende Straße selektiv auszuleuchten, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden. Bei Tageslicht aber kann im Schritt des Definierens so ein Matrixscheinwerfer auch dazu genutzt werden, eine Sclera darzustellen. Dabei kann mittels selektiven Ansteuerns der lichtausgabefähigen Struktur auch bei einem statischen Pupillenbereich die optische Illusion erzeugt werden, dass das dunkle Zentrum relativ zur hellen Umrandung bewegbar ist. Vorteilhafterweise kann dadurch auf kostengünstige Weise eine Blickführung der augenähnlichen Scheinwerfereinrichtung ermöglicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ansteuerns ein Bewegen eines beweglichen Abdeckelement angesteuert werden. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Ansteuerns ein Aktivieren eines Teils der lichtausgabefähigen Struktur unterdrückt werden. Beispielsweise kann der Pupillenbereich durch das Abdeckelement ausgeformt sein, das beispielsweise vor der lichtausgabefähigen Struktur angeordnet und bewegt werden kann. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Bewegen des Pupillenbereichs und damit die Illusion einer Blickrichtung erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Teil der lichtausgabefähigen Struktur, beispielsweise hinter dem Abdeckelement, nicht aktiviert werden, um vorteilhafterweise Energie einzusparen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ansteuerns eine weitere Scheinwerfereinrichtung angesteuert werden, um ein Scheinwerfersystems mit zwei Scheinwerfereinrichtungen zeitgleich zu steuern. Die weitere Scheinwerfereinrichtung kann beispielsweise gleich der Scheinwerfereinrichtung ausgebildet sein und entsprechend angesteuert werden. Ein solches Scheinwerfersystem bietet den Vorteil, dass es einem Paar Augen gleichen kann, die beispielsweise für einen non-verbale Kommunikation im Straßenverkehr genutzt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Definierens ein weiterer Pupillenbereich der weiteren Scheinwerfereinrichtung an einer im Wesentlichen gleichen Position bzw. Relativposition definiert werden wie der Pupillenbereich in der Scheinwerfereinrichtung. Beispielsweise können die Scheinwerfereinrichtung und die weitere Scheinwerfereinrichtung synchron angesteuert werden, um beispielsweise die jeweiligen Pupillenbereiche gleichzeitig in die gleiche Richtung zu verschieben. Vorteilhafterweise kann dadurch die Illusion eines Augenpaars optimiert werden. Im Zielbild könnte ein Auto mit einem solchen Scheinwerfersystem vulnerable Verkehrsteilnehmer erkennen und bei antizipierter Kollision mit den „Scheinwerfern-Augen“ anvisieren, um deren Aufmerksamkeit auf sich zu lenken und so einen Unfall zu vermeiden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ansteuerns die Scheinwerfereinrichtung unter Verwendung eines Lenksignals und zusätzlich oder alternativ eines Blinkersignals und zusätzlich oder alternativ eines Fahrplansignals und zusätzlich oder alternativ eines Umgebungssignals und zusätzlich oder alternativ eines Augensignals angesteuert werden. Dabei kann das Lenksignal einen Lenkwinkel des Fahrzeugs repräsentieren, das Blinkersignal kann eine Lichtausgabe einer Blinkeinheit des Fahrzeugs repräsentieren, das Fahrplansignal kann eine geplante Aktion des Fahrzeugs repräsentieren, das Umgebungssignal kann ein Abbild einer Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren und das Augensignal kann ein Abbild einer Augenbewegung einer im Fahrzeug angeordneten Person repräsentieren. Das hat den Vorteil, dass die „Blickrichtung“ der Scheinwerfereinrichtung über eine Datenfusion gesteuert werden kann. Zum einen kann die Information über den Lenkwinkel und zusätzlich oder alternativ einen gesetzten Blinker genutzt werden, um einen Abbiegevorgang zu erkennen. Zudem können insbesondere autonome Autos aus ihrer Fahrplanung wissen, wo sie abbiegen möchten. Ein solch hinterlegter Fahrplan kann dann zum Ansteuern des Pupillenbereichs genutzt werden. Zum anderen kann man im Fahrzeug verbaute Umfeldsensorik, wie Frontkamera, Radar oder Lidar nutzen, um vulnerable Verkehrsteilnehmer und deren Position und Bewegungsvektor zu detektieren. Aus dieser Information lassen sich potentielle Kollisionspartner ermitteln sowie eine Richtung für die Blickrichtung. Es kann aber auch zusätzlich oder alternativ eine Fahrerbeobachtungskamera genutzt werden, um die Blickrichtung des Fahrers zu detektieren und diese mit Hilfe von „Scheinwerfern-Augen“ optisch zu „verstärken“.
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Das hier vorgestellte Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern beziehungsweise umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Zudem wird ein Scheinwerfersystem für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Scheinwerfersystem mindestens eine Variante der zuvor vorgestellten Scheinwerfereinrichtung und eine Variante der zuvor vorgestellten Vorrichtung zum Betreiben der Scheinwerfereinrichtung umfasst. Beispielsweise kann das Scheinwerfersystem zwei Scheinwerfereinrichtungen umfassen, die gleichzeitig ansteuerbar sein können. Vorteilhafterweise kann das Scheinwerfersystem dadurch als augenähnlich wahrgenommen werden. Wird beispielsweise ein Fahrzeug mit einem solchen Scheinwerfersystem ausgestatten, dann kann dieses im Straßenverkehr höhere Aufmerksamkeit erregen, wodurch Unfälle vermieden werden können. Dabei geht es in dieser Funktion darum, die Fahrzeugaugen nicht durch Displays darzustellen, sondern die Fahrzeugfront selbst kann zum Gesicht werden, dessen Augen die Scheinwerfer sind. Viele Menschen geben Autos ohnehin menschliche Attribute, was sich in Bemerkungen äußert, wie die Scheinwerfer hätten einen bösen Blick oder das Auto sehe freundlich aus.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Scheinwerfersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung mit einer lichtausgabefähigen Struktur für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung mit einer lichtausgabefähigen Struktur für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einem Scheinwerfersystem;
- 5 eine schematische Darstellung eines Scheinwerfersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einem Scheinwerfersystem; und
- 7 eine schematische Darstellung eines Scheinwerfersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Scheinwerfersystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Scheinwerfersystem 100 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel Scheinwerfereinrichtung 105 und beispielhaft eine weitere Scheinwerfereinrichtung 110. Beide Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 weisen eine lichtausgabefähige Struktur 115 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von LEDs umfasst, die von einer Vorrichtung 120 ansteuerbar sind. Die Vorrichtung 120 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um einen Hellbereich 125 und einen Pupillenbereich 130 der Scheinwerfereinrichtung 105 zu definieren, ebenso wie einen weiteren Hellbereich 135 und einen weiteren Pupillenbereich 140 der weiteren Scheinwerfereinrichtung 110. Dabei ist in den Hellbereichen 125, 135 jeweils eine geplante Lichtausgabe bewirkt und in den Pupillenbereichen 130, 140 ist in der hier gezeigten Darstellung eine Lichtausgabe unterdrückt, insbesondere um von Extern einen Eindruck des Scheinwerfersystems 100 als ein Paar blickender Auge zu erwecken. Lediglich beispielhaft sind beide Pupillenbereiche 130, 140 in diesem Ausführungsbeispiel rund definiert und der weitere Pupillenbereich 140 der weiteren Scheinwerfereinrichtung 110 ist an einer im Wesentlichen gleichen Position definiert wie der Pupillenbereich 130 in der Scheinwerfereinrichtung 105. Beide Pupillenbereiche 130, 140 sind in diesem Ausführungsbeispiel zentral innerhalb der Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 angeordnet und somit beispielhaft von den Hellbereichen 125, 135 vollständig umschlossen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung mit einer lichtausgabefähigen Struktur für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Verfahren 200 kann zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung, wie sie in der vorangegangenen Figur beschrieben wurde, eingesetzt werden.
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Hierfür umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 205 des Definierens eines Hellbereichs und eines Pupillenbereich der Scheinwerfereinrichtung, wobei im Hellbereich eine geplante Lichtausgabe vorgesehen ist und im Pupillenbereich eine Lichtausgabe zu unterdrücken ist.
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Zudem umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 210 des Ansteuerns der Scheinwerfereinrichtung derart, dass im Hellbereich eine Lichtausgabe durch die lichtausgabefähige Struktur bewirkt wird und im Pupillenbereich eine Lichtausgabe unterdrückt wird, insbesondere um von Extern einen Eindruck der Scheinwerfereinrichtung als blickendes Auge zu erwecken.
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In einem Ausführungsbeispiel sind hierbei der Pupillenbereich und der weitere Pupillenbereich als bewegliche Abdeckelemente ausgebildet, die im Schritt 210 des Ansteuerns angesteuert werden, um eine gewünschte Bewegung und damit Ausrichtung der Pupillenbereiche zu erzielen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zusätzlich oder alternativ ein Aktivieren eines Teils der lichtausgabefähigen Struktur unterdrückt werden, um dadurch den Pupillenbereich auszuformen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Betreiben einer Scheinwerfereinrichtung mit einer lichtausgabefähigen Struktur für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Verfahren 200 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen 2 beschriebenen Figur, mit dem Unterschied, dass es zusätzliche und/oder alternative Schritte aufweist.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 205 des Definierens lediglich beispielhaft der Pupillenbereich als ein runder Bereich definiert, der beispielhaft von dem Hellbereich umschlossen wird. Dadurch wird der Eindruck eines blickenden Auges optimiert. Zudem wird in diesem Ausführungsbeispiel in diesem Schritt 205 ein weiterer Pupillenbereich einer weiteren Scheinwerfereinrichtung an einer im Wesentlichen gleichen Position definiert wie der Pupillenbereich in der Scheinwerfereinrichtung. Die weitere Scheinwerfereinrichtung ist beispielhaft kongruent zu der Scheinwerfereinrichtung ausgebildet und ansteuerbar. Dabei werden lediglich beispielhaft als Hellbereiche der Scheinwerfereinrichtung und der weiteren Scheinwerfereinrichtung nur jeweils ein Teil der lichtausgabefähigen Strukturen definiert, um ein selektives Ausleuchten einer Umgebung zu ermöglichen.
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Das Verfahren 200 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel weiterhin einen Schritt 300 des Einlesens eines Umgebungssignals von einem im Pupillenbereich angeordneten Sensor. Dabei repräsentiert das Umgebungssignal lediglich beispielhaft ein Abbild der Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Umgebungssignal an eine Fahrzeugsteuerung weitergeleitet wird.
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Im darauf folgenden Schritt 210 des Ansteuerns wird in diesem Ausführungsbeispiel neben der Scheinwerfereinrichtung gleichzeitig die weitere Scheinwerfereinrichtung angesteuert, um ein Scheinwerfersystems mit zwei Scheinwerfereinrichtungen zeitgleich zu steuern. Dabei werden lediglich beispielhaft beide Scheinwerfereinrichtungen unter Verwendung des Umgebungssignals angesteuert, um die Illusion einer Blickrichtung auf ein Objekt in der Umgebung zu erzeugen.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Schritt des Ansteuerns zusätzlich oder alternativ unter Verwendung eines Lenksignals und/oder eines Blinkersignals und/oder eines Fahrplansignals und/oder eines Augensignals durchgeführt werden. Dabei kann das Lenksignal einen Lenkwinkel des Fahrzeugs repräsentieren, das Blinkersignal kann eine Lichtausgabe einer Blinkeinheit des Fahrzeugs repräsentieren, das Fahrplansignal kann eine geplante Aktion des Fahrzeugs repräsentieren und das Augensignal kann ein Abbild einer Augenbewegung einer im Fahrzeug angeordneten Person repräsentieren.
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In einem Ausführungsbeispiel folgt auf den Schritt 210 des Ansteuerns ein Schritt 305 des wiederholten Definierens eines Hellbereichs und eines Pupillenbereichs, wobei der Pupillenbereich an einer zu der im Schritt des Definierens verschiedenen Stelle in der Scheinwerfereinrichtung definiert wird.
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Daraufhin folgt lediglich beispielhaft ein Schritt 310 des wiederholten Ansteuerns der Scheinwerfereinrichtung. Dabei wird im Schritt 310 des wiederholten Ansteuerns die Scheinwerfereinrichtung derart angesteuert, dass in dem im Schritt 305 des wiederholten Definierens definierten Hellbereich eine Lichtausgabe durch die lichtausgabefähige Struktur bewirkt wird und in dem im Schritt des wiederholten Definierens definierten Pupillenbereich eine Lichtausgabe unterdrückt wird. Lediglich beispielhaft wird im Schritt 310 des wiederholten Ansteuerns die Scheinwerfereinrichtung unter Verwendung eines Lenksignals angesteuert, das einen Lenkwinkel des Fahrzeugs repräsentiert. Ansprechend auf eine Änderung des Lenkwinkels werden daher beispielhaft der Schritt 305 des wiederholten Definierens und der Schritt 310 des wiederholten Ansteuerns wiederholt durchgeführt.
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Mit anderen Worten ist es mit dem Verfahren 200 möglich, ein Fahrzeug mit Attributen auszustatten, die Augen beziehungsweise einem Gesicht ähneln. In den letzten Hundertausenden oder auch Millionen Jahren hat die Evolution den Menschen hervorgebracht, der mit Wahrnehmungsorganen ausgestattet ist, die ihm die Wahrnehmung seiner Umwelt ermöglicht und seine Chancen, Nahrung zu finden und Feinden zu entkommen, optimiert hat. Nützliche Eigenschaften beziehungsweise Fähigkeiten im Sinne von Überleben oder Vermehren sind dabei tief in unserem Bewusstsein verankert. Dazu gehört bei der visuellen Wahrnehmung das Erkennen von bewegten Objekten und insbesondere Tieren (New, J., Cosmides, L.,und Tooby, J. 2007 »Category-specific attention for animals reflects ancestral priorities, not expertise«, Proceedings of the National Academy of Sciences 104: S. 16598 - 16603). Alles, was wie ein (Paar) Augen aussieht wird vom menschlichen Gehirn mit erhöhter Priorität verarbeitet und auch im peripheren Sehen unbewusst wahrgenommen. Wenn man eine Fahrzeugfront als Gesicht abstrahiert, ist es naheliegend, den Scheinwerfern die Augenfunktion zuzuschreiben. Moderne Fahrzeugscheinwerfer besitzen heute häufig nicht mehr nur eine Glühlampe als Lichtquelle, sondern mehrere bis viele LEDs beziehungsweise einen sogenannten Matrixscheinwerfer. Das eröffnet die Möglichkeit, dass ein Scheinwerfer mit einer augenähnlichen Erscheinung dargestellt werden kann: ein dunkles Zentrum (Pupille) vor hellem Hintergrund (Sclera), wobei die Pupille ihre relative Position zur Sclera verändern kann, indem sie und die Sclera sich relativ zueinander bewegen. Die eigentliche Aufgabe von Matrixscheinwerfern liegt darin, die vorausliegende Straße selektiv auszuleuchten ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden, bei Tageslicht aber könnte so ein Matrixscheinwerfer auch dazu genutzt werden, eine Sclera darzustellen. Das dunkle Zentrum kann dabei eine schwarze Fläche sein, es könnte aber auch ein anderer Umfeldsensor wie ein Radar oder Lidar sein, wie sie in immer mehr Autos ohnehin schon verbaut sind. Sollte die dunkle Pupille durch einen Umfeldsensor wie Radar oder Lidar dargestellt werden, ist davon auszugehen, dass die Pupille / der Sensor statisch ausgelegt ist. Wichtig ist, dass sich das dunkle Zentrum relativ zur hellen Umrandung bewegen lässt, entweder tatsächlich oder durch eine optische Illusion, damit man eine Änderung der „Blickrichtung“ erzeugen kann. Wird die Sclera durch das Tagfahrlicht dargestellt, ist das ein weiterer unbewusster Hinweis auf „Menschlichkeit“, was Aufmerksamkeit erzeugt, da kein anderer Primat eine weiße Sclera hat. Neben der Wirkungsweise der menschlichen Wahrnehmung und der Gestaltung einer Fahrzeugfront als Gesicht mit den Augen als Scheinwerfer benötigt die Erfindung eine dritte Komponente: Die Steuerung der „Blickrichtung“. Die Blickrichtung wird beispielhaft gesteuert über eine Datenfusion. Zum einen kann die Information über den Lenkwinkel und einen gesetzten Blinker genutzt werden, um einen Abbiegevorgang zu erkennen. Autonome Autos wissen ja aus ihrer Fahrplanung ja, wo sie abbiegen möchten. Zum anderen nutzt man die Umfeldsensorik wie Frontkamera, Radar, Lidar um vulnerable Verkehrsteilnehmer und deren Position und Bewegungsvektor zu detektieren. Aus dieser Information lassen sich potentielle Kollisionspartner ermitteln sowie eine Richtung für die Blickrichtung. Es kann aber auch eine Fahrerbeobachtungskamera genutzt werden, um die Blickrichtung des Fahrers zu detektieren und diese mit Hilfe von „Scheinwerfern-Augen“ optisch zu „verstärken“. Im Zielbild würde ein Auto vulnerable Verkehrsteilnehmer erkennen und bei antizipierter Kollision mit den „Scheinwerfern-Augen“ anvisieren, um deren Aufmerksamkeit auf sich zu lenken und so einen Unfall zu vermeiden.
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4 zeigt eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 400 mit einem Scheinwerfersystem 100. Das hier dargestellte Scheinwerfersystem 100 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen 1 beschriebenen Scheinwerfersystem und umfasst eine Scheinwerfereinrichtung 105, eine weitere Scheinwerfereinrichtung 110 und eine Vorrichtung 120 zum Ansteuern der Scheinwerfereinrichtungen 105, 110.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 120 ausgebildet, um unter Verwendung eines Lenksignals 405, das einen Lenkwinkel des Fahrzeugs 400 repräsentiert und eines Blinkersignals 410 das eine Lichtausgabe einer Blinkeinheit 415 des Fahrzeugs 400 repräsentiert, die beiden Scheinwerfereinrichtungen zeitgleich anzusteuern. Dabei sind der Pupillenbereich 130 und der weitere Pupillenbereich 140 durch wiederholtes Definieren und Ansteuern innerhalb der Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 in verschiedene Richtungen bewegbar, um somit die Illusion einer Blickrichtung des Fahrzeugs 400 zu generieren, wenn die Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 als Augen wahrgenommen werden.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Scheinwerfersystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Scheinwerfersystem 100 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen 1 und 4 beschriebenen Scheinwerfersystem und ist mittels eines Verfahrens, wie es in den vorangegangenen 2 und 3 beschrieben wurde, steuerbar.
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Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel als jeweiliger Hellbereich 125, 135 lediglich ein Teil der lichtausgabefähigen Struktur der Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 definiert. In der hier gezeigten Abbildung entsprechen die definierten Hellbereiche 125, 135 lediglich beispielhaft einem Tagfahrlicht des Scheinwerfersystems 100, wobei ein „Blick“ der augenähnlichen Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 geradeaus ausgerichtet ist.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 120 ausgebildet, um eine solche Blickrichtung durch ein wiederholtes Definieren und Ansteuern der Hellbereiche 125, 135 zu steuern. Hierfür ist die Vorrichtung ausgebildet, um ein Umgebungssignal 500 von einem im Pupillenbereich 130 angeordneten Sensor 505 einzulesen, wobei das Umgebungssignal 500 ein Abbild der Umgebung des Fahrzeugs repräsentiert. Lediglich beispielhaft ist das eingelesene Umgebungssignal 500 einerseits an eine Fahrzeugsteuerung 510 weiterleitbar, andererseits ist die Vorrichtung 120 beispielhaft ausgebildet, um unter Verwendung des Umgebungssignals 500 die Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 entsprechend der in der Umgebung erfassten Objekte, wie beispielhaft andere Verkehrsteilnehmer, anzusteuern.
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Die Vorrichtung 120 ist in einem Ausführungsbeispiel zudem ausgebildet, um die Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 unter Verwendung eines Fahrplansignals 515 anzusteuern, das beispielhaft von einem Streckenplaner 520 bereitstellbar ist und eine geplante Aktion des Fahrzeugs repräsentiert.
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6 zeigt eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 400 mit einem Scheinwerfersystem 100. Das hier dargestellte Fahrzeug 400 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen 4 beschriebenen Fahrzeug. Dabei ist das Scheinwerfersystem 100 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um unter Verwendung eines Augensignals 600, das ein Abbild einer Augenbewegung einer im Fahrzeug angeordneten Person repräsentiert, die Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 so anzusteuern, dass die Pupillenbereiche 130, 140 in Richtung einer außerhalb des Fahrzeugs 400 angeordneten Person 605 bewegbar sind. Dabei sind die Augenbewegungen einer Person innerhalb des Fahrzeugs 400 lediglich beispielhaft von einer Fahrerbeobachtungskamera 610 erfassbar und an die Vorrichtung 120 des Scheinwerfersystems 100 bereitstellbar.
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Bei dieser Erfindung geht es um den Sekundenbruchteil, den ein vulnerabler Verkehrsteilnehmer ein abbiegendes Auto eher sieht, um eine Kollision zu vermeiden. Dies wird erreicht, indem das Auto versucht, Blickkontakt mit dem vulnerablen Verkehrsteilnehmer aufzunehmen. Dieser Effekt ist wissenschaftlich nachgewiesen, wie zum Beispiel in „Autonomous Driving: Framework for Pedestrian Intention Estimation in a Real World Scenario“, Morales Alvarez, W., Moreno, F. M., Sipele, O., Smirnov, N., Olaverri-Monreal, C. (2020). Proceedings IEEE Intelligent Vehicle Symposium 2020, Las Vegas, US dargestellt. In dieser Funktion geht es darum, die Fahrzeugaugen nicht durch Displays darzustellen, sondern die Fahrzeugfront selbst wird zu Gesicht, dessen Augen die Scheinwerfer sind. Viele Menschen geben Autos ohnehin menschliche Attribute, was sich in Bemerkungen äußert, wie die Scheinwerfer haben einen bösen Blick oder das Auto sieht freundlich aus.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Scheinwerfersystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Scheinwerfersystem 100 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen 1, 4, 5 und 6 beschriebenen Scheinwerfersystem und ist mittels eines Verfahrens, wie es in den vorangegangenen 2 und 3 beschrieben wurde, steuerbar.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Pupillenbereiche 130, 140 der Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 jeweils als runder Bereich definiert, die von den Hellbereichen 125, 135 umgeben sind. Dabei sind die Pupillenbereiche 130, 140 lediglich beispielhaft als statische schwarze Flächen im Zentrum der Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 ausgebildet, in denen beispielhaft eine Lichtausgabe unterdrückt wird, während in diesem Ausführungsbeispiel als Hellbereiche 125, 135 jeweils nur ein Teil der lichtausgabefähigen Strukturen definiert sind. In einem Ausführungsbeispiel sind die Hellbereiche 125, 135 mittels des Tagfahrlichts des Fahrzeugs aktiviert. Durch die Anordnung der Hellbereiche 125, 135 auf einer in der hier gezeigten Abbildung rechten Seite der Scheinwerfereinrichtungen 105, 110 entsteht der Eindruck einer Blickrichtung nach rechts. Die Funktion des selektiven Ausleuchtens wird nur bei Dunkelheit benötigt, so dass ein Matrixscheinwerfer in einem Taglichtmodus eine Blickrichtungsfunktion übernehmen kann.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
