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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes nach den unabhängigen Ansprüchen.
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Aus dem Stand der Technik ist grundsätzlich bekannt, insbesondere fotochrome Scheiben eines Fahrzeuges intelligent anzusteuern, um beispielsweise Personen gezielt zu verschatten. So beschreibt die
DE 10 2018 129 099 A1 eine Steuerung des Fenstertönungsgrads zum Schutz des Innenraumes eines autonomen Fahrzeuges. Dabei beinhaltet das Fahrzeug fotochrome Fenster, wobei ein Prozessor ein Sonnenprofil auf Grundlage aufgenommener Bilder bestimmt. Der Prozessor bestimmt zudem einen Schutzmodus auf Grundlage des Sonnenprofils, um eine aktuelle Sonneneinstrahlung auf einen Innenbereich des Fahrzeuges zu reduzieren.
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Die
DE 10 2017 124 372 A1 betrifft eine Steuerungsvorrichtung für den Durchlassgrad eines Fahrzeugfensters. Das Fahrzeug kann eine Kamera umfassen, die Bilder ausgibt, die von einem Fahrzeuginsassen gemacht wurden. Das Fahrzeug kann auch ein künstliches neuronales Netzwerk umfassen, das auf Computerhardware läuft, die sich an Bord des Fahrzeuges befindet. Das künstliche neuronale Netzwerk ist dazu ausgebildet, den Insassen des Fahrzeuges zu klassifizieren und abhängig von der Klassifikation den Durchlassgrad mindestens eines Fensters anzusteuern.
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Die
US 2002/0135073 A1 betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines autonomen Fahrzeuges für Transportdienste. Dabei kann das Fahrzeug eine tönbare Scheibe aufweisen, die gezielt angesteuert werden kann.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass ein Steuerbefehl zur Tönung von Fenstern, beispielsweise eines Fahrzeuges, in Abhängigkeit von Sensordaten eines mit der Scheibe direkt verbundenen Sensors erfolgt. Somit sind die Sensorik und die Anwendung stets räumlich und zeitlich miteinander verbunden, was jedoch zu entsprechenden Nachteilen, insbesondere hinsichtlich möglicher Anwendungen führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes derart weiterzuentwickeln, dass die Anwendung unabhängig von der Sensorik ausgebildet ist.
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Gelöst wird die vorliegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes, das eine Ansteuerung einer Transparenz mindestens eines Bereichs des Oberflächenelementes auf Basis von Lichteinfallsdaten umfasst. Die Lichteinfallsdaten können Informationen zum aktuellen und/oder potentiellen Lichteinfall umfassen.
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Die Lichteinfallsdaten stammen zumindest teilweise von mindestens einer externen, nicht direkt mit dem Oberflächenelement verbundenen Quelle. In anderen Worten stammen die Lichteinfallsdaten nicht ausschließlich von einer mit dem Oberflächenelement direkt verbundenen Quelle, sozusagen einem lokalen Sensor. Ein solcher lokaler Sensor kann vor allem physisch und/oder elektrisch direkt mit dem Oberflächenelement verbunden sein und den direkten Lichteinfall durch das Oberflächenelement messen. Das Verfahren kann das Empfangen der Daten der externen Quelle umfassen. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung ausschließlich auf Basis von Lichteinfallsdaten mindestens einer externen Quelle.
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Es kann sich bei dem Oberflächenelement insbesondere um eine Scheibe eines Transportmittels oder eines Gebäudes oder um das Visier eines Helmes handeln. Ferner kann es sich um eine Scheibe einer Brille, bspw. einer Sonnenbrille, Datenbrille oder Hologrammbrille, handeln. Eine Tönung ist somit als Verminderung des Lichteinfalls durch mindestens einen Bereich des Oberflächenelementes zu verstehen, wobei dies durch eine Anpassung der Transparenz des mindestens einen Bereiches erreicht wird.
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Das mindestens eine Oberflächenelement kann eine Glasaußenfläche eines Transportmittels sein, die insbesondere hinsichtlich ihrer Transparenz anpassbar ist, in anderen Worten tönbar ist. Das Oberflächenelement ist durchleuchtbar und vorzugsweise transparent. Bei dem Transportmittel handelt es sich insbesondere um ein Fahrzeug, vor allem ein Personenkraftfahrzeug. Es kann auch ein Reisebus, ein Wohnwagen, ein Schienenfahrzeug oder ein Flugzeug sein. Das Oberflächenelement kann bspw. einen Innenraum eines Transportmittels begrenzen. Ferner kann das Oberflächenelement einen nicht abgeschlossenen Bereich begrenzen, bspw. einen Abstellort und/oder Aufenthaltsort, der vorzugsweise zu einer Seite hin von dem Oberflächenelement begrenzt wird. Bei dem Oberflächenelement kann es sich dabei bspw. um einen Sonnenschutz, wie bspw. eine Überdachung oder einen Sonnenschirm, handeln.
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Unter dem Begriff „Bereich“ ist ein Abschnitt des Oberflächenelementes zu verstehen. Insbesondere kann das Oberflächenelement zuvor in unterschiedliche Bereiche eingeteilt werden, wobei abhängig von der beabsichtigten Tönung nur bestimmte Bereiche getönt werden. Dabei können Bereiche des Oberflächenelementes selektiv und unabhängig voneinander bezüglich ihrer Transparenz anpassbar sein.
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Unter einem Bereich kann vor allem ein Pixel zu verstehen sein. In anderen Worten lässt sich das Oberflächenelement mittels der Ansteuerung vorzugsweise pixelweise in seiner Transparenz verändern. Das Oberflächenelement kann sich somit in feiner pixelorientierter Auflösung in der Transparenz ansteuern lassen.
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Der Begriff „extern“ kann sich auf die Abkopplung zum Oberflächenelement beziehen. Ferner kann dieser auf eine Position außerhalb des Oberflächenelementes, und ferner bevorzugt außerhalb des Transportmittels oder des Gebäudes, das das Oberflächenelement umfasst, verstanden werden. Vor allem besteht keine physische oder elektrische Verbindung mit dem Oberflächenelement. Es kann sich die mindestens eine externe Quelle außerhalb des Oberflächenelementes, vorzugsweise außerhalb des Transportmittels oder außerhalb des Gebäudes, befinden.
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Externe Datenquellen können bspw. andere Transportmittel, bspw. Fahrzeuge, sein, die sich vorzugsweise in einer Umgebung des Oberflächenelementes befinden. Diese können Sensoren umfassen, die Lichteinfallsdaten aufnehmen und weitergeben können. Beispielsweise, wenn es sich bei dem Oberflächenelement um eine Scheibe eines Transportmittels handelt, können die Lichteinfallsdaten von anderen in der Nähe befindlichen Transportmitteln stammen. Diese können mit dem Transportmittel, dessen Oberflächenelemente gezielt getönt werden können, eine Flotte bilden, wobei innerhalb dieser Flotte Daten zum Lichteinfall ausgetauscht werden. Die Übertragung kann insbesondere mittels Car2X-Kommunikation erfolgen. Durch die Kombination zu einer Flotte kann die Fenstersteuerung von Transportmitteln, bspw. Fahrzeugen, mit einfacher oder älterer Sensorik von den Daten aus modernen oder komplexeren Transportmitteln profitieren.
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Ferner können unter einer externen Quelle ein Onlinedienst und/oder eine Umweltdatenstation verstanden werden. Ein Onlinedienst kann beispielsweise ein Wetterserver sein. Unter einer Umweltdatenstation ist insbesondere eine Station zu verstehen, die Informationen zum Wetter und/oder Sonneneinstrahlung sammelt, und von der entsprechende Lichteinfallsdaten abgerufen werden können. Ferner kann die externe Quelle eine Umfeldkarte darstellen, die Lichteinfallsdaten umfasst.
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Lichteinfallsdaten umfassen insbesondere einen Winkel, unter dem Licht auf das Oberflächenelement fällt bzw. fallen wird. Die Lichteinfallsdaten können ferner Informationen zur Tageszeit und/oder Jahreszeit und/oder zum Wetter und/oder zur Position der externen Quelle umfassen. Am vorteilhaftesten umfassen die Lichteinfallsdaten den Ort, an dem die Daten aufgenommen wurden, sowie die Uhrzeit, zu der die Daten aufgenommen wurden, in anderen Worten einen Zeitstempel.
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Das Verfahren kann eine prädiktive Bestimmung des Lichteinfalls durch das Oberflächenelement auf Basis der Lichteinfallsdaten und eine prädiktive Ansteuerung umfassen. Es kann somit ermittelt werden, ob, zu welchem Zeitpunkt und unter welchem Winkel Licht durch das Oberflächenelement fallen wird.
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Das Verfahren kann die Berücksichtigung von Lichteinfallsdaten aus mehr als einer externen Quelle umfassen, wobei das Verfahren mittels eines neuronalen Netzwerkes eine Mustererkennung durchführen kann und die Wahrscheinlichkeit einer notwendigen Tönung bestimmen kann. Ob eine Tönung notwendig ist, kann bspw. davon abhängig sein, unter welchem Winkel Licht durch das Oberflächenelement fallen wird, da nicht unter jedem Winkel eine Person geblendet wird. Bspw. kann erst bei der Überschreitung einer Schwelle hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit eine Ansteuerung zur Veränderung der Transparenz mindestens eines Bereichs des Oberflächenelementes erfolgen.
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Die Tönung dient insbesondere dazu, beispielsweise einen in dem Transportmittel befindlichen Fahrer und/oder andere Insassen des Transportmittels oder Personen, die sich in dem Gebäude befinden, oder einen Motorradfahrer, der einen mit dem Oberflächenelement ausgestatteten Helm trägt, derart zu verschatten, dass diese bzw. dieser nicht geblendet werden. Es kann somit ein aktueller und/oder prädiktiver Lichteinfallswinkel bestimmt werden, auf dessen Basis bestimmte Bereiche des Oberflächenelementes gezielt getönt werden können, um insbesondere die Augen zu verschatten. Als Verschattung ist eine gezielte Minimierung der Lichteinstrahlung zu verstehen. Die Lichteinstrahlung muss nicht von direkten Lichtquellen erfolgen, sondern kann auch durch indirekte Lichtquellen erfolgen, beispielsweise aufgrund einer Reflektion.
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Die prädiktive Bestimmung kann einen zeitlichen Versatz zwischen dem Zeitstempel der Lichteinfallsdaten und dem aktuellen Zeitpunkt und/oder einen räumlichen Versatz zwischen einer Position des Oberflächenelementes und einer Position der externen Datenquelle berücksichtigen. Beispielsweise kann mittels der Lichteinfallsdaten vorausfahrender Transportmittel bekannt sein, dass zum Beispiel in einer Kurve oder in einer Tunnelausfahrt eine Blendwirkung eintritt. Dann kann diese Information an den nachfolgenden Verkehr und somit auch an das Transportmittel mit dem Oberflächenelement übermittelt werden. Das Verfahren kann prädiktiv Bereiche des Oberflächenelementes verschatten, um den Blendeffekt überhaupt nicht eintreten zu lassen.
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Neben dem Zeitstempel und der Position kann somit auch eine Bewegungsrichtung der externen Quelle berücksichtigt werden. Wird zum Beispiel ein Fahrer eines voranfahrenden Transportmittels von vorne geblendet, kann diese Information nicht nur für die Prädiktion in den folgenden Transportmitteln herangezogen werden, sondern es kann bei einem Transportmittel, das sich beispielsweise in einer 90° versetzten Richtung bewegt, die Seitenfenster verschattet werden. Es kann somit auch eine Bewegungsrichtung zur Bestimmung der Tönung berücksichtigt werden. Das Verfahren bezieht sich somit auf sämtliche Oberflächenelemente des Transportmittels und/oder des Gebäudes.
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Insbesondere kann sich das Verfahren auf jede Scheibe des Transportmittels und/oder auf mehrere Scheiben oder jede Scheibe eines Gebäudes beziehen, wobei im Rahmen der prädiktiven Ansteuerung mindestens ein Oberflächenelement ausgewählt wird, dessen Transparenz verändert wird.
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Das Verfahren kann insbesondere eine Objekterkennung von außerhalb des Oberflächenelementes befindlicher Objekte umfassen, vor allem, wenn es sich bei dem Oberflächenelement um eine Scheibe eines Transportmittels, um das Visier eines Helmes oder die Scheibe einer Brille handelt. Diese Objekte können klassifiziert werden und eine Ansteuerung der Tönung des Oberflächenelementes in Abhängigkeit der Klassifizierung der Objekte erfolgen. Die Daten, auf deren Basis die Objekterkennung durchgeführt wird, können insbesondere von einem Sensor des Transportmittels und/oder eines Motorrades, auf dem sich ein Fahrer mit dem Helm befindet, stammen. Dabei kann es sich bspw. um eine Kamera und/oder einen Lidarsensor und/oder einen Radarsensor handeln.
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Diese dynamische Verschattung kann insbesondere dazu eingesetzt werden, die Wahrnehmung von Objekten und Informationen für einen Fahrer zu verbessern. Beispielsweise können spiegelnde Objekte oder Objekte in besonders hellen Bereichen gezielt verschattet werden, um deren Wahrnehmung zu optimieren. Ferner kann mittels der Klassifikation eine Relevanzeinteilung erfolgen. Die Klassifikation kann sich somit auf die Relevanz der Objekte beziehen, sodass das Verfahren besonders relevante Objekte durch eine gezielte Tönung besonders gut wahrnehmbar macht. Relevante Objekte können beispielsweise Personen in Fahrbahnnähe, Verkehrsschilder oder andere Transportmittel darstellen. Es bleibt insgesamt eine möglichst helle, jedoch gleichzeitig blendfreie Gesamtsicht gewährleistet, die den notwendigen Überblick des Fahrers gewährleistet, während auf den anderen Seiten dessen Aufmerksamkeit bewusst auf relevante Objekte gelenkt wird. Dieser Anwendungsfall ist insbesondere relevant für Tageszeitwechsel, beispielsweise beim Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang, wenn ungenügend Helligkeit vorhanden ist, einzelne Bereiche jedoch schnell als zu hell empfunden werden, was die gesamte Wahrnehmung beeinflusst.
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Die Lichteinfallsdaten können Informationen über mindestens eine konkrete Blendsituation eines vorausfahrenden Transportmittels umfassen. Stammen die Lichteinfallsdaten somit von mindestens einem Transportmittel, kann beispielsweise eine konkrete Blendsituation hinsichtlich eines vorausfahrenden Transportmittels, das sich beispielsweise in die gleiche Bewegungsrichtung bewegt, zur gezielten Tönung verwendet werden. Beispielsweise können von anderen Transportmitteln, beispielsweise über einen im Fahrgastinnenraum befindlichen Sensor, wie beispielsweise eine Innenraumkamera, bestimmt werden, ob und insbesondere auch, wann ein Fahrer geblendet wurde, bspw. anhand dessen Mimik oder Gestik. Es kann erkannt werden, dass der Fahrer plötzlich die Augen schließt, nach einer Sonnenbrille greift, die Sonnenblende aufklappt oder eine unwillkürliche Lenkbewegung ausführt. Diese konkrete Blendsituation zusammen mit deren Zeitstempel und Position kann beispielsweise einem folgenden Transportmittel, dessen Oberflächenelemente mittels des vorliegenden Verfahrens getönt werden, übermittelt werden und zur gezielten Tönung verbunden werden.
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Ferner kann das Verfahren die Verknüpfung von Lichteinfallsdaten mit Geokoordinaten, das heißt der Position der Datenaufnahme, umfassen, bevor beispielsweise eine Übermittlung an andere Transportmittel oder andere Nutzer der Technologie erfolgt. So kann das Verfahren beispielsweise eine Aufnahme der Lichteinfallsdaten von mindestens einer externen Quelle und eine entsprechende Verknüpfung mit Geokoordinaten und/oder einem Zeitstempel umfassen.
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Insbesondere bei Gebäuden hat die Tatsache, dass keine Nutzung von Lichteinfallsdaten aus internen Quellen notwendig ist, den Vorteil, dass keine Sensorik in den Gebäuden verbaut und gewartet werden muss.
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Zudem kann das Verfahren eine weitere Ansteuerung von weiteren Verschattungsvorrichtungen, beispielsweise von Markisen und/oder Rollläden, anhand der Daten zum Lichteinfall umfassen. Die zu erreichende Verschattung kann sich beispielsweise auf einen Fahrer, beispielsweise den Fahrer eines Transportmittels und/oder einen weiteren Insassen beziehen. Ferner können in einem Fahrgastinnenraum oder in einem Gebäude befindliche Vorrichtungen, die möglichst kühl gehalten werden sollen, gezielt verschattet werden. Das Verfahren kann somit eine Bestimmung der zu verschattenden Personen und/oder Gegenstände innerhalb des Fahrgastinnenraumes oder des Gebäudeinnenraumes umfassen. Mögliche Gegenstände wären beispielsweise aktiv gekühlte Elektrogeräte oder Geräte, wie beispielsweise Kühlschränke, Gefrierschränke, Minibars etc. So wird Energie eingespart, da die Gegenstände nicht unnötig aufgeheizt werden. Zu verschattene Gegenstände können auch Displays sowie Computermonitore, Fernseher etc. beispielsweise im Fahrzeuginneren oder Gebäudeinneren darstellen.
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Ferner kann das Verfahren eine Erkennung und Klassifikation von Personen in einem Innenraum eines Transportmittels oder einem Innenraum eines Gebäudes umfassen. Beispielsweise können möglichst lichtempfindliche Personen, wie beispielsweise Babys oder Säuglinge durch eine entsprechende Ansteuerung des mindestens einen Oberflächenelementes stets aktiv und dynamisch verschattet werden. Das Verfahren kann dafür bspw. das Erkennen von Kindersitzen und/oder Babyschalen umfassen. Beispielsweise kann mindestens ein Bereich des Innenraumes, in dem sich ein Kindersitz und/oder eine Babyschale befindet, stärker verdunkelt werden als andere zu verschattende Bereiche.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit zur Ansteuerung einer Transparenz mindestens eines Bereiches des mindestens einen Oberflächenelementes basierend auf den Lichteinfallsdaten umfasst. Dabei stammen die Lichteinfallsdaten von mindestens einer externen, nicht direkt mit dem Oberflächenelement verbundenen Datenquelle. Ferner kann die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Empfangen von Lichteinfallsdaten der mindestens einer externen Quelle umfassen. Insbesondere werden zur Ansteuerung der Transparenz des Oberflächenelementes keine Lichteinfallsdaten eines internen Sensors verwendet.
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Ferner kann die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Senden von Lichteinfallsdaten aufweisen. So kann bspw. ein Transportmittel, das das Oberflächenelement umfasst, einen internen Sensor umfassen, wobei dessen Daten anderen Transportmitteln zur Ansteuerung deren Oberflächenelemente übermittelt werden können. Die Vorrichtung kann zudem eine Auswerteeinheit zur prädiktiven Bestimmung des Lichteinfalls durch das Oberflächenelement auf Basis der Lichteinfallsdaten umfassen.
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Die Vorrichtung ist zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet.
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Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
- 1: ein Verfahrensschema eines Verfahrens zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes; und
- 2: eine Vorrichtung zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes.
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1 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Verfahrensschema eines Verfahrens 100 zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes, das ein Empfangen 101 von Lichteinfallsdaten mindestens einer externen, nicht direkt mittels des Oberflächenelements verbundenen Quelle umfasst. Das Verfahren 100 umfasst eine Ansteuerung 102 einer Transparenz mindestens eines Bereiches des Oberflächenelementes auf Basis der Lichteinfallsdaten.
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Ferner kann das Verfahren 100 eine prädiktive Bestimmung 103 des Lichteinfalls durch das Oberflächenelement auf Basis der Lichteinfallsdaten und eine prädiktive Ansteuerung 104 umfassen. Im Rahmen der prädiktiven Bestimmung 104 kann ein zeitlicher Versatz zwischen einem Zwischenzeitstempel der Daten und einem aktuellen Zeitpunkt und/oder ein räumlicher Versatz zwischen einer Position des Oberflächenelementes und einer Position der externen Datenquelle berücksichtigt werden 104a. Ferner kann mindestens eine konkrete Blendsituation eines Fahrers berücksichtigt werden 104b. Auch hier kann natürlich der zeitliche Versatz und der räumliche Versatz entsprechend Berücksichtigung finden. Das Verfahren 100 kann weiter eine Objekterkennung 105 von außerhalb des Oberflächenelementes befindlichen Objekten umfassen. Die erkannten Objekte können klassifiziert werden, und es kann die Ansteuerung 107 in Abhängigkeit der Klassifizierung der Objekte erfolgen.
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2 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes, die eine Schnittstelle 11 zum Empfangen von Lichteinfallsdaten umfasst, wobei diese von mindestens einer externen, nicht direkt mit dem Oberflächenelement verbundenen Quelle, umfassen. Ferner weist die Vorrichtung 10 eine Steuereinheit 12 zum Ansteuern der Transparenz mindestens eines Bereichs des mindestens einen Oberflächenelementes auf. Zudem kann die Vorrichtung 10 einen internen Sensor, das heißt eine interne Quelle für Daten zum Lichteinfall umfassen, die direkt mit dem Oberflächenelement verbunden ist, und weitere Informationen zur Verfügung stellt, die bei der Ansteuerung berücksichtigt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verfahren zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes
- 101
- Empfangen von Lichteinfallsdaten mindestens einer externen, nicht direkt mit dem Oberflächenelement verbundenen Quelle
- 102
- Ansteuerung einer Transparenz mindestens eines Bereiches des Oberflächenelementes auf Basis der Lichteinfallsdaten
- 103
- prädiktive Bestimmung eines Lichteinfalls durch das Oberflächenelement auf Basis der Lichteinfallsdaten
- 104
- prädiktive Ansteuerung der Transparenz des mindestens eines Bereiches des mindestens des Oberflächenelementes
- 104a
- Berücksichtigung eines zeitlichen Versatzes zwischen einem Zwischenzeitstempel der Lichteinfallsdaten und einem aktuellen Zeitpunkt und/oder eines räumlichen Versatzes zwischen einer Position des Oberflächenelementes und einer Position der externen Datenquelle
- 104b
- Berücksichtigung einer konkreten Blendsituation
- 105
- Objekterkennung
- 106
- Klassifizierung von erkannten Objekten
- 107
- Ansteuerung in Abhängigkeit der Klassifizierung der Objekte
- 10
- Vorrichtung zur Tönung eines ansteuerbaren Oberflächenelementes
- 11
- Schnittstelle zum Empfangen von Lichteinfallsdaten
- 12
- Steuereinheit zum Ansteuern der Transparenz mindestens eines Bereichs des mindestens einen Oberflächenelementes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018129099 A1 [0002]
- DE 102017124372 A1 [0003]
- US 20020135073 A1 [0004]
