-
Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferanordnung
für Fahrzeuge
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Visualisierung eines
Sichtfeldes in Fahrtrichtung eines Fahrzeuges eine Vorrichtung zur
Visualisierung eines Sichtfeldes in Fahrtrichtung eines Fahrzeuges
mit den Merkmalen des Anspruches 10.
-
Bei Nachtfahrten kann ein Fahrer
eines Kraftfahrzeuges nur einen relativ kleinen Bereich vor dem
Fahrzeug überblicken.
Dabei ist er hinsichtlich seines Sichtfeldes auf den durch die Scheinwerfer des
Fahrzeuges ausgeleuchteten Bereich vor dem Fahrzeug eingeschränkt. Zur
Verbesserung der Sichtverhältnisse
bei Nacht sind verschiedene Systeme bekannt, die sich der Erfassung
von infraroter Strahlung und deren Sichtbarmachung bedienen. Mit diesen
Systemen kann eine Verkehrssicherheit während der Nacht aufgrund einer
besseren Erkennbarkeit von entfernten Hindernissen deutlich erhöht werden.
-
Eine erste Variante solcher Systeme
bedient sich Erfassungssystemen, die für infrarotes Licht empfindlich
sind, insbesondere sog. Infrarotkameras, deren aufgenommene Bilddaten
auf einem Bildschirm o. dgl. im Fahrzeuginnenraum abgebildet werden.
Eine Verbesserung solcher Systeme kann dadurch erreicht werden,
wenn nicht nur eine infrarote Emissionsstrahlung der Objekte im
Verkehrsraum erfasst wird, sondern vom Kraftfahrzeug selbst infrarote
Strahlung ausgesendet und das Vorfeld bis in größere Entfernungen bestrahlt
wird. Die reflektierte infrarote Strahlung kann von der Kamera des
Fahrzeuges in ein elektrisches Signal umgesetzt und auf einem Bildschirm
oder einem sog. Head-Up-Display dem
Fahrer sichtbar gemacht werden. Die Tatsache, dass das menschliche
Auge für
infrarote Strahlung nicht empfindlich ist, verhindert eine Blendung
des Gegenverkehrs durch die vom Fahrzeug ausgesendete infrarote
Strahlung. Die Reichweite eines Infrarotscheinwerfers kann die Reichweite
eines herkömmlichen
Fernscheinwerfers erreichen oder ggf. sogar übertreffen.
-
Es sind weiterhin Systeme bekannt,
mit denen ein Lichtkegel eines Kraftfahrzeugscheinwerfers an die
Anforderungen unterschiedlicher Verkehrssituationen angepasst werden
kann. So ist bspw. sog. Autobahnlichtverteilung mit einer verbesserten
Ausleuchtung des Bereiches in großer Entfernung vor dem Fahrzeug
bekannt. Eine Vorrichtung zur Steuerung der Lichtverteilung einer
Scheinwerferanordnung eines Fahrzeuges ist bspw. aus der
DE 199 50 505 A1 bekannt.
Diese bekannte Vorrichtung weist eine erste Lichtquelle für ein Zusatzlicht
sowie eine zweite Lichtquelle für
ein Fahrlicht auf. Die erste Lichtquelle ist schwenkbar gelagert
und leuchtet in einer ersten Position am Fahrbahnrand liegende Bereiche
der eigenen Fahrbahn und in einer zweiten Position die eigene Fahrbahn
aus.
-
Weiterhin sind Scheinwerferanordnungen
für Kraftfahrzeuge
in der
DE 197 39 089
A1 und in der
DE
199 09 413 A1 beschrieben. Diese Scheinwerfer weisen jeweils
einen schalenförmigen
Reflektor auf, zwischen dem und einer Linse eine Blendenwelle angeordnet
ist. Die Blendenwelle ist um eine horizontale und quer zur optischen
Achse verlaufende Drehachse in mehrere Drehstellungen verstellbar.
Die Mantelfläche
der Blendenwelle weist verschiedene Gruppen von Brennlinien auf,
welche jeweils eine Hell-Dunkelgrenze einer Lichtfigur erzeugen.
Auf diese Weise kann die Lichtverteilung des Scheinwerfers einer
Fahrsituation angepasst werden, bspw. indem ein Fernbereich durch
die Blendenwelle verdeckt oder freigegeben wird und auf diese Weise
eine Umschaltung zwischen Fern- und Abblendlicht ermöglicht ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
gattungsgemäße Vorrichtung
zur Ausleuchtung und Visualisierung eines Sichtfeldes eines Fahrzeuges
dahingehend zu verbessern, dass eine situationsabhängige verbesserte
Ausleuchtung der Fahrbahn und damit eine Erhöhung der Verkehrssicherheit
ermöglicht
ist.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
des unabhängigen
Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 10 gelöst. Merkmale vorteilhafter
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
-
Eine erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung
für Fahrzeuge
weist wenigstens eine Lichtquelle zur Erzeugung sichtbarer Lichtanteile
und nicht sichtbarer Lichtanteile in einem infraroten Frequenzbereich
auf, wobei sowohl eine Lichtquelle beide Lichtanteile erzeugen kann
oder die Lichtanteile von verschiedenen Lichtquellen erzeugt werden
können. Die
Scheinwerferanordnung umfasst weiterhin eine der Lichtquelle zugeordnete
Vorrichtung zur Fokussierung der Lichtanteile auf einen Bereich
vor dem Fahrzeug. In einem Strahlengang der Lichtquelle ist eine
verstellbare Blende zur variablen Abschattung zumindest der sichtbaren
Lichtanteile vorgesehen. Zur Erzeugung eines infraroten Strahlenbündels eignet
sich eine Leuchteneinheit, bestehend aus Halogenglühlampe,
Reflektor und ggf. einer Linseneinheit, die eine fernlichtähnliche
Abstrahlcharakteristik aufweist. Diese Einheit kann sich bspw. in
einem bereits vorhandenen Scheinwerfergehäuse befinden, da in diesem
Bereich durch die Scheinwerferreinigungsanlage und die Leuchtweitenregelung
schon vorhandene Sicherheits- bzw. Komfortkomponenten genutzt werden
können.
Die erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung
stellt vorzugsweise eine Ergänzung
zu bereits vorhandenen Fahrzeugscheinwerfern dar.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
dass in einer ersten Stellung der Blende die sichtbaren Lichtanteile
weitgehend abgeschattet sind, und dass in einer zweiten Stellung
der Blende ein Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug ausgeleuchtet
wird. Damit keine Blendung des Gegenverkehrs auftritt, darf der
sichtbare Bereich der Strahlung, bspw. einer Halogenglühlampenstrahlung
lediglich unterhalb der Hell-Dunkel-Grenze gerichtet durch den Linsenstrahlengang
oder den Reflektorstrahlengang aus dem Scheinwerfer austreten. Der Anteil
der sichtbaren Strahlung im Strahlengang kann durch geeignete Filter
verschiedener Ausführungsform
eliminiert oder auf einen bestimmten wert reduziert werden. Als
Filter eignen sich insbesondere Interferenz- oder Absorptionsfilter.
-
Die Leuchteinheit kann wahlweise
verstellbar ausgebildet sein, so dass eine Anpassung an verschiedene
Beladungszustände
oder gewünschte
Abstrahlcharakteristiken ermöglicht
ist.
-
In einer Blendenebene eines Projektionsmoduls
das als IR-Scheinwerfereinheit
dient, ist vorzugsweise ein Infrarotfilter angeordnet, wodurch das Modul
zusätzlich
zu einem Betrieb eines bereits vorhandenen normalen Abblendlichtes
ausschließlich Infrarotstrahlung
mit einer Fernlichtcharakteristik ausstrahlt. Dieser Filter befindet
sich vorzugsweise hinter einer geeignet geformten Blende, die für einen definierten
Abstrahlungswinkel in der Horizontalen und Vertikalen sorgt. Für die Erzeugung
von Autobahnlicht im sichtbaren Bereich kann dieser Filter bspw.
nach unten bewegt (ca. 3 mm) werden, damit ein schmales Band der
sichtbaren Strahlung der Lichtquelle zu dem bereits vorhandenen
Abblendlicht dazugefügt
werden kann. Außerdem
sollte die entsprechende Filterkante eine geeignete Form aufweisen,
um eine Hell-Dunkelgrenze für
die Autobahnfahrt zu erzeugen.
-
Eine weitere Ausführungsform besteht in einem
im Projektionsmodul angeordneten feststehenden Infrarotfilter und
einer schmalen klappbaren licht- und strahlungsundurchlässigen Blende.
Für den
Fall eines normalen Abblendlichtes und einem zusätzlichen Infrarotanteil für ein Nachtsichtsystem
ist die klappbare Blende geschlossen und im Falle des Autobahnlichtes
wird die bewegliche Klappe geöffnet, um
die zusätzliche
sichtbare Strahlung austreten zu lassen. Um die dadurch entstehende
Hell-Dunkelgrenze an der richtigen Position zu justieren (bei ca. – 0,4%),
kann es notwendig sein, das gesamte Modul über die vorhandenen Leuchtweitenregulierung
entsprechend geeignet zu verstellen. Dies kann bspw. durch ein leichtes
Anheben der Strahlungsverteilung um beispielsweise ca. 1,5° erfolgen.
-
Die klappbare bzw. verschiebbare
Blende kann verschiedenartig ausgeführt sein. Die Blende kann um
eine untenliegende quer zur Lichtabstrahlrichtung und insbesondere
horizontal verlaufende Achse nach vorn verschwenkt werden. Sie kann
um eine Achse senkrecht zur Blendenebene verschwenkt werden oder
sie kann bspw, nach unten verschoben werden bspw. um ca. 3 mm. Als
Antriebselement für
die dreh- bzw. schwenkbare Blende ist bspw. ein Elektromagnet oder
ein DC- oder Schrittmotor mit einem geeigneten Getriebe vorgesehen.
-
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Visualisierung eines Sichtfeldes in Fahrtrichtung eines Fahrzeuges
mit einer Scheinwerferanordnung gemäß einer der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
weist eine für
infrarotes Licht empfindliche Aufnahmevorrichtung zur Erfassung
des Sichtfeldes und zur Erzeugung eines entsprechenden elektronischen Signals
und eine Anzeigeeinrichtung zur Visualisierung von Bilddaten des
Signals für
einen Fahrer auf. Auf diese Weise kann der Fahrer jederzeit ein
Blickfeld in einem weiten Bereich in Fahrtrichtung übersehen,
ohne dass ein Gegenverkehr geblendet wird. Es wird so möglich sein,
durch rechnergestützte
Bildauswertung Gefahrensituationen frühzeitig zu erkennen, wodurch
die Verkehrssicherheit erhöht
wird.
-
Die Aufnahmevorrichtung ist vorzugsweise eine
Infrarotkamera. Die Anzeigevorrichtung kann bspw. ein Bildschirm
oder ein sog. Head-Up-Display sein. Die Scheinwerferanordnung kann
zu bereits vorhandenen Scheinwerfern zusätzlich angebaut sein oder in
vorhandene Scheinwerfer integriert sein. Eine vorteilhafte Variante
kann darin bestehen, dass eine automatische Umschaltung des Autobahnlichts bzw.
der schwenk- oder verschiebbaren Blende in Abhängigkeit von einem vom Gegenverkehr
erzeugten Licht erfolgt.
-
Das Kamerasystem benötigt für eine hohe Auflösung eine
möglichst
große
Strahldichte im infraroten Spektralbereich der Umgebung. Um dies
zu erreichen, muss die Strahlstärke
des Infrarotstrahlers möglichst
groß sein.
Den optischen Komponenten sind ähnlich
wie für
den Fernscheinwerfer aufgrund von Raum- und Designanforderungen
enge Grenzen vorgegeben. Wünschenswert
ist deshalb die Erzeugung einer Infrarotstrahlung, die von ihrer
spektralen Verteilung der spektralen Empfindlichkeit der Kamera angepasst
ist. Für
eine Zusatzlichtquelle für
ein leistungsfähiges
Autobahnlicht ist ebenfalls ein Projektionssystem geeignet, das
eine scharfe Hell- Dunkelgrenze aufweist und erst in einer Entfernung
von ca. 25 m vor dem Fahrzeug die Fahrbahnmitte bis zu einer Entfernung
von deutlich mehr als 100 m ausleuchtet. Aufgrund der beschränkten Platzverhältnisse
in Kraftfahrzeugscheinwerfern ist es oftmals nicht möglich, zwei
zusätzliche
Module dort unterzubringen. Deshalb ist es wünschenswert, zumindest die beiden
beschriebenen Funktionen in einem Modul zu kombinieren.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht in der Tatsache, dass ein einziges Modul für IR- und
Autobahnzusatzlicht verwendet werden kann und zwei unabhängig voneinander
einsetzbare Funktionen damit realisiert sind. Damit wird Bauraum
gespart und die Sicherheit im nächtlichen Straßenverkehr
erhöht. Der
Vorteil der beschriebenen Ausführungsform
mit der klappbaren Blende liegt weiterhin darin, dass ggf. nur eine
einfache und robuste Blechblende geklappt werden muss und dass der
empfindlichere Infrarotfilter fest eingebaut werden kann und dadurch
nicht der Gefahr von Beschädigungen
ausgesetzt ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung,
-
2 eine
Frontansicht einer im Scheinwerfer angeordneten Blende,
-
3 eine
Ausgestaltung der Scheinwerferanordnung,
-
4 eine
Infrarotlichtverteilung,
-
5 eine
schematische Darstellung der Scheinwerferanordnung mit nach oben
geschwenkter Blende,
-
6 eine
Lichtverteilung der Scheinwerferanordnung gemäß 5,
-
7 eine
Draufsicht der Scheinwerferanordnung mit nach oben geschwenkter
Blende,
-
8 eine
alternative Ausführungsform
der Scheinwerferanordnung mit nach unten verschobenem Filter,
-
9 eine
weitere alternative Ausgestaltung der Scheinwerferanordnung,
-
10 eine
Scheinwerferhöhenverstellung in
schematischer Ansicht,
-
11 eine
Lichtverteilung der Anordnung gemäß 10 und
-
12 einen
schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Visualisierung eines
Sichtfeldes.
-
1 zeigt
in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung 2,
bestehend aus einem Reflektor 4 und einer auf einer optischen
Achse 24 vor dem Reflektor 4 angeordneten Projektionslinse 5.
Zwischen Reflektor 4 und Projektionslinse 5 ist
ein Filter 11 angeordnet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel
eine obere Lichtöffnung 9 zum
Durchtritt von sichtbarem Licht freilässt. Der Filter 11 kann
bspw. als Interferenzfilter oder als Absorptionsfilter ausgestaltet
sein, so dass lediglich infrarote Lichtanteile hindurchtreten können, sichtbares
Licht jedoch ausgefiltert wird.
-
2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Scheinwerferanordnung 2 sowie
auf eine dieser zugeordnete Blende 10. Die Blende 10 weist einen
oberen Rand 26 mit einer Stufe 28 auf, die eine Hell-Dunkelgrenze
für sichtbares
Licht definiert. Die Stufe 28 ist vorzugsweise so gestaltet,
dass eine gewünschte
Hell-Dunkelverteilung für
eine Abstrahlcharakteristik erzielt werden kann, die einen Gegenverkehr
nicht blendet. Mit der erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung 2 kann
sowohl infrarotes Licht und durch variable Verstellung der Blende 10 ein
sog. Autobahnlicht abgestrahlt werden. In der Einstellung gemäß 2 wird jedoch nur IR-Strahlung
ausgesandt.
-
3 zeigt
eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung 2 mit
einer im Reflektor 4 angeordneten Lichtquelle 6 für sichtbares
Licht bzw. einer Infrarotlichtquelle 8. Die Lichtquellen 6, 8 sind
vorzugsweise in integrierter Bauweise ausgestaltet und können ggf.
eine einzige Lichtquelle sein. Zwischen Reflektor 4 und
Projektionslinse 5 ist der erwähnte Filter 11 sowie
eine darüber
angeordnete schwenkbare Blende 10 angeordnet. Die Blende 10 ist
um eine Schwenkachse 14 schwenkbar und wird bspw. von einem
Aktor 30 betätigt.
Dieser Aktor 30 kann insbesondere ein elektromagnetischer Antrieb,
ein Schnittmotor o. dg. sein.
-
4 zeigt
eine Abbildung einer Infrarotlichtverteilung 18 bei abgesenkter,
d. h. in einem Strahlengang befindlicher Blende 10 entsprechend 3. Bei dieser in 4 angedeuteten Lichtverteilung
treten lediglich infrarote Lichtanteile aus der Scheinwerferanordnung 2 aus,
die bspw. von einer Kamera o. dgl. aufgenommen und im Fahrzeuginnenraum
abgebildet werden können
(vgl. 12).
-
5 zeigt
die Scheinwerferanordnung entsprechend 3 mit nach oben geschwenkter Blende 10,
die eine Lichtverteilung entsprechend 6 erzeugt.
In diesem Fall wird ein unterer Bereich der Lichtverteilung von
sichtbarem Licht ausgeleuchtet, das in diesem Fall eine sog. Autobahnlichtverteilung 20 erzeugt.
Im oberen Bereich wird weiterhin ausschließlich eine Infrarotlichtverteilung 18 erzeugt,
die mit Hilfe einer Kamera aufgenommen und zur Abbildung eines Fernbereiches
genutzt werden kann. Die Lichtabstrahlung ist hierbei so vorgesehen,
dass eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze erzeugt wird.
-
7 zeigt
eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Scheinwerferanordnung 2 mit
einer nach oben verschwenkbaren Blende 10, die um eine
zur optischen Achse 24 parallelen Schwenkachse 14 nach
oben verschwenkt werden kann.
-
8 zeigt
eine alternative Ausgestaltung der Scheinwerferanordnung 2,
bei der der Filter teilweise nach unten verschoben werden kann und
auf diese Weise einen oberen Teil der Lichtaustrittsfläche, nämlich eine
obere Lichtöffnung 9,
freigibt.
-
9 zeigt
eine schematische Seitenansicht auf eine weitere Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Scheinwerferanordnung,
bei der die Blende 10 um eine zur optischen Achse 24 senkrechte Schwenkachse 14 verdreht
werden kann und auf diese Weise eine Autobahnlichtverteilung 20 gemäß 4 bzw. 6 ermöglicht.
-
10 zeigt
weiterhin eine ergänzende Möglichkeit
einer Scheinwerferhöheneinstellung,
bei der die gesamte Einheit 2 um wenige Winkelgrade nach
oben oder unten verschwenkt werden kann und auf diese Weise eine
bessere Ausleuchtung bei beladenem bzw. leerem Fahrzeug ermöglicht und
eine Justierung der Hell-Dunkel-Grenze erreicht werden kann. Anhand
des Pfeiles der 11 ist
ein Verschwenken der gesamten Scheinwerferanordnung 2 nach
oben verdeutlicht. Dabei verschiebt sich die Hell-Dunkel-Grenze
(horizontale Linie) nach oben im Vergleich zu 6.
-
12 zeigt
ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Visualisierung eines Sichtfeldes in Fahrtrichtung eines Fahrzeuges
mit einer Scheinwerferanordnung 2 gemäß einer der zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
sowie einer Kamera 32 zur Aufnahme eines Bildes im Vorfeld
des Fahrzeuges. Die Kamera liefert ihre Bilder als elektronisches
Signal an eine nachgeschaltete Auswerteeinheit 34, die
wiederum dieses Signal aufbereitet und an eine Anzeigevorrichtung
36 im Fahrzeuginnenraum liefert. Die Kamera 32 ist vorzugsweise
eine für
infrarotes Licht empfindliche Kamera, die das von der Scheinwerferanordnung
abgestrahlte Infrarotlicht aufnehmen und mittels der Auswerteeinheit
an der Anzeigevorrichtung 36 darstellen kann. Die Anzeigevorrichtung 36 kann
bspw. ein herkömmlicher
Bildschirm oder in vorteilhafter Ausgestaltung ein sog. Head-Up-Display
zur Abbildung der von der Kamera aufgenommenen Bilder in der Frontscheibe
des Fahrzeuges sein. Dabei wird ein Bild am unteren Rand der Frontscheibe
eingespiegelt, so dass der Fahrer dieses gut erkennen kann. Auf
diese Weise kann ein Objekt 38 bzw. Hindernis in Fahrtrichtung
erkennbar gemacht werden.