DE10360490A1

DE10360490A1 - Aktives Deckenkonsolennachtsichtsystem für eine Innenkabine eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10360490A1
Application number: DE10360490A
Authority: DE
Inventors: Michael A. Northville Marinelli; Radek Windsor Zlamal
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2004-12-30
Also published as: SE0302521L; US6795237B1; GB2403286A; GB2403286B; SE526418C2; SE0302521D0; GB0411307D0

Abstract

Ein Beleuchtungssystem für eine Innenkabine eines Fahrzeugs weist eine Lichtquelle und eine strahlbildende Optik auf, die optisch mit der Lichtquelle gekoppelt ist. Die Optik bildet ein Beleuchtungsmuster, das von dem Fahrzeug nach vorne gerichtet ist. Ein Gehäuse stützt die strahlbildende Optik entlang einer Dachverkleidung und eines Fensterrandes des Fahrzeugs.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Nachtsichtsysteme, und im speziellen auf ein Beleuchtungssystem eines aktiven Nachtsichtsystems für eine Innenkabine eines Fahrzeugs.

Hintergrund der Erfindung

Nachtsichtsysteme erlauben es einem Fahrzeuginsassen, während relativ schlechter Lichtverhältnisse, wie z.B. zur Nachtzeit, Objekte zu sehen. Nachtsichtsysteme werden typischerweise entweder in passive Nachtsichtsysteme oder aktive Nachtsichtsysteme klassifiziert. Passive Systeme detektieren einfach infrarotes Umgebungslicht, das von Objekten in einer speziellen Umgebung emittiert wird. Aktive Systeme nutzen eine Lichtquelle, um einen Zielbereich zu beleuchten und nachfolgend Infrarotlicht zu detektieren, dass von Objekten in diesem Bereich reflektiert wird.

Passive Systeme verwenden typischerweise Kameras für fernes Infrarot, die durch eine geringe Auflösung und ein relativ enges Blickfeld gekennzeichnet sind. Solche Kameras müssen an dem Fahrzeugäußeren vorgesehen werden, um die notwendige Infrarotenergie in der Betriebsumgebung zu erlangen. Außen montierte Kameras können das Fahrzeugstyling negativ beeinflussen. Kameras für fernes Infrarot -ind auch kostenaufwendig herzustellen und erzeugen Bilder, die einen geringen Kontrast haben, welche schwer interpretiert werden können.

Aktive Systeme stellen eine verbesserte Auflösung und Bildklarheit gegenüber passiven Systemen zur Verfügung. Aktive Systeme verwenden Laser oder weißglühende Lichtquellen, um einen Beleuchtungsstrahl mit einer Lichtenergie im nahen Infrarot zu erzeugen, und Ladungsspeicherelemente oder CMOS-Kameras, um reflektiertes Infrarotlicht zu detektieren. Aktive Systeme wenden gewöhnlich eine Licht quelle außen an dem Fahrzeug an, um so eine merkliche Menge an Lichtenergie zu übertragen und eine helle Kulisse für ein Abbilden zur Verfügung zu stellen.

Außen montierte Lichtquellen oder Kameras sind durch das Risiko einer Beschädigung während einer Fahrzeugkollision unerwünscht. Nachtsichtkomponenten sind relativ teuer und im Ergebnis ist ein Schutz der Komponenten erwünscht. Auch sind außen montierte Lichtquellen und Kameras anfällig für Diebstahl. Zusätzlich kann ein Außenmontieren von Quellen und Kameras das Fahrzeugdesign und -styling einschränken und beeinträchtigen, kann ästhetisch unangenehm sein und kann ein Ausgesetztsein der Vorrichtungen an Schmutz und Schotter erhöhen. Das Ausgesetztsein an Schmutz und Schotter beeinflusst die Leistung der Quellen und Kameras negativ. Wenn die Quellen und Kameras schmutzig sind, kann die Lichtübertragung und -aufnahme wesentlich verringert werden und die Systemleistung beeinträchtigen.

Außen montierte Beleuchtungsquellen haben zusätzliche Nachteile. Ein merklicher Nachteil ist der des Steuerns oder Regelns der Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls. Diodenlaser sind empfindlich auf Änderungen der Temperatur. Die Wellenlänge eines Diodenlaserausgangs ändert sich etwa um 0,25 nm für jedes Grad Celsius Temperaturänderung. Wenn sich Außentemperaturen beträchtlich ändern, ist es schwierig, die Temperatur eines Diodenlasers zu steuern. Solche Temperaturänderungen können die Leistung des Nachtsichtsystems negativ beeinflussen. Auch wenn es außen montiert ist, existiert ein Risiko eines Ausgesetztseins an Wasser, was den Laser außer Betrieb setzen kann. Abdichtungs- und Gehäuseprobleme durch thermisches Energiemanagement können auch bei wetterfesten Diodenlasern auftreten.

Weiterhin kann es sein, dass beim Entwerten eines Fahrzeugäußeren die äußere Lichtquelle kundengerecht angefertigt werden muss, um Gestaltungserfordernisse zu erfüllen. Daher ist es schwierig, einen gemeinsamen Standard für Lichtquellen zwischen verschiedenen Fahrzeugen zu erreichen. Das Entwerfen verschiedener Lichtquellen für verschiedene Fahrzeuge ist kostenaufwendig.

Daher besteht hier ein Bedarf an einem verbesserten Beleuchtungssystem für ein aktives Nachtsichtsystem eines Fahrzeugs, welches die Beleuchtungssystemgröße und den Leistungsverbrauch minimiert, als auch die optische und thermische Leistungsfähigkeit des Beleuchtungssystems maximiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Beleuchtungssystem für ein aktives Nachtsichtsystem für eine Innenkabine eines Fahrzeugs zur Verfügung. Das Beleuchtungssystem weist eine Lichtquelle und eine strahlbildende Optik auf, die optisch mit der Lichtquelle gekoppelt ist. Die Optik bildet ein Beleuchtungsmuster, das von dem Fahrzeug nach vorn gerichtet ist. Ein Gehäuse stützt die strahlbildende Optik entlang einer Dachverkleidung und des Fensterrandes des Fahrzeugs.

Einer von verschiedenen Vorteilen der vorliegenden Erfindung ist, dass sie ein optisch und thermisch effizientes Beleuchtungssystem zur Verfügung stellt, das sich in einer Innenkabine eines Fahrzeugs befindet. Durch das Beleuchtungssystem, das sich in der Innenkabine befindet, ist es leichter, die Temperatur der Lichtquelle zu steuern oder zu regeln, und damit besteht ein geringeres Risiko eines Ausgesetztseins an Wasser oder Kondensation.

Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie eine Lichtquellen- und Empfängermontageanordnung zur Verfügung stellt, die die Sauberkeit der Lichtquelle und des Empfängers aufrechterhält und ein Qualitätskontrastbild zur Verfügung stellt.

Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein effizientes Beleuchtungssystem zur Verfügung, das leicht und preiswert herzustellen ist und zuverlässig ist.

Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Sichtsystem zur Verfügung, das ein kompaktes Design hat und an verschiedenen Stellen in einer Innenkabine eines Fahrzeugs angeordnet werden kann.

Die vorliegende Erfindung selbst wird zusammen mit anderen Gegenständen und zugehörigen Vorteilen am Besten im Hinblick auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung verständlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis dieser Erfindung sollte sich nun auf die Ausführungsformen bezogen werden, die in größerem Detail in den zugehörigen Figuren dargestellt sind und unten mittels Beispielen der Erfindung beschrieben sind, wobei:
1 eine perspektivische Vorderansicht eines aktiven Nachtsichtsystems für eine Innenkabine eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Seiten- und schematische Blockansicht eines aktiven Nachtsichtgerätes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine linke perspektivische Seitenansicht eines Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine rechte perspektivische Seitenansicht des Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine Querschnittsansicht des Beleuchtungssystems ist, das in 4 gezeigt ist;
6 eine rechte hintere perspektivische Ansicht des komponentenanordnungserhaltenden Moduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine perspektivische Ansicht des komponentenanordnungserhaltenden Moduls, das in 6 gezeigt ist, von vorn und unten ist;
8 eine Draufsicht des komponentenanordnungserhaltenden Moduls von 6 und einer Lichtquellenwärmesenke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
9 eine linke perspektivische Vorderansicht des komponentenanordnungserhaltenden Moduls von 6, einschließlich einer Lichtquelle und einer Wärmesenke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine linke perspektivische Vorderansicht der Anordnung von 9 einschließlich einer Lichtabschirmung und eines Anordnungsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine schematische Blockansicht eines Empfängersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
12 ein logisches Ablaufdiagramm ist, das ein Montageverfahren des Beleuchtungssystems von 3 bis 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ein logisches Ablaufdiagramm ist, das ein Installationsverfahren des Beleuchtungssystems von 3 bis 5 in einer Innenkabine eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
14 ein logisches Ablaufdiagramm ist, das ein Betriebsverfahren des Sichtsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen)
In den folgenden Figuren werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf die gleichen Komponenten zu verweisen. Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf ein aktives Nachtsichtsystem für ein Fahrzeug beschrieben ist, kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Anwendungen angewendet werden, wo ein Abbilden im nahen Infrarot gewünscht ist, wie z.B. in adaptiven Temporegleranwendungen, in Kollisionsverhinderungs- und Gegenmaßnahmesystemen, und in Bildverarbeitungssystemen. Die vorliegende Erfindung kann während des Tags oder nachts angewendet werden. Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Typen und Arten von Fahrzeugen als auch in Nichtfahrzeuganwendungen angewendet werden.
In der folgenden Beschreibung sind verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für eine aufgebaute Ausführungsform beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten sind als Beispiele aufgeführt und sind nicht als beschränkend gemeint.
In der folgenden Beschränkung verweist auch der Ausdruck „nahes Infrarotlicht" auf Licht mit Wellenlängen in dem infraroten Lichtspektrum (750 nm bis 1000 nm) und Licht mit Längenwellen nahe oder gerade außerhalb des infraroten Lichtspektrums. Der Ausdruck umfasst auch wenigstens das Spektrum des Lichtausgangs durch die spezielle Laserdiodenquelle, die hier offenbart ist.
Nun sind im Hinblick auf die 1 und 2 perspektivische Vorder- und Seitenansichten eines aktiven Nachtsichtsystems 10 für eine Innenfahrgastkabine 12 eines Fahrzeugs 14 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Sichtsystem 10 weist ein Beleuchtungssystem 16 und ein Empfängersystem 18 auf. Das Beleuchtungssystem 16 erzeugt einen Beleuchtungsstrahl 20 mit einem Beleuchtungsmuster 22, welcher auf einen Zielbereich 24 gerichtet ist, der vor dem Fahrzeug 14 ist. Bereiche des Beleuchtungsstrahls 20 werden von Objekten (nicht gezeigt) in dem Zielbereich 24 reflektiert und durch das Empfängersystem 18 empfangen. Das Empfängersystem 18 zeigt den Fahrzeuginsassen über eine Anzeige 26 eine Detektion der Objekte in Reaktion auf die reflektierten Bereiche des Beleuchtungsstrahls 20. Das Sichtsystem 10 projiziert seinen Beleuchtungslaser durch die Windschutzscheibe 28. Reflexionen werden auf ähnliche Weise durch das Empfängersystem 18 durch die Windschutzscheibe 28 empfangen. Einige Windschutzscheiben enthalten infrarotblockierende Beimischungen (gewöhnlich Eisenpartikel) oder Filme, die die thermische Belastung auf das Fahrzeuginnere, die durch Sonnenlicht bewirkt wird, reduzieren. Ein solcher Film ist ein „XIR"^®-Film, der durch Southwall Technologies, Inc. hergestellt wird. Um die Übertragung und den Empfang von Infrarotenergie durch die Windschutzscheibe 28 zu verbessern, wird die Beimischung weggelassen oder der Film wird herausgeschnitten oder ist in einem Übertragungsbereich 30 und einem Empfangsbereich 32 der Windschutzscheibe 28 offengelassen, so dass der Beleuchtungsstrahl 20 und dessen reflektierte Bereiche da hindurchgehen. In einem Beispiel Sprach Filmausschnitte nahezu mit den Öffnungen überein, die durch die Lichtabschirmung und die Kamera definiert sind, welche unten in größerem Detail beschrieben sind. Das Sichtsystem 10 kann für die Übertragung und den Empfang des Beleuchtungsstrahls 20 durch irgendeinen Bereich von irgendeinem Fenster des Fahrzeugs 14 modifiziert werden, was im Lichte der folgenden Beschreibung ersichtlicher wird.
Das Beleuchtungssystem 16 und das Empfängersystem 18 sind aufgebaut und positioniert, um den Beleuchtungsstrahl 20 und dessen reflektierte Bereiche in Wischerzonen 34 der Windschutzscheibe 28, welche durch Scheibenwischer 35 gereinigt werden, zu übertragen bzw. zu empfangen. Da die Wischerzonen typischerweise sauber sind, um dem Fahrzeug 14 eine klare Sicht auf die Außenumgebung zur Verfügung zu stellen, wird die Übertragung und der Empfang des Beleuchtungsstrahls 20 minimal durch Schmutz, Schotter, Regen oder Schnee behindert oder beeinflusst, anders als bei herkömmlichen Nachtsichtsystemen.
Ein Trennabstand D zwischen dem emittierten Ausgang 36 der Beleuchtungsanordnung 16 und einem empfangenen Eingang 38 der Empfängeranordnung 18 ist vorzugsweise größer als 30 cm. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Trennabstand D etwa 50 cm. Ein Aufrechterhalten des minimalen Trennabstandes ist erwünscht, um einen Empfang eines hohen Grades an Lichtreflexion und grellem Licht von hochreflektiven Objekten, wie z.B. Verkehrszeichen, in dem Zielbereich 24 zu verhindern. Wenn der emittierte Ausgang 36 zu nahe an dem empfangenen Eingang 38 positioniert ist, können hohe Grade von reflektiertem Licht erwünschte reflektierte Bereiche des Beleuchtungssignals von Objekten in dem Zielbereich 24 „übertönen" und die Bildqualität des Empfängersystems 18 negativ beeinflussen. Obwohl ein minimaler Trennabstand bevorzugt ist, können der emittierte Ausgang 36 und der empfangene Eingang 38 nahe beieinander sein, in anderen Worten mit einem Trennabstand von weniger als 30 cm. In solchen Fällen kann die Leistung des Beleuchtungsstrahls 20 verringert werden, ein Nachbearbeiten der reflektierten Bereiche kann erforderlich sein, oder eine Nachbildmanipulation kann ausgeführt werden, um ein Bild mit einer ausreichenden Qualität zur Verfügung zu stellen. Verschiedene Signalsauswertungstechniken können auch für den Emitter und den Empfänger angewendet werden, um eine Displaysättigung durch Streureflexionen zu minimieren.
Das Beleuchtungssystem 16 ist konfiguriert, um in einer DEckkonsole 40 über einem Rückspiegel 42 montiert zu werden, und das Empfängersystem 16 ist konfiguriert, um vor einem Fahrersitz 44 an einem Armaturenbrett 46 montiert zu werden, wodurch ein gewünschter minimaler Trennabstand zwischen dem emittierten Ausgang 36 und dem empfangenen Eingang 38 zur Verfügung gestellt wird.
Das Beleuchtungssystem 16 kann entlang der vorderen Dachverkleidung 47 oder entlang irgendeines Randes 48 der Windschutzscheibe 28 montiert werden, und das Empfängersystem 18 kann sich auf dem Armaturenbrett 46, wie gezeigt, befinden. Beide Systemen 16 und 18 können sich an anderen Stellen in der Innenkabine 12 befinden. Zum Beispiel können das Beleuchtungssystem 16 und das Empfängersystem 18 an anderen Stellen um die Windschutzscheibe 28 oder irgendeinem anderen Fenster in dem Fahrzeug 14 montiert werden.
Nun sind im Hinblick auch auf die 3 bis 5 perspektivische und Querschnittsansichten des Beleuchtungssystems 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Beleuchtungssystem 16 weist eine Beleuchtungsanordnung 50 und eine Beleuchtungssteuerung bzw. -regelung 52 auf. Die Beleuchtungsanordnung 50 weist eine Lichtquellenanordnung 54 auf, die Licht erzeugt, welches von der Anordnung in Form eines Beleuchtungsstrahls, wie z.B. des Strahls 20, emittiert werden kann. Die Lichtanordnung 54 ist zwischen eine Beleuchtungswärmesenke bzw. einen Kühlkörper 56 und ein komponentenanordnungserhaltendes Modul 58 gekoppelt. Licht, das von der Lichtanordnung 54 erzeugt wird, wird durch das Modul 58 ausgerichtet, wo es reflektiert und/oder kollimiert wird, um das Beleuchtungsmuster 22 zu erzeugen.
Der Beleuchtungsstrahl 20 wird von der Lichtanordnung 54 emittiert und geht durch eine Lichtabschirmungsanordnung 60 und durch die Windschutzscheibe 28. Ein Kühlsystem 62 sitzt über der Wärmesenke 56 und über einer Stromversorgung 64 für deren thermische Kühlung. Das Kühlsystem 62 zirkuliert Luft um die Wärmesenke 56 über die Stromversorgung 64, und in einen Luftspalt zwischen einem Himmel 68 und einem Dach 70 des Fahrzeugs 14, wodurch die Wärmesenke 56 und die Stromversorgung 64 gekühlt werden.
Die Lichtquellenanordnung 54 weist eine Lichtquelle 72 auf und kann eine Heizung 74 und einen Thermistor 76 aufweisen, welche in einem Lichtquellengehäuse 78 enthalten sein können. In der gezeigten Ausführungsform ist die Heizung außen und separat von dem Gehäuse 78. Die Lichtquelle 72 erzeugt Licht unter Verwendung eines Stroms, den sie von der Stromversorgung 64 über Stromversorgungsleitungen 80 empfängt. Die Heizung 74 und der Thermistor 76 werden beim Steuern bzw. Regeln der Temperatur der Lichtquelle 72 über die Heizungs- und Thermistorleitungen 82 verwendet. Die Heizung 74 erhöht die Temperatur der Lichtquelle 72 in Reaktion auf ein Temperatursignal, das durch den Thermistor 76 erzeugt wird. Die Lichtquelle 72 empfängt auch ein Beleuchtungssignal von der Beleuchtungssteuerung bzw. -regelung 52. Die Intensität des Beleuchtungsstrahls 20 ist direkt proportional zu der Spannung des Beleuchtungssignals. Indem die Heizung 74 und der Thermistor 76 in der Beleuchtungsanordnung 16 sind, kann die Temperatur der Lichtquelle 72 ohne ein Einstellen der Temperatur in der Innenkabine 12 gesteuert bzw. geregelt werden.
Die Lichtquelle 72 kann hinsichtlich Typ und Art verschieden sein. Diodenlaser sind gegenüber weißglühenden Lichtquellen aus verschiedenen Gründen bevorzugt.
Weißglühende Lichtquellen sind nicht monochromatisch wie Diodenlaser, sondern emittieren statt dessen Energie über ein großes Spektrum, welcher gefiltert werden muss, um ein Blenden auf ankommende Fahrzeuge zu verhindern. Ein Filtern eines beträchtlichen Energiebereiches von einer Glühbirne ist teuer, energieineffizient und erzeugt unerwünschte thermische Energie. Auch ist in weißglühenden Anwendungen ein Filterpositionieren eingeschränkt, da der Filter nahe einer zugehörigen Lichtquelle angeordnet werden muss. Außerdem sind oft multiple weißglühende Quellen erst erforderlich, um eine notwendige Beleuchtung zur Verfügung zu stellen, was die Komplexität und die Kosten erhöht. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle 72 ein Diodenlaser für nahes Infrarot mit gewünschten monochromatischen und Beleuchtungseigenschaften. Der Diodenlaser kann z.B. ein Einzelstreifendiodenlaser, Modell-Nr. S-81-3000-C-200-H sein, der durch Coherent, Inc., Santa Clara, Kalifornien hergestellt wird.
Die Wärmesenke 56 kann von verschiedener Größe, Typ und Art sein, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Wärmesenke 56 weist eine thermische Koppelschicht 84 auf, die eine Vorderoberfläche 86 der Wärmesenke 56 abdeckt, die zwischen der Wärmesenke 56 und der Lichtquelle 72 sitzt. Die thermische Koppelschicht 84 stellt einen effizienten Wärmetransport zwischen der Lichtquelle 72 und der Wärmesenke 56 zur Verfügung. Die thermische Koppelschicht 84 kann aus Indium oder aus einigen anderen Materialien mit ähnlichen thermischen Eigenschaften ausgebildet sein.
Nun sind im Hinblick auch auf die 6 und 7 perspektivische Ansichten des Moduls 58 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Modul 58 weist einen Körper 90 auf, der mehrere Führungen 91, einschließlich einer Lichtquellenführung 92, einer Lichtkopplerführung 94 und einer strahlbildenden Optikführung 96 für ein Führen, festes Fixieren und Aufrechterhalten der Anordnung der Lichtquelle 72, eines Lichtkopplers 98 bzw. einer strahlbildenden Optik 100 hat. Der Körper 90 hat auch mehrere Stützen 102, die konfiguriert sind, um die Lichtquelle 72, den Lichtkoppler 98 und die strahlbildende Optik entlang des vorderen Himmelbereiches des Fahrzeugs wie z.B. des Windschutzscheibenrandes 48 zu stützen. Das Modul 58 hat einen Beleuchtungsstrahleinlass 104, der von einen Beleuch tungsstrahlauslass 106 versetzt ist. Licht von der Lichtquelle 72 wird nahe dem Einlass 104 erzeugt und horizontal durch den Einlass 104 emittiert. Es wird dann nach unten durch den Lichtkoppler 98 zu der Optik 100 reflektiert, wo es dann wieder zu und durch die Lichtabschirmungsanordnung 60, aus dem Auslass 106 reflektiert wird. Das Modul 58 kann in seiner vereinfachtesten Form als ein Gehäuse bezeichnet werden, das die Lichtquelle 72 und die Optik 100 nahe eines Fensterrandes, wie z.B. des Randes 48, stützt.
Der Körper 90 stellt in Kombination mit der Lichtabschirmungsanordnung 60 ( 10) einen optisch abgedichteten Hohlraum 108 zur Verfügung, welcher einen Eintritt von Schmutz und Schotter minimiert, wodurch eine Wartung der Lichtquelle 72, des Lichtkopplers 98 und der Optik 100 minimiert wird. Der abgedichtete Hohlraum 108 verhindert auch, dass das Auge dem Licht von der Lichtquelle 72 ausgesetzt wird. Der Körper 90 kann von verschiedener Größe, Form, Art und aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein, die in dem Stand der Technik bekannt sind. Der Körper 90 kann aus verschiedenen Materialien einschließlich Kunststoff und Metall, wie z.B. Aluminium, Stahl und Magnesium, als auch aus anderen Materialien, die im Stand der Technik bekannt sind, ausgebildet sein. Der Körper 90 kann, wenn er aus einem Metall ausgebildet ist, auch als eine Wärmesenke dienen. Der Körper 90 ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung undurchsichtig, um so zu verhindern, dass Licht in oder aus dem Hohlraum 108 eintritt bzw. austritt.
Die Führungen 92, 94 und 96 sind konfiguriert, um eine Anordnung der Lichtquelle 72 in Relation zu dem Lichtkoppler 98 und der Optik 100 aufrechtzuerhalten. Die Führungen 92, 94 und 96 helfen durch ihre entsprechenden Formen, Größen und Anordnung bei der Montage und dem festen Fixieren der Lichtquelle 72, des Lichtkopplers 98 und der Optik 100 an und in dem Modul 58.
Die Lichtquellenführung 92 hat drei Seiten 110 mit Abmessungen und Konturen, die zu denen des Lichtquellengehäuses 78 passen, und hilft beim Anordnen und festen Fixieren des Gehäuses 78 an dem Modul 58. Die drei Seiten 110 bilden einen offenen Kanal 112, welcher das Gehäuse 78 hält.
Die Lichtquellenführung 92 hilft zusammen mit Befestigungsöffnungen 114 beim Ausrichten und Befestigen der Wärmesenke 56 und der Lichtquelle 72 an dem Modul 58. Während der Montage werden Befestigungselemente (nicht gezeigt) durch die Öffnungen 114 und durch das Gehäuse 78 erstreckt und in die Wärmesenke 56 geschraubt, was die Lichtquelle 72 und die Wärmesenke 56 an dem Modul 58 arretiert. Die relative räumliche Beziehung zwischen dem Gehäuse 78, der Wärmesenke 56 und dem Modul 58 ist am besten in 8 zu sehen.
Die Lichtkopplerführung 94 ist in Form einer Tasche oder eines Schlitzes 116 in dem Modul 58 ausgebildet. Der Schlitz 116 hat eine Form, die zu der Form des Lichtkopplers 98 passt, und ist etwa in einem Winkel von 45° relativ zu der Lichtquellenführung 92 positioniert. Der Lichtkoppler 98 wird während der Montage in den Schlitz 116 geglitten und an dem Modul 58 in einer von verschiedenen Positionen unter Verwendung von Lichtkopplerbefestigungselementen (nicht gezeigt), die sich durch Öffnungen 117 erstrecken, befestigt. An Stelle der Befestigungselemente, die sich durch die Öffnungen 117 erstrecken, kann der Lichtkoppler 98 an dem Körper 90 unter Verwendung von Federklemmen (nicht gezeigt) oder dergleichen befestigt werden. Obwohl die Lichtkopplerführung 94 als eine stationäre feste Vorrichtung gezeigt ist, die an den Körper 90 gekoppelt oder integral mit dem Körper 90 ausgebildet ist, kann die Lichtkopplerführung 94 ein Teil einer Lichtkopplerpositionseinstellungsanordnung (nicht gezeigt) für ein mechanisches oder elektronisches Steuern bzw. Regeln der Position des Lichtkopplers 98 unter Verwendung von Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, sein.
Die strahlbildende Optikführung 96 ist in Form von Eckkanälen 118 ausgebildet, welche um etwa 45° im Hinblick auf die Lichtkopplerführung 94 angewinkelt sind und parallel zu einer Bezugsebene 120 sind, die sich davon nach außen erstreckt. Während der Montage werden die Eckenbereiche 122 der Optik 100 in die Kanäle 118 geglitten, wo sie darin mittels Befestigungselementen (nicht gezeigt) gehalten werden, die sich durch Öffnungen 124 der Kanäle 118 und durch die Eckenbereiche 122 erstrecken und in Löcher 126 in Innenseiten 128 der Kanäle 118 geschraubt sind.
Der Lichtkoppler 98 kann in Form eines Spiegels, wie gezeigt, einer Reihe von Spiegeln, eines Glasfaserkabels oder einer anderen reflektiven oder lichttransportierenden Vorrichtung ausgebildet sein, die im Stand der Technik bekannt ist. In der beschriebenen Ausführungsform wird Licht von der Lichtquelle 72 in Form eines elliptisch geformten Strahls mit einem Ausbreitungswinkel von etwa 20 bis 50° emittiert, welches dann bei einem Winkel von etwa 90° nach unten durch den Lichtkoppler 98 reflektiert wird, um in die Optik 100 einzutreten. Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die enthaltene Verwendung eines Lichtkopplers beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung modifiziert werden, um eine direkte Lichtemission zwischen der Lichtquelle 72 und der Optik 100 ohne Verwendung eines Lichtkopplers 98 zur Verfügung zu stellen.
Obwohl die Optik 100 vorzugsweise ein optisches Dünnschichtelement ist, kann sie in einigen anderen Formen ausgebildet sein. In Weiterführung der oben beschriebenen Ausführungsform reflektiert und breitet die Optik 100 das Licht, das durch die Lichtquelle 72 erzeugt wird, in einem Winkel von etwa 90° aus, um das Licht vor dem Fahrzeug 14 auszurichten. Licht von der Lichtquelle 72 tritt in die Optik 100 ein und wird durch die Optik 100 reflektiert und wird dann durch eine Vorderoberfläche 130 reflektiert, um durch die Windschutzscheibe 28 emittiert zu werden. Obwohl eine einzelne Optik gezeigt ist, können auch zusätzliche Optiken in das Beleuchtungssystem 16 oder in das Modul 58 eingebaut werden, um ein erwünschtes Beleuchtungsmuster auf ein Ziel auszubilden, das außerhalb des Fahrzeugs 14 ist.
Die Optik 100 kann aus Kunststoff, Acryl oder einigen anderen ähnlichen Materialien, die im Stand der Technik bekannt sind, ausgebildet sein. Die Optik 100 kann das Prinzip der Totalreflexion (TIR) nutzen und das erwünschte Beleuchtungsmuster mit Reihen von gestuften Facetten ausbilden. Ein Beispiel eines geeigneten optischen Elementes ist in der US-Patentanmeldung Nr. 09/688,982 mit dem Titel "Dünnschichtkollimationsoptiken für Diodenlaserbeleuchtungssysteme für die Verwendung in Nachtsicht- und Außenbeleuchtungsanwendungen" offenbart.
Die Stützen 102 weisen Öffnungen 114 und Seitenöffnungen 131 auf. Die Öffnungen 131 erstrecken sich durch die Hüllenanordnung 60 und den Körper 90. Die Öffnun gen 114 und 131 erlauben es dem Modul 58, an benachbarte Komponenten in der Beleuchtungsanordnung 16 zum Stützen der Lichtquelle 72, des Lichtkopplers 98 und der strahlbildenden Optik 100 entlang des oberen Bereiches der Windschutzscheibenöffnung 48 gekoppelt zu werden. Die Öffnungen 114 und 131 können in einigen anderen Stützenformen ausgebildet sein, die im Stand der Technik bekannt sind. Das Modul 58 kann auch andere Stützen zusätzlich zu oder an Stelle von den Stützen 102 aufweisen.
Eine Vorderaußenoberfläche 132 des Moduls 58 dient auch als eine Führung zum Befestigen der Lichtabschirmungsanordnung 60 an dem Modul 58. Die Außenoberfläche 132 hat eine ähnliche Dimension wie, und gleitet in einen hinteren Bereich 134 der Lichtabschirmungsanordnung 60. Befestigungselemente (nicht gezeigt) erstrecken sich durch die Öffnungen 131 in der Lichtabschirmungsanordnung 60 und werden in das Modul 58 geschraubt. Die Außenoberfläche 132 des Moduls 58 ist am besten in 9 zu sehen.
Das Modul 58 stellt ein einfaches und akkurates Zielen des Beleuchtungsstrahls 20 durch Bereitstellen der Führungen 91 zur Verfügung, um die Lichtquelle 72, den Lichtkoppler 98 und die Optik 100 geeignet zu positionieren. Das Modul 58 sichert durch das Bereitstellen einer akkuraten Ausrichtung des Beleuchtungsstrahls 20 einen ausreichenden Lichtdurchgang und eine präzise Beleuchtung des Zielbereiches 24 ab. Der offene Aufbau des Moduls 58 stellt einen ausreichenden Luftfluss für eine Wärmeableitung von der Lichtquelle 72 zur Verfügung. Luft tritt in den Einlass ein, zirkuliert um die Lichtquelle 72 und geht über die Wärmesenke 56.
Nun ist im Hinblick auf 10 eine perspektivische linke Vorderansicht der Wärmesenke 56, des Moduls 58, der Lichtabschirmungsanordnung 60 und eines Anordnungsmechanismus 138 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Lichtabschirmungsanordnung 60 weist eine Lichtabschirmung 140 auf, die wie oben ausgeführt mit dem Modul 58 gekoppelt ist und damit eine lichtdichte Dichtung 142 ausbildet. Ein Vorderbereich 144 der Lichtabschirmung 140 passt an und ist über eine Lichtdichtung 146 zu der Windschutzscheibe 28 abgedichtet. Das Koppeln der Lichtabschirmung 140 mit dem Modul 58 in Kombination mit der Ver wendung der Dichtung 146 verhindert, dass nahes Infrarotlicht in das Innere der Kabine 12 gestreut oder reflektiert wird. Die Lichtschutzanordnung 60 kann auch einen Diffuser 148, wie gezeigt, aufweisen, der in den Vorderbereich 144 der Hülle mittels Aufhängern 150 befestigt wird. Der Diffuser 148 bricht das Licht, um die fokussierte Intensität des Beleuchtungsstrahls 20 zu beschränken, wenn es aus der Lichtquelle 140 austritt. Die Position des Lichtkopplers 98 kann auch nach dem Koppeln der Lichtabschirmungnanordnung 60 an dem Modul 58 mittels Kerben 149 in dem hinteren Bereich 134 eingestellt werden, die einen Zugang zu Befestigungselementen (nicht gezeigt) erlauben, die sich durch die Öffnungen 117 erstrecken.
Der Anordnungsmechanismus 138 wird zur Übertragungsanordnung bzw. -ausrichtung des Beleuchtungsstrahls 20 verwendet. Der Anordnungsmechanismus 138 weist eine „U"-förmige hängende Klammer 152 auf, welche so geformt ist, dass sie über Schultern 154 der Wärmesenke 56 überhängt, und hat ein Paar von horizontalen Einstellungsschlitzen 156. Ein Paar von Befestigungselementen (nicht gezeigt) erstreckt sich durch die Schlitze 156 und wird in Gewindebohrungen 158 in Seiten der Wärmesenke 56 eingeschraubt. Die U-Klammer 152 kann in zwei Hälften 159 geteilt sein, wie in 4 gezeigt, oder kann eine einzelne integrierte Einheit sein. Der Befestigungsmechanismus 138 erlaubt es der Wärmesenke 156, vertikal rotiert und horizontal relativ zu der U-Klammer 152 verstellt zu werden. Natürlich können anders geformte Klammern und Klammerkombinationen ebenso wie andere Befestigungsmechanismen, die im Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden.
Die Dichtung 146 kann verschiedene Formen haben und kann aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. Die Dichtung 146 kann z.B. aus Gummi ausgebildet sein und in Form einer Dichtung oder einer Borte bzw. Gimpe ausgebildet sein. Die Dichtung 146 kompensiert auch Designvariationen in Fahrzeugkomponenten, wie z. B. in der Beleuchtungsanordnung 16 und der Windschutzscheibe 28, indem sie komprimierbar und dicht formend zwischen der Lichtabschirmung 140 und der Windschutzscheibe 28 ist, was eine lichtdichte Dichtung absichert.
Der Diffuser 148 stellt eine Gleichmäßigkeit des Lichts zur Verfügung, das von der Lichtabschirmungsanordnung 60 emittiert wird. Der Diffuser 148 kann direkt an der Optik 100 angewendet werden oder kann von dem System 10 weggelassen werden. Der Beleuchtungsstrahl 20 kann gleichmäßig von der Lichtabschirmungsanordnung 60 unter Verwendung von anderen strahlformenden und steuernden bzw. regelnden Techniken emittiert werden, die im Stand der Technik bekannt sind.
Wiederum im Hinblick auf die 3 bis 5 weist das Kühlsystem 62 einen Luftkanal 160 auf, der über der Wärmesenke 56 und über einem Paar von Stromversorgungswärmesenken 162 der Stromversorgung 64 sitzt. Ein Kühllüfter 164 ist mit dem Luftkanal 160 gekoppelt und zirkuliert Luft um einen Rand 166 der Wärmesenke 56, über Kühlrippen 168 der Wärmesenken 56 und 162, und verteilt Wärmeenergie von den Wärmesenken 56 und 162 in den Luftspalt 66. Beim Kühlen der Wärmesenken 56 und 162 werden auch die Lichtquelle 72 und die Stromversorgung 64 gekühlt.
Die Stromversorgung 64 kann auch von verschiedener Größe, Form und Art, wie im Stand der Technik bekannt, sein. Die Stromversorgung 64 weist ein Paar von Wärmesenken 162, die Beleuchtungssteuerung bzw. -regelung 52, einen Kondensator 170 und ein Stromversorgungsschutzgehäuse 172 auf. Diese einzigartige Kombination aus der Steuerung bzw. Regelung 52, der Stromversorgung 64 und den Wärmesenken 162 in Kombination mit der sehr nahen Anordnung von jeder Vorrichtung relativ zu der Lichtquelle 72 stellt verschiedene Vorteile zur Verfügung. Es ist eine effiziente Technik, um der Lichtquelle 72 Strom ohne Schwankungen oder Variationen zur Verfügung zu stellen, um ein effizientes Kühlen der Steuerung bzw. Regelung 52 und der Stromversorgung 64 zur Verfügung zu stellen, und es ist ein kompaktes Design für eine vielseitige Verwendung an verschiedenen Fahrzeuginnenkabinenstellen, ohne die Sicht eines Fahrzeuginsassens zu behindern. Der Kondensator 170 stellt eine geringe Spannung und einen hohen Strom zur Verfügung, die durch die Lichtquelle 72 verwendet werden. Die Stromversorgung 64 kann auch eine elektromagnetische Abschirmung (nicht gezeigt) aufweisen, die die Stromversorgung 64 von anderen elektronischen Vorrichtungen abschirmt, die in dem Fahrzeug 14 enthalten sind.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten und Vorrichtungen des Beleuchtungssystems 16 kann ein Brennpunkteinstellelement 174, wie gezeigt, zwischen der Wärmesenke 56 und der Lichtquelle 72 verwendet werden, um den Brennpunkt des Beleuchtungsstrahls 20 aus der Lichtquelle 72 einzustellen. Das Brennpunkteinstellelement 174 kann in Form von einem oder mehreren Keilen, wie gezeigt, oder kann in irgend einer anderen Form, die im Stand der Technik bekannt ist, ausgebildet sein.
Die Beleuchtungsanordnung 16 ist an das Dach 70 über die U-Klammer 152 und Stützklammern 176 gekoppelt. Die U-Klammer 152 ist an eine Dehnungs- oder Verlängerungsklammer 178 gekoppelt, welche wiederum an einen Strukturrahmen 180 gekoppelt ist. Die Stützklammern 176 sind an die Beleuchtungsanordnung 16 und an den Rahmen 180 gekoppelt. Das Kühlsystem 62 ist so geformt, dass es in einer Deckenkonsolenklammer 182 sitzt, welche auch an den Rahmen 180 gekoppelt ist. Die Beleuchtungsanordnung 16 kann auch Befestigungspunkte oder Positionsgebern, wie z.B. Positionsgebern 184, aufweisen, um bei deren Installation zu helfen.
Obwohl das Beleuchtungssystem 16 im Hinblick auf die Verwendung in einer Deckenkonsole beschrieben wurde, kann es durch sein geringes Profildesign in andere integrierte Fahrzeuginnengruppen eingebaut werden. Das Beleuchtungssystem 16 kann in die Stützen eines Fahrzeugs, wie z.B. eine „A"-Stütze, in ein Armaturenbrett, an verschiedenen Stellen am Himmel, in einer Türplatte oder an anderen Stellen nahe einem Rand eines Fensters eingebaut werden.
Das Beleuchtungssystem 16 erlaubt ein schnelles, leichtes und präzises Zielen der Lichtquelle 72 ohne ein negatives Beeinflussen der Ausrichtung der Lichtquelle 72 relativ zu dem Lichtkoppler 98 und der Optik 100, und ohne ein negatives Beeinflussen der thermischen Geometrie für ein erwünschtes Kühlen in dem Sichtsystem 10.
Die oben beschriebenen Komponenten und Eigenschaften des Beleuchtungssystems 16 sind nur für Beispielzwecke gedacht, das Beleuchtungssystem 16 kann andere zusätzliche Komponenten oder Eigenschaften, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, aufweisen.
Nun ist im Hinblick auf 11 ein schematisches Blockdiagramm des Empfängersystems 18 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Empfängersystem 18 weist eine Empfängeranordnung 190 mit einem Empfänger 192, einem Empfängeranordnungsmechanismus 194, einem Filter 196 und einer Empfängersystemsteuerung bzw. -regelung 198 auf. Der Empfänger 192 kann in Form einer Ladungsspreicherelement-(CCD)-Kamera oder einer komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Kamera ausgebildet sein. Eine CCD-Kamera, Modell Wat902HS, die von Watec America Corporation, Las Vegas, Nevada beispielsweise hergestellt wird, kann als der Empfänger 192 verwendet werden. Nahes Infrarotlicht, das von Objekten reflektiert wird, wird durch den Empfänger 192 empfangen, um ein Bildsignal zu erzeugen. Der Filter 196 wird verwendet, um das reflektierte nahe Infrarotlicht zu filtern. Der Filter 196 kann ein optischer Bandpassfilter sein, welcher es erlaubt, dass Licht in einem nahen Infrarotlichtspektrum durch den Empfänger 192 empfangen wird, welcher sich vorzugsweise für eine Lichtwellenlänge eignet, die in dem Beleuchtungssignal 20 enthalten ist. Der Filter 196 kann separat von dem Empfänger 192, wie gezeigt, oder kann in Form einer Beschichtung auf einer Linse des Empfängers 192 ausgebildet sein.
Der Empfängeranordnungsmechanismus 194 kann verwendet werden, um den Empfangswinkel des reflektierten Beleuchtungsstrahls 20 einzustellen. Der Empfängeranordnungsmechanismus 194 kann ein manuelles Einstellen des Empfangswinkels erlauben oder kann motorisiert und/oder elektronisch über die Empfängersteuerung bzw. -regelung 198 gesteuert bzw. geregelt werden.
Die Empfängeranordnung 190 kann eine Vorrichtung (nicht gezeigt) für ein Anpassen der Empfängerempfindlichkeit an das Licht aufweisen, um zu der Umgebungshelligkeit zu passen. Die Lichtquelle 72 und/oder der Empfänger 192 können auch in optischer Verbindung mit einem Zielfahrzeug (nicht gezeigt) sein.
Wieder im Hinblick auf 3 bis 5 sind die Steuerungen bzw. Regelungen 52 und 198 vorzugsweise mikroprozessorbasiert, wie z. B. Computer mit zentralen Verarbeitungseinheiten, Speicher (RAM und/oder ROM) und zugehörige Eingangs- und Ausgangsbusse. Die Steuerungen bzw. Regelungen 52 und 198 können anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise sein oder können aus anderen logischen Vorrichtungen ausgebildet sein, die im Stand der Technik bekannt sind. Die Steuerungen bzw. Regelungen 52 und 198 sind im Bereich einer zentralen Fahrzeughauptsteuerungs- bzw. -regelungseinheit, eines interaktiven Fahrzeugdynamikmoduls, eines Rückhaltesteuerungs- bzw. Regelungsmoduls, einer Hauptsicherheitssteuerung bzw. -regelung sein, können in einer einzelnen integrierten Steuerung bzw. Regelung kombiniert sein oder können eigenständige Steuerungen bzw. Regelungen sein, wie gezeigt.
Die Beleuchtungssteuerung bzw. -regelung 52 steuert bzw. regelt den Betrieb der Lichtquelle 72 und der Stromversorgung 64, während die Empfängersteuerung bzw. -regelung 198 den Betrieb des Empfängers 192, des Filters 196 und des Empfängeranordnungsmechanismus 194 steuert bzw. regelt. Die Steuerungen bzw. Regelungen 52 und 198 können an Sichtsystemsteuerungen bzw. -regelungen 199, wie sie in 2 gezeigt sind, welche an einer zentralen Konsole 200 montiert sind, gekoppelt sein. Die Systemsteuerungen bzw. -regelungen 199 können einen Aktivierschalter 201, eine Lichtkopplerpositionseinstellungssteuerung bzw. -regelung 202 und eine Beleuchtungsstrahlhelligkeitssteuerung bzw. -regelung 203 aufweisen.
Der Aktivierschalter 201 kann verwendet werden, um das Sichtsystem 10 manuell zu aktivieren oder das Sichtsystem 10 kann intern durch eine der Steuerungen bzw. Regelungen 52 oder 198 aktiviert werden. Das Sichtsystem 10 kann auch durch die Verwendung eines Sprachaktiviersystems (nicht gezeigt) aktiviert werden. Die Lichtkopplersteuerung bzw. -regelung 202 kann mit einem Lichtkopplermotor (nicht gezeigt) zum Einstellen von Anordnungs- bzw. Ausrichtungswinkeln des Lichtkopplers 98 relativ zu der Lichtquelle 72 und der Optik 100 gekoppelt werden. Die Helligkeitssteuerung bzw. -regelung 203 kann für ein Einstellen der Intensität des Beleuchtungsstrahls 20 verwendet werden, welcher wiederum die Helligkeit oder Klarheit des Anzeigesignals auf der Anzeige 26 einstellt.
Die Anzeige 26 kann ein Videosystem, ein Audiosystem, eine LED, ein Licht, ein globales Positioniersystem, eine Frontscheibenanzeige bzw. ein Headup-Display, einen Scheinwerfer, ein Rücklicht, ein Displaysystem, ein Telematiksystem oder eine andere Anzeige aufweisen, die im Stand der Technik bekannt ist. Die Anzeige 26 kann eine Position, einen Bereich und eine Fahrgeschwindigkeit relativ zu dem Fahrzeug als auch andere bekannte Objektparameter oder Eigenschaften anzeigen. Objekte können jedes lebende oder nicht lebende Objekt einschließlich Fußgängern, Fahrzeugen, Verkehrszeichen, Straßenmarkierungen und anderen Objekten, die im Stand der Technik bekannt sind, aufweisen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Anzeige 26 in Form einer Frontscheibenanzeige ausgebildet und das Anzeigesignal ragt hervor so dass es vor dem Fahrzeug 14 erscheint. Die Anzeige 26 stellt ein Realzeitbild des Zielbereiches zur Verfügung, um die Sichtbarkeit von Objekten während relativ schlechter sichtbarer Lichtverhältnisse zu erhöhen, ohne dass jemand seine Augen erneut fokussieren muss, um einen Displaybildschirm in der Innenkabine zu überwachen.
Die Anzeige 26 kann ein Bildschirmkalttemperaturbetriebsflüssigkristallsichtanzeige (LCD), eine Videosteuerung bzw. -regelung, einen Feldspiegel sowie andere der Frontscheibenanzeige verwandte Komponenten, die in dem Stand der Technik bekannt sind, aufweisen. Die Anzeige 26 kann eine Straßenkulisse in einer Weise nachbilden, die es einem Fahrzeugbediener erlaubt, schnell und einfach zwischen der Anzeige 26 und der Windschutzscheibe 28 überzugehen. Die Anzeige 26 und die Empfängeranordnung 18 können separat oder Teil einer einzelnen Baueinheit sein. Die Anzeige 26 kann einen undurchsichtigen gekrümmten Spiegel aufweisen. Wenn sie nicht in Verwendung ist, kann die Anzeige 26 in das Armaturenbrett 46 zurückgezogen werden. Die Anzeige 26 kann eine veränderliche Auflösung und Blickfeldgröße haben und kann Objekte mit veränderlicher Erscheinungsgröße darstellen.
Die Windschutzscheibe 28 enthält wie oben beschrieben einen XIR^®-Film oder dergleichen, welcher als ein naher Infrarotabsorber oder Reflektor dient, der eine Übertragung von nahem Infrarotlicht durch die Windschutzscheibe verhindert. Der XIR^®-Film wird durch Southwall Technologies, Inc. hergestellt. Obwohl ein XIR^®-Film verwendet wird, können andere infrarotreflektierende Schichten eingebaut werden, wie z.B. solche, die unter Verwendung eines Sputterprozesses, wie er im Stand der Technik bekannt ist, ausgebildet werden. Die Windschutzscheibe weist, wenn sie hergestellt wird, ein Paar von Ausschnitten 206 auf, wo der XIR^®-Film in einen Übertragungsbereich 36 und einem Empfangsbereich 38 der Windschutzscheibe für den Beleuchtungsstrahl 20 und dessen reflektierte Bereiche offengelassen wurde, so dass diese hier durchgehen. Auch können hier Mehrfach-Infrarotschichten in der Windschutzscheibe 28 vorliegen, wovon jede in dem Übertragungsbereich 36 und dem Empfangsbereich 38 offengelassen wurde.
Das Sichtsystem 10 kann auch eine Verwendung einer farbkorrigierten Lichtquelle und einer entsprechenden Steuerungs- bzw. Regelungsschaltung (nicht gezeigt) aufweisen. Die Lichtquelle und die Steuerungs- bzw. Regelungsschaltung können in das Modul 58 eingebaut sein. Die Steuerungs- bzw. Regelungsschaltung kann auch in irgendeine der Steuerungen bzw. Regelungen 52 und 198 eingebaut sein. Für eine weitere detaillierte Erklärung der farbkorrigierten Lichtquelle oder der Steuerungs- bzw. Regelungsschaltung siehe US-Patentanmeldung Nr. 10/064,116 mit dem Titel „Farbkorrigiertes Laserbeleuchtungssystem für Nachtsichtanwendungen", eingereicht am 12.06.2002 und hiermit durch Verweis aufgenommen.
Nun ist im Hinblick auf 12 ein logisches Ablaufdiagramm gezeigt, das ein Montageverfahren des Beleuchtungssystems 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Schritt 220 werden die Wärmesenke 56, die Lichtquelle 72 und das Modul 58 in Relation zueinander ausgerichtet. Das Brennpunkteinstellelement 174 kann auch relativ zu der Lichtquelle 72 ausgerichtet werden. In Schritt 222 wird die Lichtquelle 72 in die Lichtquellenführung 92 des Körpers 90 geführt. In Schritt 224 werden die Wärmesenke 56 und die Lichtquelle 72 an dem Körper 90 befestigt. Wenn verwendet, kann das Brennpunkteinstellelement 174 auch an dem Körper 90 befestigt werden.
In Schritt 226 wird der Lichtkoppler 72 in den Körper 90 über die Lichtkopplerführung 94 geführt und wird mit der Lichtquelle 72 ausgerichtet und an dem Körper 90 befe stigt. In Schritt 228 wird die Optik 100 in den Körper 90 geführt und mit dem Lichtkoppler 98 über die Kanalführungen 96 ausgerichtet und an dem Körper 90 befestigt.
In Schritt 230 wird der Anordnungsmechanismus 138 an der Wärmesenke 56 befestigt. In Schritt 232 wird der Luftkanal 160 um die Wärmesenke 56 so gekoppelt, dass er in fluider Verbindung mit der Wärmesenke 56 ist. In Schritt 234 wird die Stromversorgung 64 mit dem Luftkanal 160 gekoppelt, um in fluider Verbindung mit dem Luftkanal 160 zu sein. In Schritt 236 wird die Lichtabschirmungsanordnung 60 an den Körper 90 gekoppelt.
Nun ist im Hinblick auf 13 ein logisches Ablaufdiagramm gezeigt, das ein Installationsverfahren des Beleuchtungssystems 16 in der Innenkabine 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Schritt 250 wird das Beleuchtungssystem 16 montiert. Das Beleuchtungssystem 16 kann unter Verwendung des Verfahrens montiert werden, das in der Ausführungsform von 12 beschrieben ist.
In Schritt 252 wird das Beleuchtungssystem 16 an den Rahmen 180 gekoppelt. Der Luftkanal 160 wird in der Deckenkonsolenklammer 182 positioniert und der Anordnungsmechanismus 138 wird an der Dehnungsklammer 178 befestigt. Die Dehnungsklammer 178 und die Stützklammern 176 werden an den Rahmen 180 gekoppelt. In Schritt 254 wird die Lichtabschirmung des Beleuchtungssystems 16 an der Windschutzscheibe 28 abgedichtet. Die Schritte 252 und 254 sollen gleichzeitig ausgeführt werden.
In Schritt 256 wird der Übertragungswinkel des Beleuchtungsstrahls 20 des Beleuchtungssystems 16 durch Einstellen des Körpers 90 relativ zu der U-Klammer 152, wie oben beschrieben, eingestellt. In Schritt 258 wird, auf das Ausrichten oder Einstellen des Übertragungswinkels des Beleuchtungssystems 16, das Beleuchtungssystem 16 fest in einer erwünschten Position verriegelt.
Nun ist im Hinblick auf 14 ein logisches Ablaufdiagramm gezeigt, das ein Betriebsverfahren des Sichtsystems 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Schritt 300 erzeugt das Beleuchtungssystem 16 den Beleuchtungsstrahl 20 von innerhalb der Innenkabine 12. In Schritt 302 reflektiert und kollimiert das Beleuchtungssystem 16 Licht von der Lichtquelle 72, um ein Beleuchtungsmuster vor dem Fahrzeug 14 zu erzeugen.
In Schritt 304 richten das Modul 58 und die Lichtabschirmungsanordnung 60 den Beleuchtungsstrahl 20 durch die Windschutzscheibe 28, wodurch der Zielbereich 24 beleuchtet wird. Die Lichtabschirmungsanordnung 60 kann durch die Verwendung des Diffusers 148 auch den Beleuchtungsstrahl 20 streuen, bevor er durch die Windschutzscheibe 28 übertragen wird.
In Schritt 306 kann die Emissionsrichtung und der Brennpunkt des Beleuchtungsstrahls 20 unter Verwendung des Anordnungsmechanismus 138 und des Brennpunkteinstellelementes 174 eingestellt werden.
In Schritt 308 empfängt das Empfängersystem 18 reflektierte Bereiche des Beleuchtungsstrahls 20 durch die Windschutzscheibe 28. In Schritt 310 erzeugt das Empfängersystem 18 in Reaktion auf das reflektierte Licht an der gewünschten Wellenlänge ein Bildsignal entsprechend den detektierten Objekten in dem Zielbereich 24. In Schritt 312 erzeugt die Empfängersteuerung bzw. -regelung 198 das Anzeigesignal in Reaktion auf das Bildsignal. In Schritt 314 wird das Anzeigesignal dem Fahrzeuginsassen über die Anzeige 26 angezeigt.
Die oben beschriebenen Schritte der 12 bis 14 sind als veranschaulichende Beispiele gedacht; die Schritte können nacheinander, synchron, gleichzeitig oder in einer verschiedenen Reihenfolge in Abhängigkeit von der Anwendung ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein aktives Nachtsichtsystem zur Verfügung, das sowohl ein Beleuchtungssystem und ein Empfängersystem hat, die sich in einer Innenkabine eines Fahrzeugs befinden. Indem sich das Beleuchtungssystem und das Empfängersystem in der Innenkabine befinden, wird die Wartung des Sichtsystems minimiert und die Möglichkeit einer Beschädigung und/oder von Diebstahl wird auch minimiert. Auch sind Temperatur-, Feuchtigkeits- und Luftflussextreme nicht mehr vorhanden oder von Bedeutung, da sich das Beleuchtungssystem und das Empfängersystem in der Innenkabine befinden. Umgebungseinstellungen werden einfach aufrechterhalten und das Wärmemanagement des Beleuchtungssystems wird einfach gesteuert bzw. geregelt. Das kompakte Design der vorliegenden Erfindung kann einfach an verschiedenen Stellen einer Innenkabine des Fahrzeugs untergebracht werden, ohne die Sicht eines Fahrzeuginsassen zu behindern oder innere Sicherheitszonen negativ zu beeinflussen.
Während die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es verständlich, dass die spezifischen Mechanismen und Techniken, welche beschrieben wurden, nur die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen, wobei viele Modifikationen an dem Verfahren und der beschriebenen Vorrichtung gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den zugehörigen Ansprüchen definiert ist.

Claims

Ein Beleuchtungssystem (16) für eine Innenkabine (12) eines Fahrzeugs (14), welches aufweist: eine Lichtquelle (72); eine strahlbildende Optik (100), die optisch mit der Lichtquelle (72) gekoppelt ist, um ein Beleuchtungsmuster (22) auszubilden, das aus dem Fahrzeug (14) gerichtet ist; und ein Gehäuse (58), das die strahlbildende Optik (100) entlang einer Dachverkleidung (47) und eines Fensterrandes (48) des Fahrzeugs (14) stützt.
Eine Anordnung nach Anspruch 1, welche weiter einen Lichtkoppler (98) aufweist, der Licht, das durch die Lichtquelle (72) erzeugt wurde, zwischen der Lichtquelle (72) und der strahlformenden Optik (200) führt.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter wenigstens eine Wärmesenke (56) in thermischer Verbindung mit der Lichtquelle (72) aufweist.
Ein System nach Anspruch 3, welches weiter aufweist: einen Luftkanal (160) in fluider Verbindung mit der wenigstens einen Wärmesenke (56); und einen Kühllüfter (164), der in fluider Verbindung mit dem Luftkanal (160) ist und Luft um die wenigstens eine Wärmesenke (56) zirkuliert.
Ein System nach Anspruch 3, welches weiter einen thermischen Koppler in thermischer Verbindung mit und helfend beim thermischen Energietransfer zwischen der Lichtquelle (72) und der wenigstens einen Wärmesenke (56) aufweist.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter eine Stromversorgung (64) aufweist, die die Lichtquelle (72) mit Energie versorgt.
Ein System nach Anspruch 6, wobei die Stromquelle (64) wenigstens eine Wärmesenke (162) aufweist.
Ein System nach Anspruch 7, welches weiter aufweist: einen Luftkanal (160) in fluider Verbindung mit der Stromversorgung (64); und einen Kühllüfter (164) in fluider Verbindung mit dem Luftkanal (160).
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter ein Brennpunkteinstellelement (174) für ein Einstellen eines Brennpunktes des Beleuchtungsmusters (22) aufweist.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter ein komponentenanordnungserhaltendes Modul (58) für ein Aufrechterhalten einer Anordnung der Lichtquelle (72) zu der strahlbildenden Optik (100) aufweist.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter eine Lichtabschirmung (140) aufweist, die zwischen die Beleuchtungsanordnung (16) und ein Fenster (28) des Fahrzeugs (14) gekoppelt ist.
Ein System nach Anspruch 11, welches weiter eine Lichtdichtung (146) aufweist, die zwischen die Lichtabschirmung (140) und das Fenster (28) gekoppelt ist.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter einen Diffuser (148) für ein Streuen von Licht aufweist, das von der Lichtquelle (72) erzeugt wurde.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter einen Anordnungsmechanismus (138) aufweist, der an das Gehäuse (58) gekoppelt ist und das Beleuchtungsmuster (22) ausrichtet.
Ein System nach Anspruch 14, wobei der Anordnungsmechanismus (138) das Gehäuse (58) an einen Dachaufbau des Fahrzeugs (14) koppelt.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter eine DEckkonsolenklammer (182) aufweist, die das Gehäuse (58) an einen Dachaufbau des Fahrzeugs (14) koppelt.
Ein System nach Anspruch 1, welches weiter aufweist: einen Temperatursensor, der eine Temperatur der Lichtquelle (72) detektiert und ein Temperatursignal erzeugt; und eine Heizung zum Erhöhen der Temperatur der Lichtquelle (72) in Reaktion auf das Temperatursignal.
Ein System nach Anspruch 17, welches weiter eine Steuerung bzw. Regelung (52, 198) aufweist, die mit dem Temperatursensor und der Heizung gekoppelt ist und die Temperatur der Lichtquelle (72) in Reaktion auf das Temperatursignal einstellt.
Ein System nach Anspruch 18, wobei die Steuerung bzw. Regelung (52, 198) ein integrierter Teil einer Stromversorgung (64) ist.
Ein System nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (72) eine nahe Infrarotlichtquelle ist.
Ein System nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (72) ein Diodenlaser ist.
Ein System nach Anspruch 1, wobei die strahlbildende Optik (100) eine Kollimationsoptik ist.
Ein System nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (58) den Beleuchtungsstrahl (20) durch eine Scheibenwischerzone (34) des Fahrzeugs (14) richtet.
Ein System nach Anspruch 1, das konfiguriert ist, sehr nahe an einem Empfänger (192) montiert zu werden.
Ein Beleuchtungssystem (16) für eine Innenkabine (12) eines Fahrzeugs (14), welches aufweist: eine Lichtquelle (72); eine strahlbildende Optik (100), die optisch mit der Lichtquelle (72) für ein Ausbilden eines Beleuchtungsmusters (22) gekoppelt ist, das von dem Fahrzeug (14) nach außen gerichtet ist; ein Gehäuse (58), das wenigstens einen Bereich der Lichtquelle (72) und der strahlbildenden Optik (100) entlang einer Dachverkleidung (47) des Fahrzeugs (14) stützt, um den Beleuchtungsstrahl (20) durch ein Fenster des Fahrzeugs (14) zu übertragen; eine Stromversorgung (64), die an den Nachtsichtbeleuchter gekoppelt ist und diesen mit Energie versorgt; und wenigstens eine Wärmesenke (56) in thermischer Verbindung mit der Lichtquelle (72) und der Stromversorgung (64).