DE19756698A1 - Lichtanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtanlage, insbesondere eine Fahr­ zeuglichtanlage oder eine Verkehrsampelanlage, mit wenigstens einer Lichtquelle zur Abstrahlung von Licht in einem sichtbaren Wellenlängenbereich für Beleuchtungs- und/oder Signalzwecke und einer Lichtanlagensteuerung zur Ansteuerung der wenigstens einen Lichtquelle.

Aus der Offenlegungsschrift DE 18 15 671 ist eine Kommunikati­ ons-Lichtanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, durch die ein bidi­ rektionaler Sprechverkehr zwischen zwei Fahrzeugführern über sichtbares oder nicht sichtbares Licht, insbesondere IR-Licht, realisiert wird. Dazu ist an jedem Fahrzeug eigens für diesen Zweck ein Lichtstrahler zusätzlich zu den herkömmlichen Fahr­ zeuglampen vorgesehen, der die Sprachinformationen beinhaltendes Licht abstrahlt, das von einem an einem weiteren Fahrzeug be­ findlichen Empfänger empfangen werden kann.

Ferner ist aus der Offenlegungsschrift DE 40 14 916 A1 eine gat­ tungsgemäße Bremslichtanlage bekannt, die ein visuelles Codein­ formationssignal über die Bremsstärke des mit dieser Anlage aus­ gerüsteten Fahrzeuges für den Fahrer eines nachfolgenden Fahr­ zeuges zur Verfügung stellt. Dazu ist ein Bremslicht mit mehre­ ren Lichtquellen vorgesehen, die zur Abgabe einer variablen Leuchtstärke und/oder eines variierbaren Lichtintensitätsmusters geeignet sind, wodurch das visuelle Codeinformationssignal ge­ bildet wird.

Aus der Auslegeschrift DE 10 36 720 ist eine Warnanlage für den Kraftfahrzeugverkehr bekannt, die eine gesonderte Funkenblitz- Lichtquelle aufweist, die geeignet ist, einen fotoelektrischen Empfänger in einem anderen Kraftfahrzeug anzusprechen.

Aus der Patentschrift DE 44 13 886 C1 ist ein optisches Übertra­ gungssystem für Verkehrsinformationen mit einer bidirektionalen Kommunikation zwischen eigens für diesen Zweck vorgesehenen fahrzeugseitigen und fahrwegseitigen Sende-/Empfängereinheiten bekannt.

Aus der Offenlegungsschrift DE 38 36 095 A1 ist eine Vorrichtung zur Abstrahlung und zum Empfang eines IR-Erkennungssignals be­ kannt, wobei das IR-Erkennungssignal zur Kennzeichnung bestimm­ ter Kraftfahrzeuge dient und eine gegenseitige Erkennung zweier solchermaßen ausgerüsteter Fahrzeuge eine bestimmte Steuerungs­ aktion innerhalb dieser Fahrzeuge auslöst.

Bei herkömmlichen Fahrzeuglichtanlagen sind die Lampen bislang nur grob durch ihre Farbe unterscheidbar, z. B. weiß für Front- und Rückfahrscheinwerfer und teilweise Nebelscheinwerfer, rot für Bremslicht, Rücklicht und Nebelrücklicht, gelb für Fahrt­ richtungsanzeiger links bzw. rechts vorne, seitlich und/oder hinten und teilweise für Nebelscheinwerfer. Alle Fahrtrichtungs­ anzeiger dienen zusammen auch als Warnblinkanlage. Da die Lampen an unterschiedlichen Stellen am Fahrzeug angebracht und teilwei­ se mehrfach vorhanden sind, je nach Fabrikat unterschiedliche Gestaltungen und Abstände zueinander aufweisen sowie je nach Fahrzeugtyp in unterschiedlicher Höhe angebracht sind, ist eine automatisierte Identifizierung der Lampen anhand ihres abge­ strahlten sichtbaren Lichts nur schwer möglich. Zudem ist bei gleichfarbigen Lampen, wie Brems- und Rücklicht, zwar eine un­ terschiedliche Leuchtstärke vorgesehen, jedoch nimmt diese mit dem Quadrat der Sichtentfernung ab und kann durch Lampenalterung oder äußere Verschmutzung sowie Staubpartikel in der Luft oder Nebel beeinträchtigt werden, so daß sie vom nachfolgenden Fahrer auf Distanz visuell nicht mehr unterscheidbar sind. Außerdem schwanken die Leuchtstärken von Fahrzeug zu Fahrzeug.

Bei herkömmlichen Verkehrsampelanlagen sind u. a. in einer Ampel übereinander Lampen in den Farben rot, gelb, grün angeordnet. Sie weisen ggf. Pfeilsymbole für bestimmte Fahrtrichtungen auf. Bei mehrspuriger Verkehrsführung sind auch mehrere Ampeln neben­ einander für verschiedene Fahrspuren angeordnet. Bei ungünstigen (Sonnen-)Lichtverhältnissen sind die Farben bzw. ihre Signal­ funktion schlecht zu erkennen. Blinkende Verkehrsbaken mit gel­ ben Lampen werden z. B. im Baustellenbereich zur Verkehrslenkung eingesetzt. Farbblinde Personen können sich nur an der Anordnung der jeweils leuchtenden Lampe orientieren.

In allen Fällen besteht Bedarf an einer selbsttätigen Identifi­ zierung jeweils aktivierter Lampen, beispielsweise bei Fahrzeu­ gen zu-dem Zweck, automatisch bei einem jeweiligen Fahrzeug ge­ eignete Fahrmanöver einzuleiten, wenn an einem voraus fahrenden oder nachfolgenden oder links bzw. rechts daneben fahrenden Fahrzeug bestimmte Fahrzeuglampen aktiviert werden, und/oder um dem Fahrer eine solche Lampenaktivierung an vorausfahrenden, entgegenkommenden, nachfolgenden oder daneben fahrenden Fahrzeu­ gen anzuzeigen, damit dieser auf der Basis sicherer Informatio­ nen geeignete Reaktionen einleiten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtanlage der eingangs ge­ nannten Art mit erweiterter Lichtquellenfunktionalität bereitzu­ stellen und dabei z. B. eine selbsttätige Lichtquellenidentifi­ zierung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lichtanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dieser Anlage ist dem von einer oder mehreren zugehörigen Lichtquellen abgestrahlten Licht, das primär für Beleuchtungs- bzw. Signalzwecke vorgesehen ist, ergänzend ein außervisuelles Codeinformationssignal überla­ gert, das heißt ein solches, das für das menschliche Auge nicht oder kaum wahrnehmbar ist. Für den Anwendungsfall einer Fahr­ zeuglichtanlage kommen als derartige Lichtquellen insbesondere die Bremsleuchten, Schlußleuchten, Nebelschlußleuchten, Fahrt­ richtungsanzeiger oder Scheinwerfer in Betracht. Erfindungsgemäß wird dem von diesen Leuchten abgestrahlten sichtbaren Licht eine weitere, z. B. funktions-, fahrzeug- und/oder verkehrsbezogene Codeinformation überlagert, die von geeigneten Sensoren in ande­ ren Fahrzeugen oder in einem Verkehrsleitsystem erfaßt werden kann. Dadurch fungiert das abgestrahlte Licht zusätzlich zur üb­ lichen Beleuchtungs- bzw. Signalfunktion als Träger für ein au­ ßervisuelles Codeinformationssignal.

Eine nach Anspruch 2 weitergebildete Lichtanlage ermöglicht den Empfang von Codeinformationssignalen anderer, gleichartiger Lichtanlagen in Fahrzeugen, Verkehrsampeln oder leuchtenden Ver­ kehrszeichen, die Auswertung hinsichtlich der enthaltenen Infor­ mationen und somit eine direkte Kommunikation mit anderen derar­ tigen Lichtanlagen.

Eine nach Anspruch 3 weitergebildete, speziell für ein Fahrzeug vorgesehene Lichtanlage ermöglicht eine Weitergabe der über das Codeinformationssignal erhaltenen Informationen an eine Anzeige- und/oder Funktionssteuereinheit des entsprechenden Fahrzeuges.

Dadurch werden der Fahrzeugführer und/oder die Funktionssteuer­ einheit des Fahrzeuges in die Lage versetzt, auf die empfangenen Informationen zu reagieren. Insbesondere bei automatischer Lam­ penidentifizierung kann diese praktisch verzögerungsfrei, d. h. ohne Schreck- und Reaktionszeit eines Fahrers, erfolgen, so daß sofort automatische Maßnahmen eingeleitet werden können. Dieser Zeitgewinn bringt einen beträchtlichen Gewinn an Fahr- und Ver­ kehrssicherheit.

Bei einer nach Anspruch 4 weitergebildeten Lichtanlage ist das Codeinformationssignal als Amplituden-, Frequenz- und/oder Puls­ code-Modulationssignal realisiert, das mit einfachen Mitteln dem abgestrahlten Licht aufmoduliert werden kann und für das mensch­ liche Auge nicht wahrnehmbar ist.

Eine nach Anspruch 5 weitergebildete Lichtanlage emittiert ein Codeinformationssignal, das zum einen Informationen über die Funktion und/oder den Anbringungsort der zugehörigen Lichtquelle enthalten kann. Ein jeweiliger Empfänger erhält damit eindeutige Informationen über die Lichtquelle selbst, z. B. über deren Funk­ tion und die Positionierung der Lichtquelle am betreffenden Fahrzeug. Zum anderen kann das Codeinformationssignal Informa­ tionen über den Zustand des Fahrzeuges bzw. seiner Funktionsein­ heiten sowie der Fahrzeugumgebung enthalten. Dabei können Infor­ mationen über bestimmte Funktionseinheiten des Fahrzeuges, bei­ spielsweise das Bremsaggregat, funktionell zugehörige Lichtquel­ len, beispielsweise den Bremsleuchten, zwecks Abstrahlung zuge­ ordnet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt schematisch die Anordnung wichtiger Kom­ ponenten einer erfindungsgemäßen Fahrzeuglichtanlage und einer Verkehrsampelanlage.

Die in Fig. 1 dargestellte Lichtanlage für ein Kraftfahrzeug 1 weist mehrere von einer zentralen Lichtanlagensteuerung 2 an­ steuerbare Lichtquellen auf. Bei den Lichtquellen handelt es sich um Fahrlichtscheinwerfer 3a, 3b, Schlußleuchten 4a, 4b, Bremsleuchten 5a, 5b, Seitenblinker 20a, 20b, einen Rückfahr­ scheinwerfer 6 und eine Nebelschlußleuchte 7. In abgewandelten Ausführungsbeispielen kann die Anzahl der genannten, als Be­ leuchtungsmittel dienenden Lichtquellen beliebig variiert wer­ den. Ferner können auch andere Lichtquellen, wie z. B. vordere Nebelscheinwerfer, seitliche Begrenzungsleuchten und/oder Fahrt­ richtungsanzeiger, durch die Lichtanlagensteuerung 2 angesteuert werden. Anzahl, Gestalt und Positionierung der genannten Licht­ quellen am Fahrzeug variieren je nach Fabrikat und Typ des Fahr­ zeuges. Als Lichtquellen sind vorzugsweise anstelle herkömmli­ cher Glühfadenlampen flachbauende Laserdioden-Systeme vorgese­ hen.

Die genannten Lichtquellen 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6, 7, 20a, 20b sind über die Lichtanlagensteuerung in herkömmlicher Weise derart ansteuerbar, daß sie ihre übliche Beleuchtungs- bzw. Si­ gnalfunktion erfüllen. Beispielsweise werden die Bremsleuchten 5a, 5b bei Betätigung des Fahrzeugbremsaggregates eingeschaltet, so daß sie sichtbares Licht roter Farbe einer bestimmten Inten­ sität emittieren. Sämtliche anderen Beleuchtungsmittel erfüllen in analoger Weise ihre von den Straßenverkehrserfordernissen und -vorschriften verlangten Beleuchtungs- bzw. Signalfunktionen, was nicht weiter ausgeführt zu werden braucht.

Der Lichtanlagensteuerung 2 wird ein Informationssignal 8 zuge­ führt, bei dem es sich um Daten über die Funktion und Position der jeweils aktivierten Fahrzeugleuchte, um gemessene oder ge­ speicherte Fahrzeugdaten, um Fahrbahndaten und/oder um vom Fahr­ zeugführer eingegebene Daten handeln kann. Das Informations­ signal 8 wird von einer Codiereinheit 9 erfaßt und in ein Codeinformationssignal umgewandelt, das von einer Lichtquellen­ steuerung 10 dem zu Beleuchtungs- bzw. Signalzwecken emittierten sichtbaren Licht einer zugeordneten Lichtquelle aufmoduliert wird. Dies erfolgt in Form einer Amplituden-, Frequenz- oder Pulscode-Modulation derart, daß das dem sichtbaren Beleuchtungs­ licht aufmodulierte Codeinformationssignal für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist und daher die eigentliche Beleuch­ tungsfunktion der Lichtquelle nicht stört. Die Verwendung von Laserdioden-Systemen ermöglicht es dabei, Modulationen in einem Bereich hoher Frequenzen durchzuführen, der für herkömmliche Glühfadenlampen wegen deren thermischer Trägheit nicht zugäng­ lich ist. Die Lichtquellensteuerung kann auch in die einzelne Lampe integriert sein, insbesondere wenn die Codierung nur zur Identifizierung dient.

Als Informationen, die dem Licht aufmoduliert werden, sind ins­ besondere solche über den Typ der jeweiligen Fahrzeugleuchte und deren Positionierung am Fahrzeug vorgesehen, um eine selbsttäti­ ge Leuchtenidentifizierung zu erlauben, wie Bremslicht, Rück­ licht links, Richtungsanzeiger rechts etc. Daneben können weite­ re fahrzeugbezogene Informationen, wie solche über den Brems­ druck, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeugverzögerung, die z. B. über die Bremsleuchte 5 abgegeben werden, vorgesehen sein.

Die Fahrzeuglichtanlage weist ferner einen Empfänger 11 an der Frontseite des Kraftfahrzeuges 1 mit einem breiten Erfassungske­ gel 12 auf, z. B. einen Photosensor mit Weitwinkelcharakter. Der Empfänger 11 ist in der Lage, Licht aufzufangen, das insbesonde­ re von voraus fahrenden oder entgegenkommenden Fahrzeugen über eine gleichartig wirkende Fahrzeuglichtanlage emittiert wird. Eine Auswerteeinheit 13 dient zum Auswerten von empfangenem Licht hinsichtlich ggf. enthaltener Codeinformationssignale und zum Extrahieren der enthaltenen Informationen und bildet gemein­ sam mit dem Empfänger 11 eine Empfängereinheit, welche die emp­ fangenen Informationen als entsprechendes Informationssignal 14 an eine nicht dargestellte Anzeige- und/oder Funktionssteuerein­ heit des Kraftfahrzeuges 1 abgibt. Über die Anzeigeeinheit kön­ nen dem Fahrer des Kraftfahrzeuges 1 die extrahierten Informa­ tionen angezeigt werden, so daß der Fahrer ggf. geeignet reagie­ ren kann. Werden die Informationen einer Funktionssteuereinheit übermittelt, kann diese direkt auf Aggregate des Fahrzeuges, insbesondere das Bremsaggregat oder die Lichtanlagensteuerung 2 selbst, einwirken. Dadurch ist es beispielsweise möglich, auf­ grund eines mit dem aufleuchtenden Bremslicht eines vorausfah­ renden Fahrzeuges übertragenen Codeinformationssignals diese Bremslichtaktivierung automatisch zu erkennen und daraus zu schließen, daß das betreffende Fahrzeug gerade gebremst wird, z. B. eine Vollbremsung durchführt. Die Bremsanlage des nachfol­ genden Fahrzeugs kann anhand dieser zugeführten Information bei Bedarf selbsttätig ein angemessenes Bremsmanöver zur Gefahren­ vermeidung auslösen, ohne daß die Fahrerreaktion abgewartet wer­ den muß.

Vorzugsweise weist die Lichtanlagensteuerung neben einem front­ seitigen Empfänger 11 auch einen oder zwei seitliche Empfänger, von denen stellvertretend ein Empfänger 11a in der Figur gezeigt ist, und einen rückseitigen Empfänger auf, über die Informati­ onssignale von nebenher fahrenden bzw. nachfolgenden Fahrzeugen erfaßt werden können. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer wechselseitigen Kommunikation zwischen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen, beispielsweise über den Fahrbahnzustand oder bevor­ stehende Fahrmanöver der jeweiligen Fahrzeugführer, ohne daß hierzu ein Funkkontakt benötigt wird. Dies vermeidet zusätzliche elektromagnetische Felder und dadurch bedingte biologische Um­ weltbelastungen bzw. technische Störungen.

Im Gegensatz zu einem Funkkontakt ist durch optische Mittel eine einfache Richtungsselektion, z. B. durch Wahl des Erfassungske­ gels 12, möglich, so daß vorzugsweise das direkt vorausfahrende Fahrzeug erfaßt bzw. beobachtet wird. Zur Unterscheidung weite­ rer vorausfahrender Fahrzeuge kann es zweckmäßig sein, durch Verwendung von drei verschiedenen Empfängern für links vorne, Mitte vorne und rechts vorne die Richtungsauflösung zu erhöhen.

Der bzw. die Empfänger (11, 11a,. . .) können alternativ auch als CCD-Kameras ausgebildet sein. Dies erlaubt eine weitere räumli­ che Auflösung des Lampenortes im Sichtbereich des Empfängers, wozu eine relativ geringe Pixelanzahl von z. B. einem 3×3- oder 5×5-Pixelfeld ausreicht. Verfügt ein Fahrzeug schon über ein CCD-Kamerasystem, z. B. zum Zwecke der automatischen Verkehrsfüh­ rung entlang von Fahrbahnmarkierungen und/oder zur Erfassung von Hindernissen bzw. anderen Fahrzeugen, so kann ggf. die Aufgabe der Lampenerfassung von dieser Kamera mit höherer Ortsauflösung übernommen werden, während die Lampenidentifizierung in der Aus­ werteeinheit 13 erfolgt.

Im oberen Bildteil von Fig. 1 sind zwei Formen von ortsfesten - Verkehrsampeln, nämlich eine Einfachampel 200 und eine Doppelam­ pel 100, im Sichtbereich des Empfängers 11 dargestellt. Die Am­ peln 100, 200 sind Teil der erfindungsgemäßen Lichtanlage und können in analoger Weise, wie zu den verschiedenen Fahrzeug­ leuchten beschrieben, von einer zugehörigen Lichtanlagensteue­ rung zur Abgabe entsprechender Codeinformationssignale aktiviert werden, die dann von der fahrzeugseitigen Lichtanlagensteuerung 2 ausgewertet werden können. Die Einfachampel 200 beinhaltet wie üblich drei Farblampen 201, 202, 203. Die Doppelampel 100 umfaßt zwei Ampeln 101, 105 mit jeweils drei Farblampen 102, 103, 104; 106, 107, 108. Je nach Verkehrsführung kann die Ampel 101 am rechten Straßenrand synchron mit der Einfachampel 200 am linken Straßenrand arbeiten, oder sie steuern verschiedene Fahrbahnspu­ ren. Diese und weitere Spezialfälle können ohne weiteres durch unterschiedliche standardisierte Lampencodierungen identifiziert werden.

Die beschriebene Fahrzeuglichtanlage stellt somit ein Kommunika­ tionssystem zur Verfügung, das unter Verwendung der üblichen Lichtquellen von Kraftfahrzeugen einen Informationsaustausch zwischen verschiedenen Kraftfahrzeugen und Verkehrsampeln, ins­ besondere hinsichtlich einer selbsttätigen, fahrerunabhängigen Erkennung der Aktivierung jeweiliger Leuchten, ermöglicht. Da nur ohnehin vorhandene Leuchten benutzt werden, ist der Reali­ sierungsaufwand gering und die Fahrzeuggestaltung bleibt unbe­ einträchtigt. Herkömmliche Fahrzeuglichtanlagen können durch einfache Nachrüstung, insbesondere mit einer geeigneten Lichtan­ lagensteuerung, in eine erfindungsgemäße Anlage umgebaut werden. Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit kann ein schneller und zu­ verlässiger Informationsaustausch zwischen den erfindungsgemäßen Lichtanlagensteuerungen verschiedener Fahrzeuge realisiert wer­ den, der es gestattet, automatisch auf Gefahrensituationen zu reagieren, indem die Informationen direkt an entsprechende Funk­ tionssteuereinheiten der jeweiligen Fahrzeuge weitergegeben wer­ den. Damit ist ein wichtiger Beitrag zur Steigerung der Ver­ kehrssicherheit gegeben. Zweckmäßig ist dabei eine Standardisie­ rung der Lampencodierung betreffend Funktion, Einbauart, ggf. Farbe.

Es versteht sich, daß erfindungsgemäße Lichtanlagen nicht nur in Fahrzeugen für Straßen-, Schienen- und Wasserstraßenverkehr, sondern auch in anderen Bereichen eingesetzt werden können, wo Bedarf an einer selbsttätigen Identifizierung aktivierter Licht­ quellen besteht.

Claims (5)

1. Lichtanlage, insbesondere Fahrzeuglichtanlage oder Verkehrs­ ampelanlage, mit

• - wenigstens einer Lichtquelle (3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6, 7, 20a, 20b) zur Abstrahlung von Licht in einem sichtbaren Wellenlängen­ bereich für Beleuchtungs- und/oder Signalzwecke und
• - einer Lichtanlagensteuerung (2) zur Ansteuerung der wenigstens einen Lichtquelle,
  dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6, 7, 20a, 20b) von der Licht­ anlagensteuerung (2) derart aktivierbar ist, daß das von ihr ab­ gestrahlte Licht ein außervisuelles Codeinformationssignal bein­ haltet.

2. Lichtanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtanlage wenigstens eine Empfängereinheit (11, 11a) zum Detektieren eines empfangenen Codeinformationssignals und zum Extrahieren der enthaltenen Information aufweist.

3. Lichtanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtanlage eine Fahrzeuglichtanlage oder Verkehrsampelanla­ ge ist und ein von der extrahierten Information abhängiges Sig­ nal (14) an eine Anzeige- und/oder Funktionssteuereinheit des Fahrzeuges abgibt.

4. Lichtanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Codeinformationssignal ein dem abgestrahlten Licht aufmodu­ liertes Amplituden-, Frequenz- und/oder Pulscode-Modulations­ signal ist.

5. Lichtanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Fahrzeuglichtanlage ist, bei der das Codeinformations­ signal Informationen über die Funktion und/oder den Anbringungs­ ort der Lichtquelle und/oder über den Zustand des Fahrzeuges und/oder der Fahrzeugumgebung enthält.