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Die
Erfindung betrifft ein System zum Eliminieren von Blendungen einer
eine Szene durch eine Scheibe hindurch beobachtenden Person.
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Im
Straßenverkehr
können
Blendungen einer ein Fahrzeug führenden
Person, wie sie beispielsweise durch eine tiefstehende Sonne, durch Scheinwerfer
entgegenkommender Fahrzeuge, durch eine Ausfahrt aus einem dunklen
Tunnel in gleißendes
Sonnenlicht, usw., bedingt sein, zu Unfällen führen.
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Aus
der
US 2,206,793 ist
eine strömungsgünstig geformte
Sonnenblende bekannt, die außen an
einem Fahrzeug über
Windschutzscheibe beweglich angebracht wird und mit der Gegenlicht
abgeschattet werden kann, wie es beispielsweise durch eine tiefstehende
Sonne gegeben ist. Die Wirksamkeit solcher Blenden ist jedoch auf
den Bereich oberhalb des normalen Sichtfeldes des Fahrers beschränkt, in
dem das Verkehrsgeschehen beobachtet wird. Weiter sind im Fahrzeug
angeordnete klappbare Sonnenblenden bekannt, mit denen Bereiche
des Sichtbereiches ausgeblendet werden können, die nicht unmittelbar
zur Beobachtung des Verkehrsgeschehens erforderlich sind.
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In
der
DE 197 05 498
A1 , von der im Oberbegriff des neuen Anspruchs 1 ausgegangen
wird, ist ein System zum Eliminieren von Blendungen beschrieben,
bei dem eine ortsauflösende
Detek-tionseinheit vorgesehen ist, die die räumliche Position einer Blendlichtquelle
sowie eines innerhalb eines Raumbereiches abzuschattenden Ortes
relativ zu einer lichttranspartenten Fläche erfasst, wobei die lichttransparente
Fläche
in Ab hängigkeit
von der Position der Lichtquelle sowie des bestimmten abzuschattenden
Ortes in einem Bereich in einen nicht-transpa-renten Zustand geschaltet.
Das System ist verhältnismäßig aufwendig,
da die Ermittlung der räumlichen
(dreidimensionalen) Position der Blendlichtquelle und deren Umwandlung
in EDV-mäßig verarbeitbare
Daten Hardware- und Software-mäßig aufwendig
ist. Des weiteren ist die Ausbildung der lichttransparenten Fläche mit
selektiv lokal schaltbarer Transmissionseigenschaft, die als Scheibe
mit integrierten elektrisch ansteuerbaren Flüssigkristallen oder Wo
x-Schichten realisiert ist, aufwendig, insbesondere,
da die normalen optischen Eigenschaften einer Windschutzscheibe,
wie Freiheit von Verzerrungen und von sichtbaren Mustern, dadurch nicht
beeinträchtigt
werden dürfen.
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Die
DE 38 38 125 A1 beschreibt
eine Blendschutzeinrichtung für
Fahrzeuge, bei der die Fahrbahnszene über ein Objektiv auf in einer
Bildebene angeordnete Lichtempfänger
abgebildet werden; das heißt,
die Erfassungseinrichtung erfasst die Blendlichtquelle in ihrer
räumlichen
Anordnung (Entfernung und Richtung). Vor dem Fahrer ist ein Schirm angebracht,
von dem einzelne Sektoren hinsichtlich ihrer Lichtdurchlässigkeit,
abhängig
von Bild und Blendlichtquelle, verändert werden. Die Position
der Augen wird nicht automatisch erfasst.
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In
der
DE 41 28 717 C2 ist
eine Blendschutzvorrichtung an einer Scheibe mit einer Einrichtung beschrieben,
die von lichtdurchlässig
auf lichtundurchlässig
umschaltbar ist und einem Sensor, der die Einrichtung in Abhängigkeit
von dem einfallenden Licht umschaltet. Die Einrichtung weist wenigstens einen
umschaltbaren, streifenförmigen
Blendbereich entlang der oberen Kante der Scheibe auf. Der Sensor
ist hinter der Scheibe derart angeordnet, dass er in Abhängigkeit
vom Ein fallswinkel des auf die Scheibe einfallenden Lichts durch
den wenigstens einen umschaltbaren Blendenbereich abdeckbar ist.
Die Vorrichtung gemäß der
DE 41 28 717 C2 eignet
sich, um den Fahrer eines Fahrzeugs vor tief stehender Sonne zu
schützen, ähnlich,
wie dies mit einer Sonnenblende möglich ist. Ein gezielter Schutz
vor Blendungen, beispielsweise durch entgegenkommende Scheinwerfer,
ist damit nicht möglich.
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Die
DE 198 14 094 beschreibt
ein gattungsgemäßes System,
bei dem Aufnahmeoptiken mit verhältnismäßig großen Sehwinkeln
vorgesehen sind, die mit entsprechenden Aufnahmechips ausgerüstet sind,
auf die ein Bilder der jeweiligen Störlichtquelle abgebildet wird.
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Bei
einer Blendschutzvorrichtung gemäß der
DE 198 24 084 wird ein
Blendobjekt mit Hilfe von Sensoren dreidimensional erfasst; eine
Filterscheibe ist gezielt zum Abdunkeln ansteuerbar.
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Die
DE 43 02 442 A1 beschreibt
einen Sensor zu Erfassung der Bestrahlungsstärke und des Einfallswinkels
der Sonnenstrahlung. Der Sensor hat ein verhältnismäßig großes Gesichtsfeld. Die Richtung
der Strahlen wird dadurch ermittelt, dass das parallele einfallende
Strahlenbündel
jeweils auf einen bzw. wenige Bildsensoren gebündelt wird.
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Die
DE 41 18 208 A1 beschreibt
eine richtungsabhängige
Abblendautomatik, wobei zu dämpfendes
Licht entweder bereits polarisiert ist oder durch zusätzliche
Hilfsmittel polarisiert wird und das so polarisierte Licht durch
mindestens ein elektronisch veränderliches
Flüssigkristallelement
hindurch geht. Zusätzlich
ist mindestens ein optischer Sensor vorhanden, der in Richtungsabhängigkeit
eine oder mehrere charakte ristische Eigenschaften des einfallenden
Lichtes detektiert und in elektrische Signale umwandelt. Ein oder
mehrere elektronische Hilfsmittel nehmen die so erhaltenen elektrischen
Signale auf und steuern Flüssigkristallelemente
im Sinne einer veränderten
Lichtdurchlässigkeit
an. Mit der Anordnung kann beispielsweise eine Blende realisiert werden,
die nur bei Lichteinfall aus einem definierten Winkelbereich mit
automatischer Abblendung reagiert.
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Die
DE 41 29 589 A1 beschreibt
einen Sonnenrichtungssensor für
Solaranlagen, der zur exakten Nachführung bezüglich einer Achse dient.
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Die
US-A-5,844,674 beschreibt ein System virtueller Realität mit einer
einfachen Positionserfassungsmöglichkeit,
die senkrechte und/oder waagerechte Bewegungen in wenigstens einem
vorbestimmten Winkelbereich erfasst. Das System ist permanent mit
einem von einem Benutzer getragenen Gerät verbunden und enthält wenigstens
eine Strahlungsquelle, die einen ortsfesten Bezugspunkt im Raum
bildet und ein optisches Empfangssystem, das permanent mit dem Gerät verbunden
ist. Das optische Empfangssystem enthält drei Strahlungsdetektoren,
deren optische Achsen parallel zueinander sind und unterschiedliche
Empfindlichkeitscharakteristika haben.
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Die
US-A-5,719,670 beschreibt einen integrierten Richtungsfinder zur
Bestimmung der Richtung eines Lichtstrahls, insbesondere eines Laserstrahls.
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Die
DE 196 16 323 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur lokalen Abschwächung der Lichtintensität im Sehfeld
des menschlichen Auges, wobei zwischen einem Objektiv und zwei Polarisatoren
ein optisch adressierbarer räumlicher
Lichtmodulator angeord net ist, der aus zwei transparenten Platten
mit Elektroden, einer halbtransparenten photoleitenden Schicht und
einem helixförmigen
smektischen Flüssigkristall
besteht, die zwischen den Platten in Buchregal-Geometrie und/oder
Deformationsdomänen-Geometrie
angeordnet ist, wobei die Helixachse des smektischen Flüssigkristalls
parallel zu den Platten verläuft.
Mit der Vorrichtung wird erreicht, dass von einem hellen Objekt,
z.B. der Sonne, kommende Lichtstrahlen in dem Lichtmodulator stark
abgeschwächt
werden, wohingegen die von einem schwach erleuchtenden Objekt kommenden
Lichtstrahlen in dem Lichtmodulator kaum abgeschwächt werden.
Dabei wird allerdings vorausgesetzt, dass die von dem hellen Objekt
kommenden Lichtstrahlen den Lichtmodulator an einer anderen Stelle
durchdringen als die von dem weniger hell leuchtenden Objekt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Eliminieren
von Blendungen einer eine Szene durch eine Scheibe hindurch beobachtenden
Person, insbesondere einer ein Kraftfahrzeug führenden Person, zu schaffen,
das in seinem Aufbau vereinfacht ist.
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Eine
erste Lösung
der Erfindungsaufgabe wird mit einem System gemäß dem Anspruch 1 erzielt.
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Erfindungsgemäß wird die
Blendlichtquelle nicht dreidimensional erfasst, sondern lediglich
hinsichtlich der Richtung, wodurch sowohl der Hardware-Aufwand für die Erfassungseinrichtung
als auch der Software-Aufwand, der in der Blendbestimmungseinrichtung
getrieben werden muss, vermindert ist.
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Die
Unteransprüche
2 und 3 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen des Systems gemäß dem Anspruch
1 gerichtet, die an Hand der 6 und 7 dargestellt
sind.
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Eine
weitere Lösung
der Erfindungsaufgabe wird mit dem System gemäß dem Anspruch 4 erzielt. Die
erfindungsgemäß verwendete
Scheibe enthält nicht
ein Raster, dessen Rasterelemente gezielt elektrisch ansteuerbar
sind. Vielmehr werden die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Scheibe
dadurch verändert,
dass die in ihrem optischen Verhalten zu beeinflussenden Bereiche
gezielt bestrahlt werden.
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Die
Unteransprüche
5 und 6 sind auf Weiterbildungen des Systems gemäß dem Anspruch 4 gerichtet.
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Gemäß dem Anspruch
7 kann das System gemäß den Ansprüchen 1 bis
3 mit einer an sich bekannten, rasterförmig aufgebauten Scheibe verwendet
werden.
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Die
Merkmale des Anspruchs 8 können
in vorteilhafter Weise bei jedwelchem System nach einem der vorhergehenden
Ansprüche
eingesetzt werden.
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Zu
den Anwendungsgebieten gehören
stationäre
Führungshäuser, beispielsweise
von Kränen, ebenso
wie Cockpits von Flugzeugen, Führerstände von
Lokomotiven oder Schiffen sowie Kraftfahrzeuge.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise
und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
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Es
stellen dar:
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1 eine
Seitenansicht eines Fahrzeugs, dessen Lenker von einem entgegenkommenden Fahrzeug
geblendet wird,
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2 eine
Aufsicht auf eine typische Gegenverkehrsstraßenszene,
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3 ein
Aufbauschema einer ersten Ausführungsform
eines Systems,
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4 und 5 Grafiken
zur Erläuterung der
Funktionsweise des Systems gemäß 3,
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6 ein
Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Systems, und
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7 eine
Blenderfassungseinrichtung.
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1 zeigt
ein Kraftfahrzeug 2, dem sich ein nicht dargestelltes Fahrzeug
mit einem fehlerhaft eingestellten Scheinwerfer 4 nähert. Der
Scheinwerfer 4 ist in fehlerhafter Weise derart eingestellt,
daß sein Lichtkegel
den Fahrer 6 des Kraftfahrzeugs 2 blendet. Die
Durchtrittsstelle des vom Scheinwerfer 4 abgestrahlten
Lichts durch die Windschutzscheibe 8, das den Fahrer 6 blendet,
ist mit 10 bezeichnet. Die Durchtrittsstelle des vom Scheinwerfer 4 ausgehenden
Lichts, das auf eine oberhalb des Kopfes des Fahrers 6 im
Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 angebrachte Optikeinrichtung 12 trifft,
ist mit 14 bezeichnet.
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Wie
ersichtlich, sind die Durchtrittsstellen 10 und 14 je
nach Abstand zwischen der Optikeinrichtung 14 und den Augen
des Fahrers sowie den jeweiligen Sehwinkeln mehr oder weniger weit
voneinander entfernt oder überlappen
sich.
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2 zeigt
eine weitere typische Verkehrsszene als Aufsicht auf eine Straße.
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Das
Kraftfahrzeug 2 nähert
sich einem entgegenkommenden Kraftfahrzeug 16, dessen Scheinwerfer
ein Leuchtfeld 18 derart hell ausleuchten, daß der Fahrer
des Kraftfahrzeugs 16 die dort befindliche Szene einwandfrei
sieht. Naturgemäß wird der
Fahrer des entgegenkommenden Kraftfahrzeugs 2, insbesondere
wenn es sich um einen sehr niedrigen Sportwagen mit entsprechend
tief sitzendem Fahrer handelt, geblendet, sobald er in das Leuchtfeld 18 gelangt.
Es versteht sich, daß das
Leuchtfeld 18 mit zunehmendem Abstand vom Boden kleiner
wird. Bei fehleingestellten Scheinwerfern kommt es jedoch vor, daß das Leuchtfeld 18 auch
in Augenhöhe
des Fahrers des entgegenkommenden Fahrzeugs die in 2 skizzierte
Gestalt hat.
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3 zeigt
ein Schema des Aufbaus eines Systems zur Lösung von Blendproblemen.
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Für funktionsähnliche
Bauteile bzw. -umfänge
sind die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet.
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Die
Optikeinrichtung 12 ist beispielsweise durch eine CCD-Kamera 13 gebildet,
deren Sehfeld etwa dem der Augen 20 des Fahrers entspricht. Durch
Verstellung des Objektivs 22 der Kamera ist deren Brennweite
veränderbar,
so daß in
der Bildebene der Kamera, in der lichtempfindliche Elemente 24 matrixartig
angeordnet sind, unterschiedliche Ebenen der vor der Windschutzscheibe 8 befindlichen
Szene scharf abbildbar sind.
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Mit
der Kamera 13 ist eine elektronische Steuer- und Auswerteeinheit 26 verbunden,
die einen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichereinrichtungen
enthält.
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Weiter
ist mit der Steuer- und Auswerteeinheit 26 eine Positionserfassungseinrichtung 28 verbunden,
die die Stellung eines Sitzes erfaßt, auf dem die Person sitzt,
so daß die
Position der Augen 20 der Person in einem Koordinatensystem 30 bekannt
ist. Der Nullpunkt des Koordinatensystems 30 liegt beispielsweise
in einem Bezugspunkt der Kamera 13. Die X-Richtung ist die
Längsrichtung
des Fahrzeugs, die Y-Richtung die Breitenrichtung und die Z-Richtung
die Hochrichtung.
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Die
Scheibe 8 besteht aus einem Material, dessen optische Eigenschaften
durch Bestrahlung mit Strahlung in einem nicht sichtbaren Frequenzbereich
(beispielsweise UV oder Infrarot) veränderbar ist. Das optisch veränderbare
Material kann das Grundmaterial der Scheibe sein, eine spezielle Schicht
oder eine Beimengung zum Grundmaterial. Die optische Eigenschaft,
die verändert
wird, kann beispielsweise das Reflexionsvermögen oder das Absorptionsvermögen der
Scheibe sein.
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Gemäß 3 ist
eine Strahlungsquelle 30 zum Emittieren einer Strahlung 32 mit
kleinem Öffnungswinkel
und Querschnittsfläche
vorgesehen, die mittels eines oder mehrerer nicht dargestellter
Motoren räumlich
verschwenkbar ist. Die Strahlungsquelle 30 ist mit der
Steuer- und Auswerteeinheit 26 verbunden.
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Der
Aufbau und die Funktion der genannten Elemente sind an sich bekannt,
so daß im
vorliegenden nur deren Zusammenwirken beschrieben wird:
Von
der als Erfassungseinrichtung dienenden Kamera 13 wird
die vor der Windschutzscheibe 8 befindliche Szene laufend
aufgenommen. Dabei werden durch Veränderung der Brennweite der
Kamera Schnittbilder der Szene aufgenommen, deren Hellig keitsverlauf
durch selektive Auswertung des auf die lichtempfindlichen Elemente 24 fallenden
Lichts ausgewertet wird. Sei beispielsweise angenommen, daß sich für einen
bestimmten Wert von X bzw. für
eine bestimmte eingestellte Entfernung bezüglich Y und Z eine Helligkeitsverteilung
gemäß 4 ergibt.
Der Helligkeitsverlauf für
ein bestimmtes lichtempfindliches Element, das gemäß 4 im
hellen Bereich liegt, habe für
unterschiedliche eingestellte Entfernungen x beispielsweise den
Verlauf gemäß 5. Aus
der Auswertung des Helligkeitsverlaufes einzelner Bilder und der
Veränderung
der Helligkeit bestimmter Bildelemente mit Veränderung der Entfernung kann
somit bei bekannter Position der Kamera und bekannten Abbildungseigenschaften
des Objektivs 22 die Position eines hellen Bildpunktes
in der Szene errechnet werden. Aus der Absoluthelligkeit, dem Kontrast
und der Helligkeit nur wenig beleuchteter Bildpunkte kann darauf
geschlossen werden, ob von einem Objektpunkt der Szene eine Blendung ausgeht.
Die Steuer- und Ausgabeeinheit 26 bildet somit eine Blendbestimmungseinrichtung,
mit der der oder die Orte einer Szene, von denen eine Bendung ausgeht,
lokalisiert werden.
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Wenn
das oder die blendenden Objekte lokalisiert ist bzw. sind, kann
aus der Position des bzw. der Augen 20, die mit Hilfe der
Positionserfassungseinrichtung 28 bekannt ist, und der
Position der Windschutzscheibe 8 auf die Durchtrittsstelle(n) 10 geschlossen
werden, durch die das von dem blendenden Objekt 4 kommende
Licht durch die Windschutzscheibe 8 hindurchtritt und auf
das bzw. die Augen 20 fällt.
Diese Durchtrittsstellen 20 können anschließend durch
Verschwenken der Strahlungsquelle 30 und Steuern der Leistung
der Strahlungsquelle 30 entsprechend der ermittelten Blendung
bestrahlt werden, so daß das
durch die Durchtrittsstelle 10 durchtretende Licht derart
abgeschwächt
wird, daß die Blendung
beseitigt ist. Der Durchtritt des Lichtes durch die Scheibe außerhalb
der Durchtrittsstellen 10, d.h. dort, wo keine Blendgefahr
besteht, wird dadurch nicht beeinträchtigt, so daß die Szene
weiterhin einwandfrei beobachtet werden kann.
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Das
Bestimmungssystem kann in vielfältiger Weise
abgeändert
werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 30, die
beispielsweise durch einen Laser gebildet ist, die berechnete Durchtrittsstelle 10 permanent
beleuchten, zeilen- und spaltenweise abtasten oder einzelne Rasterpunkte
statistisch anstrahlen, so daß die
Durchtrittsstelle 10 insgesamt im zeitlichen Mittel gleichmäßig beleuchtet
ist. Die Frequenz bzw. Wellenlänge
der von der Strahlungsquelle abgestrahlten Strahlung und das Material
der Scheibe sind vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, daß die Strahlungsfrequenz
im Bereich des Empfindlichkeitsmaximums der Scheibe liegt. Vorzugsweise
liegt die Frequenz im nicht sichtbaren Bereich.
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Das
Material der Scheibe 8 bzw. deren Beschichtung kann derart
sein, daß bei
Bestrahlung eine chemische Reaktion abläuft, die nach dem Ende der
Bestrahlung in umgekehrter Richtung abläuft, d.h. reversibel ist. Das
Material kann auch derart sein, daß es seine Polarisationseigenschaften ändert. Die
photochromen Materialien, die das durchgelassene Licht schwächen, können jedwelcher
bekannter Art sein. Es können
elektrochrome Materialien verwendet werden, die ihre optischen Eigenschaften
in Abhängigkeit
bestimmter physikalischer Parameter verändern, beispielsweise in Abhängigkeit
von einem elektrischen oder magnetischen Feld usw.
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Es
können
gleichzeitig mehrere einzelne, scharf lokalisierte Durchtrittsstellen 10 abgedunkelt werden,
wie es zur Vermeidung von von verschiedenen Objekten ausgehenden
Blendungen erforderlich ist. Es kann auch mehr oder weniger das
gesamte Gesichtsfeld vor dem Fahrer abgedunkelt werden, wenn beispielsweise
auf eine insgesamt extrem helle Szene (beleuchtete Schneelandschaft)
zu gefahren wird.
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Von
einer gemeinsamen Kamera 13 und der Steuer- und Auswerteeinheit 26 können mehrere Strahlungsquellen 30 angesteuert
werden, beispielsweise eine, die die Scheibe im Bereich vor dem
Fahrer bestrahlt und ihn vor Blendung schützt, und eine weitere, die
den Bereich der Scheibe vor dem Beifahrer anstrahlt und ihn vor
Blendungen schützt.
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Die
Scheibe 8 muß nicht über ihre
gesamte Fläche
elektrochrom bzw. photochrom ausgebildet sein, sondern nur in denjenigen
Bereichen, die normalerweise das Gesichtsfeld des Fahrers oder Beifahrers
bilden.
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Der
Grad der erforderlichen Abdunklung kann aus einem in der Steuer-
und Auswerteinheit gespeicherten Kennfeld ausgelesen werden und/oder
kann dynamisch angepaßt
werden, indem beispielsweise die Strahlungsquelle 30 kurzzeitig
die Durchtrittsstelle 14 vor der Kamera 13 bestrahlt,
so daß das
durchtretende Licht entsprechend abgedunkelt wird und anhand der Überprüfung der
Bildkontraste ermittelt wird, ob keine Blendgefahr mehr besteht.
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Zur
Positionsbestimmung der vor einer Blendung zu schützenden
Augen 20 können
optische Systeme verwendet werden, die die Position des Kopfes bzw.
einer Person unmittelbar bestimmen. Solche Systeme können beispielsweise
in Insassenschutzsystemen vorhanden sein, bei denen die Auslösung eines
Airbags von der Position der zu schützenden Person abhängt. Weitere
verwendbare Systeme sind Systeme zur Müdigkeitserkennung, bei denen
eine Kamera unmittelbar die Augenbewegungen einer Person überwacht.
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Die
Strahlungsquelle 30 kann derart ausgebildet sein, daß die Durchtrittsstelle 10 nicht
durch Verschwenken der ein paralleles Strahlungsbündel mit
kleinem Querschnitt erzeugenden Strahlungsquelle 30 bestrahlt
wird, sondern dadurch, daß die Strahlungsquelle 30 ein
Strahlungsbündel
mit großen Quer schnitt
abgibt, dessen Kontur durch verstellbare Blenden bestimmt wird.
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Vorteilhaft
ist, gemäß 3a zwischen
der Scheibe 10 und der Strahlungsquelle 30 eine
Korrektureinrichtung 33 anzubringen, mit der aus der unterschiedlichen
Position der Strahlungsquelle 30 und des bzw. der Augen 20 herrührende Parallaxenfehler und/oder
durch die Krümmung
der Scheibe 10 bedingte Unterschiede ausgeglichen werden
können. Im
dargestellten Beispiel enthält
die Korrektureinrichtung 33 zwei Spiegel 33a und 33b,
die beispielsweise nicht planar sind und im Winkel zueinander angeordnet
sind. Der eine Spiegel kann eine leicht parabolische Form aufweisen,
wodurch der Projektionsbereich der Strahlungsquelle 30 gestaucht
wird, und der zweite Spiegel ist im Winkel derart angeordnet, daß der von
der Strahlungsquelle 30 beleuchtete Bereich je nach räumlicher
Beziehung zwischen Strahlungsquelle 30 und Augen 20 horizontal
und/oder vertikal verschoben wird.
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Es
versteht sich, daß in
der Korrektureinrichtung anstelle von Spiegeln auch Linsen verwendet werden
können.
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Eine
Korrektureinrichtung zum Ausgleich von Parallaxenfehlern und/oder
durch die Scheibenkrümmung
bedingten Abweichungen kann auch zwischen der Scheibe 10 und
der Kamera 13 (3) angeordnet sein, wodurch
die in der Steuer- und Ausgabeeinheit durchzuführenden Berechnungen vereinfacht
werden.
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Wenn
das Austrittsbündel
der Strahlungsquelle 30 sehr scharf begrenzt ist, kann
es vorteilhaft sein, die Korrektureinrichtung 33 mit einer
Streuscheibe zu ergänzen,
die für
fließende Übergänge zwischen
dem abgedunkelten Bereich und dem unbeeinflußten Bereich sorgt.
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Wegen
der großen
Entfernungen lichtstarker bzw. blendender Objekte von der Optikeinrichtung 12 (1)
ist es in der Praxis häufig
schwierig, die Entfernung der Objekte genau zu ermitteln. Des weiteren ist
die dreidimensionale Auswertung der von der Kamera 13 (3)
erzeugten Bilder (flächige
Abtastung) der lichtempfindlichen Elemente 24 bei verschiedenen
Brennweiten aufwendig.
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6 zeigt
eine abgeänderte
Ausführungsform
des Systems.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 6 ist die
Optikeinrichtung durch ein Array 34 lichtempfindlicher
Sensoren 36 mit sehr kleinem Öffnungswinkel der Empfindlichkeit
gebildet. Die lichtempfindlichen Sensoren 36 sind derart
angeordnet, daß ihre
Empfindlichkeitsrichtungen einander parallel sind. Das gesamte Array 34 kann
mit Hilfe eines oder mehrerer Motoren 38 räumlich verschwenkt
und optional mit Hilfe eines oder mehrerer Motoren 40 in
einer Fläche senkrecht
zur Empfindlichkeitsrichtung bewegt werden. Die lichtempfindlichen
Sensoren 36 und die Motoren 38 und 40 sind
an die Steuer- und Auswerteeinheit 26 angeschlossen.
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In
weiterer Abänderung
zur Ausführungsform
gemäß 3 ist
die Scheibe 8 zumindest in dem engeren Gesichtsfeldbereich
des bzw. der Augen 20 mit durchsichtigen Elektroden 42 versehen, die
zumindest einseitig in einem Array angeordnet sind. Das Material
der Scheibe ist derart, daß es
die Durchlässigkeit
für durch
die Scheibe von außen
hindurchtretendes Licht bei Beaufschlagung der jeweiligen Elektrode
mit einer Spannung ändert.
Beispielsweise ist die Scheibe mit einem entsprechenden Array von
LCD-Elementen versehen, die jeweils selektiv über ein Elektrodenelement angesteuert
werden können
und die ihre Transemissionen spannungsabhängig ändern.
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Die
Funktion der Anordnung gemäß 6 ist folgende:
Durch
Verschwenken des Arrays 34 mit Hilfe des oder der Motoren 38 wird
ermittelt, ob sich in einer bestimmten räumlichen Richtung vor dem Array 34 bzw.
vor einzelnen lichtempfindlichen Elementen 36 des Arrays 34 ein
Objekt befindet, von dem eine Blendgefahr ausgeht. Die Entscheidung,
ob eine Blendgefahr vorhanden ist, geschieht durch Auswertung des
Verlaufes der auf die einzelnen lichtempfindlichen Elemente 36 fallenden
Lichtintensitäten
in Abhängigkeit
von deren Verschwenkung und jeder durch Vergleich der auf die einzelnen
lichtempfindlichen Elemente fallenden Lichtintensitäten bei
gleichem Schwenkwinkel. Durch Auswertung der Intensitätsverläufe in Abhängigkeit
vom Schwenkwinkel (Empfindlichkeitsrichtung) und dem betroffenen
lichtempfindlichen Element läßt sich
die Durchtrittsstelle 14 der Lichtstrahlen, von denen (für das Array 34) eine
Blendung herrührt,
genau ermitteln. Wenn über den
Abstand des Objekts, von dem die Blendung ausgeht, keine Informationen
vorliegen, wird in erster Näherung
angenommen, daß vor
dem bzw. den Augen 20, dessen bzw. deren räumliche
Beziehung zu dem Array 34 bekannt ist, die gleichen geometrischen
Verhältnisse
vorherrschen, so daß die
Durchtrittsstellen 10 des das oder die Augen blendenden Lichts
errechnet werden können
und die Elektroden 42 entsprechend angesteuert werden können.
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Bei
einer vereinfachten Ausführungsform
der 6 kann mit nur einem einzigen lichtempfindlichen Sensor 36 gearbeitet
werden, der mit Hilfe des oder der Motoren 38 verschwenkbar
und gegebenenfalls mit Hilfe des oder der Motoren 40 in
einer Fläche
verschiebbar ist.
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Eine
in ihrem Aufbau besonders einfache Erfassungseinrichtung 44 ist
in 7 dargestellt. Auf einer um eine Achse A in Richtung
des Doppelpfeils verschwenkbaren Platte 46 sind im Abstand
von der Achse A zwei lichtempfindliche Sensoren 48 und 50 angebracht,
deren bevorzugte Empfindlichkeitsrichtungen etwa parallel zueinander
gemäß 7 nach links
gerichtet sind. Die Öffnungswinkel
der Empfindlichkeit der beiden Sensoren sind einander gleich und liegen
bevorzugt im Bereich von einigen Grad. Mit den Sensoren 48 und 50 ist über ein
Differenzglied 52 ein Elektromotor 54 verbunden,
mit Hilfe dessen die Platte 46 um die Achse A verschwenkbar
ist.
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Die
Funktion der Anordnung ist wie folgt:
Die Polungen seien derart,
daß der
Motor 54 die Platte 46 in Gegenuhrzeigerrichtung
verschwenkt, wenn das Ausgangssignal des Sensors 50 größer ist
als das des Sensors 48, d.h. der Sensor 50, wie
im dargestellten Beispiel, mehr Licht empfängt. Im dargestellten Beispiel
wird die Platte 46 somit solange in Gegenuhrzeigerrichtung
verschwenkt, bis die Ausgangssignale der Sensoren 48 und 50 einander gleich
sind, d.h. die Senkrechte der Platte 46 etwa auf das Helligkeitsmaximum
zentriert ist. Die beschriebene Anordnung kommt gänzlich ohne „Wissen" aus, d.h. benötigt zur
Ausrichtung auf eine Stelle maximaler Helligkeit keinerlei Prozessor,
Speicher usw. Die Anordnung der 7 kann durch
kardanische Aufhängung
der Platte 46 mittels zwei weiterer Sensoren und zugehörigem Stellmotor
zu einer sich selbsttätig
räumlich
ausrichtenden Anordnung ergänzt
werden. Mit den Anordnungen gemäß 6 und 5 kann
die Richtung, aus der sehr helles bzw. blendendes Licht kommt, genau
erfaßt
werden. Wenn zum Parallaxenausgleich zusätzlich die Entfernung erfaßt werden
soll, kann dazu beispielsweise ein an der Vorderseite des Fahrzeugs
befindliches Abstandsmeßsystem
benutzt werden, dessen Abtastpegel ggf. entsprechend der Richtung,
aus der das hellste Licht kommt, gerichtet werden kann.
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Ein
abgeändertes
Sytem arbeitet nur mit einem Sensor mit kleinem Öffnungswinkel, der mittels zweier
Stellmotoren in zwei unterschiedliche Richtungen in einer Ebene
etwa senkrecht zur Beobachtungsrichtung bewegbar ist. Alternativ
kann der lichtempfindliche Sensor ortsfest sein und es kann ein verstellbares
Spiegel- oder Linsensystem verwendet werden, wobei das auf das Spiegel-
oder Linsensystem fallende Licht jeweils auf dem Sensor abgebildet wird.
Zur Messung werden vier „Meßpunkte" festgelegt, die
zwei mit den obigen Bewegungsrichtungen identische Vektoren festlegen.
Der Gradient der sich bei einer Bewegung ergebenden Meßsignale
wird mit geeignetem Vorzeichen auf den jeweiligen Verstellmotor
als Stellsignal rückgekoppelt,
wobei dem Stellsignal vorteilhafterweise ein Rauschen überlagert wird,
um das Problem des Null-Eingangssignals zu umgehen. Durch diese
Rückkopplung
zentriert sich das Erfassungssystem selbstätig auf ein Intensitätsmaximum.
Nach Abdunklung dieses Maximums mittels der Abdunklungseinrichtung
beginnt ein weiterer Meßzyklus
der Erfassungseinrichtung, innerhalb dessen ein weiteres Maximum
angesteuert wird und so weiter. Eine solche selbstregelnde bzw.
rückkoppelnde
Erfassungseinrichtung kommt, ähnlich
wie die der 7, ohne aufwendige Informationsverarbeitung
aus und ist somit kostengünstig
herstellbar.
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Wenn
mit einer bewegten Erfassungseinrichtung (optische Kamera, Sensor
oder Sensor-Array) und mit einer bewegten Strahlungsquelle zur Abdunklung
der Scheibe gearbeitet wird, kann es vorteilhaft sein, die Bewegung
der Erfassungseinrichtung unmittelbar mit der Bewegung der Strahlungsquelle
zur Abdunklung zu koppeln, wobei zwischen der Strahlungsquelle und
der Scheibe vorteilhafterweise zusätzlich eine Korrektureinrichtung
entsprechend der Korrektureinrichtung 33 (3a)
angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Mikroprozessor zur Berechnung
der Durchtrittsstellen des die Augen blendenden Lichtes eliminiert
werden, da sich die Position der Durchtrittsstellen des die Augen
blendenden Lichtes in Relation zu den Stellen der Scheibe, durch
die das von der Erfassungseinrichtung erfaßte, blendende Licht durchtritt,
in der Winkelbeziehung zwischen Stellung des Sensors und Stellung
der Strahlungsquelle ausdrückt.
Bei der Festlegung der Beziehung zwischen Strahlungsquelle und Sensor bzw.
Einstellung einer Korrektureinrichtung kann die Kopfstellung des
Fahrers berücksichtigt
werden.
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Es
versteht sich, daß das
anhand von Ausführungsbeispielen
beschriebene System in vielfältiger
Weise abgeändert
werden kann. Für
die Anordnung der Erfassungseinrichtung(en) und/oder der Strahlungsquelle(n)
bieten sich unterschied lichste Plätze an; z.B. zwischen der Scheibe
und einem Rückspiegel,
hinter einer Instrumentenkonsole, im Dachbereich, ggfs. in Form
eines Moduls, das weitere Einheiten, beispielsweise eine Projektionseinheit eines
Nachtsichtgerätes,
enthält,
usw. Allen Systemen gemeinsam ist, daß eine Erfassungseinrichtung vorhanden
ist, die eine vor der Scheibe befindliche Szene erfaßt. Aus
der erfaßten
Szene werden diejenigen Orte der Szene bestimmt, von denen eine Blendung
ausgeht. Die Scheibe wird dann im Bereich der Durchtrittsstellen
der von den Blendorten ausgehenden, auf die Augen der hinter der
Scheibe befindlichen Person treffenden Lichtstrahlen mit Hilfe einer Abdunklungseinrichtung
derart beeinflußt,
daß das durch
die Durchtrittsstellen hindurchtretende, blendende Licht entsprechend
der Blendgefahr abgeschwächt
wird.
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Das
System kann in weiterer Ausgestaltung auch derart aufgebaut sein,
daß die
Scheibe strahlungsempfindliches Material enthält, welches, ähnlich wie
eine „adaptive
Sonnenbrille", das
durch die Scheibe hindurchgelassene Licht über die gesamte Fläche der
Scheibe oder im normalen Sichtwinkelbereich vor dem Fahrer bei Überschreiten
bestimmter Strahlungsintensitäten
reversibel abschwächt.
Zusätzlich
zu dieser passiv erfolgenden Adaption der Scheibe an die Gesamtumgebungshelligkeit
kann gezielt mit der vorstehend erläuterten Blenderfassung und
Beeinflussung der Durchtrittsstellen des den Fahrer blendenden Lichts
im Sinne von dessen Abschwächung
gearbeitet werden.
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Die
Erfindung ist nicht nur auf die Windschutzscheibe anwendbar; sie
kann auch verwendet werden, um durch ein Seitenfenster, beispielsweise das
im Bereich des Rückblickspiegels
hindurchtretende Licht, abzuschwächen,
und dadurch Blendungen des Fahrers vom Rückblickspiegel her zu vermeiden,
ohne die im Rückblickspiegel
erfaßte
Szene insgesamt zu stark abzudunkeln.