DE3004247C2 - Durch Gegenlicht steuerbare Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge, bei der die Abblendung durch die Beleuchtung des Gegenverkehrs elektronisch gesteuert wird.

Bekannt sind Scheinwerfer, in deren Lichtkegel eine geradlinige Hell-Dunkelgrenze durch das Licht entgegenkommender Kraftfahrzeuge so gesteuert wird, daß der Raum, aus dem Gegenlicht kommt, von einer Seite ausgehend von der Beleuchtung ausgeschlossen wird (DE-PS 11 96 598, DE-OS 21 57 459, DE-OS 21 44 197, CH 4 95 235).

Ebenso sind Scheinwerfer bekannt, bei denen der anzustrahlende Raum in mehrere parallele Streifen aufgeteilt ist, wobei jedem Streifen eine Fotozelle und eine damit zusammenwirkende Lichtquelle zugeordnet ist. Dadurch lassen sich die Raumstreifen oder die nach einer Seite hin zusammenhängenden Raumstreifen, und zwar jeder Streifen als Ganzes, von der Beleuchtung ausschließen, wenn Gegenlicht aus einem Raumstreifen empfangen wird. Die Raumstreifen können auch zeitlich nacheinander abgetastet werden. Durch spitzwinklige Lichtkegel, die zeilenweise über den anzuleuchtenden Raum geführt werden, kann durch Unterbrechung der Lichtquelle der Raumbereich von der Beleuchtung ausgenommen werden, aus dem Gegenlicht kommt (DE-ASIl 90 413).

Mehrere zusammengehörige Scheinwerfer der bisher genannten Art können so zusammenwirken, daß die geradlinigen Heil-Dunkelgrenzen verschiedene Bereiche erfassen.

Weiterhin sind Scheinwerfer bekannt, die Licht durch eine lichtdurchlässige Scheibe nach vorn projizieren, auf der festgelegte Bereiche durch elektrische Kräfte automatisch undurchsichtig gemacht werden können, um die Abblendung zu erreichen (DE-OS 21 44 033).

Ferner sind Scheinwerferanlagen bekannt, bei denen die Lichtemission impulsartig in schnell aufeinanderfolgenden kurzen Intervallen erfolgt, während der die sonst durch eine besondere Vorrichtung gesperrte Sicht des Fahrers auf die Fahrbahn freigegeben wird (FR-PS 11 85 379, DE-AS 20 01 086).

Die Scheinwerfer bewirken, soweit sie mit geradlinigen Hell-Dunkelgrenzen arbeiten, die Abb'.endung eines wesentlich größeren Teils der Fahrbahn als zur Ausschließung der Blendung notwendig ist Bei Auslösung durch Lichtquellen, die nicht von Fahrzeugen

stammen, kann es zu schäulichen Verdunklungen des Scheinwerferleuchtbereiches kommen.

Außerdem werden mehrere Lichtquellen oder mechanische Mittel benötigt, um die geradlinige Hell-Dunkelgrenze zu steuern.

Zum Abtasten des Leuchtbereiches mit einem schmalen Lichtbündel wird neben mechanischen Mitteln eine sehr schnell zu unterbrechende Lichtquelle benötigt

Sofern die Projektion einer ohne mechanische Mittel veränderlichen Scheibe vorgesehen ist, lassen sich die erzeugten Abblendungsbereiche nicht richtungswirksam steuern.

Die mit Zeitintervallen arbeitenden Scheinwerfer benötigen neben sehr schnell schaltenden Lichtquellen Schirme vor den Augen des Fahrers, deren Durchsichtigkeit sehr schnell veränderbar ist Maßnahmen zur Vermeidung von Phasengleichheit mit den gleichartigen Anlagen des Gegenverkehrs sind erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lichtverteilung der Kraftfahrzeug-Scheinwerfer durch Aufnahme und Auswertung der Beleuchtung der im Scheinwerferbereich befindlichen anderen Kraftfahrzeuge elektronisch so zu steuern, daß veränderliche, bewegliche Hell-Dunkelgrenzen den abzublendenden Bereich der jeweiligen Situation so anpassen, daß ein möglichst großer Raum beleuchtet wird, obwohl die Augen entgegenkommender Fahrer im Dunkeln bleiben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Anlage gelöst, deren Scheinwerfer den Raum oberhalb der Lichtquellen entgegenkommender oder vorausfahrf"ender Fahrzeuge von der Beleuchtung ausschließen, gemäß den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Dabei bildet eine speziell dafür entwickelte Kamera die vor dem Kraftfahrzeug liegende, von den eigenen Scheinwerfern beleuchtete Szene der Fahrbahn auf ihrer fotoelektrischen Schient ab und erzeugt Steuersignale, aus denen diejenigen mit elektronischen Mitteln ausgewählt werden, die von der Beleuchtung anderer Kraftfahrzeuge stammen. Aus der Lage der ausgewählten Lichtquellenabbildungen auf der Schicht ergeben sich die erforderlichen Winkeldaten zur elektronischen Steuerung einer speziell dafür entwickelten Projektionsscheibe, die an jeder gewünschten Stelle ihrer sonst lichtdurchlässigen Fläche lichtundurchlässig gemacht werden kann.

Die Scheibe befindet sich in bekannter Weise in der Projektionsebene eines geeigneten Scheinwerfers. Das bei der Projektion abgestrahlte Licht wird zur Beleuchtung der Fahrbahn nach vorn geworfen.

Davon ausgehend, daß die Fahrer entgegenkommender oder vorausfahrender Kraftfahrzeuge immer so siu-.'n, daß ihre Augen sich mehr oder weniger genau über einem der an ihrem Kraftfahrzeug befindlichen Scheinwerfer oder Rücklichter befinden, wird auf der Projektionsscheibe mit Hilfe der Steuersignale der Kamera derjenige Bereich undurchsichtig gemacht, der in der Projektion einen genügend großen Schatten in den Raum oberhalb der signalerzeugenden Lichtquelle wirft, um den Fahrer des betreffenden Kraftfahrzeuges mit ausreichender Sicherheit vor Blendung zu schützen.

Die erzeugten Schatten können z. B. wie senkrecht stehende Rechtecke geformt sein, die in ihrer Höhenausdehnung etwa den Raum von den signalgebenden Lichtquellen der Beleuchtung anderer Kraftfahrzeuge bis zur Obergrenze des Scheinwerferleuchtbereiches bedecken.

Die seitlichen Begrenzungen der Schatten werden entweder durch vorgegebene seitliche Abstände von den Lichtquellen bestimmt oder sie werden durch die Charakteristik der Lichtquelle so veränderlich gemacht, daß sie sich beim Herannahen eines entgegenkommenden Kraftfahrzeuges auseinanderbewegen, damit deren Fahrer in dem breiter werdenden Schatten verbleibt

Wenn mehrere signalgebende Lichtquellen vorhanden sind, können sich die entstehenden Schatten überlappen. Die beiden durch die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Automobils hervorgerufenen Schatten sollten sich bei blendintensivem Abstand der Fahrzeuge voneinander zumindest miteinander vereinigen.

Die gewählte Empfindlichkeit der Einrichtung sollte auch die Rücklichter von vorausfahrenden Kraftfahrzeugen bis auf einige Entfernung berücksichtigen.

Eine Kamera kann metirere Scheinwerfer steuern, mehrere Kameras können verschiedenen Bildausschnitten zugeordnet sein.

Die Kameras können schmutzgeschützt in den Scheinwerfergehäusen oder an anderer geeigneter Stelle des Kraftfahrzeugs untergebracht sein. Bei ausreichende; Miniaturisierung bietet sich die Unterbringung der Kameras auf den Projektionsscheiben an.

Die durch Gegenlicht steuerbare Beleuchtungseinrichtung könnte in ihrer praktischen Anwendung das herkömmliche Fernlicht ersetzen.

Die Vorteile der Erfindung werden in einer Vergrößerung des Sichtbereichs im nächtlichen Straßenverkehr gesehen. Die Auslöschung des eigenen Scheinwerferlichts in den Räumen oberhalb von Lichtquellen dürfte kaum wahrnehmbar sein. Das Ansprechen der Einrichtung auf Straßenlaternen oder Ampeln schadet nicht, denn die Beleuchtung ist ohnehin dort wirkungslos, wo schon Licht ist, und der Sichtbereich oberhalb von Lichtquellen interessiert für das Fahren wenig. Die Verwendung mechanischer Mittel und die Anordnung von Vorrichtungen vor den Augen der Fahrer kann vermieden werden.

In einer der möglichen Ausführungsformen wird bei dem zur Projektion benutzten Scheinwerfer einfach das Prinzip des Schattenwurfs durch eine punktförmige Lichtquelle angewendet. Es wird eine Glühlampe nach Art der Projektionsiampen verwendet, die das Licht bevorzugt nach vorn und hinten abstrahlt. Ein hinter der Lampe angebrachter Hohlspiegel sammelt das nach hinten gerichtete Licht in der Nähe der Glühfäden. Eine oder zwei Sammellinsen, von denen die vordere den Scheinwerferverschluß bilden kann, schränken die Divergenz des die Lampe verlassenden Lichtes soweit ein, daß ein geeigneter Lichtkegel entsteht. Unmittelbar hinter dem vorderen Scheinwerferverschluß ist die Projektionsscheibe angebracht. Die Schärfe der projizierten Schatten reicht ohne große Bautiefe der Scheinwerfer aus, wenn die Leuchtfäden der Lampe nicht zu großflächig sind.

Die Projektionsscheibe besteht aus einer Vielzahl von waagerecht nebeneinander und senkrecht übereinander angeordneten optoelektrischen Zellen, die lichtdurchlässig oder -undurchlässig gemacht werden können. Die Anzahl der Zellen richtet sich nach der gewünschten Präzision des Schattenwurfs. Jede senkrechte Reihe übereinander angeordneter Zellen ist so geschaltet, daß ein vom Steuersignal abhängiger, von oben ausgehender, mehr oder weniger langer undurchsichtiger Streifen erzeugt werden kann.

Durch geeignete Schaltung wird bewirkt, daß die Ansteuerung eines beliebigen senkrechten Streifens zur Folge hat, daß eine feste oder einstellbare Zahl benachbarter Streifen von dem gleichen Steuersignal erreicht wird. Dadurch wird eine rechteckige Fläche der Undurchsichtigkeit erzeugt und die Bre.te des Schattens bestimmt

Es ist eine Speichermöglichkeit vorzusehen, die bei Verwendung von periodisch wiederkehrenden kurzzeitigen Steuerimpulsen die Impulswerte über eine Periode festhält

Die .Camera arbeitet nach dem Prinzip einer einfachen Fernsehkamera. Aufnahmerichtung und -winkel entsprechen dem Leuchtbereich der Scheinwerfer. Das auf der lichtempfindlichen Schicht der Kamera befindliche Bild der vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahnszene wird in senkrechten Zeilen abgetastet. Mehrere Zeilen können schalttechnisch zu senkrechten Streifen zusammengefaßt sein. Anstelle der Zusammenfassung kann auch ein waagerecht strichförmiger Elektronenstrahl zur Abtastung verwendet werden, wobei die Strichbreite der Streifenbreite entspricht.

Der Bildiiusschnitt eines jeden Streifens entspricht in seiner räumlichen Zuordnung dem erzeugten Schattenbereich eines dazugehörigen projizieren Streifens der Projektionsscheibe, wodurch die Seitenwinkel in bekannter Weise berücksichtigt werden.

Die den waagerechten Zeilen- oder Streifensprung bewirkende Ablenkungseinrichtung der Kamera aktiviert den analogen Streifen der Projektionsscheibe zur Steuerimpulsaufnahme.

Die senkrechte Auslenkung des Elektronenstrahls erfolgt in Relation zu der abgebildeten Szene von unten nach oben. Die dabei abgelesenen elektrischen Impulse werden einer Filtereinrichtung zugeführt, die den ersten Impuls jeder Zeile oder jeden Streifens passieren läßt, der die Charakteristik des kurzen Rechteckimpulses aufweist, wie er durch einen Scheinwerfer eines entgegenkommenden Kraftfahrzeuges erzeugt wird.

Auswahlkriterien sind: Beginn auf der Nullinie, Flankensteilheit, Maximalzeitdauer und Minimalintensität. Der Impuls sollte möglichst nicht mit den durch Reflexion auf regennasser Straße erzeugten, anders geformten Impulsen verwechselt werden.

Aus Impulsdauer in Verbindung mit der Intensität läßt sich ein grober Schätzwert für die Entfernung der Scheinwerfer entgegenkommender Kraftfahrzeuge ableiten. Dadurch kann die Anzahl der zu aktivierenden Streifen im Scheinwerfer so geregelt werden, daß die Schatten bei Annäherung der Fahrzeuge breiter werden.

Der den Filter verlassende Impuls aktiviert einen Schaltkreis, der die augenblickliche Spannung der für die senkrechte Ablenkung des Elektronenstrahls benutzten Sägezahnschwingung an den Signaleingang des

ίο zugehörigen Streifens der Projektionsscheibe weitergibt Dieser Spannungswert ist der Höhe der auslösenden Lichtquelle in Relation zur Fahrzeuglängsachse proportional und dient zur Einstellung des lichtundurchlässigen Teils des Streifens. Dadurch wird die Höhe der Schattenuntergrenze eingestellt

In einer weiteren Ausführungsform wird die geforderte optische Wirkung der Projektionsscheibe durch elektrodynamische Kräfte erreicht, die auf eine mechanische Einrichtung einwirken. Die Scheibe wird

z. B. aus der erforderlichen Anzahl senkrecht dicht nebeneinanderstehender Kammern aus durchsichtigem Material gebildet. Die Kammern sind mit zwei untereinander nicht mischbaren Flüssigkeiten gefüllt, von denen nur eine lichtdurchlässig ist Diejenige mit dem höheren spezifischen Gewicht befindet sich unten. Jede Kammer wird oben und unten durch je einen Behälter erweitert, der die in der Kammer befindliche Flüssigkeit aufnehmen kann. Das Volumen der Behälter ist veränderlich, die an der oberen Seite der Platte nebeneinander befindlichen Behälter setzen die Flüssig-. keiten durch eine mechanische Nachgiebigkeit unter Druck, die an der unteren Seite verändern ihr Volumen durch die Bewegung eines elektrodynamischen Systems.

Abhängig von der zugeführten elektrischen Energie wandert die Grenze der Flüssigkeiten auf oder ab, wodurch mehr oder weniger lange undurchsichtige Streifen erzeugt werden.

Die Kamera -besteht im wesentlichen aus einem Objektiv und einer fotoelektrischen Bildplatte, deren Vorderseite aus einer Vielzahl lichtempfindlicher Zeilen gebildet wird. Diese stehen mit Schaltelementen auf der Rückseite der Bildplatte in Verbindung, die aus der Menge der angebotenen Potentiale diejenigen auswählen, die von ausreichend punktförmigen Lichtquellen stammen. Durch die Lage der zugehörigen Zellen auf der Platte sind die erforderlichen Winkeldaten gegeben.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer fotoelektrischen Empfangseinrichtung, die das"* aus dem Scheinwerferleuchtbereich einfallende Gegenlicht in Teilbereichen getrennt aufnimmt, die etwa lotrechten Raumstreifen entsprechen, um dadurch die Lichtausstrahlung der eigenen Scheinwerfer in seitlicher Richtung so zu steuern, daß der Raumstreifen von der Beleuchtung ausgenommen wird, aus dem das Gegenlicht kommt, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer fotoelektrischen Kamera und dazugehörigen elektronischen Schaltelementen aus der Abbildung der im Scheinwerferleuchtbereich liegenden Lichtquellen diejenigen ausgewählt werden, die von der Beleuchtung anderer Kraftfahrzeuge stammen, um daraus Steuersignale zu gewinnen, die unter anderem die Höhen der Lichtquellen in den einzelnen Raumstreifenbereichen enthalten und dazu dienen, auf einer Scheibe, durch die Licht in an sich bekannter Weise durch einen geeigneten Scheinwerfer der Einrichtung zur Beleuchtung der Fahrbahn nach vorn projiziert wird, denjenigen elektronisch veränderlichen Teilbereich lichtundurchlässig zu machen, der einen Schatten in den Raum oberhalb jeder auslösenden Lichtquelle projiziert, der gerade ausreichend groß ist, um Blendung zu "ermeiden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fernsehkamera so eingerichtet wird, daß aus den bei der Abtastung des Bildes entstehenden Impulsen durch Filterung diejenigen ausgewählt werden, die von der Beleuchtung anderer Kraftfahrzeuge stammen können, um damit Signale zu gewinnen, die charakteristische Eigenschäften und, in Verbindung mit den die Ablenkung des Elektronenstrahls steuernden Größen, Winkeldaten der abgebildeten Lichtquellen enthalten.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine fotoelektrische Bildplatte in der Kamera auf der Vorderseite mit lichtempfindlichen Zellen bedeckt ist, durch die mit Schaltelementen auf der Rückseite Eigenschaften und Winkeldaten der abgebildeten Lichtquellen ermittelt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Abbildung gewonnene Charakteristik der im Scheinwerferleuchtbereich liegenden Lichtquellen, insbesondere deren Größe und Intensität, dazu benutzt wird, die Schattenbreite zu regeln.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4 oder 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kamera gesteuerte zu projizierende Scheibe aus optoelektrischen Zellen gebildet wird oder dicht damit bedeckt ist. so daß durch deren gezielte Ansteuerung beliebige Teile der Scheibenfläche lichtundurchlässig gemacht werden können.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Projektionsscheibe in senkrechte Streifen aufgeteilt ist, die in bekannter Weise in ihrer räumlichen Zuordnung den Kamerastreifen entsprechen, und von denen jeder eine in senkrechter Richtung verschiebliche Lichtdurchlässigkeitsgrenze hat, die durch ein den Höhenwinkel enthaltendes Signal der Kamera gesteuert wird, wobei die Anzahl der gleichzeitig zu aktivierenden Streifen durch ein die Schattenbreite bestimmendes Signal der Kamera gesteuert werden kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsscheibe aus durchsichtigen Behältern besteht, die den Streifen entsprechen und in denen sich zwei nicht mischbare Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichtes befinden, von denen nur eine lichtdurchlässig ist, wobei die Durchsichtigkeitsgrenze durch die Bewegung eines elektrodynamischen Systems steuerbar mechanisch auf- und abbewegt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Scheinwerfer eine punktförmige Lichtquelle zur Projektion benutzt wird, deren nach hinten gerichtetes Licht in Glühdrahtnähe gesammelt wird und zusammen mit dem nach vorn gerichteten Licht in nicht zu geringer Entfernung die Projektionsebene und ein Sammellinsensystem passiert, das den vorderen Scheinwerferverschluß bildet.