DE69903076T3 - Strahlungsvorrichtung für ein Nachtsicht-Hilfssystem für Kraftfahrzeug - Google Patents

Strahlungsvorrichtung für ein Nachtsicht-Hilfssystem für Kraftfahrzeug Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Nachtsichtassistenzsysteme für Fahrzeuge.
  • Gemäß der FR-2 705 293 ist ein Nachtsichtassistenzsystem für Fahrzeuge bekannt, das einen Infrarot-Scheinwerfer umfasst, der eine nach außen vor das Fahrzeug gerichtete Strahlung aussendet, sowie eine Infrarot-Kamera und ein System zur Übermittlung eines von der Kamera aufgenommenen Bildes in sichtbarer Form an den Fahrer. Der Scheinwerfer weist eine Weißlichtquelle und einen Filter auf, der einen sichtbaren Teil der Strahlung der Strahlungsquelle unterdrückt und den im Infrarot-Bereich gelegenen Teil überträgt.
  • Ein derartiger Filter lässt jedoch in der Praxis oft einen Teil der sichtbaren, insbesondere im roten Farbbereich gelegenen Strahlung passieren. Bei einem Scheinwerfer sind jedoch derartige rote Durchlassstrahlungen, egal wie intensiv sie sind, störend, da sie für andere Fahrer zu einer Verwechslung zwischen Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs führen können. Die Verbesserung der Filter in dieser Hinsicht, jedoch unter Beibehaltung des nützlichen Teils der Infrarot-Strahlung, d. h. des Strahlungsbereichs zwischen 800 nm und 1.200 nm, ist allerdings sehr teuer.
  • Die EP 0479634 A1 zeigt andererseits auch eine Infrarot-Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit wenigstens einer Strahlungsquelle und einem Filter, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass in einer Achse dieser Vorrichtung eine weiße und infrarote Strahlung in einem Wellenlängenbereich ab 800 nm ausgesandt wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Strahlungsvorrichtung zur Unterstützung der Nachtsicht, die an der Vorderseite des Fahrzeugs ohne Verwechslungsgefahr verwendet werden kann und die nicht sehr teuer ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Signalgebungsvorrichtung, etwa eine Leuchte, oder eine Infrarot-Beleuchtungsvorrichtung, etwa ein Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit wenigstens einer Strahlungsquelle und einem Filter, wobei die Vorrichtung längs einer Achse der Vorrichtung eine weiße und infrarote Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 und 1.200 nm zu emittieren vermag, wobei die weiße Strahlung eine Strahlungsintensität von weniger als 2.000 Cd hat, wobei die Strahlungsquelle und der Filter so gewählt sind, dass die Infrarot-Strahlung eine Intensität von mehr als 25 W/sr hat, und dass die Strahlungsquelle die einzige Strahlungsquelle der Vorrichtung ist.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Signalgebungsvorrichtung, etwa eine Leuchte, oder eine Infrarot-Beleuchtungsvorrichtung, etwa ein Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit wenigstens einer Strahlungsquelle und einem Filter, wobei die Vorrichtung längs einer Achse der Vorrichtung eine weiße und infrarote Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 800 bis 1.200 nm zu emittieren vermag, wobei die weiße Strahlung eine Strahlungsintensität von weniger als 2.000 Cd hat, wobei die Strahlungsquelle und der Filter so gewählt sind, dass die Infrarot-Strahlung eine Intensität von mehr als 25 W/sr hat, wobei die Vorrichtung, da die Strahlungsquelle eine erste Strahlungsquelle ist, eine zweite Strahlungsquelle umfasst, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass aus der Synthese eines durch den Filter übertragenen sichtbaren Lichts der ersten Strahlungsquelle und eines sichtbaren Lichts der zweiten Strahlungsquelle ein weißes Licht entsteht, wobei das sichtbare Licht der zweiten Strahlungsquelle zu dem durch den Filter übertragenen sichtbaren Licht komplementär ist.
  • Es ist bekannt, dass das weiße Licht einer vorderen Signalleuchte, wie zum Beispiel einer Positionsleuchte, eine Farbmetrik hat, die aus Sicht der Vorschriften über einen großen Toleranzbereich verfügt. Auch wenn der Filter Durchlassstrahlungen im roten Farbbereich aufweist, genügt es demnach, die im Zusammenhang mit weißen Leuchten bestehenden vorschriftsmäßigen Auflagen zu beachten, um eine weiße Leuchte zu erhalten, die sowohl eine Infrarot-Beleuchtungsvorrichtung bildet als auch die Verwechslung zwischen Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs verhindert.
  • Die Erfindung schlägt daher erneut eine Vorrichtung mit einer Strahlung vor, deren Intensität im Infrarot-Bereich mit der eines Scheinwerfers und im sichtbaren Bereich mit der einer Leuchte und vorteilhafterweise mit der einer Positionsleuchte vergleichbar ist. Vorteilhafterweise liegt die Infrarot-Intensität im Bereich 800–1.200 nm und in der Achse über 50 W/sr und vorzugsweise über 80 W/sr. Die Intensität einer herkömmlichen Leuchte im Infrarot-Bereich liegt zum Vergleich allgemein zwischen 0,5 und 4 W/sr und die eines Scheinwerfers bei 90 W/sr. Erfindungsgemäß liegt die Intensität im weißen Farbbereich in der Achse vorteilhafterweise zudem unter 1.000 Cd, vorzugsweise unter 700 Cd und sogar unter 100 Cd, um mit der einer Positionsleuchte vergleichbar zu sein (für die die entsprechende vorschriftsmäßige Höchstgrenze bei 60 Cd liegt). Im sichtbaren Bereich liegt die Intensität eines herkömmlichen Scheinwerfers entsprechend den Vorschriften bei über 7.000 Cd. Für ein herkömmliches Abblendlicht beträgt dieser Mindestwert zum Beispiel 7.500 Cd und für ein Fernlicht 30.000 Cd.
  • Die Erfindung kann ein oder mehrere nachfolgende Merkmale aufweisen:
    • – der Filter vermag einen sichtbaren Teil der Strahlung der Strahlungsquelle zu übertragen, wobei die Synthese dieses sichtbaren Teils ein weißes Licht bildet;
    • – die Strahlungsquelle ist die einzige Strahlungsquelle der Vorrichtung;
    • – wenn die Strahlungsquelle eine erste Strahlungsquelle ist, umfasst die Vorrichtung eine zweite Strahlungsquelle;
    • – das sichtbare Licht der zweiten Strahlungsquelle ist komplementär zu dem durch den Filter übertragenen sichtbaren Licht;
    • – die zweite Strahlungsquelle umfasst einen Farbfilter;
    • – die Leuchte umfasst einen Ellipsoid-Reflektor, wobei die Strahlungsquelle in einem inneren Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist;
    • – die Leuchte umfasst einen Paraboloid-Reflektor, der so angeordnet ist, dass ein innerer Brennpunkt des Paraboloid-Reflektors in einem äußeren Brennpunkt des Ellipsoid-Reflektors angeordnet ist; die zweite Strahlungsquelle ist in einem Strahlengang der Strahlung angeordnet, die durch den Filter übertragen und durch den Paraboloid-Reflektor reflektiert wird; und die Vorrichtung ist dazu vorgesehen, an der Frontseite eines Fahrzeugs angeordnet zu sein.
  • Erfindungsgemäß ist auch ein Nachtsichtassistenzsystem für ein Fahrzeug vorgesehen, mit einer Emittiervorrichtung, die eine Infrarot-Strahlung auszusenden vermag, einer infrarotempfindlichen Kamera und Mitteln zum Anzeigen eines von der Kamera empfangenen Signals, bei dem die Emittiervorrichtung eine Signalgebungs- oder Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft in nicht einschränkender Weise verdeutlicht. In den beigefügten Zeichnungen ist:
  • 1 eine schematische axiale Schnittansicht einer Leuchte gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 eine Kurve, die den Verlauf des Transmissionsgrades τ des Filters der Leuchte aus 1 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ der Strahlung darstellt,
  • 3 und 4 Ansichten analog zu 1 und 2 für eine zweite bevorzugte Ausführungsform,
  • 5 eine schematische axiale Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die nicht Bestandteil der Erfindung ist,
  • 6 eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte, die eine vorteilhafte Anordnung jeder der drei vorstehend genannten Ausführungsformen zeigt, und
  • 7 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Nachtsichtassistenzsystems.
  • In den drei nachfolgenden Ausführungsformen ist die Vorrichtung 2 eine vordere Kraftfahrzeugleuchte, die die Funktion einer Positionsleuchte erfüllt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte 2 eine herkömmliche Lampe 4, die insbesondere in der Achse 7 der Leuchte eine Strahlung 6 auszusenden vermag, die aus einem sichtbaren weißen Teil und einem infraroten Teil besteht. Die Lampe ist in diesem Fall eine Scheinwerferlampe, die in der Achse 7 der Leuchte im Bereich 800–1.200 nm eine Infrarot-Intensität von über 80 W/sr aussendet. Die Leuchte umfasst einen Reflektor 8, in dessen einem Brennpunkt sich die Lampe 4 befindet. Die Leuchte weist einen Filter 10 auf, der so angeordnet ist, dass er die gesamte Strahlung 6 aufnimmt, die unmittelbar von der Lampe 4 ausgesandt oder vom Reflektor 8 zurückgestrahlt wird. Wie das Diagramm in 2 verdeutlicht, das den Transmissionsgrad τ des Filters 10 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ zeigt, ist der Filter 10 so gewählt, dass er einen großen Teil des sichtbaren Lichts der Strahlung 6 unterdrückt. Er überträgt Infrarot-Strahlen IR, Ultraviolett-Strahlen UV sowie sichtbare, blau- und rotnahe Strahlen (blaue und rote Durchlassstrahlungen 12) und eine sichtbare Strahlung mit gelb-grüner Grundfarbe zwischen diesen. In der Achse 7 der Leuchte beträgt die Intensität der vom Filter 10 übertragenen sichtbaren Strahlung ca. 50 Cd (der für eine Positionsleuchte zulässige Höchstwert beträgt in der Achse 60 Cd).
  • Die Leuchte 2 ist so ausgestattet, dass die gesamte vom Filter 10 übermittelte sichtbare Strahlung 21 eine Synthese bildet, die innerhalb der für eine Positionsleuchtenfunktion zulässigen Farbmetrik liegt. Dies wird folglich durch die sichtbaren Durchlassstrahlungen des Filters 10 erfüllt. Im Betrieb übermittelt der Filter 10 folglich eine starke Infrarot-Strahlung sowie ein weißes Licht, das die Funktion der Positionsleuchte erfüllt. Es kann beispielsweise für den Filter 10 ein Kerbfilter verwendet werden, der als Interferenz-Mehrschichtfilter in bekannter Weise ausführbar ist.
  • Unter Bezugnahme auf 3 und 4 weist die zweite Ausführungsform der Leuchte 14 allgemein die gleiche Ausbildung auf. Die Strahlungsquelle 4 ist eine Scheinwerferlampe, die derjenigen der ersten Ausführungsform vergleichbar ist. Der Filter 10 übermittelt auch hier die Infrarot-Strahlung, wobei der größte Teil der sichtbaren Strahlung zurückgehalten wird, weist aber diesmal im wesentlichen eine Durchlassstrahlung 17 im roten Farbbereich auf, die vom unteren Teil der Grenzfrequenz herrührt, wie das Diagramm in 4 zeigt. Es handelt sich in diesem Fall um einen (Frequenz-)Tiefpassfilter. Die Leuchte 14 weist eine zweite Lampe 16 auf, die sich in Bezug auf die Strahlungsrichtung 6 der ersten Lampe 4 jenseits des Filters 10 erstreckt. Diese zweite Lampe 16 erzeugt ein weißes Licht. Es handelt sich um eine herkömmliche Leuchtenlampe. Die Leuchte weist einen farbigen Vorsatzfilter 20 auf, der zu der zweiten Lampe 16 gehört. Der Vorsatzfilter 20 ist mit einer Farbe gefärbt, die komplementär zu der Farbe des durch den Filter 10 übermittelten sichtbaren Lichts ist. In diesem Fall handelt es sich um einen angepassten Grünton. Die zweite Lampe 16 und der Vorsatzfilter 20 bilden folglich eine zweite Lichtquelle, die eine Strahlung 18 erzeugt. Die Farbe des Vorsatzfilters 20 ist so gewählt, dass durch die Synthese aus dem sichtbaren Licht der durch den Filter 10 übermittelten Strahlung 21 und dem sichtbaren Licht der durch den Vorsatzfilter 20 übermittelten Strahlung 18 ein weißes Licht 23 gebildet wird, das für die Standlichtfunktion akzeptabel ist. In dieser Ausführungsform kann ein leistungsschwacher Tiefpassfilter 10 verwendet werden. In dieser Ausführungsform beträgt die Intensität der in der Achse 7 sichtbaren Strahlung, die von der Strahlungsquelle 4 über den Filter 10 und von der Strahlungsquelle 16 über den Vorsatzfilter herrührt, ca. 50 Cd. Die Intensität der Durchlassstrahlung in der Achse 7 liegt zudem aufgrund der ”spitzen” Charakteristik des Infrarot-Lichtbündels wesentlich über der der seitlichen Durchlassstrahlung. Es ist daher vorteilhaft, den Vorsatzfilter 20 mit Transmissionsgraden auszuführen, die diese Verteilung berücksichtigen, um nicht an den seitlichen Punkten eine schlechte Farbmetrik zu erhalten. Zusätzlich oder alternativ kann ein optisch leitender Vorsatzfilter verwendet werden, der das Lichtbündel für die Infrarot-Beleuchtung in die gewünschte Richtung lenkt. Es wird auf diese Weise eine bessere Überlagerung der beiden Lichtbündel erzielt.
  • In der in 5 dargestellten dritten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der Erfindung ist, ist die Leuchte 22 ähnlich der der zweiten Ausführungsform. Sie ist nicht mit einem der zweiten Lampe 16 zugehörigen Vorsatzfilter versehen. In diesem Fall emittiert die weiße Lampe 16 (mit Bezug auf ein trichromatisches Diagramm) an der Grenze des vorgeschriebenen weißen Farbbereichs in Richtung der Komplementärfarbe der sichtbaren Durchlassstrahlungen des Filters 10 mit dem maximal zulässigen Lichtstrom. Der Filter 10 und die zweite Lampe 16 sind so gewählt, dass die zweite Lampe 16 alleine ein weißes Licht 25 liefert, dessen Farbmetrik und Intensität für die Lichtfunktion akzeptabel ist, wenn sie alleine in Betrieb ist; und auch die Synthese des durch den Filter 10 übermittelten sichtbaren Lichts 21 und des weißen Lichts 25 der zweiten Lampe 16 ein für die Lichtfunktion akzeptables weißes Licht 23 mit einer Intensität in der Achse von ca. 50 Cd bildet, wenn beide Lampen 4 und 16 in Betrieb sind. Die sichtbaren Durchlassstrahlungen des Filters 10 gehen somit in dem weißen Licht der Lichtfunktion ”unter”. Die Leuchte sendet folglich eine Infrarot-Strahlung aus, die in der Achse 7 der Leuchte im Bereich 800 nm bis 1200 nm eine Intensität von ca. 90 W/sr hat. Die zweite Lampe 16 kann in diesem Fall allerdings auch mit einem Vorsatzfilter versehen sein.
  • In den Ausführungsformen 1 und 2 funktioniert die Leuchte in ihrer Gänze oder überhaupt nicht. Das heißt, die Leuchte ist entweder ausgeschaltet oder erzeugt gleichzeitig die Infrarot-Strahlung und die sichtbare Strahlung der Lichtfunktion. Es ist somit eine Feineinstellung der Farbmetrik möglich, und eine große Auswahl von kostengünstigen Filtern steht zur Verfügung. In der Ausführungsform 3 kann die Leuchte gleichzeitig eine weiße Strahlung und eine Infrarot-Strahlung liefern, wenn beide Lampen 4, 16 in Betrieb sind. Die Leuchte kann aber auch weißes Licht ohne die vom Filter 10 ausgehende Infrarot-Strahlung liefern, wenn die zweite Lampe 16 alleine in Betrieb ist. Das heißt, der infrarote Lichtstrom 6 der ersten Lampe 4 überlagert bei Bedarf die zweite Lampe 16. Ein zu hoher elektrischer Verbrauch wird somit vermieden.
  • In jeder der drei Ausführungsformen (von denen die dritte nicht Bestandteil der Erfindung ist) kann eine Anordnung der Leuchte wie in 6 dargestellt verwendet werden. Der Reflektor 8 ist ein als solcher bekannter Ellipsoid-Reflektor, in dessen einem inneren Brennpunkt F die Lampe 4 angeordnet ist. Der Filter 10 ist in einem äußeren Brennpunkt 6 des Reflektors 8 angeordnet, auf dem Brennpunkt, vor diesem (wie dargestellt) oder hinter diesem. Die Leuchte weist einen zweiten Reflektor 24 auf, der ein Paraboloid-Reflektor ist und so angeordnet ist, dass ein innerer Brennpunkt des Reflektors 24 in etwa mit dem äußeren Brennpunkt 6 des Ellipsoid-Reflektors 8 zusammenfällt. Die beiden Reflektoren 8, 24 haben Achsen 27, die miteinander einen Winkel a bilden. Der Ellipsoid-Reflektor 8 ist in Richtung zum Paraboloid-Reflektor 24 geöffnet, der zum Ellipsoid-Reflektor 8 und zu einer Scheibe 29 für den Lichtaustritt geöffnet ist. Die zweite Lampe 16 ist gegebenenfalls zum Beispiel gegenüber dem Paraboloid-Reflektors 24 in einem Strahlengang der Strahlung angeordnet, die von der ersten Lampe 4 ausgeht, vom Filter 10 übermittelt und vom Paraboloid-Reflektor 24 reflektiert wird.
  • Die von der ersten Lampe 4 ausgehenden Strahlen werden von dem Ellipsoid-Reflektor 8 reflektiert, durchqueren den Filter 10, werden von dem Paraboloid-Reflektor 24 reflektiert und treten dann durch die Scheibe 29 der Leuchte aus. Gegebenenfalls kommen die von der zweiten Lampe 16 ausgehenden Strahlen noch hinzu.
  • Diese Anordnung erlaubt es, der Leuchte ein herkömmliches Aussehen zu verleihen, wobei lediglich der Paraboloid-Reflektor 24 und eventuell die zweite Lampe 16 sichtbar sind.
  • In jeder dieser Ausführungsformen dient die Leuchte als Infrarot-Beleuchtungsvorrichtung. Mit Bezug auf 7 kann sie in ein als solches bekanntes Nachtsichtassistenzsystem integriert werden, das eine Leuchte 2, 14, 22, eine infrarotempfindliche Kamera 30 und eine Vorrichtung 32 zum Anzeigen des durch die Kamera empfangenen Bildes für den Fahrer umfasst.
  • Vorteilhafterweise kann die Leuchte hinter einer für die Infrarot-Strahlung lichtdurchlässigen Rauchglasscheibe verborgen werden.

Claims (8)

  1. Signalgebungsvorrichtung (2; 14; 22), etwa eine Leuchte, oder Infrarot-Beleuchtungsvorrichtung (2; 14; 22), etwa ein Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit wenigstens einer Strahlungsquelle (4) und einem Filter (10), wobei die Vorrichtung längs einer Achse (7) der Vorrichtung eine weiße und infrarote Strahlung (21; 23) in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 und 1200 nm zu emittieren vermag, wobei die weiße Strahlung eine Strahlungsintensität von weniger als 2000 Cd hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (4) und der Filter (10) so gewählt sind, dass die Infrarot-Strahlung eine Intensität von mehr als 25 W/sr hat, und dass die Strahlungsquelle (4) die einzige Strahlungsquelle der Vorrichtung ist.
  2. Signalgebungsvorrichtung (2; 14; 22), etwa eine Leuchte, oder Infrarot-Beleuchtungsvorrichtung (2; 14; 22), etwa ein Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit wenigstens einer Strahlungsquelle (4) und einem Filter (10), wobei die Vorrichtung längs einer Achse (7) der Vorrichtung eine weiße und infrarote Strahlung (21; 23) in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 und 1200 nm zu emittieren vermag, wobei die weiße Strahlung eine Strahlungsintensität von weniger als 2000 Cd hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (4) und der Filter (10) so gewählt sind, dass die Infrarot-Strahlung eine Intensität von mehr als 25 W/sr hat, dass die Vorrichtung, weil die Strahlungsquelle (4) eine erste Strahlungsquelle ist, eine zweite Strahlungsquelle (16) umfasst, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass aus der Synthese eines durch den Filter (10) übertragenen sichtbaren Lichts (21) der ersten Strahlungsquelle (4) und eines sichtbaren Lichts (18; 25) der zweiten Strahlungsquelle (16) ein weißes Licht (23) entsteht, und dass das sichtbare Licht (18) der zweiten Strahlungsquelle (16) zu dem durch den Filter (10) übertragenen sichtbaren Licht (21) komplementär ist.
  3. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlungsquelle (16) einen Farbfilter (20) umfasst.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ellipsoid-Reflektor (8) umfasst, wobei die Strahlungsquelle (4) in einem inneren Brennpunkt (F) des Reflektors angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Paraboloid-Reflektor (24) umfasst, der solchermaßen angeordnet ist, dass ein innerer Brennpunkt des Paraboloid-Reflektors in einem äußeren Brennpunkt (6) des Ellipsoid-Reflektors (8) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlungsquelle (16) im Strahlengang der durch den Filter (10) übertragenen und durch den Paraboloid-Reflektor (8) reflektierten Strahlung angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu bestimmt ist, an der Vorderseite eines Fahrzeugs platziert zu sein.
  8. Nachtsichtassistenzsystem für Fahrzeuge mit einer Emittiervorrichtung (2; 14; 22), die eine Infrarot-Strahlung auszusenden vermag, einer infrarotempfindlichen Kamera (30) und Mitteln (32) zur Anzeige eines von der Kamera empfangenen Signals, dadurch gekennzeichnet, dass die Emittiervorrichtung eine Signalgebungs- oder Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
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