B E S C H R E I B U N G
Sensorvorrichtung in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung in einem Kraftfahrzeug zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals in Abhängigkeit eines auf das Kraftfahrzeug einstrahlenden Lichtes bestehend aus mindestens einem photosensitiven Sensor, der das emittierte Licht selektiv erfasst.
Um das auf ein Kraftfahrzeug einfallende Licht, wie beispielsweise Sonnenlicht, Lampen oder Laternen, zu erfassen, sind verschiedenste Sensorvorrichtungen bekannt, mit denen zum Beispiel das Fahrzeuglicht angesteuert oder eine Fahrzeugklimaanlage geregelt wird. Um das Fahrzeuglicht in Abhängigkeit der Umgebungshelligkeit ansteuern zu können, müssen Sensoren im Fahrzeug platziert werden, die das Licht im Vorfeld des Kraftfahrzeuges detektieren. Dabei ist die Erkennung von Tunneln und stark beschatteten Straßen, wie beispielsweise Alleen, frühzeitig zu detektieren, um möglichst zeitnah das Fahrzeuglicht anzusteuern und einzuschalten, so dass bereits bei Eintritt in den Fahrbahnbereich das Licht eingeschaltet wird, in dem die verminderte Umgebungshelligkeit vorliegt. Durch eine derartige Sensorvorrichtung ist eine manuelle Betätigung des Lichtschalters für das Fahrlicht durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges nicht mehr notwendig.
Aus der EP 1 566 654 A2 ist eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Messen von Licht mit mehreren Sensorenelementen bekannt, wobei ein Sensorelement zum Messen des Lichtes in der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges geeignet ist. Die Vorrichtung verwendet darüber hinaus weitere Sensorelemente, zum Ermitteln des Flächenwinkels einer Lichtquelle und ein Sensorelement zum Ermitteln des Höhenwinkels der Lichtquelle, die auf das Kraftfahrzeug einstrahlt. Zusätzlich sind oberhalb der Sensorelemente optische Elemente vorgesehen, die das einfallende Licht in Richtung der Sensorelemente leiten.
Bekannt sind ebenfalls Sonnensensoren, die das in das Kraftfahrzeug einstrahlende Licht detektieren, wobei eine Unterteilung des detektierten Einfallsbereichs des Sonnenlichtes in Sektoren erfolgt. Die Auswertung erfolgt hierbei mittels einer entsprechenden Auswerteelektronik, die daraus das auf das Kraftfahrzeug einstrahlende Sonnenlicht und die Einfallsrichtung ermittelt. Eingesetzt werden hierzu hauptsächlich Photodioden, die mit Temperatursensoren gekoppelt werden, so dass einerseits die Richtung der Sonneneinstrahlung und andererseits die Temperatur erfassbar ist.
Eine, das auf das Kraftfahrzeug einstrahlende Licht selektiv erfassende Sensorvorrichtung ist aus der EP 1 510 797 A1 bekannt. Die Sensorvorrichtung besteht hierbei aus einem dreidimensionalen Schaltungsträger mit mehreren aneinander grenzenden in verschiedene Richtungen ausgerichteten Flächen, auf denen mindestens zwei Sensoren angeordnet sind, die zu beiden Seiten einer zentralen Fläche jeweils ein unter einem Winkel zu diese Fläche ausgerichtete Fläche mit je einem IR-Photodetektor besitzt, wobei die Flächen, auf denen die IR- Photodetektoren angeordnet sind, nicht unmittelbar aneinander grenzen. Hierdurch wird eine gute richtungsabhängige Detektion des Lichtes einer Lichtquelle in Bezug auf ein Kraftfahrzeug erfassbar. Die Sensorvorrichtung besitzt hierbei drei Sensoren, die in voneinander verschiedene Richtungen ausgerichtet sind. Neben den beiden IR-Photodetektoren ist auf einer zentral angeordneten Fläche ein Photodetektor für sichtbares Licht befestigt. Mit dieser Sensorvorrichtung ist somit eine selektive Erfassung des auf das Kraftfahrzeug einstrahlenden Lichtes möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, mit der eine witterungsunabhängige Erfassung des auf das Kraftfahrzeug einstrahlenden Lichtes, sowie die Erkennung von Kunstlicht ermöglicht wird. Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, einen Tunnel schon merklich vor der Tunnelkante zu erkennen, so dass bereits vor der Einfahrt in den Tunnel oder den stark beschatteten Bereich das Licht des Kraftfahrzeuges automatisch einschaltbar ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Sensorvorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig und mit minimalsten Mitteln herstellbar ist.
Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch bereitgestellt, dass in die Sensorvorrichtung ein Sensor integriert ist, mit dem mindestens zwei unterschiedliche Wellenlängen
des Lichtes erfassbar sind. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Sensorvorrichtung, ist nun die Möglichkeit geschaffen, mit einer Sensorvorrichtung und lediglich einem photosensitiven Sensor neben der Helligkeitsinformation auch eine Information über die Farbe, das heißt die Wellenlänge des Lichtes, bei der Auswertung und Generierung eines Ausgangssignals zu berücksichtigen. Durch die selektive Auswertung der unterschiedlichen spektralen Bereiche des auf das Kraftfahrzeug einfallenden Lichtes besitzt die Beschaffenheit des Tunnels, sowie dessen Ausleuchtung, Struktur der Wände oder der partielle Einfall von Tageslicht keinen Einfluss auf die Funktion des Sensors, wodurch eine eindeutige Erkennung der Tunnelkante ermöglicht wird. Auch ist ein derartig aufgebauter Sensor witterungsunabhängig, da die Fahrsituation beziehungsweise die Umgebungssituation bezogen auf das auf das Kraftfahrzeug einfallende Licht anhand der Farbverschiebungen und Farbwechsel auswertbar ist. Hierbei ist es möglich, künstlich erzeugtes Licht in einem Tunnel von fehlendem Tageslicht sicher zu unterscheiden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, ist der Sensor derart ausgelegt, dass drei Spektralbereiche des Lichtes, in vorteilhafter Weise rot, grün und blau, auswertbar sind, wodurch eine eindeutige Zuordnung von künstlich erzeugtem Licht und Tageslicht sehr leicht detektierbar ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn ein optisches Element vor dem Sensor angeordnet wird, so dass das auf das Kraftfahrzeug einfallende Licht in Richtung des Sensors geleitet wird. Hierdurch wird einerseits die Tunnelerkennung, durch eine Fokussie- rung auf einen vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Bereich ermöglicht und darüber hinaus die Auswertung des im Vorfeld emittierten Lichts im Sensor erleichtert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines schematischen Blockschaltbildes näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung in einem prinzipiellen
Aufbau.
Die Sensorvorrichtung 1 besteht aus einem Sensor 2 und einem Verstärker 3, der mit einer Auswerteelektronik 4 verbunden ist. Die Auswerteelektronik 4 besteht hierbei zumindest aus einem Mikroprozessor 6, der gemeinsam mit dem Sensor 2 und dem Verstärker 3 verschaltet ist und der darüber hinaus Informationen weiterer Fahrzeugsensoren 5 erfasst und/oder gegeneinander und/oder miteinander verrechnet. Darüber hinaus ist es möglich,
die Auswerteelektronik 4 und insbesondere den Mikrocomputer 6 mit einem internen Netzwerk über eine Bus-Schnittstelle 7 zu verbinden. Mittels der Auswerteelektronik 4 wird dann ein Schaltsignal 8 für ein Fahrlichtmodul generiert. Zur zielgerichteten Erfassung des Lichtes im Vorfeld des Kraftfahrzeuges ist über dem Sensor 2 eine Optik 9 in der Sensorvorrichtung 1 befestig bar.
Der Sensor 2 ist in der dargestellten Ausführungsform als selektiver Sensor 2 aufgebaut, mit dem drei unterschiedliche Spektralbereiche 10, 11 , 12 erfassbar sind. Durch diese Art des Aufbaus des Sensors mit drei, mit unterschiedlichen Licht empfindlichen Bereichen mit abgestimmter spektraler Empfindlichkeit, ist neben einer Helligkeitsinformation eine Information über die selektiv erfassten Wellenlängenbereiche des einfallenden Lichtes L auf den Sensor 2 ist neben der Helligkeitsinformation auch die Wellenlänge detektierbar. Die Auswertung der unterschiedlichen Wellenlängen des auf das Kraftfahrzeug einfallenden Lichtes L ermöglicht eine Generierung eines Schaltsignals 8, das die spezifischen das Kraftfahrzeugumfeld ausleuchtenden Lichtquellen selektiv zu erfassen und in der Auswerteelektronik 4 separat zu wichten. Die hierbei gemessenen drei unterschiedlichen Signale der Sensorbereiche 10, 11 , 12 in den repräsentativen Farbbereichen unterscheiden sich je nach den vorliegenden Umgebungsbedingungen, so dass eine signifikante, auswertbare Änderung aus der Fahrsituation im offenen Gelände, bei Annäherung an einen Tunnel, im Tunnel und bei Annäherung an die Tunnelausfahrt detektierbar, messbar und auswertbar ist. Verstärkt wird diese Auswertung des Lichtes L im Vorfeld des Kraftfahrzeuges dadurch, dass vor den Sensor 2 eine Messoptik 9, bevorzugt eine Linse 9, befestigt ist, die das Licht L im Vorfeld des Kraftfahrzeugs auf den Sensor 2 projiziert. Eingesetzt wird ein Sensor 2 der beispielsweise aber nicht beschränkend drei für Licht empfindliche Bereiche mit abgestimmter spektraler Empfindlichkeit, wie beispielsweise rot, grün und blau aufweist, wobei die unterschiedlichen Bereiche 10, 11 , 12 aus Homogenitätsgründen auch Mehrfach ineinander geschachtelt auf dem Sensor 2 ausbildbar sind.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Sensorausbildung 1 , ermöglicht die Erkennung einer Tunnelkante in einer Entfernung von bis zu 50 m und mehr vor der Tunnelkante, so dass das Fahrlicht des Kraftfahrzeuges durch das mittels der Sensorvorrichtung 1 generierte Schaltsignal 8 bereits bei einer Annäherung an den Tunnel und an die Tunnelkante bei bis zu 50 m und mehr möglich ist. Der besondere Aufbau des Sensors 2 in die unterschiedliche Bereiche 10, 11 , 12 besitzt darüber hinaus den Vorteil, dass die Sensorvorrichtung 1 unabhängig von
der Beschaffenheit des Tunnels, wie dessen Ausleuchtung, Struktur der Wände, dem partiellen Einfall von Tageslicht ist, da die selektive Erfassung der spektralen Bereiche des auf das Kraftfahrzeug einfallenden Lichtes L, die Funktion des Sensors 2 unabhängig von diesen Einflussgrößen ist. Mittels der selektiven Erfassung und einer entsprechenden Zerlegung, Auswertung, Abgleichung mit Referenzwerten ist eine eindeutige Erkennung von Tageszeiten und Witterungsbedingungen ermöglicht. Diese Auswertung erfolgt über die Erfassung der Farbverschiebungen beziehungsweise der Farbwechsel, so dass ein künstlich erzeugtes Licht in einem Tunnel eindeutig von Tageslicht unterscheidbar ist, da hierbei unterschiedliche Lichtintensitäten in den spektralen Bereichen 10, 11 , 12 des Sensors 2 detektiert werden. Hierbei erfolgt eine Auswertung der im Sensor 2 erfassten Messwerte, die mittels des Verstärkers 3 an die Auswerteelektronik 4 weitergeleitet werden anhand geeigneter Algorithmen und anhand von im Mikrocomputer 6 hinterlegten Kennlinien.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß beschriebenen Sensorvorrichtung 1 ergibt sich dann, wenn zusätzliche mittels weiterer Sensoren 2 im Fahrzeug ermittelter Daten berücksichtigt werden. Fahrzeugsensoren 5 können hierbei zum Beispiel Sensoren sein, die die Dynamik und/oder den Abstand und/oder die Intensität der einzelnen Spektren und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Sonnensensorinformationen in die Auswertung mit einbezogen werden.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Sensorvorrichtung 1 wird üblicherweise hinter der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges befestigt, so dass das Licht L im Vorfeld des Kraftfahrzeugs mittels einer geeigneten Optik 9 auf den Sensor 2 projizierbar ist. Vorstellbar ist es hierbei, lediglich die Optik 9, den Sensor 2 und den Verstärker 3 auf eine Leiterplatte, gemeinsam mit dem Mikrocomputer 6 unmittelbar hinter der Windschutzscheibe anzuordnen. Mittels eines lokalen Netzwerkes 7 im Kraftfahrzeug ist dann eine Weiterleitung des Schaltsignals 8 zum Fahrlichtmodul möglich. Es ist aber auch vorstellbar, die Auswerteelektronik 4 in einer separat im Fahrzeug angeordneten Leiterplatte zu befestigen.