SE1200160A1 - Belysningsanordning för fordon - Google Patents

Abstract

Belysningsanordning (1) för avgivande av elektromagnetisk strålning för belysningsändamål eller liknande från ett fordon (7). Belysningsanordningen innefattande minst en enhet (2) i vilken elektromagnetisk strålning genereras av minst en strålningsgenerande enhet (3), vars genererade elektromagnetisk strålning avges från belysningsanordningen (1) av minst en strålningsavgivande enhet (4) under bildande av minst en ljuskägla vilken är justerbart anordnad med minst ett styrsystem. Belysningsanordningen (1) innefattar minst en bildsensor vars insamlade information bearbetas i minst en datoriserad bildanalysenhet. Ljuskäglans justerbarhet uppnås av att ljuskäglan är uppdelad i ett flertal sektorer (9) och att den avgivna ljusintensiteten i respektive sektor (9) kan styras individuellt med utgångspunkt från information insamlad av bildsensorn och som bearbetats av bildanalysenheten. Patentansökan innefattar även ett förfarande för användning av belysningsanordningen.

Description

vaksamhet i trafiken. Det föreligger därför ett behov av en belysningsanordning vars avgivna ljus kan regleras så att olägenhetema, för föraren, av det reflekterande ljuset minskas.

Ett ytterligare problem med användning av belysningsanordningar i fordon är att det är besvärande att blända av från helljus till halvljus eller vice versa vid möte eller vid ikappkörning av framförvarande fordon. Ett annat problem i samband med avbländning av helljus är att förare bländar av sent vilket medför problem och irritationer för förare i mötande och framförvarande fordon.

För att minska problemen med att manuellt blända av har automatiska system för avbländning tagits fram. Befintliga typer av system för automatisk avbländning har dock visat sig innefatta ett antal problem. Ett av dessa problem är att med en kamera, sensor eller liknande samla in information om framförvarande ljus och bearbeta denna information i realtid. Problemet består i att den breda dynamiska variationsvidden av ljusintensiteter, allt från ett mötande fordons strålkastare som på nära avstånd strålar direkt in i kameran till bakljuset på ett fordon belägen på långt avstånd framför fordonet, är mycket större än den dynamiska variationsvidden som dagens standardiserade bildsensorer har, vanligtvis 65dB.

Det föreligger även problem med att integrera en bildsensor, med en elektronisk beräkningsenhet så som minne, mikroprocessor eller programmerbar logik, i en belysningsanordning. Exempelvis medför förlusteffektema i de elektroniska komponentema, samt den ljuskälla som omvandlar elektrisk energi till optisk strålning, att värme utvecklas..

Denna värmeutveckling, om den sker i närheten av bildsensorn, minskar i sin tur bilsensoms dynamiska område på grund av termiskt brus. Enhetema kan vidare bli för varma vilket i sin tur kan orsaka sprickbildning i fordonets vindruta, särskilt vid kalla väderförhållanden.

Ett problem med att skapa en belysningsenhet vilken ansluts till insidan av ett fordons vindruta är att enheten kan skymma sikten för föraren. Detta problem försvåras av att modema bilar vanligen utrustas med olika säkerhetssystem som även dessa innefattar enheter som är placerade i anslutning till vindrutan och därigenom konkurrerar om platsen. Det finns därför behov av ett belysningssystem som kan integreras med bilens övriga säkerhetssystem och enheter placerade i anlutning till vindrutan.

Ett ytterligare problem med konstruktioner avsedda att anslutas till vindrutan är att enhetens storlek och vikt kan bli för stor respektive för tung för att kurma anslutas till ett fordons vindruta på ett säkert sätt. Förutom problem med vikt och storlek föreligger vidare behov av ett belysningssystem som lättare kan anpassas för olika lutningar på rutan.

I samband med förflyttning på vägar i skymning och mörker föreligger problem med att vilt och andra föremål som inte avger ljus kan komma i fordonets färdväg och därigenom förorsaka olyckor och liknande. Viltolyckor skapar lidande för de drabbade och medför kostnader för samhället. Det föreligger därigenom ett behov av en utrustning med vilken vilt och annat på eller i anslutning till vägen kan uppmärksammas i tid för att undvika kollisioner.

Det finns således ett stort antal betydande problem med nuvarande och kända tekniska belysningslösningar för fordon och följaktligen finns det ett behov av lösningar som kan avhjälpa dessa problem.

Känd teknik En belysningsanordning av typen extraljus avsedd att placeras på insidan av vindrutan är sedan tidigare känd via patentskriften SE529793. I patentskriften beskrivs ett extraljus vilket placeras i höjd med backspegeln. Även om den i patentskriften beskrivna konstruktionen mycket väl uppfyller sina syften så innefattar denna några av ovan nämnda problem.

Exempelvis sker justeringen av extraljusets avgivna lj uskägla manuellt till skillnad från den föreliggande uppfinningen där justeringen av lj uskäglan sker automatiskt. Vidare är inte extraljusets avgivna ljuskägla uppdelad i sektorer vars ljusintensitet kan styras individuellt.

I patentskrifien US7566851 och US6831261 beskrivs varianter av automatisk styrning av ett fordons helljus. De beskrivna stymingarna innefattar en funktion för automatisk avbländning av fordonets helljus med utgångspunkt från en kameras insamlade information om mötande trafiks och/eller upphunnens trafiks belysningspunkter. I patentskrifterna beskrivs metoder för hur den insamlade informationen från kameran kan särskilja ljus avgivna av fordons framlyktor eller baklyktor. Det avgivna ljusets spektrala innehåll och dess spatiala intensitetsfördelning används för att bestämma om ljuset utgörs av ett fordons helljus, halvljus, bakljus, gatljus eller ljus som reflekteras från olika föremål, exempelvis vägskyltar.

Ett problem med att skapa automatiskt styrning av helljus är det enonnt stora dynamiska området av ljusintensitet från ett mötande fordons firarnlykta som lyser rakt in i kameran på nära håll till intensiteten från en mer avlägsen baklykta, vilket är mycket större än vad som normalt kan registreras med en standardmässig bildsensor, idag typiskt 65 dB. Detta problem har i US6831261 och US7899213 lösts genom att använda sig av en sekvens bilder som exponerats med olika tider och/eller förstärkningar. Teknikutvecklingen för bildsensorer går dock snabbt framåt. Idag är det möjligt att köpa en 4 MPixels bildsensor från Cmosis som har 90 dB dynamiskt område eller en 3MPixels bildsensor från Aptina som har 120 dB dynamiskt område. Burghartz med flera beskriver en cmos-sensor med logaritmisk känslighet motsvarande 170 dB dynamik. Exempelvis tillverkare av komponenter för bilindustri samt tillverkare av utrustning för kameraövervakning är i stort behov av bildsensorer med brett dynamiskt ljusomfång (HDR) och driver därför på utvecklingen av denna sensorteknologi.

Marknaden för dessa bildsensorer med HDR förväntas därför expandera och kan därmed anses vara känd teknologi.

I Teknikens Värld Nr. 1, 2010 noterar testföraren Ruben Börjesson att den automatiska bländningsfunktionen som levereras med Audi Q5 inte fungerar tillförlitligt vid körning på vägar som täckts med snö. Detta orsakas troligen av att den automatiska avbländningen i Audi Q5 är alltför känslig för ljusintensitet och därmed störs av det egna fordonets belysning som reflekteras i snön och in i bildsensom. Det reflekterade ljuset karakteriseras av en inhomogen fördelning över den bild som bildsensorn genererar. Områden på vägen och plogkanter närmast det egna fordonet blir ljusstarka emedan områden långt bort från bilen blir mörka.

Den beskrivna uppfinningen löser detta problem genom att mäta ljuspunkternas intensitet relativt en lokal bildbakgrund. Genom att den automatiska funktionen dessutom lägger stor vikt vid ljuspunktemas parvisa geometriska egenskaper blir den mindre känslig för lj usintensiteten. I patentskriften US7566851 mäts ljuspunkternas absoluta intensitet utan referens till bildbakgrunden.

Kortfattad beskrivning av figurer I den följande detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kommer hänvisning och referenser till figurer att ske. Respektive figur beskrivs kortfattat i den följande figurförteckningen. Notera att figurema är schematiska och att detaljer därmed kan vara utelänmade i dessa. De i figurerna exemplífierade utföringsforrnerna av belysningsenheten är därför inte begränsande för skyddsomfånget för den föreliggande patentansökan.

Figur 1A visar schematiskt ett fordon försedd med en belysningsanordning i enlighet med en första utföringsforrn.

Figur 1B figur 1 visar en ljuskägla (ljusbild) som indelats i N stycken sektorer.

Figur 2 visar de viktigaste systemkomponentema i en enhet för elektronisk datoriserad bildanalys.

Figur 3 visar en dataflödesgraf bestående av bildanalysoperationer som exekveras i den datoriserade bildanalysenheten i figur 2.

Figur 4 visar en kontrollflödesgraf för den algoritm som definierar funktionaliteten i Styr- och belysningsenheten 2.

Figur 5 visar en binär bild med vita ornråden på en svart bakgrund. De vita områdena är seginenterade utifrån en kamerabild som visar ljuspunkter i en i övrig mörk bakgrund.

Figur 6 visar en ritning med två ljuspunkter motsvarande lyktor på ett fordon. A1 och A2 betecknar areoma av respektive ljuspunkter där d betecknar avståndet emellan punkterna. De minsta möjliga rektanglar som kan omsluta areoma Al och A2 har bredd Wl och W2 samt längd L1 and L2.

Figur 7 visar en typisk situation där bildbakgruiiden får en kraftig inhomogen ljusintensitet på grund av att det framíörvarande fordonets belysning i frainriktiiingen reflekteras i den snötäckta vägbanan samt i omgivande plogvallar.

Figur 8 och 9 visar altemativa utiöringsformer av belysningsanordningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till figurema visas en belysningsanordning 1 i enlighet med den föreliggande patentansökan. Belysningsanordningen 1 innefattar minst en enhet 2 i vilken elektromagnetisk strålning genereras. Enheten 2, i vilken elektromagnetisk strålning genereras, innefattar minst en strålningsgenererande enhet 3. Den genererade strålningen överförs till minst en strålningsavgivande enhet 4. Med strålningsgenererande enhet 3 avses en enhet vilken genererar elektromagnetisk strålning. Med strålningsavgivande enhet 4 avses en enhet från vilken den genererande strålningen avges från belysningsanordningen 1. Den strålningsgenererande 3 och den strålningsavgivande enheten 4 kan vara integrerade i en och samma enhet eller utgöras av separata enheter vilka står i förbindelse med varandra via minst en strålningsöverfórande enhet 5. Den strålningsöverfórande enheten 5 kan exempelvis utgöras av minst en optisk fiber eller liknande.

Den strålningsavgivande enheten 4 avger den genererade och överförda elektromagnetiska strålningen mot den yta eller de ytor som skall bestrålas. Företrädesvis bestrålas ytor i fordonets fardriktning eller väsentliga färdriktning. Det är dock tänkbart att andra ytor än de ovan angivna bestrålas av den strålningsavgivande enheten.

För att manövrera belysningsanordningens l funktioner innefattar belysningsanordningen l minst ett styrsystem, som exempelvis ingår i en styr och kontrollenhet vilken exempelvis kan vara integrerad med enheten 2 (visad i figur lA). Alternativt är belysningsanordningen 1 ansluten till minst ett styrsystem i fordonet. Det är vidare tänkbart att belysningsenhetens styrsystem interagerar med minst ett styrsystem i fordonet såsom fordonets belysningssystem.

Belysningsanordningen drivs företrädesvis av elektrisk energi som matas från fordonets elsystem till belysningsanordningen med kablage eller med någon arman sedan tidigare känd energiöverförande anordning lämplig för ändamålet. Alternativt kan belysningsenheten drivas av minst en ackumulator som avger ackumulerad elektrisk energi. Ackurnulatom, eller ackumulatorerna kan vara integrerad med belysningsanordningen. Tänkbart är att enheten kan innefatta en enhet vilken alstrar elektrisk energi.

Den genererade elektromagnetiska strålningen, av den strålníngsgenererade enheten 3, innefattar synligt ljus eller utgörs väsentligen av synligt ljus. Den avgivna elektromagnetiska strålningen kan även utgöras av eller innefatta strålning (ljus) av andra våglängder som är osynlig för ögat såsom exempelvis infraröd eller ultraviolett strålning. Det är vidare tänkbart att den avgivna strålningen från den strålníngsgenererade enheten innefattar strålning av andra våglängder.

Den strålningsgenererande enheten 3 utgörs i den exemplifierande utíöringsforrnen av minst en LED (lysdiod) eller annan för ändamålet lämplig strålningsavgivande enhet. I alternativa utföringsfonner kan belysningsanordningen innefatta ett flertal strålningsgenererande enheter.

Belysningsanordningen innefattar i den exemplifierande utföringsformen minst en strålningsöverförande enhet 5 med vilken den elektromagnetiska strålningen överförs från enheten 2 till minst en strålningsavgivande enhet 4. Vid användande av flera strålningsgenererande enheter 3 i belysningsanordningens enhet 2 kan antalet optiska fibrer, ingående i den strålningsöverförande enheten 5, motsvara antalet strålningsavgivande enheter 3. Antalet optiska fibrer kan dock vara flera respektive färre än antalet strålningsgenererande enheter 3. Det är vidare tänkbart att den strålningsöverförande enheten innefattar arman teknik lämplig för ändamålet.

Belysningsanordningens 1 strålningsavgivande enhet 4 är i den exemplifierande utföringsforrnen avsedd att placeras på insidan av vindrutan 6 av ett fordon 7 med minst en fästanordning 8. Fästanordningen 8 kan innefatta minst ett första anslutningsorgan och minst ett andra anslutningsorgan vilka kan kopplas samman och kopplas isär. Anslutningsorganen är företrädesvis löstagbart anslutbara till varandra. Alternativt kan någon annan typ av fästanordning, snabbkoppling eller liknande användas vilken är lämplig för ändamålet. Det ena anslutningsorganet kan vara ansluten till vindrutan via exempelvis dubbelhäftande tejp, någon typ av adhesiv eller liknande (eller en kombination av närrmda). Det är vidare tänkbart att den strålningsavgivande enheten 4 är permanent placerad på insidan av vindrutan, eller arman för ändamålet lämplig position såsom en annan ruta än vindrutan.

Den strålningsavgivande enheten 4 är i den exemplifierande utföringsformen, där denna används i en personbil, företrädesvis avsedd att monteras i den övre halvan av vindrutan.

F öreträdesvis är den strålningsavgivande enheten 4 avsedd att monteras i den övre delen av den övre halvan av vindrutan. Den strålningsavgivande enheten 4 kan placeras i anslutning till en inre backspegel vilken är monterad på insidan av vindrutan i vindrutans övre del. I altemativa utföringsformer är den strålningsavgivande enheten 4 integrerad med fordonets inre backspegeln. Placeringen av den strålningsavgivande enheten 4 är inte begränsad till de som visas i figurerna utan belysningsenheten kan placeras på en väsentligen annan plats på insidan av vindrutan. Det är vidare tänkbart i alternativa utföringsformer att den strålningsavgivande enheten 4 ansluts på fordonets utsida. I en fördragen utföringsfonn av belysningsanordningen är den strålningsavgivande (ljusavgivande) enheten (enhetema) monterade på insidan av vindrutan inom svepytan för vindrutetorkama. I alternativa utföringsforrner kan dock de ljusavgivande enheterna partiellt vara monterade utanför ytan på vindrutan som sveps av vindrutetorkarna.

För att förhindra att synligt ljus läcker in i fordonets kupé mellan den strålningsavgivande enheten och vindrutan är den strålningsavgivande enheten försedd med minst en tätning.

Tätningen kan exempelvis utgöras av en gurnrnilist eller liknande. I alternativa utföringsformer är det tänkbart att tätningen utgörs av någon annan typ av tätning, lämplig för ändamålet, vilken förhindrar att ljus läcker ut mellan vindrutan och den strålningsavgivande enheten.

Placeringen av enheten 2, med de strålningsgenerande enhetema 2, kan variera inom ramen för den föreliggande patentansökan. Det är således tänkbart att de strålningsgenererande enheterna 3 placeras väsentligen skild från belysningsanordningens strålningsavgivande enhet 4. Unikt med den föreliggande belysningsanordningen är att de strålningsgenererande enheterna 3 är terrniskt avskilda eller isolerade från den strålningsavgivande enheten 4. Den terrniska åtskillnaden (avskillnaden) kan i en fordonsapplikation exempelvis uppnås genom att enheten 2, med de strålningsgenererande enheterna 3, är placerad i ett utrymme som är skilt från fordonets kupé. I den i figur 1 exemplifierande uttöringsformen sker detta exempelvis genom att enheten 2, med de strålningsgenererande enheterna 3, är skild från den strålningsavgivande enheten 4, är placerad i fordonets bagageutrymme eller i ett arman för ändamålet lämpligt utrymme i fordonet.

I de föredragna utföringsfonnerna av den föreliggande patentansökan innefattar belysningsanordningen 1 minst en sensor (ej visad i figurerna) vilken samlar in information om minst en relevant parameter för stymingen av belysningsanordningen.

Belysningsanordningen innefattar vidare minst en sensor, eller erhåller information från minst en sensor, som detekterar att helljus är påslaget, sensorn kommunicerar med belysningsanordningens styrsystem. Kommunikationen mellan belysningsanordningens enheter och fordonets styrsystem kan ske trådlöst eller via tråd. Altemativt kan belysningsenhetens styrsystem kommunicera med fordonets övriga belysningssystem och styras på armat för ändamålet lämpligt sätt.

I figur IB visas en unik teknisk lösning med den föreliggande belysningsanordningen. Det unika är att den avgivna ljuskäglan (ljusbilden) är uppdelat i ett antal sektorer 9 som kan styras individuellt. Antalet sektorer 9 kan varieras från l till N (godtyckligt antal större än 2) sektorer. I en föredragen utföringsfonn kan antalet sektorer 9 varieras från 3 till N (godtyckligt antal större än 2) sektorer. Genom att ljusbilden är uppdelad i ett antal sektorer 9, som kan styras individuellt, uppnås den tekniska effekten av att den avgivna ljusbilden blir justerbar. Exempelvis är det möjligt att reglera respektive sektors 9 ljusintensitet. Det är vidare möjligt att slå på (tända) och släcka (eller slå av) respektive sektor separat. Med en ljuskägla som är uppdelad i ett flertal sektorer kan det avgivna ljuskäglans (ljusbildens) bredd, höjd och längd justeras. Genom förfarandet kan den avgivna ljuskäglan (ljusbilden) modifieras och anpassas efter de förehållanden som råder i fordonets färdriktning. Därtill uppnås en möjlighet att reglera bländningen av det avgivna ljuset (strålningen) på ett effektivt sätt.

I den exemplifierande utföringsformen är antalet sektorer beroende av antalet strålningsavgivande enheter 3 i enheten 2. Respektive optisk fiber överför optisk energi från minst en strålningsgenererande enhet 3 för att belysa minst en sektor 9 av sektorema i belysningsanordningens avgivna ljuskägla (ljusbild). Antalet sektorer i den avgivna ljuskäglan (ljusbilden) är vidare beroende av antalet optiska fibrer eller liknande i den strålningsöverförande enheten 5.

Vid möte kan de sektorer som är bländande för ett mötande fordons förare bländas av helt eller delvis, de sektorer som inte bländar det mötande fordonets förare bländas inte av.

Exempelvis kan det ljus som lyser längst bort från belysningsenheten slås av eller avbländas först. Belysningsenheten kan således innefatta en funktion med vilken en successiv avbländning av det avgivna ljuset sker i förhållande till det armalkande eller ifattkörda fordonets avstånd.

Belysningsanordningen innefattar funktioner med vilken det avgivna ljusets ljuskägla (ljusbild) och riktning kan justeras. Justeringen av ljuskäglans (ljusbildens) riktning (läge) kan ske med hjälp av minst en justeringsanordning som exempelvis kan utgöras av justerskruvar, eller med arman sedan tidigare känd teknik. Justeringen kan vara manuell eller ske med drivning såsom elektrisk drivning. Vidare kan justeringen ske utifrån impulser från exempelvis minst en lägessensor såsom exempelvis ett gyro eller liknande.

I alternativa utföringsfonner kan minst en av de strålningsavgivande enhetema (3) genera UV ljus. När något hinder eller annan fara detekteras kan den sektor där hindret befinner sig belysas med UV ljus (det är tänkbart att andra våglängder skickas ut). Detta görs med anledning av att påkalla förarens uppmärksamhet genom att hindret eller faran avger fluorescerande ljus vid bestrålning med UV ljus. Det är även tänkbart att andra typer av vamingar skickas ut såsom ljud, synligt ljus eller en kombination av dessa.

I altemativa utföringsformer kan minst en av de strålningsgenererande enhetema (3) generera IR-ljus(NIR-ljus). Detta för ögat osynliga ljus tillåts belysa vägen och dess närliggande områden utan risk för att blända förare i mötande eller upphurma fordon. Belysning med IR- ljus(NIR-ljus) förbättrar bildsensoms förmåga att avbilda exempelvis hinder, djur eller gångtrafikanter även vid svåra belysningsförhållanden så som halvljusmöte. För att få bästa möjliga avbildning kan företrädesvis ett monokromt IR-ljus(NIR-ljus) moduleras (blixtra) synkront med bildsensoms exponering. Vidare filtreras företrädesvis det ljus som passerar bildsensoms optik med ett optiskt bandpassfilter och med ett passband som optimerats för att endast släppa igenom IR-belysningens(NIR-belysningens) våglängd.

I altemativa utföringsfonner är det tänkbart att belysningsanordningen och belysningsanordningens delar byggs upp av moduler. Exempelvis kan det vara fördelaktigt att enheten 2 utgör en utbytbar modul, eller innefattar utbytbara moduler vilket exempelvis möjliggör att uppdatera enheten i takt med att ny teknik inom exempelvis LED området utvecklas. Även andra komponenter, såsom kameran (bildsensorn) i belysningsanordningen utgöras av en modul som kan bytas ut och därmed uppdateras.

För lastbilar och arbetsfordon kan de strålningsavgivande enhetema anslutas till en annan ruta (glasruta, ruta av annat material eller en öppning) än fordonets vindrutan eller annan för ändamålet lämplig position inne i fordonet eller exteriört på fordonet. Vid applikationer i lastbilar, Skogsmaskiner och andra typer av tunga fordon och arbetsmaskiner kan belysningsanordningen innefatta flera strålningsavgivande (ljusavgivande) enheter.

Respektive strålningsavgivande (ljusavgivande enhet) kan vidare i sin tur bestå av flera delenheter.

Det är vidare tänkbart att den avgivna ljuskäglan helt eller delvis styrs av förarens position och den riktning som föraren betraktar omgivningen. Förarens position kan exempelvis avkärmas genom att stolen är försedd med minst en sensor som kärmer av stolens position och riktning. Vidare kan förarens position, samt i vilken riktning föraren betraktar omgivningen, ske med minst en sensor som kärmer av positionen för förarens ögon. Denna typ av sensor utgörs av känd teknik varför denna inte beskrivs mera ingående i denna patentansökan.

Altemativt kan förändringar i ljuskäglans riktning styras av gyrosensorer som kärmer av hur fordonet svänger, lutar etc.

Vid dagsljus är det tänkbart att belysningsanordningen används som DRL (Daytime Running Light), positionsljus eller liknande.

I altemativa utföringsfonner är det tänkbart att belysningsenheten kommunicerar med minst en kommunikationsenhet med bilens övriga säkerhetsförebyggande system. Vidare kan exempelvis så kallade ”Head up” displayer vilka exempelvis kommunicerar med föraren via symboler och liknande användas för att uppmärksamma föraren om typer av förekommande faror, såsom vilt, i fordonets färdriktning. 11 Konstruktionen kan även innefatta en automatisk styming av ljusbilden som påverkas av rattens styrutslag. Den automatiska styrningen innebär att ljusbilden förflyttas mot vänster vid vänstersväng. På ett motsvarande sätt medför den automastiska styrningen av ljusbilden att förflyttas mot höger vid högersväng. Rattens läge kärms av med minst en sensor vilken företrädesvis trådlöst överför information (styrsignaler) till belysningsenheten.

Belysningsenheten innefattar en mottagare vilken tar emot signalerna för sensorn. Mottagaren överför signaler till ett styrsystem vilket i sin tur påverkar elmotorema att påverka den strålningsavgivande enheten.

Exemplifierande utföringsform I det följande beskrivs en föredragen utföringsforrn av den föreliggande belysningsanordningen monterad i (ansluten till) ett fordon såsom exempelvis en personbil.

Belysningsanordningen 1 innefattar minst en strålningsavgivande enhet (ljusavgivande enhet) 4 vilken via minst en ljusöverförande enhet 5 är ansluten till minst en ljusgenererande enhet 3 placerad i enheten 2. Belysningsanordningens 1 funktioner styrs av minst ett styrsystem vilket företrädesvis innefattar minst en styrenhet. I den exemplifierande utföringsformen är belysningsanordningens stålningsavgivande enhet 4 placerad på insidan av vindrutan 6 på fordonet 7. I alternativa utföringsforrner kan dock den strålningsavgivande enheten 4 vara placerad på en annan position i fordonet.

Belysningsanordning innefattar minst en strålningsavgivande 4 enhet vilken innefattar en integrerad bildanalysenhet eller är ansluten till en bildanalysenhet. En exemplifierande schematisk utföringsform av bildanalysenheten visas i figur 2. I figur 3 visas schematiskt en metod för användande av bildanalysenheten för att detektera och skilja mötande fordons framlyktor eller upphunna (framförvarande) fordons baklyktor från exempelvis gatlyktor, ljus som reflekterats av vägmarkeringar eller av vägskyltar. Spatiala positioner för detekterade baklyktor och framlyktor skickas till belysningsanordningens styrsystem där dessa positioner används för att styra ljusintensitet i de avgivna sektorema i den avgivna ljuskäglan. I den visade utföringsformen styrs detta från enheten 2. Enhetens 2 ljusavgivande enheter 3 sänder ljus in i ett knippe av optiska fibrer ingående i belysningsanordningen. Varje enskild optisk fiber överför optisk energi från minst en av de strålningsavgivande enheterna 3 för belysning av minst en av det totala antalet sektorerna 9 i ljuskäglan. Företrädesvis avger varje strålningsgenererande enhet 3 optisk energi till en av sektorema 9. När ett mötande eller upphurmet fordons lyktor detekterats, bländas det egna fordonets originalbelysning 10 till 12 halvljus, medan den avgivna ljuskäglans sektorer 9 , där ett mötande eller upphunnet fordon detekterats, släcks eller altemativt reducerar sin lj usintensitet .

Den beskrivna uppfinningen innefattar en enhet för bildanalys 21 vilken schematiskt visas i figur 2. Enheten för bildanalys 21 använder minst en algoritm för bearbetning (bildanalys) av den insamlade informationen. I figur 3 visas schematiskt bildanalysen olika steg. Enhet för bildanalys är företrädesvis integrerad med, eller ansluten till enheten 2.

Belysningsanordningen innefattar minst en färgsensor 23 vilken har ett stort dynamiskt område, lämpligen större än 90 dB. Färg och luminans från varje pixel tillhörande sensom 23 överförs till minnet 24 och beräkningsenheten 25. Antalet bitar som används för att representera pixlarnas luminans och färg är fler än 24. Sensorns känslighet är företrädesvis styckvis linjär eller logaritrnisk. Beräkningsenheten 25 utgörs med fördel av en programmerbar grindmatris FPGA eller digital signalprocessor. Minnet 24 är en kombination av ett flyktigt minne för lagring av data samt ett icke flyktigt minne för lagring av programkod. Dataminnet används för att lagra de databeroenden som uppstår när bildanalysalgoritmen i Figur 3 exekveras. Sekvenser av hela bilder lagras företrädesvis aldrig i dataminnet eftersom det ställer höga krav på minnesbandbredd och därmed medför att oönskad värme genereras. Ett kommunikationsinterface 26, företrädesvis med låg bandbredd, används typiskt för att överföra detekterade lyktors spatiala positioner till styr- och belysningsenheten 2.

Figur 3 visar en dataflödesgraf bestående av bildanalysoperationer som beskriver den metod för att analysera en kontinuerlig sekvens av bilder där resultatet av analysen används för att styra extraljuset i enlighet med den programflödesgraf som visas i Figur 4. Färgbilder med stort dynamiskt område exponeras vid 301. En lokal bildbakgrund estimeras vid 302 genom att beräkna en tvådimensionell faltningsoperation. Även andra metoder än faltning kan komma i fråga. Differensen mellan originalbilden 301 och den lokala bildbakgrunden 302 skickas vidare till en tröskling av luminansen vid 304. Bildobjekten i den bínära bild som genereras vid tröskling utgör kandidater till möjliga lyktor på fordon. Ljusintensitet motsvarande pixlarnas lurninansvärde beräknas med referens till en lokal bildbakgrund.

Denna egenskap är syrmerligen viktig när extraljuset styrs utifrån analys av bilder där fordonet framförs på snötåckta vägar med höga plogvallar. Figur 7 visar hur ljuset från det egna fordonets framlyktor reflekteras i snön och skapar en bildbakgrund med stort dynamiskt omfång 71. 72 visar situationen med ett avlägset mötande fordon och 73 vid nära möte. Det reflekterade ljuset vid 71 får inte feltolkas av bildanalysen för att komma från ett fordon eller 13 misstolkas för att vara dagsljus. Tröskling vid 304 innebär att närhelst luminansen för en pixel är större än ett tröskelvärde Th, bedöms denna pixel tillhöra ett bildobjekt, armars bildbakgrunden. Tröskelvärdet Th kan vara en konstant eller möjligen beräknad utifrån statistik för luminansen.

Kodning av bildkomponenter 305 innebär att alla pixlar tillhörande ett objekt blir tilldelade en unik kod. Denna kod kan därefter användas för att referera till ett unikt bildobjekt, det vill säga en ljuspunkt eller annat reflekterat ljus. Egenskaper för bildobjekten beräknas vid 306 på så sätt att kombinationen av en mängd egenskaper ger unika värden för olika kategorier av bildobjekt. Exempel på sådana egenskaper är, men ej begränsade till, spatial position, minsta möjliga omslutande rektangel (bounding box), area, färg men inte hastighet eftersom uppfinningen i en föredragen utföringsforrn endast analyserar en bild i taget. I alternativa utföringsformer är det dock tänkbart att sekvenser av bilder analyseras.

Klassificeraren 307 identifierar ett mötande eller upphurmet fordons lyktor genom att kombinera egenskaper för två bildkomponenter. Om de två bildkomponentema beskrivna i Figur 6 är orienterade ungefärligen på en horisontell linje, har kvoter mellan areoma A1 och d respektive A2 och d som överensstämmer ungefärligen med ett värde som bestämts genom en tidigare inlärning, har ungefär samma vita färg, har ungefär samma kvot mellan sidorna W och L på minsta omslutande rektanglar, då klassificeras bildobjekten som tillhörande ett fordons framlyktor. Om de två bildkomponentema är orienterade ungefärli gen på en horisontell linje, har ungefär samma röda färg, har ungefär samma kvot mellan sidorna W och L på minsta omslutande rektanglar, då klassificeras bildobjekten som tillhörande ett fordons baklyktor.

Den beskrivna uppfinningen har ett beslutsfilter 308 som kräver N stycken på varandra efterföljande konsistenta beslut för att ett beslut om förändrad styrning av extraljuset skall skickas vidare till styr- och belysningsenheten 2. De beslut som skickas vidare är antingen fordon detekterad eller fordon ej detekterad. I de fall fordon detekterats bifogas spatiala positioner för detekterade billyktor.

Det omgivande ljusets intensitet mäts för varje bild vid 309 genom att beräkna ett globalt histogram over luminansen för alla pixlar i bilden. Ett tröskelvärde används för de allra mörkaste pixlama. Om intensiteten är högre än detta tröskelvärde detekteras dagsljus, armars mörker. Figur 5 visar ett exempel där det egna fordonet möter ett annat fordon i mörker. Det mötande fordonets frarnlyktor 53 liksom vägbelysning 52 är synliga som ljuspunkter i bilden. 14 Ett kommunikationsinteface 310 sänder information om mörker eller dagsljus, detekterat/ej detekterat fordon samt spatiala positioner för detekterade fordonslyktor till styr- och belysningsenheten 2.

Figur 4 visar en programflödesgraf bestående av operationer som exekveras i styr- och belysningsenheten 2. Data som sänds av det intelligenta extraljuset vid 310 tas emot av styr- och belysningsenheten vid 401. Om dagsljus registrerats vid 401 kommer styr- och belysningsenheten att inaktivera extraljuset och blända fordonets originalbelysning till halvljus vid 408. Om mörkerköming registrerats vid 402 kommer närvaron av andra fordon att kontrolleras vid 403. Om något fordon registrerats vid 403 kommer de sektorer vars belysning riskerar att störa mötande eller upphunna fordons förare att beräknas vid 404.

Beräknade sektorer släcks därefter vid 406 och det egna fordonets originalbelysning bländas till halvljus vid 408. Om inga fordon registrerats vid 403 kommer alla sektorer 9 att aktiveras vid 407 samt att det egna fordonets originalbelysning 10 aktiveras för helljus vid 409.

I figur 8 visas en alternativ utföringsform av belysningsanordningen 1, monterad på insidan av ett fordons 7 vindrutan 6, vilken är anordnad att integreras eller placeras i direkt anslutning till backspegeln. Belysningsanordningen 1 innefattar minst en strålningsgenererande enhet 4 vilken innefattar minst ett flertal strålningsgenererande enheter 3 såsom företrädesvis LEDs.

Belysningsanordningen innefattar företrädesvis en enhet för bildanalys 21 vilken kan vara integrerad i den strålningsgenererande enheten 4, eller utgöra en separat enhet. Den avgivna ljuskäglan, eller ljuskägloma, kan styras enligt tidigare angivna beskrivningen. Den strålningsavgivande enhetens 4 hölje kan innefatta minst ett urtag eller liknande vilken medger att belysningsenheten helt eller partiellt kan omsluta fästet till backspegeln. I alternativa utföringsformer kan den strålningsavgivande enheten placeras på annan för ändamålet lämplig position på vindrutan, arman ruta eller annan position på fordonet.

I varianter av den strålningsavgivande enheten är det tänkbart att backspegeln monteras direkt på den strålningsavgivande enheten utan fäste. Fästanordningen utgörs i denna utföringsforrn av dubbelhäftande tejp eller annan för ändamålet lämplig fästanordning. Genom att belysningsenheten helt eller partiellt omsluter fästet, till backspegeln, minimeras den strålningsavgivande enhetens påverkan på förarens synfält. I varianter av den strålningsavgivande enheten är det också tänkbart att den strålningsavgivande enheten är permanent monterad på lärnplig plats och integrerad i fordonets orginaldesign.

Med hänvisning till figur 9 visas hur belysningsanordningen i altemativa utföringsforrner kan innefatta minst en första strålningsavgivande enhet 4 och minst en andra strålningsavgivande enhet 4.

Dessa utföringsformer av den föreliggande uppfinningen är framtagen för att undvika eventuella problem med sikten och även bilens inbyggda säkerhetsutrustning (krockkuddar och liknande) som på vissa bilmodeller finns i nära anslutning till vindrutan, samt eventuella displayer anordnade att visa information på vindrutan. Figur 8 och 9 visar att uppfinningens inverkan på trafiksäkerheten (förarsikten), säkerhetsutrustning och eventuella inforrnationsvisare är försumbar. Avsikten med uppfinningen är att förbättra framkomligheten och trafiksäkerheten när fordonet används i trafik och att inte försämra säkerheten för föraren, bilens passagerare, medtrafikanter eller fotgängare.

Ljuskäglans form och ingående sektorers ljusintensitet kan som tidigare beskrivits justeras automatiskt med styrsystemet. Belysningsenheten kan dock i alternativa utföringsformer även innefatta funktioner med vilken det avgivna ljusets ljusbild och riktning (läge) kan justeras manuellet. Justeringen av ljuskäglans riktning (läge) kan även justeras manuellt med hjälp av exempelvis justerskruvar vilka justerar det avgivna ljuset i höjd respektive sidled. Alternativt kan stymingen av ljusbildens riktning (läge) ske med hjälp av elmotorer vilka är anordnade att påverka det avgivna ljuskäglan i höjdled respektive sidled.

I den detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kan konstruktionsdetalj er vara utelämnade som är uppenbara för en fackman. Sådana uppenbara konstruktionsdetaljer ingår i den omfattning som krävs för att en fullgod funktion för den föreliggande uppfinningen skall uppnås. Även om vissa föredragna utförandeforrner har beskrivits i detalj, kan variationer och modifieringar inom ramen för uppfinningen komma att framgå för en fackman inom det område uppfinningen avser. Samtliga sådana variationer och modifieringar som är uppenbara för en fackman anses falla inom ramen för efterföljande patentkrav. I alternativa utföringsformer är det tänkbart att minst en av de strålningsavgivande enhetema utgöras av en annan typ av ljusavgivande enhet. Det är således tänkbart att den strålningsavgivande enheten utgörs av en Xenonlampa, en halogenlampa eller annan för ändamålet lämplig strålningsavgivande enhet. Belysningsanordningen kan även innefatta kombinationer av minst två olika typer av strålningsavgivande enheter. 16 Fördelar med uppfinningen Med den föreliggande belysningsanordningen uppnås ett antal fördelar. Den mest uppenbara fördelen är att en förbättrad belysningsanordning erhålls. Det är vidare en fördel att belysningsenheten genom sin placering på insidan av vindrutan i mycket lite omfattning är utsatt för nedsmutsning vilket har den positiva effekten att det avgivna ljuset från extraljuset väsentligen inte reduceras. I den föredragna utföringsformen, där belysningsenheten är placerad högt upp på insidan av vindrutan, uppnås även fördelen att belysningsenheten lyser upp marken framför fordonet på ett effektivt sätt.

Claims (7)

1. 7 Patentkrav l. Belysningsanordning (1) för avgivande av elektromagnetisk strålning för belysningsändamål eller liknande från ett fordon (7), innefattande minst en enhet (2) i vilken elektromagnetisk strålning genereras av minst en strålningsgenerande enhet (3), vars genererade elektromagnetisk strålning avges från belysningsanordningen (1) av minst en strålningsavgivande enhet (4) under bildande av minst en ljuskägla vilken är justerbart anordnad med minst ett styrsystem kännetecknad av att belysningsanordningen (1) innefattar minst en bildsensor vars insamlade information bearbetas i minst en datoriserad bildanalysenhet samt att den ljuskäglans justerbarhet uppnås av att ljuskäglan är uppdelad i ett flertal sektorer (9) och att den avgivna ljusintensiteten i respektive sektor (9) kan styras individuellt med utgångspunkt från information insamlad av bildsensom och som bearbetats av bildanalysenheten.

2. Belysningsanordning (1) i enlighet med patentkrav 1 kännetecknad av att den genererade elektromagnetiska strålningen, från den strålningsgenererande enheten (3), överförs via minst en strålningsöverförande enhet (5) till den strålningsavgivande (ljusavgivande) enheten (4).

3. Belysningsanordning (1) i enlighet med patentkrav 2 kännetecknad av att den strålningsgenererande enheten (3) är termiskt avskild eller isolerad från den strålningsavgivande enheten (4).

4. Belysningsanordning (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av belysningsanordningen innefattar ett flertal strålningsgenererande enheter (3) samt att respektive sektor i den avgivna ljuskäglan skapas av minst en strålningsgenererande enhet (3).

5. Belysningsanordning (1) i enlighet med ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att den strålningsöverförande enheten (5) innefattar minst en och företrädesvis ett flertal optiska fibrer där respektive fiber överför genererad strålning från minst en strålningsgenererande enhet (3).

6. Belysningsanordning (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att den strålningsavgivande enheten (4) är placerad på insidan av en ruta i fordonet och att ljuskäglan avges genom rutan genom minst en ruta (6).

7. 10. ll. 12. 13. 18 Belysningsanordning (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av styrsystemet innefattar minst en funktion för automatisk avbländning av minst en sektor (9) i den avgivna ljuskäglan. Förfarande för användning av belysningsanordning i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att minst en bildsensor kontinuerligt registrerar en videosignal bestående av en kontinuerlig sekvens av enskilda bilder av vägen och dess närliggande områden i fordonets väsentliga framåtriktning och att den insamlade videosignalen (bilderna) bearbetas av minst en datoriserad bildanalysenhet, samt att den av bildanalysenheten bearbetade informationen bearbetas av minst ett beslutsfilter, som reducerar sannolikheten för felaktig kontroll av nämnd belysningsenhet, vars beslut kontrollerar den avgivna ljusintensiteten för respektive sektor i den utsända ljuskäglan från belysningsanordningen sarnt att kontrollen baseras på de beslut som nämnd styrenhet får från nämnt beslutsfilter Förfarande i enlighet med patentkrav 8 kännetecknat av att varje enskild bild företrädesvis analyseras utan beroenden av tidigare bilder Förfarande i enlighet med patentkrav 8 eller 9 kännetecknat av att bildsensom registrerar en kontinuerlig sekvens av bilder där samma kombination av exponeringstid, förstärkning och optisk apertur används för alla bilder. F örfarande i enlighet med minst ett av patentkraven 8 till 10 kännetecknat av att den datoriserad bildanalysenhet beräknar i realtid en bildanalysmetod som förmår att registrera lj uspunkters intensitet relativt ljusintensiteten i en lokal bildbakgrund. Förfarande i enlighet med minst ett av patentkraven 8 till ll kännetecknat av att där den datoriserade bildanalysenhet beräknar i realtid en bildanalysmetod som förmår att mäta de spatiala positionerna på bildsensorns yta som motsvarar de ljuspunkter som härrör från minst ett mötande fordons framlyktor eller ett upphurmet fordons baklyktor och som registrerats i en enskild bild. Förfarande i enlighet med patentkrav 12 kännetecknat av att detekterade framlyktor och/eller baklyktor används för beslut om vägen och dess närliggande områden kan belysas i framriktning av belysningsanordningen utan att orsaka en farlig trafiksituation på grund av att mötande eller upphunna fordons förare blir bländade. 19 14. Belysningsanordning i enlighet med patentkrav 12 kännetecknad av där styrsystemet aktiverar de sektorer av belysningen där inga mötande eller upphunna fordon befinner sig och baserat på de spatiala sensorpositionema. 15. F örfarande i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att beslutsfilter kräver D antal konsekutiva och entydiga inkommande för att förändra det från beslutsfiltret utgående beslutet som törs vidare till styrsystemet.