SE542729C2 - 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 bildsensom och som bearbetats av bildanalysenheten. Patentansökan innefattar även ett förfarande för användning av belysningsanordningen.

Description

BELYSNINGSANORDNING FÖR FORDON Tekniskt område Den föreliggande uppfinningen avser en belysningsanordning, vilken är avsedd att anslutas till ett fordon, i enlighet med patentkraven.

Teknisk bakgrund Fordon såsom bilar, lastbilar med flera typer av fordon är försedda med belysningsanordningar vilka är avsedda att avge ljus i fordonets färdriktning. Dessa anordningar kan utgöras av fast monterade belysningsanordningar eller utgöras av någon typ av tillsatsbelysning såsom exempelvis extraljus. Extraljusens huvudsakliga uppgift är att förstärka fordonets befintliga fast monterade helljus när detta är påslaget.

Tillsatsbelysningar såsom extraljus innefattar ett flertal olika problem. För det första kan det vara svårt för att inte säga omöjligt att montera extraljusen på vissa fordonsmodeller. För det andra kan monteringen av extraljusen på fordonet medföra att hål eller andra ingrepp på fordonet måste ske. För det tredje utgör det faktum att extraljusen vanligen monteras utvändigt på fordonet i sig problem. Exempelvis kan det ur trafiksäkerhetssynpunkt vara olämpligt att montera ett extraljus på fordonets utsida då dessa vid en kollision förvärrar skadorna på oskyddade trafikanter. Därtill kan utvändigt monterade extraljus även medföra en höjd bränsleförbrukning på grund av en försämrad aerodynamik samt även medföra försämrad kylning av motorn Utvändigt monterade belysningsanordningar har generellt även ett problem med att lyktglasen på dessa blir nedsmutsade vilket i sin tur medför att det avgivna ljuset från dessa reduceras. Även aktiva IR belysningar/sensorer har motsvarande problem. Dessutom är utvändigt monterade belysningsanordningar generellt utsatt för skadegörelse, stöld och även stenskottsskador på lyktglasen.

Det föreligger även problem med att det avgivna ljuset reflekteras av olika delar av vägbanan samt olika typer av vägmarkeringar, skyltar och liknande och att dessa reflektioner är mer eller mindre besvärande för föraren. Även ljus som reflekteras från terrängen och väder kan i olika omfattning upplevas som störande för föraren. Reflekterande ljus kan exempelvis medföra att föraren temporärt bländas eller påverkas att på något annat sätt minska sin vaksamhet i trafiken. Det föreligger därför ett behov av en belysningsanordning vars avgivna ljus kan regleras så att olägenheterna, 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 ikappköming 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 komponenterna, samt den ljuskälla som omvandlar elektrisk energi till optisk strålning, att värme utvecklas.. Denna värmeutveckling, om den sker i närheten av bildsensom, minskar i sin tur bilsensoms dynamiska område på grund av termiskt brus. Enheterna 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 moderna 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 kunna 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. 1 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 ljuskägla manuellt till skillnad från den föreliggande uppfinningen där justeringen av ljuskäglan sker automatiskt. Vidare är inte extraljusets avgivna ljuskägla uppdelad i sektorer vars ljusintensitet kan styras individuellt.

I patentskriften US7566851 och US6831261 beskrivs varianter av automatisk styrning av ett fordons helljus. De beskrivna styrningarna 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 patentskriftema 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 enormt stora dynamiska området av ljusintensitet från ett mötande fordons framlykta 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 bildsensom 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 ljuspunkternas parvisa geometriska egenskaper blir den mindre känslig för ljusintensiteten. 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 figurerna är schematiska och att detaljer därmed kan vara utelämnade i dessa. De i figurerna exemplifierade utföringsformerna av belysningsenheten är därför inte begränsande för skyddsomfånget för den föreliggande patentansökan.

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

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 svarta områden på en vit bakgrund. De svarta och vita områdena är segmenterade utifrån en kamerabild som ursprungligen 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 areorna av respektive ljuspunkter där d betecknar avståndet emellan punkterna. De minsta möjliga rektanglar som kan omsluta areorna A1 och A2 har bredd W1 och W2 samt längd L1 and L2.

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

Figur 8 och 9 visar alternativa utföringsformer av belysningsanordningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till figurerna 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 strålningsavgi vande 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 strålningsöverförande enhet 5. Den strålningsöverförande 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 färdriktning eller väsentliga färdriktning. Det är dock tänkbart att andra ytor än de ovan angivna bestrålas av den strålningsavgivande enheten.

För att manövrera belysningsanordningens 1 funktioner innefattar belysningsanordningen 1 minst ett styrsystem, som exempelvis ingår i en styr och kontrollenhet vilken exempelvis kan vara integrerad med enheten 2 (visad i figur 1A). 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 annan sedan tidigare känd energiöverförande anordning lämplig för ändamålet. Alternativt kan belysningsenheten drivas av minst en ackumulator som avger ackumulerad elektrisk energi. Ackumulatorn, 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 strålningsgenererade 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 strålningsgenererade enheten innefattar strålning av andra våglängder.

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

Belysningsanordningen innefattar i den exemplifierande utföringsformen minst en strålningsöverförande enhet S 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 annan teknik lämplig för ändamålet.

Belysningsanordningens 1 strålningsavgivande enhet 4 är i den exemplifierande utföringsformen 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 fastanordning, 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 nämnda). Det är vidare tänkbart att den strålningsavgivande enheten 4 är permanent placerad på insidan av vindrutan, eller annan 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. Företrädesvis 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 alternativa 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 utföringsform av belysningsanordningen är den strålningsavgivande (ljusavgi vande) enheten (enheterna) monterade på insidan av vindrutan inom svepytan för vindrutetorkarna. I alternativa utföringsformer kan dock de ljusavgi vande 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 gummilist 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 enheterna 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 termiskt avskilda eller isolerade från den strålningsavgivande enheten 4. Den termiska 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 utföringsformen 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 annan for ändamålet lämpligt utrymme i fordonet.

I de föredragna utföringsformerna av den föreliggande patentansökan innefattar belysningsanordningen 1 minst en sensor (ej visad i figurerna) vilken samlar in information om minst en relevant parameter för styrningen 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. Alternativt kan belysningsenhetens styrsystem kommunicera med fordonets övriga belysningssystem och styras på annat for 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 1 till N (godtyckligt antal större än 2) sektorer. I en föredragen utforingsform 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 överfor optisk energi från minst en strålningsgenererande enhet 3 för att belysa minst en sektor 9 av sektorerna 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 annalkande 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 annan 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 utföringsformer kan minst en av de strålningsavgivande enheterna (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 varningar skickas ut såsom ljud, synligt ljus eller en kombination av dessa.

I alternativa utföringsformer kan minst en av de strålningsgenererande enheterna (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 upphunna 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 alternativa utforingsformer 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 (bildsensom) i belysningsanordningen utgöras av en modul som kan bytas ut och därmed uppdateras.

För lastbilar och arbetsfordon kan de strålningsavgivande enheterna 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 avkännas genom att stolen är försedd med minst en sensor som känner av stolens position och riktning. Vidare kan förarens position, samt i vilken riktning föraren betraktar omgivningen, ske med minst en sensor som känner av positionen för förarens ögon. Denna typ av sensor utgörs av känd teknik varför denna inte beskrivs mera ingående i denna patentansökan.

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

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

I alternativa utforingsformer 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.

Konstruktionen kan även innefatta en automatisk styrning 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 känns 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 elmotorerna att påverka den strålningsavgivande enheten.

Exemplifierande utföringsform I det följande beskrivs en föredragen utföringsform 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. 1 alternativa utföringsformer 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. 1 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 sektorerna 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. Vaije 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 sektorerna 9. När ett mötande eller upphunnet fordons lyktor detekterats, bländas det egna fordonets originalbelysning 10 till halvljus, medan den avgivna ljuskäglans sektorer 9 , där ett mötande eller upphunnet fordon detekterats, släcks eller alternativt reducerar sin ljusintensitet.

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 fargsensor 23 vilken har ett stort dynamiskt område, lämpligen större än 90 dB. Färg och luminans från vaije pixel tillhörande sensorn 23 överförs till minnet 24 och beräkningsenheten 25. Antalet bitar som används för att representera pixlamas luminans och färg är fler än 24. Sensorns känslighet är företrädesvis styckvis linjär eller logaritmisk. 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 binära bild som genereras vid tröskling utgör kandidater till möjliga lyktor på fordon. Ljusintensitet motsvarande pixlamas luminansvärde beräknas med referens till en lokal bildbakgrund. Denna egenskap är synnerligen viktig när extraljuset styrs utifrån analys av bilder där fordonet framförs på snötäckta 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 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, annars 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 utföringsform endast analyserar en bild i taget. I alternativa utföringsformer är det dock tänkbart att sekvenser av bilder analyseras.

Klassificeraren 307 identifierar ett mötande eller upphunnet 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 areorna 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 ungefärligen 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, annars mörker. Figur 5 visar ett exempel där det egna fordonet möter ett annat fordon i mörker. Det mötande fordonets framlyktor 53 liksom vägbelysning 52 är synliga som ljuspunkter i bilden.

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 styroch 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 strålningsavgi vande enhetens 4 hölje kan innefatta minst ett urtag eller liknande vilken medger att belysningsenheten helt eller partiellt kan omsluta fastet till backspegeln. I alternativa utföringsformer kan den strålningsavgivande enheten placeras på annan för ändamålet lämplig position på vindrutan, annan 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 utföringsform av dubbelhäftande tejp eller annan för ändamålet lämplig fästanordning. Genom att belysningsenheten helt eller partiellt omsluter fastet, 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 lämplig plats och integrerad i fordonets orginaldesign.

Med hänvisning till figur 9 visas hur belysningsanordningen i alternativa utföringsformer 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 informationsvisare 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 styrningen 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 konstruktionsdetaljer 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 utförandeformer 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 enheterna utgöras av en annan typ av ljusavgi vande 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.

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 utforingsformen, 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 (11)

Patentkrav

1. Belysningsanordning (1), för avgivande av elektromagnetiskt strålning for belysningsändamål eller liknande från ett fordon (7), innefattande minst en enhet (2) i vilken elektromagnetisk strålning genereras av minst en strålningsgenererande enhet (3), vars genererande elektromagnetiska strålning avges från belysningsanordningen (1) av minst en strålningsavgivande enhet (4), vilken är placerad på insidan av en ruta (6) i fordonet (7), samt att den avgivna elektromagnetiska strålningen är uppdelad i ett godtyckligt antal sektorer (9) större än 2 kännetecknad av att belysningsanordningen innefattar minst en bildsensor vars insamlade information bearbetas i minst en datoriserad bildanalysenhet samt att intensiteten i den avgivna elektromagnetiska strålningen 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 strålningen från den strålningsgenererande enheten (3), överfors via minst en strålningsmanöverförande enhet (5) till den strålningsavgivande enheten (4) och där respektive sektor i den avgivna elektromagnetiska strålningen skapas av minst en strålningsgenererande enhet (3) samt att den strålningsöverforande enheten (5) innefattar minst en och företrädesvis ett flertal optiska fibrer där respektive fiber överför genererad strålning från minst en strålningsgenererande enhet (3) och där den strålningsgenererande enheten (3) är termiskt avskild från den strålningsavgivande enheten (4).

3. Belysningsanordning (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att ljusintensiteten i respektive sektor (9) styrs av minst ett styrsystem.

4. Förfarande för användning av belysningsanordningen 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 område i fordonets väsentliga färdriktning och att de insamlade 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 nämnda belysningsenhet, genom att beslutsfiltret kräver två eller flera konsekutiva och entydiga detektioner av, alternativt avsaknader av fordon eller skyltar för att förändra den utgående listan av positioner för detekterande fordon eller skyltar, samt att listan av fordon eller skyltar som nämnd styrenhet far från nämnt beslutsfilter används för att kontrollera den avgivna strålningsintensiteten för respektive sektor i den utsända strålningen från belysningsanordningen.

5. Förfarande i enlighet med patentkrav 4 kännetecknat av att varje enskild bild företrädesvis analyseras utan beroende av tidigare bilder.

6. Förfarande i enlighet med patentkrav 5 kännetecknat av att bildsensom registrerar en kontinuerlig sekvens av bilder där samma kombination av exponeringstid, förstärkning och optisk apertur används för alla bilder.

7. Förfarande i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav 4 till 6 kännetecknat av att den datoriserade bildanalysenhet beräknar i realtid en bildanalysmetod som förmår att registrera ljuspunkters intensitet relativt ljusintensiteten i en lokal bildbakgrund.

8. Förfarande i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav 4 till 7 kännetecknat av den datoriserade bildanalysenheten beräknar i realtid en bildanalysmetod som förmår att mäta de spatiala positionerna på bildsensoms yta som motsvarar de ljuspunkter som härrör från minst ett mötande fordons ffamlyktor eller från minst ett upphunnet fordons baklyktor, alternativt från minst en vägskylt, och som registrerats i en enskild bild.

9. Förfarande i enlighet med patentkrav 8 kännetecknat av att detekterade framlyktor och/eller baklyktor och/eller detekterade vägskyltar används för beslut om vägen och dess närliggande områden kan belysas i färdriktningen av belysningsanordningen utan att orsaka en farlig trafiksituation på grund av att mötande eller upphunna fordons förare blir bländade och utan att föraren bländas av ljus från det egna fordonets belysning som reflekterats i vägskyltar.

10. Förfarande i enlighet med patentkrav 9 kännetecknat av att styrsystemet aktiverar de sektorer av belysningen där inga mötande eller upphunna fordon alternativt reflekterande vägskyltar befinner sig och baserat på de spatiala sensorpositionema.

11. Användning av anordning i enlighet med patentkrav 1 till 3 som varselljus.