WO2006029952A1 - Verkehrsmittel mit nachtsichtsystem - Google Patents

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    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33—Transforming infrared radiation

Definitions

  • the invention relates to a means of transport having a night ⁇ vision system comprising a headlight that emits light of inf ⁇ raroten spectrum and a sensor that records images of the illuminated environment.
  • Night vision systems are already known in a variety of designs, in particular from defense technology application. There is also an effort in the field of automotive technology to make use of the advantages of nocturnal visual enhancements.
  • the solutions differ mainly by the use of sensors which have their main sensitivity in different light spectra.
  • the near-infrared range - night vision systems often consist of an infrared headlight and a sensitive sensor in the corresponding wavelength spectrum, which receives the illuminated environment image and suitably this information the driver of the Publicity.
  • Such night vision systems are also referred to as active night vision systems.
  • the invention has set itself the task of verhin ⁇ the glare of a sensor of the arrangement described above.
  • the preferred emission range of the headlamp of the night vision system and the preferred sensitivity range of the sensor are each the near-infrared region of the light.
  • a decisive advantage of the invention lies in the Abstim ⁇ mung the emission of the infrared headlight of a transport means with respect to the orientation of the field vector of the emitted light on the sensitivity of the reception of the sensor of the ⁇ same means of transport.
  • the sensor of the night vision system is due to the polarization filter, which is Be ⁇ part of the sensor and through which incoming light must pass through before it is detected, meet ⁇ true and almost only sensitive to in the preferred direction polarized light emitted by the IR headlamps of the night vision system.
  • the first plane has an angle of attack of 35 ° to 55 ° to the vertical.
  • the IR headlamps if the angular position of the first level is adjustable.
  • the polarization direction of the emitted light in the sense of an infrared Aufblendens against the Chryslerkom ⁇ ing vehicle are rotated, so that the oncoming vehicle with the same design of the night vision IR illumination with rotated polarization direction despite the polarization filter of the sensor can perceive by means of Heilsichtsys ⁇ tems.
  • the sensor may be configured such that the angular position of the second plane is adjustable. This can be useful or used for example an adjustment to a län ⁇ derspezifischen Standard, an emitted light to detect suitable proportion of the subject vehicle in the sensor occur sen to read ⁇ .
  • results are provided when two sensors of polarization ⁇ tion filter the images of the illuminated Environment in which the polarization planes of the two sensors are aligned substantially perpendicular to each other.
  • An evaluation unit can detect a glare by means of a comparison of the respective images of the two sensors, eliminating, before information looks of night long the driver of the means of transport note ge ⁇ .
  • the polarization filter of the sensor has an actual alignment
  • an alignment unit is designed such that it moves the polarization filter from the actual orientation into a desired alignment.
  • the alignment unit may advantageously be designed in such a way that the desired alignment and the actual orientation are defined as orientations relative to the direction of gravitational acceleration.
  • the tracking is carried out in such a way that the polarization filter is neglected difference between the target orientation and the actual orientation always has a certain angle of inclination to the vertical acceleration defined by the gravitational acceleration.
  • the dynamic tracking of this type ensures reliable absorption of the glare irradiation and reliable transmission of the image to be recorded, even in the case of a slanted position of the arrangement.
  • Figure 1 is a schematic representation of a traffic situa tion of two ⁇ involving inventive transport
  • Figure 2 is a schematic representation of the transmission and absorption of polarized light in an arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows two road users traveling along a road and entge ⁇ moving traffic participants, namely a first means of transport 1 and a second means of transport 2 are shown in a situation which is intended to illustrate the operation of the invention.
  • Both means of transport 1, 2 have a normal headlight 16, 17 which emits light of the human visual spectrum and an infrared headlight 3 which emits light of the near-infrared spectrum.
  • the respective IR headlight 3 of the means of transport 1, 2 emits IR light, which is approximately + 45 ° in the ma ⁇ thematically positive sense (ie counterclockwise ) is polarized differently from the vertical g.
  • a sensor 7, which is part of a night vision system 8 of the first traffic means 1, has a polarization filter 9, which is permeable to light 4, which is polarized in a second plane 26.
  • the second plane 26 is parallel to a first plane 25 which is described by the field vector 5 of the IR light 4 emitted by the IR headlight 3 of the first means of transport 1 and the propagation direction.
  • the IR light 4 emitted by the first means of transport 1 is reflected by objects 10, 11 of the environment and reaches the sensor 7.
  • the polarization filter 9 of the Sensor 7 In contrast to the IR light 4 emitted by the second means of transport, which is the polarization filter 9 of the Sensor 7 absorbed, the reflected IR light 4, starting from the objects 10, 11 of the polarization ⁇ onsfilter 9 is transmitted.
  • An attached castle to the sensor 7 ⁇ ne evaluation unit E brings the image 13 picked up by the sensor 7 by means of a Head-up displays for display.
  • the facts of the emission of the IR light 4 and the ab ⁇ sorption and transmission by means of the polarization filter 9 is shown in a further simplified manner in Figure 2.
  • the first means of transport 1 emits IR light 4 with the interposition of a polarizer 15 whose polarization direction is inclined 45 ° to the vertical.
  • the IR light 4 is reflected at an object 10 and detected by the sensor 7 with an interposition of the polarization filter 9.
  • the second transport 2 also emitted at Zvi ⁇ rule arrangement of an identically arrange the transport 2 ⁇ th polarizer 15 polarized infrared light 4 which, however, displaced due to the rotated 180 ° oriented emission direction by 90 ° to the preferential passage direction of the Polarisa ⁇ tion filter 9 on the same meets and is absorbed there.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verkehrsmittel (1, 2) mit einem Nachtsichtsystem umfassend einen IR-Scheinwerfer (3), der Licht (4)des infraroten Spektrums emittiert und einen Sensor (7) der Bilder der beleuchteten Umgebung aufnimmt. Derartige Systeme sind sehr Anfällig für Blendungen des Sensors. Die Erfindung schafft hier Abhilfe, indem der IR-Scheinwerfer (3) in einer ersten Ebene (25) polarisiertes Licht (4) emittiert, und der Sensor (7) einen Polarisationsfilter aufweist, welcher in einer zweiten Ebene (26) polarisiertes Licht (4) transmittiert und derart ausgerichtet ist, dass die erste Ebene (25) und die zweite Ebene (26) parallel sind oder eine maximale Schrägstellung zueinander von 20° aufweisen.

Description

Beschreibung
Verkehrsmittel mit Nachtsichtsystem
Die Erfindung betrifft ein Verkehrsmittel mit einem Nacht¬ sichtsystem umfassend einen Scheinwerfer, der Licht des inf¬ raroten Spektrums emittiert und einen Sensor, der Bilder der beleuchteten Umgebung aufnimmt.
Nachtsichtsysteme sind bereits in vielfältiger Ausführung, insbesondere aus wehrtechnischer Anwendung bekannt. Auch im Bereich der Automobiltechnik gibt es Bestrebungen, die Vor¬ teile der nächtlichen Sichtverbesserung zu nutzen. Hierbei unterscheiden sich die Lösungsansätze vor allem durch den Einsatz von Sensoren die in unterschiedlichen Lichtspektren ihre hauptsächliche Sensitivität aufweisen. Insbesondere im Infrarotbereich, der dem visuellen Spektrum des menschlichen Auges nahe ist - dem Nahinfrarotbereich - bestehen Nacht¬ sichtsysteme häufig aus einem Infrarot-Scheinwerfer und einem in dem entsprechenden Wellenlängenspektrum sensitiven Sensor, der das beleuchtete Umgebungsbild aufnimmt und in geeigneter Weise diese Information dem Fahrzeugführer des Verkehrsmit¬ tels zur Kenntnis bringt. Derartige Nachtsichtsysteme werden auch als aktive Nachtsichtsysteme bezeichnet. Durch die zum Teil sehr leistungsstark emittierte IR-Strahlung der Schein¬ werfer entsteht weder eine blendende Störung der direkten Wahrnehmung mittels des menschlichen Auges anderer Verkehrs¬ teilnehmer noch ist bei Einhaltung eines entsprechenden Si¬ cherheitsabstandes eine Gesundheitsgefährdung gegeben. Anders verhält sich die Sachlage jedoch, wenn mehrere Verkehrsteil¬ nehmer mit einem derartigen Nachtsichtsystem ausgerüstet sind, da der die Bilder der Umgebung aufnehmende Sensor genau in dem Spektralbereich des IR-Blendlichts seine Empfindlich- keit aufweist und es auch schon bei gegebenenfalls nur punkt¬ förmiger hoher Intensität der Strahlung zu einem Übersprechen zwischen den einzelnen, die Sensorauflösung bestimmenden Sen¬ sorsegmenten kommen kann. Eine derartige Blendung des Sensors kann leicht dazu führen, dass der gesamte Sichtbereich des
Sensors von diesem als an der oberen erfassbaren Helligkeits¬ grenze detektiert wird.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Blendung eines Sensors der eingangs beschriebenen Anordnung zu verhin¬ dern.
Zur Lösung schlägt die Erfindung ein Verkehrsmittel mit einem NachtsiehtSystem gemäß Anspruch 1 vor. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Unter einem Verkehrsmittel im erfindungsgemäßen Sinne ist grundsätzlich jede Vorrichtung zu verstehen, die zu einer verkehrsgerechten Fortbewegung geeignet ist, wobei wegen der besonderen Blendproblematik eine Anwendung im automobilen Be¬ reich bevorzugt ist. Bevorzugter Emissionsbereich des Schein¬ werfers des Nachtsichtsystems und bevorzugter Sensitivbereich des Sensors sind jeweils der Nahinfrarotbereich des Lichts.
Ein entscheidender Vorteil der Erfindung liegt in der Abstim¬ mung der Emission des IR-Scheinwerfers eines Verkehrsmittels hinsichtlich der Ausrichtung des Feldvektors des emittierten Lichts auf die Empfindlichkeit des Empfangs des Sensors des¬ selben Verkehrsmittels. Auf diese Weise ist der Sensor des Nachtsichtsystems aufgrund des Polarisationsfilters, der Be¬ standteil des Sensors ist und durch welchen eintretendes Licht hindurch treten muss, bevor es detektiert wird, abge¬ stimmt auf und nahezu nur sensitiv für in der Vorzugsrichtung polarisiertes Licht, welches von den IR-Scheinwerfern des Nachtsichtsystems ausgesendet wird.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbil- düng der Erfindung die erste Ebene einen Anstellwinkel von 35° bis 55° zu der Vertikalen aufweist. Verkehrsmittel mit jeweils einem erfindungsgemäßen Nachtsichtsystem, die sich in üblicher Weise im Verkehrsgeschehen entgegenkommend nähern, blenden bei einer derartigen Ausführungsform den Sensor des jeweils entgegenkommenden Verkehrsmittels nicht, da der
Hauptteil des blendend von dem entgegenkommenden Verkehrsmit¬ tel ausgesendeten IR-Lichts nicht durch den Polarisationsfil¬ ter des Nachtsichtsystems hindurch zu treten vermag. Eine be¬ sonders scharfe Trennung des von dem eigenen Verkehrsmittel emittierten Lichts von dem IR-Blendlicht des entgegenkommen¬ den Fahrzeuges ergibt sich, wenn die erste Ebene einen An¬ stellwinkel von 45° mit nur niedriger Toleranz aufweist, so- dass die Transmission für das blendende Licht nahezu 0 % ist. Diese Schärfe ist insbesondere dann gegeben, wenn die zweite Ebene zu der ersten Ebene parallel ausgerichtet ist.
Zusätzliche Funktionen lassen sich mittels der IR-Scheinwer- fer verwirklichen, wenn die Winkelstellung der ersten Ebene verstellbar ist. Auf diese Weise kann, beispielsweise als Warnung, die Polarisationsrichtung des emittierten Lichts im Sinne eines infraroten Aufblendens gegenüber dem entgegenkom¬ menden Fahrzeug gedreht werden, so dass das entgegenkommende Fahrzeug bei gleicher Ausbildung des Nachtsichtsystems die IR-Beleuchtung mit gedrehter Polarisationsrichtung trotz des Polarisationsfilters des Sensors mittels des Nachtsichtsys¬ tems wahrnehmen kann. Ebenfalls mit Vorteil kann der Sensor derart ausgebildet sein, dass die Winkelstellung der zweiten Ebene verstellbar ist. Dies kann beispielsweise einer Anpassung an einen län¬ derspezifischen Standard dienlich sein oder dafür genutzt werden, einen zur Detektion geeigneten Anteil emittierten Lichtes des Gegenfahrzeuges in den Sensor eintreten zu las¬ sen.
Für eine besonders umfassende Funktion des erfindungsgemäßen Nachtsichtsystems, insbesondere, wenn eine intelligente Aus¬ wertung der sensorisch erfassten Informationen stattfindet, bevor der Fahrzeugführer des Verkehrsmittels Kenntnis von diesem bekommt, ergibt sich, wenn zwei Sensoren mit Polarisa¬ tionsfiltern vorgesehen sind, die Bilder der beleuchteten Um- gebung aufnehmen, wobei die Polarisationsebenen der beiden Sensoren im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Eine Auswerteeinheit kann mittels eines Vergleichs der jeweiligen Aufnahmen der beiden Sensoren einen Blendeffekt erkennen und eliminieren, bevor Informationen aus der Nacht- sieht dem Fahrzeugführer des Verkehrsmittels zur Kenntnis ge¬ langen.
Mit Vorteil weist der Polarisationsfilter des Sensors eine Istausrichtung auf, und eine Ausrichteinheit ist derart aus- gebildet, dass sie den Polarisationsfilter von der Istaus¬ richtung in eine Sollausrichtung bewegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausrichtung des Polarisationsfilters auch bei einer Schräglage des Verkehrsmittels dynamisch nachzuführen. Die Ausrichteinheit kann hierbei mit Vorteil derart ausgebil- det sein, dass die Sollausrichtung und die Istausrichtung als Ausrichtungen relativ zur Richtung der Erdbeschleunigung de¬ finiert sind. Und die Nachführung in der Weise erfolgt, dass der Polarisationsfilter unter Vernachlässigung einer Regel- differenz zwischen der Sollausrichtung und der Istausrichtung stets einen bestimmten Winkel der Schrägstellung zu der durch die Erdbeschleunigung definierten Vertikalen aufweist. Die derartige dynamische Nachführung gewährleistet eine zuverläs- sige Absorption der Blendeinstrahlung und eine zuverlässige Transmission des aufzunehmenden Bildes auch bei einer Schräg¬ lage der Anordnung.
Im Folgenden ist die Erfindung zur Verdeutlichung unter Be- zugnahme auf Zeichnungen anhand eines speziellen Ausführungs¬ beispiels erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Verkehrssitua¬ tion unter Beteiligung zweier erfindungsgemäßer Verkehrsmittel,
Figur 2 eine schematische Darstellung der Transmission und Absorption polarisierten Lichts bei einer Anordnung gemäß der Erfindung.
In der Figur 1 sind zwei sich entlang einer Straße und entge¬ gengesetzt bewegende Verkehrsteilnehmer, nämlich ein erstes Verkehrsmittel 1 und ein zweites Verkehrsmittel 2 in einer Situation dargestellt, die die Wirkungsweise der Erfindung verdeutlichen soll. Beide Verkehrsmittel 1, 2 weisen einen normalen Scheinwerfer 16, 17 auf, der Licht des menschlichen visuellen Spektrums emittiert und einen Infrarot-Scheinwerfer 3, der Licht des nahinfraroten Spektrums aussendet. Jeweils in Blickrichtung des Fahrzeugführers 17, 18 des Verkehrsmit- tels 1, 2 betrachtet, emittiert der jeweilige IR-Scheinwerfer 3 des Verkehrsmittels 1, 2 IR-Licht, das um etwa +45° im ma¬ thematisch positivem Sinn (also gegen den Uhrzeigersinn) von der Vertikalen g abweichend polarisiert ist. Auf diese Weise stehen sich die symbolhaft dargestellten Feldvektoren 5, 6 des von den beiden sich entgegenkommenden Fahrzeugen jeweils emittierten IR-Lichts 4 senkrecht aufeinander. Ein Sensor 7, der Bestandteil eines Nachtsichtsystems 8 des ersten Ver- kehrsmittels 1 ist, weist einen Polarisationsfilter 9 auf, der durchlässig für Licht 4 ist, welches in einer zweiten Ebene 26 polarisiert ist. Die zweite Ebene 26 ist parallel zu einer ersten Ebene 25, die von dem Feldvektor 5 des von dem IR-Scheinwerfer 3 des ersten Verkehrsmittels 1 emittierten IR-Lichts 4 und der Ausbreitungsrichtung beschrieben ist. Das von dem ersten Verkehrsmittel 1 ausgesendete IR-Licht 4 wird von Objekten 10, 11 der Umgebung reflektiert und gelangt zu dem Sensor 7. Im Gegensatz zu dem von dem zweiten Verkehrs¬ mittel ausgesendeten IR-Licht 4, welches der Polarisations- filter 9 des Sensor 7 absorbiert, wird das reflektierte IR- Licht 4 ausgehend von den Objekten 10, 11 von dem Polarisati¬ onsfilter 9 transmittiert. Eine an den Sensor 7 angeschlosse¬ ne Auswerteeinheit E bringt das von dem Sensor 7 aufgenommene Bild 13 mittels eines Head-up-Displays zur Darstellung. Zur Kompensation einer etwaigen Schräglage des Verkehrsmittels 1, weisen der Polarisationsfilter 9 des Sensors 7 und der IR- Scheinwerfer 3 jeweils eine Ausrichteinheit 21, 22 auf, die stets für einen gegenüber der Richtung der Erdbeschleunigung g der Solllage entsprechenden Anstellwinkel α = 45° sorgen.
Der Sachverhalt der Emission des IR-Lichts 4 sowie die Ab¬ sorption und Transmission mittels des Polarisationsfilters 9 ist in weiter vereinfachter Weise in Figur 2 dargestellt. Das erste Verkehrsmittel 1 sendet IR-Licht 4 unter Zwischenschal- tung eines Polarisators 15 aus, dessen Polarisationsrichtung 45° zur Vertikalen geneigt ist. Das IR-Licht 4 wird an einem Objekt 10 reflektiert und unter Zwischenanordnung des Polari¬ sationsfilters 9 von dem Sensor 7 detektiert. Hierbei trans- mittiert der Polarisationsfilter 9 das linear polarisierte und reflektierte IR-Licht 4, weil die Vorzugsdurchlassrich¬ tung des Polarisationsfilters 9 übereinstimmt mit der Polari¬ sationsrichtung des Polarisators 15.
Das zweite Verkehrsmittel 2 emittiert ebenfalls unter Zwi¬ schenanordnung eines identisch am Verkehrsmittel 2 angeordne¬ ten Polarisators 15 polarisiertes IR-Licht 4, welches jedoch aufgrund der um 180° gedreht orientierten Emissionsrichtung um 90° versetzt zu der Vorzugsdurchlassrichtung des Polarisa¬ tionsfilters 9 auf denselben trifft und dort absorbiert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verkehrsmittel (1, 2) mit einem Nachtsichtsystem umfas¬ send einen IR-Scheinwerfer (3), der Licht (4) des infraro¬ ten Spektrums emittiert und einen Sensor (7) der Bilder der beleuchteten Umgebung aufnimmt, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass der IR-Scheinwerfer (3) in einer ersten Ebene (25) polarisiertes Licht (4) emittiert, und der Sensor (7) einen Polarisationsfilter aufweist, welcher in einer zweiten Ebene (26) polarisiertes Licht (4) transmittiert und derart ausgerichtet ist, dass die erste Ebene (25) und die zweite Ebene (26) parallel sind oder eine maximale Schrägstellung zueinander von 20° auf¬ weisen.
2. Verkehrsmittel (1, 2) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Ebene (25) ei¬ nen Anstellwinkel von 45°±10° zu der Vertikalen aufweist.
3. Verkehrsmittel (1, 2) nach mindestens einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , dass der IR-Scheinwerfer (3) derart ausgebildet ist, dass die Winkelstellung der ersten Ebene (25) ver¬ stellbar ist.
4. Verkehrsmittel (1, 2) nach mindestens einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , dass der Sensor (7) derart ausgebildet ist, das die Winkelstellung der zweiten Ebene (26) verstellbar ist.
5. Verkehrsmittel (1, 2) nach mindestens einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , dass zwei Sensoren (7) mit Polarisationsfiltern (9) vorgesehen sind, die Bilder der beleuchteten Umgebung aufnehmen, wobei die Polarisationsebenen der beiden Sen¬ soren (7) im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerich- tet sind.
6. Verkehrsmittel (1, 2) nach mindestens einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ n e t , dass der Polarisationsfilter (9) des ersten und/oder des zweiten Sensors (7) eine Istausrichtung auf- weist und eine Ausrichteinheit (21) derart ausgebildet ist, dass sie den Polarisationsfilter (9) von der Istaus¬ richtung in eine Sollausrichtung bewegt.
7. Verkehrsmittel (1, 2) nach mindestens einem der vorherge¬ henden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , dass der IR-Scheinwerfer (3) eine Istausrichtung aufweist und eine Ausrichteinheit (22) derart ausgebildet ist, dass sie den IR-Scheinwerfer (3) von der Istausrich¬ tung in eine Sollausrichtung bewegt.
8. Verkehrsmittel (1, 2) nach Anspruch 6 oder 7, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sollaus¬ richtung und die Istausrichtung als Ausrichtungen relativ zur Richtung der Erdbeschleunigung (g) definiert sind.
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