WO2023237250A1 - Lichtmustererzeuger, beleuchtungsvorrichtung, fahrzeug und verfahren zum ansteuern einer solchen beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

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WO2023237250A1
WO2023237250A1 PCT/EP2023/060023 EP2023060023W WO2023237250A1 WO 2023237250 A1 WO2023237250 A1 WO 2023237250A1 EP 2023060023 W EP2023060023 W EP 2023060023W WO 2023237250 A1 WO2023237250 A1 WO 2023237250A1
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actuator
laser beam
screen
mirror
vehicle
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Vinay Sindhe
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Mercedes-Benz Group AG
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    • F21W2104/00—Exterior vehicle lighting devices for decorative purposes

Definitions

  • Light pattern generator for controlling such a lighting device
  • the invention relates to a light pattern generator according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1, a lighting device with such a light pattern generator, a vehicle with such a lighting device and a method for controlling the lighting device.
  • Lighting devices play an important role in the aesthetics and safety of vehicles. Thanks to daytime running lights and switched-on taillights, vehicles can be better recognized not only in the dark or in poor visibility conditions, such as fog or heavy rain, but also during the day. By using an additional brake light and the extra bright lighting of the rear lights, a vehicle can let other road users know that it is braking. With the help of a direction indicator such as a turn signal, a lane change can be indicated or a warning can be issued. In addition, the special design of lighting elements can set accents in the aesthetics and characteristic appearance of vehicles.
  • a normal rear light such as a tail light or brake light is only able to illuminate continuously, possibly with different brightness levels.
  • the options for pointing out various events or providing functionalities are therefore severely limited.
  • a lighting device that is continuously operated at the same brightness is also not an “eye-catcher”.
  • the Audi company has introduced the OLED display known as the “Swarm Matrix”. This is a comparatively large OLED display on which red or orange light dots move like a swarm of insects.
  • the light patterns displayed in this way are animated, which allows additional functionality to convey information by displaying different light patterns.
  • Customers are also excited by this innovation.
  • due to the use of OLEDs a corresponding display is comparatively expensive.
  • OLEDs age comparatively quickly, which leads to a limited service life.
  • the device includes a laser device which is capable of generating white laser light by combining a red, green and blue laser.
  • a corresponding laser beam is moved using a deflection device to “scan” a two-dimensional field.
  • This allows various lighting devices to be implemented for vehicles, such as a matrix headlight or a rear light.
  • the disadvantage is the effort required to control the deflection device and the laser device in order to guide the laser according to the two-dimensional grid.
  • the corresponding hardware components must be designed to move the laser beam to generate pixel light, which requires a complex structure and thus increases the manufacturing costs of the device.
  • DE 10 2015 013 462 A1 further discloses a lighting element on a vehicle and a vehicle with a corresponding lighting element.
  • a light intensity, light color, light frequency and/or a light pattern displayed by the light element is changed depending on at least one vehicle parameter. This makes it possible to provide new functionalities, such as lighting that depends on the speed of movement, engine power, time of day, ambient brightness or other lighting.
  • a person driving the vehicle can use the lighting element to select preferred patterns to be displayed from a catalog of predefined patterns.
  • the lighting element includes a light source or multiple LEDs, which limits the ability to display complex light patterns.
  • GB 2 135 536 A discloses a noise-sensitive lighting system and a device with such a lighting system.
  • DE 10 2020 213 059 A1 discloses a method for detecting the surroundings, a detection device and a motor vehicle.
  • the detection device has a laser headlight, which in turn comprises a laser light source and a mirror arranged in the beam path of the laser.
  • the mirror can be pivoted independently about two pivot axes that are perpendicular to one another. This makes it possible to create Lissajous patterns.
  • DE 44 06 339 A1 discloses an optical collision warning device for a vehicle. If there is a risk of a rear-end collision with the vehicle caused by a following vehicle, rear lights in the vehicle, such as the brake lights, turn signals or rear fog lights, can be activated to alert the driver of the following vehicle to the impending rear-end collision.
  • US 2009/0185251 A1 discloses an oscillating mirror for image projection.
  • the mirror performs rotational oscillations around two mutually offset axes with two different rotation frequencies. This allows Lissajous patterns to be created.
  • the mirror can have a curved surface.
  • DE 10 2009 058 762 A1 discloses a deflection device for a projection device, a projection device for projecting an image and a method for controlling the deflection device. Lissajous patterns can be generated using the projection device.
  • the deflection device comprises a dampened suspended deflection element.
  • the present invention is based on the object of specifying an improved light pattern generator with which the generation of complex and dynamic light patterns is possible with little control effort and which can be produced cost-effectively. According to the invention, this object is achieved by a light pattern generator with the features of claim 1 and a light pattern generator with the features of claim 7. Advantageous refinements and further developments as well as a lighting device with such a light pattern generator, a vehicle with such a lighting device and a method for controlling the corresponding lighting device result from the claims dependent thereon.
  • a light pattern generator of the type mentioned at the outset, comprising: a laser generator for generating a laser beam, a screen that is at least partially transparent to the laser beam, at least one movable mirror arranged in the beam path of the laser beam for deflecting the laser beam in the direction of the screen, one actuator for actuating the Mirror and a control device for controlling the respective actuator, the control device, the actuator and the at least one mirror are set up to deflect the laser beam onto the screen in such a way that the laser beam on the screen can be guided continuously along a self-contained path, so that the laser beam a node pattern is generated on the screen, wherein the control device controls the actuator by means of at least one control signal with a characteristic frequency, control signals that differ by at least different characteristic frequencies are held in the control device or can be generated by the control device, and a respective control signal for controlling the actuator from the control device can be selected depending on a selection variable.
  • the light pattern generator according to the invention is constructed and designed in such a way that knot patterns are generated on the screen using the laser beam.
  • a knot pattern is a self-contained line with at least one intersection. Examples of knot patterns include a line, a loop, a figure eight or the infinity symbol.
  • the knot pattern does not necessarily have to be symmetrical, but can also be chaotic.
  • the knot pattern can be static, i.e. maintain its shape over time, or animated, i.e. move and/or change shape over time.
  • Such a knot pattern can be generated with a comparatively low design effort and control effort, which reduces the manufacturing costs of the light pattern generator according to the invention keeps low.
  • knot patterns Due to the special design of knot patterns, in particular animated and/or moving knot patterns, they are particularly easy for a person to grasp, which leads to improved human perception.
  • different node patterns can be displayed using the light pattern generator, with the node pattern shown being changed in particular for different application scenarios.
  • the selection variable can be changed for different situations and the node pattern shown can be varied accordingly. This enables the provision of a wide variety of functionalities for situation-specific reaction and adjustment of the light pattern, which will be discussed in more detail below in connection with a vehicle.
  • the control device is designed on the hardware and/or software side in such a way that the actuator and the at least one mirror are controlled to generate the node patterns on the screen.
  • a respective control signal can be designed to be particularly simple, for example as a sine or cosine oscillation, sawtooth pulse, square wave pulse or the like.
  • Each signal has an individual, characteristic frequency. This frequency can be selected arbitrarily and can, for example, be in the range between 0.1 Hz and 10 kHz. However, other frequencies are also possible.
  • the actuator is then addressed in accordance with the control signal in order to excite or deflect the mirror to oscillate. Several control signals, each with different characteristic frequencies, can also be superimposed.
  • a first control signal with a characteristic frequency of 1 Hz can be superimposed with a second control signal with a characteristic frequency of 5 Hz and a third control signal with a characteristic frequency of 100 Hz.
  • Corresponding control signals can also be modulated.
  • individual control signals are used for each degree of freedom of movement.
  • the mirror is moved by means of the actuator in an X direction using a first control signal and in a Y direction orthogonal to the X direction using a second control signal.
  • the control device can also read an audio file, for example an MP3 file, a WAV file or the like, and derive the characteristic frequencies from the audio file to generate control signals.
  • an FFT analysis of the audio signal can be carried out.
  • the audio file can also be used directly as a control signal.
  • control effort for generating the node patterns can be simplified.
  • the laser generator can be, for example, a laser diode. This produces laser light with a comparatively narrow wavelength spectrum, in particular with a fixed wavelength.
  • the laser beam can, for example, have a color that can be assigned to the visible spectrum, for example red, green or blue.
  • the screen can be coated with a fluorescent material and/or this material can be embedded in the screen.
  • the fluorescent material is then excited to fluoresce by the UV laser, which allows particularly bright and colorful knot patterns to be created.
  • An afterglow effect can be achieved by integrating a material capable of phosphorescence.
  • different materials capable of fluorescence can be attached to different local regions of the screen. This means that different colors can be created in different regions of the screen with the same laser beam.
  • the light pattern generator according to the invention can be integrated into a vehicle, for example.
  • a material capable of fluorescence can be attached to the screen, which fluoresces yellow or orange, and in the area of a tail light and / or brake light, a material capable of fluorescence can be attached, which when stimulated by the UV Laser beam lights up red.
  • the seal does not necessarily have to be a physical mirror.
  • a mirror is understood to be a surface or a surface section which has sufficient reflectivity to deflect the laser beam in the direction of the screen, for example a metal sheet.
  • the screen has sufficient transparency to allow light to pass through, so that the knot pattern can be perceived from the opposite side to which the laser beam hits. However, the transparency is so low that a living being looking at the screen is not blinded by the laser beam passing through the screen.
  • the actuator is designed to translationally move the mirror or a holding element carrying the mirror, in particular the actuator being formed by a piezo element or a loudspeaker.
  • the mirror can be applied directly to the actuator or indirectly via a corresponding holding element.
  • the actuator then causes the mirror to oscillate or deflects it.
  • a translational deflection can occur in one direction of movement or in two different directions of movement.
  • An individual pair of mirror and actuator can also be provided for each direction of movement.
  • the audio file in particular can preferably be used as a control signal.
  • the audio signal can be applied directly to the loudspeaker as an input variable in order to stimulate it to vibrate.
  • the mirror has a convex or concave curvature.
  • the angle at which the mirror deflects the laser beam can be varied depending on the degree of deflection.
  • the speed of travel of the laser beam on the screen is continuously changed during the generation of the knot pattern. This creates a special lighting effect. In this way, even more complex knot patterns can be created, in particular with different levels of perceived brightness in different sections, since sections of the knot pattern along which the laser beam moves faster appear darker to an observer.
  • a further advantageous embodiment of the light pattern generator further provides that the mirror is connected to the actuator via a holding element in the form of a lever arm that extends away from the actuator essentially orthogonally from a translational direction of the actuator.
  • the holding element as a lever arm
  • the lever arm thereby acts like a deflection amplifier. Due to the rigidity of the lever arm, it has a characteristic natural frequency, which allows the mirror to be stimulated to oscillate with corresponding characteristic oscillation modes.
  • the shape of the knot patterns that can be created on the screen can be changed.
  • the amplitude when deflection of the actuator can be reduced. This makes it possible to save energy and/or reduce noise pollution when using a loudspeaker as an actuator.
  • the lever arm has different bending stiffnesses in its main direction of expansion and a direction transverse thereto.
  • the lever arm When the lever arm is stimulated to oscillate by the actuator, depending on the design, it is not only excited to bending vibrations along its main direction of expansion, but also transversely to it.
  • a translational deflection of the actuator in only one direction allows the mirror to be deflected in at least two different directions, whereby knot patterns can be generated in a particularly simple manner.
  • it can have a special shape and/or comprise different material at different points. The E modulus of a material also affects its bending stiffness.
  • the actuator is preferably connected to a higher-level structure via a damping element.
  • the hardware components of the light pattern generator can, for example, be surrounded by a housing.
  • the screen can form a section of the housing or be integrated into the housing. Since the actuator is stimulated to move, in particular to harmonic oscillations, the actuator can form a noise source. The actuator can also cause the housing to vibrate, which can lead to annoying noises. However, such cases can be avoided by connecting the actuator to the higher-level structure via a damping element. Any materials such as Styrofoam, a hardened plastic foam, rubber, cardboard, an elastomer or the like can be used to form the damping element.
  • the damping element can be passive or active. The damping element can therefore also include or represent active vibration absorbers. When the actuator is designed as a loudspeaker, an active damping element provides the possibility of active noise canceling.
  • the actuator is set up to rotate the mirror or a holding element carrying the mirror, the mirror being connected to the actuator in such a way that it is inclined at an angle relative to its axis of rotation.
  • at least two mirrors arranged in the beam path of the laser beam and moved in rotation are arranged and aligned with one another in such a way that the laser beam is moved along a Lissajou pattern when the mirrors rotate on the screen.
  • the laser beam is guided along a path as the mirror rotates.
  • This enables the use of, for example, electric motors as actuators, which are also inexpensive and easily available.
  • the light pattern generator includes several mirrors and several actuators, one mirror can also be used translationally and a mirror can be deflected rotationally. So combinations are possible.
  • a Lissajou pattern is a special form of knot pattern. These are symmetrical and therefore have a particularly high level of aesthetics.
  • a Lissajou pattern is also called a Lissajou figure.
  • a corresponding Lissajou pattern can be static or moving, as already mentioned.
  • a movable Lissajou pattern on the screen creates a particularly aesthetic and easily perceptible light pattern.
  • a lighting device comprises at least one light pattern generator described above.
  • the individual light pattern generators can have laser generators, each of which generates a laser beam with a different color.
  • the two laser beams can then be thrown onto a common screen. This means that different colored knot patterns can be created in different spatial areas of the screen.
  • the knot patterns can also at least partially overlap.
  • a vehicle includes such a lighting device.
  • the lighting device is designed as a rear light.
  • a lighting device is preferably provided in each case to form a turn signal, a rear light, a brake light, a headlight, a radiator grille light or the like.
  • vehicle lights such as a turn signal and a rear light, can also be integrated into a common lighting device. This connection has already been described above.
  • the node pattern shown can be changed, in particular with each new blink signal displayed. This creates a particularly noticeable flashing signal.
  • the shape of the knot pattern can also be changed, for example when turning left, turning right or when the vehicle's hazard warning lights are activated.
  • the control unit of the light pattern generator can be designed by or integrated into a computing unit of the vehicle.
  • the selection variable is determined by a computing unit as a function of a vehicle parameter, a distance measured by the vehicle to an external vehicle following the vehicle and/or an operating action entered via a human-machine interface of the vehicle.
  • the vehicle parameter can be the use of a specific type of drive, for example the use of an internal combustion engine or an electric motor, a speed of movement of the vehicle, an actuation of the accelerator pedal, i.e. the implementation of an acceleration, the actuation of the brake, and/or that Operating the vehicle in a comfort, sport or dynamic driving mode.
  • the travel speed of the vehicle can be continuously divided into 10 km/h steps, and the selection variable is changed for each speed section, whereby a new control signal with a different characteristic frequency for activating the actuator is output by the control unit.
  • control signals are preferably used to control the actuator by changing the selection variable, so that the knot pattern displayed via the lighting device appears more dramatic as the speed of movement increases.
  • more dramatic means in particular that the size of the knot pattern increases, the luminosity increases, the speed of movement increases, more knots are included in the knot pattern and/or the knot pattern flashes.
  • the knot pattern appears more dramatic when the vehicle performs a braking maneuver.
  • third-party vehicles following the vehicle can be made aware of the braking maneuver being carried out, similar to an additional brake light.
  • the vehicle preferably measures a distance to the corresponding following third-party vehicle and adapts the knot pattern depending on the measured distance. This allows a collision warning to be sent to the vehicle following Third-party vehicle will be issued.
  • the vehicle can display a certain knot pattern while driving, which is changed when the brake is applied. If the other vehicle approaches, the node pattern is further changed until, for example, when the distance falls below a critical distance, it is displayed in its most dramatic form, for example particularly large, brightly lit, comprising many nodes and flashing. This improves road safety because the person driving the third-party vehicle is made aware of an impending rear-end collision and is thereby instructed to carry out a particularly strong emergency braking maneuver.
  • a user of the vehicle such as the person driving the vehicle, to be able to set a preference via the human-machine interface, for example a touch-sensitive display, for which scenario or which boundary condition which node pattern should be displayed on the lighting device.
  • the user of the vehicle can also set which knot pattern should be used for which situation, even with a knot pattern that is automatically displayed differently depending on the situation.
  • the user of the vehicle can also preferably make this setting while driving the vehicle.
  • a mobile device coupled to the vehicle can also be used as a human-machine interface. Accordingly, an app suitable for setting the selection variable is executed on the mobile device, for example a smartphone.
  • control signal selected by the control unit as a function of the selection variable is visually and/or acoustically output in the vehicle and/or the pattern pattern that can be generated on the screen as a function of the respective control signal is output visually in the vehicle.
  • a visual representation of the control signal and/or the node pattern can be done via any display device in the vehicle or on the vehicle user's mobile device.
  • An acoustic output of the control signal, in particular the audio file, can be achieved via a sound system Vehicle or a loudspeaker of the mobile device.
  • the control signal and the node pattern are displayed at the same time, the user is able to perceive the influence of the control signal on the node pattern that can be generated.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a light pattern generator according to the invention according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a schematic circuit diagram of the light pattern generator shown in Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of a light pattern generator according to the invention according to a second embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a lighting device according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic view of a rear light of a vehicle according to the invention
  • FIG. 8 shows a flowchart of a user selection for setting favorite node patterns to be displayed on a lighting device according to the invention.
  • Fig. 9 is a schematic representation of an input mask for setting the node patterns by a user.
  • a light pattern generator 1 comprises a laser generator 2 for generating a laser beam 3, a screen 4 that is at least partially transparent to the laser beam 3, at least a movable mirror 5 arranged in the beam path of the laser beam 3 for deflecting the laser beam 3 in the direction of the screen 4, an actuator 6 for each mirror 5 in order to actuate it, and a control device 7 shown in Figure 2 for controlling the respective actuator 6.
  • the control device 7 is set up to control the actuator 6 in such a way that the laser beam 3 is guided continuously along a self-contained path on the screen 4 by means of the mirror 5, so that the laser beam 3 on the screen 4 is shown in FIG Node pattern 8 shown in the figures is generated.
  • control device 7 controls the actuator 6 using at least one control signal with a characteristic frequency.
  • control signals that differ by at least different characteristic frequencies are stored, for example stored on a physical storage medium, or generated by the control device 7.
  • a respective control signal for controlling the actuator 6 can be selected by the control device 7 depending on a selection variable.
  • the selection variable can be communicated to the control device 7 externally or can also be determined by the control device 7 depending on various boundary conditions.
  • the actuator 6 is an actuator 6 that can move the mirror 5 or a holding element 9 to which the mirror 5 is attached translationally in the direction of a translation direction T.
  • the actuator 6 is a piezo element or a loudspeaker.
  • Various components of the light pattern generator 1, such as the laser generator 2 and the actuator 6, can be attached to a higher-level structure 13, for example a housing.
  • the screen 4 can be embedded in the housing or partially form it.
  • the corresponding actuator 6 can be connected to the higher-level structure 13 via a passive or active damping element 12.
  • the damping element 12 can be, for example, a rubber, elastomer or plastic foam damper.
  • piezo elements and loudspeakers have a comparatively small stroke, with the holding element 9 advantageously being designed as a lever arm 10 in order to still enable a comparatively wide deflection of the laser beam 3.
  • the lever arm 10 is illustrated in its rest position by a thick line. If the holding element 9 is excited to oscillate via the actuator 6 in the direction of the translation direction T, the holding element 9 oscillates in accordance with the vibration modes resulting from its structure, with maximum deflection positions being indicated by dashed lines in FIG.
  • lever arm 10 or the holding element 9 is designed such that when excited in only one direction, an oscillation in at least two directions is carried out by the mirror 5.
  • the laser generator 2 is a UV laser or infrared laser, with the screen 4 being coated on the side facing the mirror 5 with a material capable of fluorescence and/or a corresponding material or material mixture in the screen 4 is embedded. This reduces the risk that a person viewing the screen 4 will be blinded by the laser beam 3 while still making it possible to create particularly aesthetic and bright knot patterns 8.
  • a viewing direction is indicated by an eye 16.
  • FIG 2 shows the corresponding circuit diagram of the light pattern generator 1 shown in Figure 1.
  • the actuator 6 is connected to an amplifier 18 via a line 17.
  • the amplifier 18 in turn is connected via a line 17 to a DC voltage source such as a battery 19 for power supply. This can also be an accumulator.
  • the amplifier 18 receives an input signal via a control device 7, which is not shown in Figure 1 for the sake of clarity. 1, the control device 7 can be located outside a cavity delimited by the higher-level structure 13.
  • the actuator 6 is a loudspeaker
  • the amplifier 18 can be connected to the control unit 7 via a jack plug 20. If the light pattern generator 1 is executed by a different actuator 6, the Amplifier 18 can be omitted and the actuator 6 can be addressed directly by the control unit 7.
  • the control device 7 can receive a selection variable 21 from externally or can determine it itself depending on a measured variable. Depending on the selection variable 21, the control device 7 selects a suitable control signal for controlling the actuator 6. As already mentioned, various signals, each with characteristic frequencies, are stored in the control unit 7 or can be generated by it.
  • the laser generator 2 connected to a battery 19 via a line 17.
  • FIG 3 shows an alternative embodiment of the light pattern generator 1 according to the invention.
  • the light pattern generator 1 here comprises two electric drives, which are able to set the two mirrors 5 shown in rotation.
  • the two mirrors 5 are arranged and aligned with one another in such a way that the laser beam 3 is guided on the screen 4 along a so-called Lissajou pattern 11.
  • the mirrors 5 are each connected to the respective electric motor in a tilted manner.
  • a central axis M of a respective mirror 5 is tilted by an angle a relative to a rotation axis R of the respective electric motor. This results in the laser beam 3 being deflected by a slightly different angle when it hits the mirror 5, depending on the rotation position.
  • the respective mirrors 5 are aligned with one another in such a way that the laser beam 3 on the screen 4 is deflected by one of the mirrors along a first direction X and by a second of the mirrors 5 about a second direction Y that is orthogonal to the first direction
  • Figure 4 shows the arrangement of two light pattern generators 1 according to the invention in a lighting device 14 according to the invention.
  • the two laser generators 2 can each generate a laser beam 3 of the same color or different colors.
  • the screen 4 shown in Figure 4 can also be designed differently depending on a local position, for example in a different color and/or having a different material capable of fluorescence.
  • a first node pattern 8 during an integration the lighting device 14 in a vehicle 15 according to the invention and shown in Figure 5 is used to form a rear light and a second knot pattern 8 is used to form a direction indicator such as a turn signal.
  • a respective laser beam 3 is guided continuously along a respective closed path.
  • the laser generator 2 can then also be switched off and then activated again.
  • a different node pattern 8 can then be generated, for example by controlling the respective actuator 6 with a different control signal, or even the same as before.
  • FIG. 5 shows an exemplary external view of the already mentioned vehicle 15 according to the invention. In the representation shown in FIG.
  • Figure 6 shows examples of various Lissajou patterns 11. Depending on the application and the desired pattern, these can then be displayed using a lighting device 14 according to the invention.
  • the respective Lissajou patterns 11 or knot patterns 8 can appear static or moved, i.e. animated.
  • step 701 the control device 7 is informed which selection variable 21 should be output.
  • Corresponding specifications can be communicated to the control unit 7 externally, for example via a human-machine interface, or depending on a vehicle parameter, for example individual selection variables 21 are determined for different travel speed ranges of the vehicle 15.
  • control device 7 selects different control signals, each with different characteristic frequencies, depending on the selection variables 21 and transfers these to the actuator 6 for control in method step 703.
  • the mirror 5 is thereby moved or excited to oscillate.
  • a corresponding node pattern 8 or Lissajou pattern 11 is projected on the screen 4.
  • Figure 8 illustrates the process for setting the behavior of the control device 7 under which boundary conditions which selection variable 21 should be selected.
  • a user of the vehicle 15 sets via a human-machine interface which control signal should be output in the control device 7 for which boundary conditions.
  • the knot patterns 8 that can be set in this way can be visually displayed to the user.
  • the user selects a node pattern 8 that is permanently statically illuminated while driving the vehicle 15. He can determine which control signal should be used for this purpose, i.e. the user can select or set the respective characteristic frequency of the control signal.
  • the vehicle 15 automatically selects the respective control signal depending on a set driving mode, such as a comfort, sport or dynamic driving mode.
  • the vehicle 15 selects the respective control signal itself depending on a distance measured from the rear to an external vehicle following the vehicle 15.
  • the control unit 7 changes the selection variable 21 when the distance between the vehicle 15 and the following third-party vehicle changes.
  • the selection variable 21 is adjusted and in accordance with the control signals depending on the speed of movement of the vehicle 15.
  • the speed ranges for which the same node pattern is displayed can be defined as desired, for example: standstill, scanning speed, walking speed, walking speed up to 30 km/h, 30 km/h to 50 km/h, 50 km/h to 100 km/h and greater than 100 km/h. There can also be a speed range for reversing.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of an input mask 22 for setting the node patterns 8 to be displayed by the user of the vehicle 15.
  • the user can use a selection field 23 to select the type of control signal, for example a harmonic oscillation, a square-wave pulse or a sawtooth pulse.
  • the user can use a controller 24 to adjust the amplitude of the control signal, i.e. the volume in the case of an audio file.
  • the user can set various modulations for the control signal using a controller 25.
  • the user can set the characteristic frequency using a controller 26. Screening can be done in any step size, for example in 1 Hz steps.
  • the user can output the control signal that can be generated in this way acoustically and/or visually via a display area 28 via a selection field 27.
  • the correspondingly displayable node pattern 8 can also be visualized in the display area 28.
  • Completed control signals can be saved and/or loaded via a selection field 29.
  • setting fields 30 are shown for three different control signals.
  • the user can select that the corresponding control signals should be merged to produce a common control signal.
  • control can also take place with a single one of the control signals shown.

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Abstract

Lichtmustererzeuger, Beleuchtungsvorrichtung, Fahrzeug und Verfahren zum Ansteuern einer solchen Beleuchtungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft einen Lichtmustererzeuger (1), umfassend: einen Lasergenerator (2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), einen für den Laserstrahl (3) zumindest teilweise transparenten Schirm (4), wenigstens einen im Strahlengang des Laserstrahls (3) angeordneten beweglichen Spiegel (5) zum Ablenken des Laserstrahls (3) in Richtung des Schirms (4), je einen Aktor (6) zur Betätigung des Spiegels (5) und ein Steuergerät (7) zum Ansteuern des jeweiligen Aktors (6). Der erfindungsgemäße Lichtmustererzeuger ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (7), der Aktor (6) und der wenigstens eine Spiegel (5) dazu eingerichtet sind den Laserstrahl (3) so auf den Schirm (4) abzulenken, dass der Laserstrahl (3) auf dem Schirm (4) kontinuierlich entlang einer in sich geschlossenen Bahn führbar ist, sodass der Laserstrahl (3) auf dem Schirm (4) ein Knotenmuster (8) erzeugt, wobei das Steuergerät (7) den Aktor (6) mittels wenigstens eines Steuersignals mit einer charakteristischen Frequenz ansteuert, im Steuergerät (7) sich durch zumindest unterschiedliche charakteristische Frequenzen unterscheidende Steuersignale vorgehalten werden oder durch das Steuergerät (7) erzeugbar sind und ein jeweiliges Steuersignal zum Ansteuern des Aktors (6) vom Steuergerät (7) in Abhängigkeit einer Auswahlvariable (21) auswählbar ist.

Description

Lichtmustererzeuger, Beleuchtungsvorrichtung, Fahrzeug und Verfahren zum Ansteuern einer solchen Beleuchtungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Lichtmustererzeuger nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art, eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem solchen Lichtmustererzeuger, ein Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Ansteuern der Beleuchtungsvorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
Beleuchtungsvorrichtungen spielen für die Ästhetik und Sicherheit von Fahrzeugen eine bedeutende Rolle. Dank Tagfahrlicht sowie eingeschalteter Heckleuchten lassen sich Fahrzeuge nicht nur bei Dunkelheit oder schlechten Sichtverhältnissen, bspw. Nebel oder Starkregen, sondern auch tagsüber besser erkennen. Mittels eines zusätzlichen Bremslichts sowie durch das extra helle Aufleuchten der Heckleuchten kann ein Fahrzeug weiteren Verkehrsteilnehmern vermitteln, dass es bremst. Mit Hilfe eines Fahrtrichtungsanzeigers wie einem Blinker kann ein Spurwechsel angedeutet werden oder kann ein Warnhinweis ausgegeben werden. Zudem lassen sich durch das besondere Design von Leuchtelementen Akzente in der Ästhetik und dem charakteristischen Auftreten von Fahrzeugen setzen.
Ein gewöhnliches Rücklicht wie eine Heckleuchte oder Bremsleuchte ist dabei lediglich dazu in der Lage ein Dauerleuchten, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Helligkeitsstufen, durchzuführen. Die Möglichkeiten auf verschiedene Ereignisse hinzuweisen oder Funktionalitäten bereitzustellen sind hierdurch stark begrenzt. Eine kontinuierlich mit gleicher Helligkeit betriebene Leuchteinrichtung ist zudem kein „Hingucker“. Im Prototypenbau ist das Ersetzen gewöhnlicher Heckleuchten durch ein nach Art eines Displays ausgeführtes Pixellicht bekannt. So hat bspw. die Firma Audi das als „Swarm- Matrix“ bezeichnete OLED Display vorgestellt. Es handelt sich hierbei um ein vergleichsweises großes OLED Display, auf dem sich wie ein Insektenscharm bewegende rote bzw. orangene Leuchtpunkte dargestellt werden. Die so angezeigten Lichtmuster sind animiert, wodurch als zusätzliche Funktionalität Informationen durch das Anzeigen verschiedener Lichtmuster vermittelt werden können. Zudem lassen sich Kunden durch diese Neuheit begeistern. Aufgrund der Verwendung von OLEDs ist ein entsprechendes Display jedoch vergleichsweise teuer. Zudem altern OLEDs vergleichsweise schnell, was zu einer begrenzten Einsatzdauer führt.
Aus der DE 10 2016 208 959 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Lasereinrichtung welche dazu in der Lage ist durch Kombinieren eines roten, grünen und blauen Lasers weißes Laserlicht zu erzeugen. Ein entsprechender Laserstrahl wird mittels einer Ablenkeinrichtung zum „Abrastern“ eines zweidimensionalen Feldes bewegt. Hierdurch lassen sich diverse Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge realisieren wie ein Matrixscheinwerfer oder eine Heckleuchte. Nachteilig ist dabei jedoch der Aufwand zum Ansteuern der Ablenkeinrichtung und der Lasereinrichtung, um den Laser gemäß des zweidimensionalen Rasters zu führen. Die entsprechenden Hardwarekomponenten müssen dazu ausgelegt sein, den Laserstrahl zur Erzeugung eines Pixellichts zu bewegen, was einen komplexen Aufbau erfordert und damit die Herstellungskosten der Vorrichtung in die Höhe treibt.
Die DE 10 2015 013 462 A1 offenbart ferner ein Leuchtelement an einem Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Leuchtelement. Eine Lichtstärke, Lichtfarbe, Lichtfrequenz und/oder ein mittels des Leuchtelements dargestelltes Leuchtmuster wird dabei in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrzeugparameter verändert. Hierdurch können neue Funktionalitäten bereitgestellt werden, wie eine von der Fortbewegungsgeschwindigkeit, Motorleistung, Tageszeit, Umgebungshelligkeit oder sonstige abhängige Beleuchtung. Eine fahrzeugführende Person des Fahrzeugs kann dabei über das Leuchtelement präferiert anzuzeigende Muster aus einem Katalog von vordefinierten Mustern auswählen. Als Leuchtmittel umfasst das Leuchtelement eine oder mehrere LEDs, was die Möglichkeiten zur Darstellung komplexer Lichtmuster einschränkt.
Ferner offenbart die GB 2 135 536 A ein geräuschempfindliches Beleuchtungssystem und eine Vorrichtung mit einem solchen Beleuchtungssystem.
Zudem offenbart die DE 10 2020 213 059 A1 ein Verfahren zur Umfelderfassung, eine Erfassungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug. Die Erfassungseinrichtung weist einen Laserscheinwerfer auf, welcher wiederum eine Laserlichtquelle und einen im Strahlengang des Lasers angeordneten Spiegel umfasst. Der Spiegel lässt sich unabhängig voneinander um zwei senkrecht aufeinander stehende Schwenkachsen verschwenken. Hierdurch ist das Erzeugen von Lissajous-Mustern möglich.
Ferner offenbart die DE 44 06 339 A1 eine optische Auffahrwarnvorrichtung für ein Fahrzeug. Droht ein Auffahrunfall auf das Fahrzeug durch ein folgendes Fahrzeug, so können im Fahrzeug rückwärtige Leuchten, wie die Bremslichter, Blinker oder Nebelschlussleuchte aktiviert werden, um den Fahrer des folgenden Fahrzeugs auf den drohenden Auffahrunfall hinzuweisen.
Zudem offenbart die US 2009/0185251 A1 einen oszillierenden Spiegel zur Bildprojektion. Der Spiegel vollführt Rotationsoszillationen um zwei zueinander versetzte Achsen mit zwei unterschiedlichen Rotationsfrequenzen. Hierdurch lassen sich Lissajous-M uster erzeugen. Der Spiegel kann eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Ferner offenbart die DE 10 2009 058 762 A1 eine Ablenkeinrichtung für eine Projektionsvorrichtung, eine Projektionsvorrichtung zum Projizieren eines Bildes und ein Verfahren zum Ansteuern der Ablenkeinrichtung. Mittels der Projektionsvorrichtung lassen sich Lissajous-Muster erzeugen. Die Ablenkeinrichtung umfasst ein gedämpft aufgehängtes Ablenkelement.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen verbesserten Lichtmustererzeuger anzugeben, mit welchem das Erzeugen komplexer und dynamischer Lichtmuster mit einem geringen Steuerungsaufwand möglich ist und welches kostengünstig hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Lichtmustererzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Lichtmustererzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem solchen Lichtmustererzeuger, ein Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern der entsprechenden Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
Bei einem Lichtmustererzeuger der eingangs genannten Art, umfassend: einen Lasergenerator zur Erzeugung eines Laserstrahls, einen für den Laserstrahl zumindest teilweise transparenten Schirm, wenigstens einen im Strahlengang des Laserstrahls angeordneten beweglichen Spiegel zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung des Schirms, je einen Aktor zur Betätigung des Spiegels und ein Steuergerät zum Ansteuern des jeweiligen Aktors, sind das Steuergerät, der Aktor und der wenigstens eine Spiegel dazu eingerichtet den Laserstrahl so auf den Schirm abzulenken, dass der Laserstrahl auf dem Schirm kontinuierlich entlang einer in sich geschlossenen Bahn führbar ist, sodass der Laserstrahl auf dem Schirm ein Knotenmuster erzeugt, wobei das Steuergerät den Aktor mittels wenigstens eines Steuersignals mit einer charakteristischen Frequenz ansteuert, im Steuergerät sich durch zumindest unterschiedliche charakteristische Frequenzen unterscheidende Steuersignale vorgehalten werden oder durch das Steuergerät erzeugbar sind und ein jeweiliges Steuersignal zum Ansteuern des Aktors vom Steuergerät in Abhängigkeit einer Auswahlvariable auswählbar ist.
Der erfindungsgemäße Lichtmustererzeuger ist so aufgebaut und ausgeführt, dass mittels des Laserstrahls auf dem Schirm Knotenmuster erzeugt werden. Als Knotenmuster wird eine in sich geschlossene Linie mit wenigstens einem Schnittpunt verstanden. Beispiele für Knotenmuster sind eine Linie, eine Schleife, eine Acht oder das Zeichen für Unendlichkeit. Das Knotenmuster muss dabei nicht zwangsweise symmetrisch sein, sondern kann auch chaotisch verlaufen. Das Knotenmuster kann statisch sein, also seine Form über die Zeit beibehalten, oder auch animiert sein, sich also über die Zeit bewegen und/oder die Form ändern. Ein solches Knotenmuster ist mit einem vergleichsweise geringen Konstruktionsaufwand und Steuerungsaufwand erzeugbar, was die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers niedrig hält. Aufgrund der besonderen Ausgestaltung von Knotenmustern, insbesondere animierter und/oder bewegter Knotenmuster, sind diese von einer Person besonders leicht erfassbar, was für eine verbesserte Wahrnehmung durch Menschen führt. Es lassen sich in Abhängigkeit der Auswahlvariable und entsprechend des in Abhängigkeit der unterschiedlichen Frequenzen ausgestalteten Steuersignals unterschiedliche Knotenmuster mittels dem Lichtmustererzeuger darstellen, wobei insbesondere für verschiedene Einsatzszenarios das dargestellte Knotenmuster verändert wird. So kann die Auswahlvariable für verschiedene Situationen geändert und entsprechend das dargestellte Knotenmuster variiert werden. Dies ermöglicht die Bereitstellung unterschiedlichster Funktionalitäten zum situationsspezifischen Reagieren und Anpassen des Lichtmusters, worauf im Folgenden im Zusammenhang mit einem Fahrzeug noch näher eingegangen wird.
Das Steuergerät ist hardware- und/oder softwareseitig so ausgeführt, dass der Aktor und der wenigstens eine Spiegel zur Erzeugung der Knotenmuster auf dem Schirm angesteuert werden. So kann im Steuergerät eine entsprechende Steuerungssoftware vorgehalten werden. Ein jeweiliges Steuersignal kann besonders einfach ausgestaltet sein, beispielsweise als Sinus- oder Kosinusschwingung, Sägezahnimpuls, Rechteckimpuls oder dergleichen. Ein jeweiliges Signal weist dabei eine individuelle charakteristische Frequenz auf. Diese Frequenz kann beliebig ausgewählt werden und beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 Hz bis 10 kHz liegen. Es sind jedoch auch andere Frequenzen möglich. Der Aktor wird dann entsprechend des Steuersignals angesprochen, um den Spiegel zu Schwingungen anzuregen bzw. auszulenken. Es können dabei auch mehrere Steuersignale mit jeweils unterschiedlichen charakteristischen Frequenzen überlagert werden. Beispielsweise kann ein erstes Steuersignal mit einer charakteristischen Frequenz von 1 Hz mit einem zweiten Steuersignal mit einer charakteristischen Frequenz von 5 Hz und einem dritten Steuersignal mit einer charakteristischen Frequenz von 100 Hz überlagert werden. Entsprechende Steuersignale können auch moduliert werden. Insbesondere werden für mehrere Bewegungsfreiheitsgrade zur Bewegung des Spiegels oder der Spiegel durch den Aktor oder die Aktoren jeweils individuelle Steuersignale je Bewegungsfreiheitsgrad verwendet. Beispielsweise erfolgt eine Bewegung des Spiegels mittels des Aktors in eine X-Richtung mittels eines ersten Steuersignals und in eine auf der X-Richtung orthogonal stehende Y-Richtung mittels eines zweiten Steuersignals. Das Steuergerät kann auch ein Audiofile, beispielsweise ein MP3-File, ein WAV-File oder dergleichen einlesen und aus dem Audiofile die charakteristischen Frequenzen zur Erzeugung von Steuersignalen ableiten. Hierzu kann beispielsweise eine FFT Analyse des Audiosignals erfolgen. Das Audiofile kann auch unmittelbar als Steuersignal verwendet werden.
Durch das Verwenden besonders einfacher und simpel ausgestalteter Steuersignale bzw. das direkte Verwenden eines Audiofiles zum Ansteuern des jeweiligen Aktors lässt sich der Steuerungsaufwand zur Erzeugung der Knotenmuster vereinfachen.
Bei dem Lasergenerator kann es sich beispielsweise um eine Laserdiode handeln. Diese erzeugt Laserlicht mit einem vergleichsweise engen Wellenlängenspektrum, insbesondere mit einer festen Wellenlänge. Der Laserstrahl kann beispielsweise eine dem sichtbaren Spektrum zuordbare Farbe aufweisen, beispielsweise rot, grün oder blau.
Es kann sich auch um einen Infrarotlaser oder bevorzugt einen UV-Laser handeln. So kann der Schirm mit einem fluoreszenzfähigen Material beschichtet sein und/oder dieses Material in den Schirm eingebettet sein. Das fluoreszenzfähige Material wird dann durch den UV-Laser zur Fluoreszenz angeregt, was das Erzeugen besonders heller und bunter Knotenmuster erlaubt. Ein Nachleuchteffekt lässt sich durch die Integration eines zu Phosphoreszenz fähigen Materials realisieren. So können insbesondere unterschiedliche zur Fluoreszenz fähigen Materialen in unterschiedlichen örtlichen Regionen des Schirms angebracht sein. So lassen sich mit dem gleichen Laserstrahl unterschiedliche Farben in verschiedenen Regionen des Schirms erzeugen. Wie im Folgenden noch dargestellt werden wird, kann der erfindungsgemäße Lichtmustererzeuger beispielsweise in ein Fahrzeug integriert werden. Es können dann beispielsweise im Bereich eines Blinkers ein solches zur Fluoreszenz fähiges Material im Schirm angebracht sein, welches gelb oder orange fluoresziert und im Bereich einer Heckleuchte und/oder Bremsleuchte ein solches zu Fluoreszenz fähiges Material angebracht sein, welches bei einer Anregung durch den UV-Laserstrahl rot leuchtet. Durch die Verwendung von Infrarot- bzw. UV- Lasern wird das Risiko minimiert, dass Lebewesen durch den Laserstrahl geblendet werden. Bei dem Siegel muss es sich nicht zwangsweise um einen physischen Spiegel handeln. Als Spiegel wird eine Oberfläche bzw. ein Oberflächenabschnitt verstanden, welcher ein ausreichendes Reflektionsvermögen zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung des Schirms aufweist, beispielsweise ein Metallblech.
Der Schirm weist dabei eine ausreichende Transparenz zum Hindurchlassen von Licht auf, sodass das Knotenmuster von der Seite auf die der Laserstrahl trifft gegenüberliegenden Seite aus wahrgenommen werden kann. Die Transparenz ist dabei aber so niedrig, dass ein auf den Schirm blickendes Lebewesen durch den durch den Schirm hindurchtretenden Laserstrahl nicht geblendet wird.
Der Aktor ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet den Spiegel oder ein den Spiegel tragendes Halteelement translatorisch zu bewegen, wobei insbesondere der Aktor von einem Piezoelement oder einem Lautsprecher ausgebildet wird. Hierdurch lässt sich ein besonders simpler und kostengünstiger Aufbau des Lichtmustererzeugers realisieren. Der Spiegel kann unmittelbar auf den Aktor aufgebracht sein oder auch mittelbar über ein entsprechendes Halteelement. Durch eine translatorische Auslenkung regt der Aktor dann den Spiegel zu Schwingungen an bzw. lenkt diesen aus. Eine translatorische Auslenkung kann in eine Bewegungsrichtung erfolgen oder auch in zwei unterschiedliche Bewegungsrichtungen. Es kann auch für jede Bewegungsrichtung ein individuelles Paar von Spiegel und Aktor vorgesehen werden.
Es ist also auch generell möglich den Laserstrahl ausgehend vom Lasergenerator bis zum Auftreffen auf dem transparenten Schirm mehrmals, beispielsweise zwei- oder dreimal, abzulenken.
Bei einer Verwendung eines Lautsprechers als Aktor lässt sich insbesondere das Audiofile bevorzugt als Steuersignal verwenden. So kann das Audiosignal direkt als Eingangsgröße auf den Lautsprecher gelegt werden, um diesen zu Schwingungen anzuregen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Lichtmustererzeugers sieht vor, dass der Spiegel eine konvexe oder konkave Krümmung aufweist. Durch das Vorsehen eines gekrümmten Spiegels lässt sich der Winkel, mit dem der Spiegel den Laserstrahl ablenkt, je nach Auslenkungsgrad variieren. Somit wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls auf dem Schirm während der Erzeugung des Knotenmusters kontinuierlich geändert. Dies sorgt für einen besonderen Leuchteffekt. So lassen sich noch komplexere Knotenmuster erzeugen, insbesondere mit einer in verschiedenen Abschnitten unterschiedlich stark wahrgenommenen Helligkeit, da sich Abschnitte des Knotenmusters entlang derer der Laserstrahl schneller bewegt wird für einen Betrachter dunkler erscheinen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Lichtmustererzeugers sieht ferner vor, dass der Spiegel über eine Halteelement in Form eines sich im Wesentlichen orthogonal von einer Translationsrichtung des Aktors vom Aktor weg erstreckenden Hebelarms an den Aktor angeschlossen ist. Durch die Ausbildung des Haltelements als Hebelarm lässt sich der Auslenkungsgrad des Spiegels bei Translation des Aktors vergrößern. Der Hebelarm wirkt hierdurch wie ein Auslenkungsverstärker. Aufgrund der Steifigkeit des Hebelarms weist dieser eine charakteristische Eigenfrequenz auf, was eine Schwingungsanregung des Spiegels mit entsprechenden charakteristischen Schwingungsmodi erlaubt. Je nach Ausführung des Hebelarms lassen sich somit die auf dem Schirm erzeugbaren Knotenmuster in ihrer Form ändern.
Dank der verstärkenden Wirkung des Hebelarms auf die Auslenkung des Spiegels lässt sich die Amplitude beim Auslenken des Aktors verringern. Hierdurch lässt sich Energie sparen und/oder eine Lärmbelästigung bei Verwendung eines Lautsprechers als Aktor reduzieren.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Lichtmustererzeugers weist der Hebelarm unterschiedliche Biegesteifigkeiten in seiner Hauptausdehnungsrichtung und eine Richtung quer hierzu auf. Bei einer Schwingungsanregung des Hebelarms durch den Aktor wird dieser je nach Ausführung nicht nur zu Biegeschwingungen entlang seiner Hauptausdehnungsrichtung angeregt, sondern auch zu quer hierzu. Insbesondere bei unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in die entsprechenden Richtungen wird bei einer translatorischen Auslenkung des Aktors in lediglich eine Richtung, eine Auslenkung des Spiegels in zumindest zwei unterschiedliche Richtungen ermöglicht, wodurch auf besonders einfache Art und Weise Knotenmuster erzeugt werden können. Zur Beeinflussung der Biegesteifigkeit des Hebelarms kann dieser eine spezielle Formgebung aufweisen und/oder an verschiedenen Stellen unterschiedliches Material umfassen. So wirkt sich auch das E Modul eines Materials auf die Biegesteifigkeit aus.
Bevorzugt ist der Aktor über ein Dämpfungselement an eine übergeordnete Struktur angeschlossen. Die Hardwarekomponenten des Lichtmustererzeugers können beispielsweise von einem Gehäuse umgeben sein. Der Schirm kann dabei einen Abschnitt des Gehäuses ausbilden oder in das Gehäuse integriert sein. Da der Aktor zu Bewegungen angeregt wird, insbesondere zu harmonischen Schwingungen, kann der Aktor eine Geräuschquelle ausbilden. Der Aktor kann somit auch das Gehäuse zu Schwingungen anregen, was zu störenden Geräuschen führen kann. Indem der Aktor jedoch über ein Dämpfungselement an die übergeordnete Struktur angeschlossen ist, lassen sich solche Fälle vermeiden. Es können beliebige Materialien wie beispielsweise Styropor, ein ausgehärteter Kunststoffschaum, Gummi, Pappe, ein Elastomer oder dergleichen zur Ausbildung des Dämpfungselements verwendet werden. Das Dämpfungselement kann passiv oder aktiv ausgeführt sein. Somit kann das Dämpfungselement auch aktive Schwingungstilger umfassen oder einen solchen Darstellen. Bei einer Ausführung des Aktors als Lautsprecher wird durch ein aktives Dämpfungselement die Möglichkeit von Active Noise Cancelling bereitgestellt.
Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers ist der Aktor dazu eingerichtet den Spiegel oder ein den Spiegel tragendes Haltelement rotatorisch zu bewegen, wobei der Spiegel so an den Aktor angeschlossen ist, dass er mit einem Winkel gegenüber seiner Rotationsachse geneigt ist. Erfindungsgemäß sind dabei wenigstens zwei im Strahlengang des Laserstrahls angeordnete und rotatorisch bewegte Spiegel so zueinander angeordnet und ausgerichtet, dass der Laserstrahl bei Rotation der Spiegel auf dem Schirm entlang eines Lissajou-Musters bewegt wird.
Durch Rotation eines Spiegels wird der Laserstrahl bei Rotation des Spiegels entlang einer Bahn geführt. Dies ermöglicht die Verwendung von beispielsweise Elektromotoren als Aktor, welche ebenfalls kostengünstig und leicht verfügbar sind. Umfasst der Lichtmustererzeuger mehrere Spiegel und mehrere Aktoren, so kann auch ein Spiegel translatorisch und ein Spiegel rotatorisch ausgelenkt werden. Es sind also Kombinationen möglich.
Bei einem Lissajou-M uster handelt es sich um eine Sonderform von Knotenmustern. Diese sind symmetrisch und weisen daher eine besonders hohe Ästhetik auf. Ein Lissajou-Muster wird auch als Lissajou-Figur bezeichnet. Ein entsprechendes Lissajou- Muster kann wie bereits erwähnt statisch sein oder sich bewegen. Insbesondere durch ein beweglich dargestelltes Lissajou-Muster auf dem Schirm wird ein besonders ästhetisches und leicht wahrnehmbares Lichtmuster erzeugt.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst wenigstens einen im vorigen beschriebenen Lichtmustererzeuger. Dabei können die einzelnen Lichtmustererzeuger über Lasergeneratoren verfügen, die jeweils einen Laserstrahl mit einer abweichenden Farbe erzeugen. Die beiden Laserstrahlen können dann auf einen gemeinsamen Schirm geworfen werden. Somit lassen sich in unterschiedlichen Raumbereichen des Schirms verschiedenfarbige Knotenmuster erzeugen. Die Knotenmuster können sich dabei auch zumindest partiell überschneiden.
Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeug eine solche Beleuchtungsvorrichtung. Insbesondere ist dabei die Beleuchtungsvorrichtung als Heckleuchte ausgeführt. Bevorzugt ist jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung zur Ausbildung eines Blinkers, einer Heckleuchte, eines Bremslichts, eines Frontscheinwerfers, einer Kühlergrillbeleuchtung oder dergleichen vorgesehen. Es lassen sich auch mehrere Fahrzeugleuchten wie beispielsweise ein Blinker und eine Heckleuchte in eine gemeinsame Beleuchtungsvorrichtung integrieren. Dieser Zusammenhang wurde bereits im Vorigen beschrieben. Bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung als Blinker kann insbesondere bei jedem neu angezeigten Blinksignal das dargestellte Knotenmuster verändert werden. Hierdurch wird ein besonders gut wahrnehmbares Blinksignal erzeugt. Die Form des Knotenmusters kann auch verändert werden, wenn beispielsweise links geblinkt wird, rechts geblinkt wird oder der Warnblinker des Fahrzeugs aktiviert ist. Dabei kann das Steuergerät des Lichtmustererzeugers durch eine Recheneinheit des Fahrzeugs ausgebildet bzw. in eine solche integriert sein. Bei einem Verfahren zum Ansteuern einer von einem im vorigen beschriebenen Fahrzeug umfassten Beleuchtungsvorrichtung wird erfindungsgemäß die Auswahlvariable in Abhängigkeit eines Fahrzeugparameters, eines vom Fahrzeug gemessenen Abstands zu einem den Fahrzeug folgenden Fremdfahrzeug und/oder einer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle eingegebenen Bedienhandlung durch eine Recheneinheit des Fahrzeugs bestimmt. Durch das Verändern der Auswahlvariable in Abhängigkeit der erwähnten Größen lassen sich verschiedene Funktionen bereitstellen. Bei dem Fahrzeugparameter kann es sich um das Verwenden einer bestimmen Antriebsart, also beispielsweise die Nutzung eines Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors handeln, um eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Betätigung des Gaspedals, also das Durchführen einer Beschleunigung, das Betätigen der Bremse, und/oder das Betreiben des Fahrzeugs in einem Komfort-, Sportoder dynamischen Fahrmodus.
Beispielsweise kann die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs fortlaufend in 10 km/h Schritten unterteilt sein, und für jeden Geschwindigkeitsabschnitt die Auswahlvariable geändert wird, wodurch ein neues Steuersignal mit einer abweichenden charakteristischen Frequenz zum Ansteuern des Aktors vom Steuergerät ausgegeben wird. Dabei werden bevorzugt solche Steuersignale durch das Ändern der Auswahlvariable zum Ansteuern des Aktors verwendet, das mit zunehmender Fortbewegungsgeschwindigkeit das über die Beleuchtungsvorrichtung dargestellte Knotenmuster dramatischer erscheint. Dramatischer meint in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Größe des Knotenmusters zunimmt, die Leuchtkraft zunimmt, die Bewegungsgeschwindigkeit zunimmt, mehr Knoten in das Knotenmuster aufgenommen werden und/oder das Knotenmuster blinkt.
Analog erscheint das Knotenmuster dramatischer, wenn das Fahrzeug ein Bremsmanöver durchführt. Hierdurch können dem Fahrzeug folgende Fremdfahrzeuge ähnlich eines zusätzlichen Bremslichts für das durchgeführte Bremsmanöver sensibilisiert werden.
Bevorzugt misst das Fahrzeug einen Abstand zum entsprechenden folgenden Fremdfahrzeug und passt das Knotenmuster in Abhängigkeit des gemessenen Abstands an. Hierdurch kann eine Kollisionswarnung an das dem Fahrzeug folgende Fremdfahrzeug ausgegeben werden. So kann das Fahrzeug beispielsweise in der Fahrt ein bestimmtes Knotenmuster darstellen, welches beim Betätigen der Bremse geändert wird. Nähert sich dabei das Fremdfahrzeug an, so wird das Knotenmuster weiter geändert, bis es beispielsweise bei Unterschreiten eines kritischen Abstands in seiner dramatischsten Form dargestellt wird, also beispielsweise besonders groß, hell leuchtend, viele Knoten umfassend und blinkend. Hierdurch wird die Sicherheit im Straßenverkehr verbessert, da die fahrzeugführende Person des Fremdfahrzeugs auf einen drohenden Auffahrunfall sensibilisiert wird und hierdurch zum Durchführen eines besonders starken Notbremsmanövers angeleitet wird.
Dabei ist es möglich, dass ein Nutzer des Fahrzeugs wie die fahrzeugführende Person über die Mensch-Maschine-Schnittstelle, beispielsweise ein berührungsempfindliches Display, eine Vorliebe einstellen kann, für welches Szenario bzw. welche Randbedingung welches Knotenmuster auf der Beleuchtungsvorrichtung dargestellt werden soll. Dabei kann der Nutzer des Fahrzeugs auch bei einem automatisch in Abhängigkeit der Situation unterschiedlich dargestellte Knotenmuster einstellen, für welche Situation welches Knotenmuster verwendet werden soll. Der Nutzer des Fahrzeugs kann diese Einstellung auch bevorzugt während der Fahrt mit dem Fahrzeug vornehmen. Als Mensch-Maschine-Schnittstelle kann auch ein mit dem Fahrzeug gekoppeltes mobiles Endgerät genutzt werden. Entsprechend wird auf dem mobilen Endgerät, beispielsweise einem Smartphone, eine zum Einstellen der Auswahlvariable geeignete App ausgeführt.
Bevorzugt wird das in Abhängigkeit der Auswahlvariable durch das Steuergerät ausgewählte Steuersignal visuell und/oder akustisch im Fahrzeug und/oder das in Abhängigkeit des jeweiligen Steuersignals auf dem Schirm erzeugbare Kotenmuster visuell im Fahrzeug ausgegeben.
Hierdurch werden vielfältige Möglichkeiten bereitgestellt, um dem Nutzer anzuzeigen, nach welcher Art und Weise die Darstellung der Knotenmuster über die Beleuchtungsvorrichtung erfolgt. Eine visuelle Darstellung des Steuersignals und/oder des Knotenmusters kann dabei über eine beliebige Anzeigevorrichtung im Fahrzeug oder auf dem mobilen Endgerät des Fahrzeugnutzers erfolgen. Eine akustische Ausgabe des Steuersignals, insbesondere des Audiofiles, kann über ein Soundsystem des Fahrzeugs oder einen Lautsprecher des mobilen Endgeräts erfolgen. Insbesondere bei gleichzeitiger Darstellung des Steuersignals und des Knotenmusters wird der Nutzer dazu in die Lage versetzt, den Einfluss des Steuersignals auf das erzeugbare Knotenmuster wahrzunehmen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers, der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und des Verfahrens zum Ansteuern einer von einem solchen Fahrzeug umfassten Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 ein schematisiertes Schaltdiagramm des in Fig. 1 gezeigten Lichtmustererzeugers;
Fig. 3 eine schematisierte perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematisierte perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 5 eine schematisierte Ansicht einer Heckleuchte eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
Fig. 6 Beispiele für diverse Lissajou-Muster;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuern des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm einer Nutzerauswahl zum Einstellen favorisierter, auf einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung darzustellender Knotenmuster; und
Fig. 9 eine schematisierte Darstellung einer Eingabemaske zum Einstellen der Knotenmuster durch einen Nutzer.
Wie Figur 1 entnommen werden kann, umfasst ein erfindungsgemäßer Lichtmustererzeuger 1 einen Lasergenerator 2 zur Erzeugung eines Laserstrahls 3, einen für den Laserstrahl 3 zumindest teilweise transparenten Schirm 4, wenigstens einen im Strahlengang des Laserstrahls 3 angeordneten beweglichen Spiegel 5 zum Ablenken des Laserstrahls 3 in Richtung des Schirms 4, je einen Aktor 6 für jeden Spiegel 5, um diesen zu betätigen, und ein in Figur 2 gezeigtes Steuergerät 7 zum Ansteuern des jeweiligen Aktors 6.
Das Steuergerät 7 ist dazu eingerichtet den Aktor 6 so anzusteuern, dass der Laserstrahl 3 mittels des Spiegels 5 auf dem Schirm 4 kontinuierlich entlang einer in sich geschlossenen Bahn geführt wird, sodass der Laserstrahl 3 auf dem Schirm 4 ein in Figur 3 und in den weiteren Figuren gezeigtes Knotenmuster 8 erzeugt.
Hierzu steuert das Steuergerät 7 den Aktor 6 mittels wenigstens eines Steuersignals mit einer charakteristischen Frequenz an. Im Steuergerät 7 werden sich durch zumindest unterschiedliche charakteristische Frequenzen unterscheidende Steuersignale vorgehalten, beispielsweise gespeichert auf einem physischen Speichermedium, oder durch das Steuergerät 7 erzeugt. Ein jeweiliges Steuersignal zum Ansteuern des Aktors 6 ist vom Steuergerät 7 in Abhängigkeit einer Auswahlvariable auswählbar. Die Auswahlvariable kann dem Steuergerät 7 von extern mitgeteilt werden oder auch in Abhängigkeit von verschiedenen Randbedingungen vom Steuergerät 7 bestimmt werden.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Aktor 6 um einen solchen Aktor 6, der den Spiegel 5 oder ein Halteelement 9, an dem der Spiegel 5 angebracht ist, translatorisch in Richtung einer Translationsrichtung T bewegen kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem Aktor 6 um ein Piezoelement oder einen Lautsprecher. Verschiedene Komponenten des Lichtmustererzeugers 1 , wie der Lasergenerator 2 und der Aktor 6 können an einer übergeordneten Struktur 13, beispielsweise einem Gehäuse, befestigt sein. Der Schirm 4 kann dabei in das Gehäuse eingelassen sein oder dieses zum Teil ausbilden. Um zu verhindern, dass der Aktor 6 die übergeordnete Struktur 13 zu Schwingungen anregt, kann der entsprechende Aktor 6 über ein passives oder aktives Dämpfungselement 12 an die übergeordnete Struktur 13 angeschlossen sein. Bei dem Dämpfungselement 12 kann es sich beispielsweise um einen Gummi-, Elastomer- oder Kunststoffschaumdämpfer handeln. Typischerweise weisen Piezoelemente und Lautsprecher einen vergleichsweise geringen Hub auf, wobei vorteilhafterweise das Halteelement 9 als Hebelarm 10 ausgeführt ist, um dennoch eine vergleichsweise weite Auslenkung des Laserstrahls 3 zu ermöglichen. In Figur 1 ist der Hebelarm 10 in seiner Ruhestellung durch eine dicke Linie veranschaulicht. Wird das Haltelement 9 über den Aktor 6 in Richtung der Translationsrichtung T zu Schwingungen angeregt, so schwingt das Halteelement 9 gemäß sich der aus seiner Struktur ergebenden Schwingungsmodi, wobei maximale Auslenkungsstellungen in Figur 1 durch gestrichelte Linien angedeutet sind.
Insbesondere ist der Hebelarm 10 bzw. das Haltelement 9 so ausgeführt, dass bei einer Anregung in lediglich eine Richtung eine Schwingung in zumindest zwei Richtungen durch den Spiegel 5 vollzogen werden.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Lasergenerator 2 um einen UV-Laser oder Infrarotlaser, wobei der Schirm 4 auf der in Richtung des Spiegels 5 zeigenden Seite mit einem zu Fluoreszenz fähigen Material beschichtet ist und/oder ein entsprechendes Material oder Materialgemisch in den Schirm 4 eingebettet ist. Hierdurch wird das Risiko gesenkt, dass eine den Schirm 4 betrachtende Person durch den Laserstrahl 3 geblendet wird und dabei dennoch das Erzeugen besonders ästhetischer und heller Knotenmuster 8 ermöglicht wird.
Eine Betrachtungsrichtung ist dabei durch ein Auge 16 angedeutet.
Figur 2 zeigt das entsprechende Schaltdiagramm des in Figur 1 gezeigten Lichtmustererzeugers 1. Der Aktor 6 ist über eine Leitung 17 an einen Verstärker 18 angeschlossen. Der Verstärker 18 wiederum ist über eine Leitung 17 an eine Gleichspannungsquelle wie eine Batterie 19 zur Stromversorgung angeschlossen. Dabei kann es sich auch um einen Akkumulator handeln. Ein Eingangssignal empfängt der Verstärker 18 über ein Steuergerät 7, welches der Übersichtlichkeit halber in Figur 1 nicht dargestellt ist. Das Steuergerät 7 kann sich bezogen auf Figur 1 außerhalb eines durch die übergeordnete Struktur 13 begrenzten Hohlraums befinden. Insbesondere wenn es sich bei dem Aktor 6 um einen Lautsprecher handelt, kann der Verstärker 18 über einen Klinkenstecker 20 an das Steuergerät 7 angeschlossen sein. Bei einer Ausführung des Lichtmustererzeugers 1 durch einen anderen Aktor 6 kann auch auf den Verstärker 18 verzichtet werden und der Aktor 6 direkt durch das Steuergerät 7 angesprochen werden.
Das Steuergerät 7 kann von extern eine Auswahlvariable 21 empfangen oder diese auch in Abhängigkeit einer gemessenen Größe selbst bestimmen. In Abhängigkeit der Auswahlvariable 21 wählt das Steuergerät 7 ein passendes Steuersignal zum Ansteuern des Aktors 6 aus. Dabei werden im Steuergerät 7 wie bereits erwähnt verschiedene Signale mit jeweils charakteristischen Frequenzen vorgehalten oder sind durch diesen erzeugbar.
Ferner dargestellt ist der über eine Leitung 17 an eine Batterie 19 angeschlossene Lasergenerator 2.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers 1. Als Aktor 6 umfasst hier der Lichtmustererzeuger 1 zwei Elektroantriebe, welche dazu in der Lage sind, die beiden dargestellten Spiegel 5 in Rotation zu versetzen. Dabei sind die beiden Spiegel 5 so angeordnet und zueinander ausgerichtet, dass der Laserstrahl 3 auf dem Schirm 4 entlang eines sogenannten Lissajou-Musters 11 geführt wird. Hierzu sind die Spiegel 5 jeweils gekippt an dem jeweiligen Elektromotor angeschlossen. So ist eine Mittelachse M eines jeweiligen Spiegels 5 gegenüber einer Rotationsachse R des jeweiligen Elektromotors um einen Winkel a gekippt. Dies führt dazu, dass der Laserstrahl 3 beim Auftreffen auf den Spiegel 5 je nach Rotationsstellung um einen leicht abgeänderten Winkel abgelenkt wird. Dabei sind die jeweiligen Spiegel 5 so zueinander ausgerichtet, dass der Laserstrahl 3 auf dem Schirm 4 durch einen der Spiegel entlang einer ersten Richtung X und durch einen zweiten der Spiegel 5 um eine orthogonal auf der ersten Richtung X stehende zweiten Richtung Y ausgelenkt wird.
Figur 4 zeigt die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugern 1 in einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 14. Dabei können die beiden Lasergeneratoren 2 jeweils einen Laserstrahl 3 der gleichen Farbe oder auch abweichender Farben erzeugen. Auch kann der in Figur 4 dargestellte Schirm 4 in Abhängigkeit einer örtlichen Position unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise in einer unterschiedlichen Farbe und/oder aufweisend ein unterschiedliches zu Fluoreszenz fähiges Material. So kann beispielsweise ein erstes Knotenmuster 8 bei einer Integration der Beleuchtungsvorrichtung 14 in ein erfindungsgemäßes und in Figur 5 gezeigtes Fahrzeug 15 zur Ausbildung einer Heckleuchte dienen und ein zweites Knotenmuster 8 zur Ausbildung eines Fahrtrichtungsanzeigers wie eines Blinkers. Während der Erzeugung eines Knotenmusters 8 wird dabei ein jeweiliger Laserstrahl 3 kontinuierlich entlang einer jeweiligen geschlossenen Bahn geführt. Der Lasergenerator 2 kann dann jedoch auch abgestellt werden und dann wieder aktiviert werden. Nach einem Reaktivieren des Lasergenerators 2 kann dann beispielsweise durch Ansteuern des jeweiligen Aktors 6 mit einem abweichenden Steuersignal ein unterschiedliches Knotenmuster 8 erzeugt werden oder auch das gleiche wie vorher.
Figur 5 zeigt eine beispielhafte Außensicht des bereits erwähnten erfindungsgemäßen Fahrzeugs 15. In der in Figur 5 gezeigten Darstellung wird die Anwendung des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers 1 und entsprechend der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 14 zur Ausbildung einer Fahrzeugheckleuchte deutlich.
Figur 6 zeigt beispielhaft verschiedene Lissajou-M uster 11. Je nach Anwendungsfall und gewünschtem Muster können diese dann mittels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 14 dargestellt werden. Jeweilige Lissajou-Muster 11 bzw. Knotenmuster 8 können dabei statisch erscheinen oder auch bewegt, sprich animiert.
Figur 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ansteuern der Beleuchtungsvorrichtung 14, also entsprechend des oder der Lichtmustererzeuger(s) 1. In einem Verfahrensschritt 701 wird dem Steuergerät 7 mitgeteilt, welche Auswahlvariable 21 ausgegeben werden soll. Entsprechende Vorgaben können dem Steuergerät 7 von extern beispielsweise über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle mitgeteilt werden, oder aber auch in Abhängigkeit eines Fahrzeugparameters, beispielsweise werden für verschiedene Fortbewegungsgeschwindigkeitsbereiche des Fahrzeugs 15 individuelle Auswahlvariablen 21 bestimmt.
In einem Verfahrensschritt 702 wählt das Steuergerät 7 in Abhängigkeit der Auswahlvariablen 21 verschiedene Steuersignale mit jeweils unterschiedlichen charakteristischen Frequenzen aus und übergibt diese zum Ansteuern im Verfahrensschritt 703 an den Aktor 6. Im Verfahrensschritt 704 wird hierdurch der Spiegel 5 bewegt bzw. zu Schwingungen angeregt.
Im Verfahrensschritt 705 wird ein entsprechendes Knotenmuster 8 bzw. Lissajou-Muster 11 auf dem Schirm 4 projiziert.
Figur 8 verdeutlicht den Ablauf zum Einstellen des Verhaltens des Steuergeräts 7 unter welchen Randbedingungen welche Auswahlvariable 21 ausgewählt werden soll.
In einem Verfahrensschritt 801 stellt ein Nutzer des Fahrzeugs 15 über eine Mensch- Maschine-Schnittstell ein, welches Steuersignal im Steuergerät 7 für welche Randbedingungen ausgegeben werden soll. Dabei können dem Nutzer visuell die hierdurch einstellbaren Knotenmuster 8 angezeigt werden. Gemäß einer Einstellung 802 wählt der Nutzer ein während der Fahrt mit dem Fahrzeug 15 dauerhaft statisch leuchtendes Knotenmuster 8 aus. Dabei kann er selbst festlegen, welches Steuersignal hierzu verwendet werden soll, sprich der Nutzer kann die jeweilige charakteristische Frequenz des Steuersignals auswählen oder einstellen.
Gemäß einer Einstellung 803 wählt das Fahrzeug 15 das jeweilige Steuersignal automatisch in Abhängigkeit eines eingestellten Fahrmodus, wie ein Komfort-, Sportoder dynamischer Fahrmodus, aus.
Gemäß einer Einstellung 804 wählt das Fahrzeug 15 in Abhängigkeit eines rückwärtig gemessenen Abstands zu einem dem Fahrzeug 15 folgenden Fremdfahrzeug das jeweilige Steuersignal selbst aus. So wird vom Steuergerät 7 die Auswahlvariable 21 geändert, wenn sich der Abstand zwischen dem Fahrzeug 15 und dem folgenden Fremdfahrzeug ändert.
Gemäß einer Einstellung 805 erfolgt das Anpassen der Auswahlvariable 21 und entsprechend der Steuersignale in Abhängigkeit der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 15. Die Geschwindigkeitsbereiche zu denen jeweils das gleiche Knotenmuster angezeigt wird können beliebig definiert werden, beispielsweise: Stillstand, Tastgeschwindigkeit, Schrittgeschwindigkeit, Schrittgeschwindigkeit bis 30 km/h, 30 km/h bis 50 km/h, 50 km/h bis 100 km/h und größer als 100 km/h. Es kann auch ein Geschwindigkeitsbereich für eine Rückwärtsfahrt existieren.
Figur 9 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Eingabemaske 22 zum Einstellen der darzustellenden Knotenmuster 8 durch den Nutzer des Fahrzeugs 15. Über ein Auswahlfeld 23 kann der Nutzer die Art des Steuersignals auswählen, beispielsweise eine harmonische Schwingung, ein Rechteckimpuls oder ein Sägezahnimpuls.
Über einen Regler 24 kann der Nutzer die Amplitude des Steuersignals, sprich bei einem Audiofile die Lautstärke, einstellen.
Über einen Regler 25 kann der Nutzer verschiedene Modulationen für das Steuersignal einstellen.
Über einen Regler 26 kann der Nutzer die charakteristische Frequenz einstellen. Eine Rasterung kann gemäß beliebiger Schrittweiten erfolgen, beispielsweise in 1 Hz Schritten.
Über ein Auswahlfeld 27 kann der Nutzer das so erzeugbare Steuersignal akustisch und/oder visuell über einen Anzeigebereich 28 ausgeben. Im Anzeigebereich 28 kann auch das entsprechend darstellbare Knotenmuster 8 visualisiert werden. Über ein Auswahlfeld 29 können fertiggestellte Steuersignale gespeichert und/oder geladen werden.
In dem Beispiel in Figur 9 sind Einstellfelder 30 für drei unterschiedliche Steuersignale dargestellt. Der Nutzer kann auswählen, dass die entsprechenden Steuersignale zur Erzeugung eines gemeinsamen Steuersignals fusioniert werden sollen. Eine Ansteuerung kann jedoch auch mit einem einzigen der dargestellten Steuersignale erfolgen.

Claims

Patentansprüche Lichtmustererzeuger (1), umfassend: einen Lasergenerator (2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), einen für den Laserstrahl (3) zumindest teilweise transparenten Schirm (4), wenigstens einen im Strahlengang des Laserstrahls (3) angeordneten beweglichen Spiegel (5) zum Ablenken des Laserstrahls (3) in Richtung des Schirms (4), je einen Aktor (6) zur Betätigung des Spiegels (5) und ein Steuergerät (7) zum Ansteuern des jeweiligen Aktors (6), wobei das Steuergerät (7), der Aktor (6) und der wenigstens eine Spiegel (5) dazu eingerichtet sind den Laserstrahl (3) so auf den Schirm (4) abzulenken, dass der Laserstrahl (3) auf dem Schirm (4) kontinuierlich entlang einer in sich geschlossenen Bahn führbar ist, sodass der Laserstrahl (3) auf dem Schirm (4) ein Knotenmuster (8) erzeugt, wobei der Schirm (4) dabei eine ausreichende Transparenz zum Hindurchlassen von Licht aufweist, sodass das Knotenmuster (8) von der Seite auf die der Laserstrahl (3) trifft gegenüberliegenden Seite aus wahrnehmbar ist, und wobei das Steuergerät (7) den Aktor (6) mittels wenigstens eines Steuersignals mit einer charakteristischen Frequenz ansteuert, im Steuergerät (7) sich durch zumindest unterschiedliche charakteristische Frequenzen unterscheidende Steuersignale vorgehalten werden oder durch das Steuergerät (7) erzeugbar sind und ein jeweiliges Steuersignal zum Ansteuern des Aktors (6) vom Steuergerät (7) in Abhängigkeit einer Auswahlvariable (21) auswählbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (6) dazu eingerichtet ist den Spiegel (5) oder ein den Spiegel tragendes Haltelement (9) translatorisch zu bewegen. Lichtmustererzeuger (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (6) von einem Piezoelement oder einem Lautsprecher ausgebildet ist. Lichtmustererzeuger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (5) eine konvexe oder konkave Krümmung aufweist. Lichtmustererzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (5) über ein Haltelement (9) in Form eines sich im Wesentlichen orthogonal von einer Translationsrichtung (T) des Aktors (6) vom Aktor (6) wegerstreckenden Hebelarms (10) an den Aktor (6) angeschlossen ist. Lichtmustererzeuger (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (10) unterschiedliche Biegesteifigkeiten in seine Hauptausdehnungsrichtung und eine Richtung quer hierzu aufweist. Lichtmustererzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (6) über ein Dämpfungselement (12) an eine übergeordnete Struktur (13) angeschlossen ist. Lichtmustererzeuger (1), umfassend: einen Lasergenerator (2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), einen für den Laserstrahl (3) zumindest teilweise transparenten Schirm (4), wenigstens einen im Strahlengang des Laserstrahls (3) angeordneten beweglichen Spiegel (5) zum Ablenken des Laserstrahls (3) in Richtung des Schirms (4), je einen Aktor (6) zur Betätigung des Spiegels (5) und ein Steuergerät (7) zum Ansteuern des jeweiligen Aktors (6), wobei das Steuergerät (7), der Aktor (6) und der wenigstens eine Spiegel (5) dazu eingerichtet sind den Laserstrahl (3) so auf den Schirm (4) abzulenken, dass der Laserstrahl (3) auf dem Schirm (4) kontinuierlich entlang einer in sich geschlossenen Bahn führbar ist, sodass der Laserstrahl (3) auf dem Schirm (4) ein Knotenmuster (8) erzeugt, wobei der Schirm (4) dabei eine ausreichende Transparenz zum Hindurchlassen von Licht aufweist, sodass das Knotenmuster (8) von der Seite auf die der Laserstrahl (3) trifft gegenüberliegenden Seite aus wahrnehmbar ist, und wobei das Steuergerät (7) den Aktor (6) mittels wenigstens eines Steuersignals mit einer charakteristischen Frequenz ansteuert, im Steuergerät (7) sich durch zumindest unterschiedliche charakteristische Frequenzen unterscheidende Steuersignale vorgehalten werden oder durch das Steuergerät (7) erzeugbar sind und ein jeweiliges Steuersignal zum Ansteuern des Aktors (6) vom Steuergerät (7) in Abhängigkeit einer Auswahlvariable (21) auswählbar ist, und wobei der Aktor (6) dazu eingerichtet ist den Spiegel (5) oder ein den Spiegel (5) tragendes Haltelement (9) rotatorisch zu bewegen, wobei der Spiegel (5) so an den Aktor (6) angeschlossen ist, dass er mit einem Winkel (a) gegenüber seiner Rotationsachse (R) geneigt ist, gekennzeichnet durch wenigstens zwei im Strahlengang des Laserstrahls (3) angeordnete Spiegel (5), wobei die Spiegel (5) so zueinander angeordnet und ausgerichtet sind, dass der Laserstrahl (3) bei Rotation der Spiegel (5) auf dem Schirm (4) entlang eines Lissajou-M usters (11) bewegt wird. Beleuchtungsvorrichtung (14), gekennzeichnet durch wenigstens einen Lichtmustererzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Fahrzeug (15), gekennzeichnet durch wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung (14) nach Anspruch 8, insbesondere eine als Heckleuchte ausgeführte Beleuchtungsvorrichtung (14). Verfahren zum Ansteuern einer von einem Fahrzeug (15) nach Anspruch 9 umfassten Beleuchtungsvorrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlvariable (21) in Abhängigkeit eines Fahrzeugparameters, eines vom Fahrzeug (15) gemessenen Abstands zu einem dem Fahrzeug (15) folgenden Fremdfahrzeug und/oder einer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle eingegebenen Bedienhandlung durch eine Recheneinheit des Fahrzeugs (15) bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
- das in Abhängigkeit der Auswahlvariable (21) durch das Steuergerät (7) ausgewählte Steuersignal visuell und/oder akustisch im Fahrzeug (15) ausgegeben wird; und/oder
- das in Abhängigkeit des jeweiligen Steuersignals auf dem Schirm (4) erzeugbare Knotenmuster (8) visuell im Fahrzeug (15) ausgegeben wird.
PCT/EP2023/060023 2022-06-08 2023-04-18 Lichtmustererzeuger, beleuchtungsvorrichtung, fahrzeug und verfahren zum ansteuern einer solchen beleuchtungsvorrichtung WO2023237250A1 (de)

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