DE102015012568A1 - Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung der Scheinwerfervorrichtung - Google Patents

Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung der Scheinwerfervorrichtung Download PDF

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Abstract

Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug zur Erzeugung eines Lichtes wird vorgesehen, wobei das Licht ein gerichtetes Spotlicht mit einer Leuchtrichtung und mit einer Spotlichtverteilung (3) sowie ein Orientierungslicht mit einer im Verhältnis zum Spotlicht breiteren Orientierungslichtverteilung (2) umfasst, wobei die Leuchtrichtung des Spotlichts horizontal und vertikal verstellbar ist, und die Spotlichtverteilung (3) zur Entblendung von Verkehrsteilnehmern wenigstens teilweises abblendbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Scheinwerfervorrichtung eines Fahrzeuges sowie ein Verfahren zur Steuerung der Scheinwerfervorrichtung.
  • Scheinwerferanlagen von Fahrzeugen umfassen mehr und mehr durch spezielle Steuerungen ansteuerbare Scheinwerfervorrichtungen, um zu gewährleisten, dass einerseits ein Fahrer des Fahrzeuges möglichst frühzeitig eine zu befahrene Wegstrecke und relevante Objekte erkennen kann und, andererseits, eine Blendung von weiteren Verkehrsteilnehmern vermieden werden. So wird durch eine Abblendautomatik das Fernlicht in bestimmten Bereichen der Fernlichtverteilung gezielt unterdrückt, um Verkehrsteilnehmer vor Blendung zu schützen.
  • Die Ausblendung bestimmter Bereiche in der Fernlichtverteilung durch die Automatik ist unter anderem als GFHB (Glare-Free-High-Beam), GFHB-Automatik oder ADB (Adaptive Driving Beam) bekannt.
  • Zur Vermeidung der Blendung von Verkehrsteilnehmern muss dabei das Fernlicht eingeschränkt werden, wodurch die Sicht des Fahrzeugfahrers und somit der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit erheblich beeinträchtigt werden können.
  • Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Scheinwerfervorrichtung und ein Verfahren zur deren Steuerung anzugeben, um den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit des Fahrzeugfahrers zu verbessern.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug zur Erzeugung eines Lichtes, das ein gerichtetes Spotlicht mit einer Leuchtrichtung und mit einer Spotlichtverteilung sowie ein Orientierungslicht mit einer im Verhältnis zum Spotlicht breiteren Orientierungslichtverteilung umfasst. Die Leuchtrichtung des Spotlichts ist horizontal und vertikal verstellbar und die Spotlichtverteilung ist zur Entblendung von Verkehrsteilnehmern wenigstens teilweises abblendbar.
  • Somit wird eine adaptive Scheinwerfervorrichtung bereitgestellt, so dass durch die Verstellbarkeit und die Abblendbarkeit des Spotlichts bestimmte Bereiche im Blickfeld des Fahrers gezielt ausgeleuchtet werden können, ohne dabei Verkehrsteilnehmer zu blenden.
  • Dadurch wird die Fahrsicherheit sowie das Gesamtfahrerlebnis bei Nachtfahrten gesteigert werden.
  • Die Leuchtrichtung des Spotlichts wird als Richtung des Spotlichtverteilungsschwerpunktes bei nicht abgeblendetem Spotlicht (d. h. ohne Aktivierung der Abblendung) definiert.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Orientierungslichtverteilung im Wesentlichen unterhalb einer Abblendebene.
  • Bei ebenen Straßen wird Abblendebene als eine parallel zu der Straßenebene liegende Ebene etwa auf der Scheinwerferhöhe definiert, unterhalb der ein direktes Scheinwerferlicht Verkehrsteilnehmer nicht blendet kann.
  • Somit können Verkehrsteilnehmer durch das Orientierungslicht auf einer ebenen Straße nicht geblendet werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die obere Kante der Orientierungslichtverteilung mit einer einstellbaren Blende im Strahlengang des Orientierungslichts definierbar.
  • Mit der Einstellung der Blende kann beispielsweise eine Blendung des Gegenverkehrs durch das Orientierungslicht auch bei unebenen Straßen vermieden werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Spotlichtverteilung im Wesentlichen oberhalb der Abblendebene.
  • Dadurch kann mit dem Spotlicht ferne Bereiche ausgeleuchtet werden, die außerhalb Beleuchtungsfeldes des Orientierungslichts liegen.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leuchtrichtung des Spotlichts mechanisch verstellbar. Dies kann auf einfache Weise durch mechanische Verstellung eines oder mehrerer optischen Elemente, wie Linsen und/oder Reflektoren, im Strahlengange des Spotlichts oder durch die Ausrichtung eines gesamten Spotlichtmoduls erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Spotlichtverteilung bei nicht abgeblendetem Spotlicht in ihrem mittleren Bereich im Durchschnitt höhere Lichtstärke als in Randbereichen auf.
  • Dadurch wird gewährleistet, dass sich in der Nähe – wie etwa am Straßenrand – befindenden Objekte, nicht zu stark beleuchtet werden, während in der Ferne liegende Interessensbereiche stärker ausgeleuchtet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Scheinwerfervorrichtung werden als Leuchtmittel Halbleiterlichtquellen, insbesondere LED oder Halbleiterlaser vorgesehen.
  • Halbleiterlichtquellen zeichnen sich durch lange Lebensdauer und hohe Effizienz aus. Durch die Verwendung von Halbleiterlasern kann außerdem die Lichtqualität und Lichtstärke weiter erhöht werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist als Spotlichtquelle eine LED-Matrix-Lichtquelle vorgesehen.
  • Dadurch können die Leuchtrichtung und die Abblendung auf einfache Weise durch Ansteuerung der LEDs der LED-Matrix eingestellt werden.
  • In einer LED-Matrix-Lichtquelle werden die als Leuchtmittel verwendeten LEDs als eine LED-Matrix in Reihen nebeneinander angeordneten. Im einfachsten Fall ist eine LED-Matrix eine aus einer LED-Reihe bestehende Matrix.
  • Die Ausrichtung und die Abblendung des Spotlichts kann somit rein elektrisch ohne mechanisch bewegliche Teile realisiert werden, wodurch sowohl die Reaktionsschnelligkeit als auch die Zuverlässigkeit der Scheinwerfervorrichtung erhöht wird.
  • Außerdem kann die Lichtverteilung durch Hoch- bzw. Herunterdimmen der LEDs oder LED-Cluster stufenlos variiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Scheinwerfervorrichtung als Multipixelsystem ausgebildet, in dem Spotlichtverteilung pixelartig aus auf einzelne LEDs zurückzuführenden Teillichtkegeln gebildet wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Orientierungslichtverteilung ebenfalls pixelartig aus auf einzelne LEDs zurückzuführenden Teillichtkegeln gebildet.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung überschneiden sich Mantelflächen benachbarter Teillichtkegel wenigstens teilweise.
  • Dadurch wird die Spotlichtverteilung geglättet, so dass die pixelartige Struktur für den Fahrer weniger wahrnehmbar ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung weisen wenigsten zwei benachbarte Lichtkegel Winkelüberschneidungen bis zu 3 Grad insbesondere zwischen 0,5 und 2 Grad, noch insbesondere zwischen 1,0 und 1,3 Grad auf.
  • Bei diesen Überschneidungswinkeln können gleichzeitig eine Abblendung mit hoher Auflösung und eine Unterdrückung der Pixel-Wahrnehmbarkeit der Lichtverteilung erzielt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird auch für das Orientierungslicht eine LED-Matrix-Lichtquelle vorgesehen, wobei die LEDs der Orientierungslichtquelle und die LEDs der Spotlichtquelle auf einem gemeinsamen Trägersubstrat matrixartig angeordnet sind.
  • Dadurch kann auf kompakte und einfache Weise eine vollfunktionsfähige Multi-Pixel-Scheinwerferlichtquelle realisiert werden, die es ermöglicht, sowohl das Orientierungslicht als auch das Spotlicht durch eine direkte Ansteuerung der LEDs zu steuern.
  • Beispielswese können durch Ausschalten oder Herunterdimmen einer oder mehrerer LEDs in der Scheinwerferlichtverteilung Bereiche gezielt ausgeblendet werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Scheinwerfersystem eines Fahrzeugs vorgesehen, das eine Scheinwerfervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Ferner weist das Scheinwerfersystem eine Sensorik auf, welche einen Umgebungssensor zur Erfassung von Verkehrsteilnehmern in einer aktuellen Umgebung, sowie einen Fahrerassistenzsensor zur Erfassung einer aktuellen Blicksituation des Fahrers umfasst. Zudem ist eine Steuereinheit zur Steuerung der Scheinwerfervorrichtung vorgesehen, wobei das Scheinwerfersystem so ausgebildet ist, dass die Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der aktuellen Blicksituation des Fahrers einstellbar ist und eine Spotlichtverteilung gemäß der aktuellen Verkehrssituation zur Entblendung von Verkehrsteilnehmern wenigstens teilweise abblendbar ist.
  • Somit wird ein adaptives Scheinwerfersystem bereitgestellt, in dem durch die Einstellbarkeit der Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der aktuellen Blicksituation des Fahrers und durch die Abblendung der Spotlichtverteilung gemäß der aktuellen Verkehrssituation bestimmte Bereiche im Blickfeld des Fahrers gezielt ausgeleuchtet werden können, ohne dabei Verkehrsteilnehmer zu blenden.
  • Dadurch wird die Fahrsicherheit sowie das Gesamtfahrerlebnis bei Nachtfahrten gesteigert.
  • Der Fahrerassistenzsensor kann im Innenraum des Fahrzeugs auf der Fahrerseite, insbesondere obererhalt der Windschutzscheibe eingerichtet sein.
  • Dadurch kann die Blicksituation des Fahrers erfasst werden, ohne seine Sicht zu beinträchtige.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die aktuelle Blicksituation des Fahrzeugfahrers eine aktuelle Blickrichtung des Fahrers.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Fahrerassistenzsensor als ein sogenannter Eye-Tracking-Sensor ausgebildet. Der Fahrerassistenzsensor ermöglicht somit eine sogenannte Eye-Tracking Funktion, so dass das Blickverhalten des Fahrers wie Sakkade oder Fixierung auf bestimmte Ziele erfasst werden können.
  • Daraus kann ein Interessensbereich des Fahrers ermittelt werden, um sodann das Spotlicht darauf auszurichten.
  • Somit wird der Lichtschwerpunkt genau dorthin bewegt, wo der Fahrer ihn braucht, sodass sich das Scheinwerferlicht quasi instantan anpassen kann, was insbesondere bei Gefahrensituation wie bei Wildwechsel, oder wenn ein Passant unerwartet auf die Straße tritt, entscheidend sein kann.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sensorik einen Lenkradstellungssensor zu Erfassung einer aktuellen Lenkradstellung und das Scheinwerfersystem ist so ausgebildet, dass die Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der Lenkradstellung einstellbar ist.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfasst der Fahrerassistenzsensor die Kopfeinstellung des Fahrers woraus Sichtfenster ermittelt wird.
  • Das Spotlicht kann dann gemäß dem ermittelten Sichtfenster des Fahrers ausgerichtet werden.
  • Damit kann sich das Spotlicht auch bei fehlendem Interessensbereich oder bei einer geraden Fahrt aus der Fahrerperspektive gesehen optimal ausrichten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer Scheinwerfervorrichtung in einem Scheinwerfersystem nach einem Aspekt der Erfindung vorgesehen, das folgende Schritte umfasst:
    • – Erfassen einer aktuellen Verkehrssituation im Hinblick auf Präsenz und Position von Verkehrsteilnehmern,
    • – Erfassen einer aktuellen Fahrerblicksituation,
    • – Ausrichtung des Spotlichts entsprechend der Fahrerblicksituation,
    • – wenigstens teilweises Abblenden des Spotlichts zur Entblendung der erfassten Verkehrsteilnehmer.
  • Durch die Ausrichtung des Spotlichts entsprechend der Fahrerblicksituation und durch die Abblendung der Spotlichtverteilung gemäß der aktuellen Verkehrssituation können bestimmte Bereiche im Blickfeld des Fahrers gezielt ausgeleuchtet werden, ohne dabei Verkehrsteilnehmer zu blenden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bleibt die Orientierungslichtverteilung im Verhältnis zur Spotlichtverteilung konstant.
  • Dadurch bleibt die Orientierungsmöglichkeit des Fahrers erhalten, auch wenn dieser situationsbedingt nicht auf die Straße schaut, oder über einen maximalen Erkennungs- und Adaptionswinkel des Lichtsystems hinwegblickt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird aus der erfassten aktuellen Fahrerblicksituation ein Interessensbereich des Fahrers ermittelt, worauf das Spotlicht gerichtet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Interessensbereich durch Analyse der Sakkade über eine vordefinierte Erfassungszeit ermittelt, in dem die Häufigkeit des Aufenthalts des Blickes in unterschiedlichen Richtungen innerhalb der Erfassungszeit ausgewertet wird.
  • Die Erfassungszeit kann in Abhängigkeit der Verkehrsdichte und/oder Fahrgeschwindigkeit im Bereich von 5 ms bis 100 ms eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Interessenfokus durch Ermittlung einer Verweildauer des Blickes des Fahrers in unterschiedliche Richtungen ermittelt.
  • Bleibt beispielsweise der Blick des Fahrers über eine bestimmte Schwellzeit in einer Richtung haften, so wird diese Richtung als auf einen Interessensbereich zeigende Richtung erfasst und das Spotlicht wird in diese Richtung gelenkt.
  • Die Schwellzeit kann im Bereich von 5 ms bis 30 ms eingestellt werden.
  • Durch die Einstellung der Schwellzeit kann ein ”nervöses Verhalten” des Scheinwerfers, sprich Irritationen des Fahrers, verursacht durch unnötiges Herumführen des Spotlichts vermieden werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Lichtintensität auf die jeweils detektierte Blickrichtung angepasst.
  • Dadurch wird gewährleistet, dass sich in der Nähe – wie etwa am Straßenrand – befindenden Objekte, nicht zu stark beleuchtet werden, während in der Ferne liegenden Interessensbereiche stärker ausgeleuchtet werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine aktuelle Lenkradstellung des Fahrzeugs erfasst und bei Abwesenheit eines ausgeprägten Interessensbereichs des Fahrers die Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der Lenkradstellung einstellt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Spotlicht als blendfreies Fernlicht ausgebildet, in dem einzelne Lichtsegmente den Interessensbereich des Fahrers überproportional stark ausleuchten, während erkannte Verkehrsteilnehmer ausgeblendet werden, um diese nicht zu blenden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug angegeben, das ein Scheinwerfersystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist, so dass die Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der aktuellen Blicksituation des Fahrers einstellbar ist und die Spotlichtverteilung gemäß der aktuellen Verkehrssituation zur Entblendung von Verkehrsteilnehmern wenigstens teilweises abblendbar ist.
  • Somit wird das Auto mit einem adaptiven Scheinwerfersystem ausgestattet, in dem durch die Einstellbarkeit der Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der aktuellen Blicksituation des Fahrers und durch die Abblendung der Spotlichtverteilung gemäß der aktuellen Verkehrssituation bestimmte Bereiche im Blickfeld des Fahrers gezielt ausgeleuchtet werden können, ohne dabei Verkehrsteilnehmer zu blenden.
  • In einer Ausführungsform weist das Fahrzeug einen Umgebungssensor auf, der in einem Frontbereich des Fahrzeuges angeordnet ist.
  • In einer Ausführungsform ist der Umgebungssensor als optischer Sensor ausgebildet.
  • Dabei ist der optische Sensor bevorzugt in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass sich das Sichtfeld des optischen Sensors zumindest abschnittsweise mit dem Lichtkegel der Scheinwerfer des Fahrzeugs deckt, welche zur Ausleuchtung der Fahrbahn von dem Fahrzeug dienen.
  • Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optischen Sensor um eine Kamera, So sind in gewöhnlichen Fahrzeugen integrierte Kamerasysteme bekannt, beispielsweise um Daten für eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen zu liefern, so dass deren Funktion genutzt werden kann, ohne dass aufwendige und kostspielige Umbauten vonnöten werden. Beispielsweise können die optischen Sensoren Bestandteil einer Totwinkelüberwachung bei der Bobachtung überholender oder spurbenachbarter Fahrzeuge sein, wobei die Sensoren aus mindestens einer Kamera im Rückspielgel beziehungsweise im Bereich des Rückspiegels des Fahrzeugs bestehen können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem optischen Sensor um ein Radar. Als Radar werden allgemein Ortungsgeräte auf der Basis elektromagnetischer Wellen außerhalb des sichtbaren Spektrums im Radiofrequenzbereich verstanden. Daher eignet sich der Radar besonders zum Detektieren von möglicherweise überholenden Fahrzeugen auf schlecht beleuchteten Straßen. Auch sind Radarsystem als Bestandteil einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen bekannt, beispielswese zur Unterstützung eines Fahrers im Verkehr, beispielsweise beim Spurwechsel, so dass deren Funktion genutzt werden kann, ohne dass aufwendige und kostspielige Umbauten vonnöten werden.
  • Weiter kann es sich beim optischen Sensor auch um ein Lidar handeln. Die Grundfunktion eines Lidar-Systems besteht in der Entfernungsmessung. Das Instrument sendet Laserpulse aus und detektiert das von einem Objekt zurückgestreute Licht. Aus der Laufzeit der Signale und der Lichtgeschwindigkeit kann ein Objekt detektiert und insbesondere die Entfernung zu dem Objekt berechnet werden. So lässt das zurückfallende Licht des Lasers von einer Oberfläche des Objektes Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit und die Position des Objekts, beispielsweise eines möglicherweise überholenden Kraftzeugs zu.
  • Ferner kann es bei dem optischen Sensor aber auch um jeden weiteren optischen Sensor handeln, welcher geeignet ist, ein vorbeifahrendes bzw. entgegenkommendes Fahrzeug zu erkennen.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Gegenverkehr.
  • 2 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 mit Gegenverkehr.
  • 3 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Gegenverkehr.
  • 4 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Gegenverkehr.
  • 5 zeigt schematisch einen optischen Aufbau zur Erzeugung eines Orientierungslichts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 6 zeigt schematisch einen optischen Aufbau zur Erzeugung eines Spotlichts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 7 zeigt schematisch einen optischen Aufbau eines Multi-Pixel-Scheinwerfers.
  • 1 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung eines Fahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Gegenverkehr.
  • Zur besseren Visualisierung sind Lichtverteilungen mit Hilfe der Linien mit gleicher Lichtstärke dargestellt worden.
  • Das Scheinwerferlicht mit einer Scheinwerferlichtverteilung 1 umfasst ein Orientierungslicht mit einer Orientierungslichtverteilung 2 und ein Spotlicht mit einer Spotlichtverteilung 3, so dass die Scheinwerferlichtverteilung 1 der 1 im Wesentlichen aus diesen beiden Lichtverteilungen gebildet ist.
  • Die in 1 dargestellte Scheinwerferlichtverteilung 1 entspricht einer Fahrsituation auf einer Straße oder Autobahn ohne Gegenverkehr.
  • Die Zwei durchgezogenen schrägen Linien stellen schematisch die Fahrbahn 6 dar.
  • Die Orientierungslichtverteilung 2 liegt tiefer als die Spotlichtverteilung 3 und ist insgesamt breiter als die Spotlichtverteilung 3.
  • Die horizontale gestrichelte Linie zeigt die sogenannte Abblendlinie 4 und ist die Überschneidungslinie zwischen der Bildebene und der Abblendebene, die eine obere Grenze für ein Abblendlicht definiert.
  • Die Orientierungslichtverteilung 2 liegt unterhalb der Abblendlinie, so dass durch das Orientierungslicht Gegenverkehr nicht geblendet werden kann.
  • Die senkrechte gestrichelte Linie stellt die Fahrbahnmittellinie 5 in der Fahrrichtung dar. Die Scheinwerferlichtverteilung 1 der 1 ist im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich der Fahrbahnmittellinie 5.
  • Eine hier nicht dargestellte Sensorik, mit einem Umgebungssensor und mit einem Fahrerassistenzsensor erfasst Information über eine aktuelle Blicksituation des Fahrers sowie eine aktuelle Verkehrssituation im Hinblick auf Präsenz und Position von Verkehrsteilnehmern in der Umgebung des Fahrzeugs. Die aktuelle Blicksituation des Fahrers wird mit Hilfe eines Eye-Tracking-Sensors erfasst.
  • Die Lichtverteilung kann von einer Steuereinheit des Scheinwerfers entsprechend der von der Sensorik erfassten Information angesteuert werden.
  • Alternativ kann der Fahrerassistenzsensor die Kopfstellung des Fahrers und somit das Sichtfenster des Fahrers ermitteln.
  • Die Spotlichtverteilung kann in horizontaler und in vertikaler Richtung verstellt werden. Dies wird durch die horizontalen und vertikalen Pfeile in 1 verdeutlicht.
  • In diesem Beispiel erfolgt die horizontale bzw. vertikale Versetzung der Leuchtrichtung des Spotlichts mit Hilfe verstellbarer optischer Elemente des Scheinwerfers.
  • Wie man an den Lichtverteilungen anhand der Lichtstärkelinien erkennt, ist die Lichtstärke im mittleren Bereich der Lichtverteilung des Spotlichts höher als Randbereichen.
  • 2 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 im Falle eines Gegenverkehrs.
  • In diesem Fall ist die Scheinwerferlichtverteilung 1 derart angepasst worden, dass das auf der Fahrbahn 6 entgegenkommende Fahrzeug 7, ausgeblendet wird.
  • Dies wird durch eine entsprechende Einschränkung des Lichtkegels des Spotlichts erzielt. In diesem Fall die Spotlichtverteilung 3 im Wesentlichen auf die rechte Hälfte der ursprünglichen Spotlichtverteilung (vgl. 1) beschränkt.
  • Eine Anpassung des Orientierungslichts in diesem Fall ist nicht erforderlich, da die Orientierungslichtverteilung unterhalb der Abblendlinie liegt.
  • 3 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bei abwesendem Gegenverkehr.
  • Die in 3 gezeigte Lichtverteilung entspricht einer sogenannten Multi-Pixel-Scheinwerfer-Lichtverteilung. Dabei wird die Spotlichtverteilung 3 pixelartig aus Teillichtkegeln gebildet, die dicht aneinander liegen und sich zum Teil sogar überlagern, so dass die Mantelflächen benachbarter Teillichtkegel zum Teil überschneiden.
  • Winkelüberlappungen benachbarter Pixel betragen in diesem Beispiel etwa 1, 2 Grad.
  • In diesem Beispiel weist die Spotlichtverteilung 3 zwei aufeinandergelegte Reihen von Pixeln auf.
  • Als Lichtquelle für das Spotlicht ist eine LED-Matrix-Lichtquelle vorgesehen, die einzelnen Pixel gehen jeweils auf einzelne LEDs zurück, die einzeln steuerbar sind.
  • So kann die Spotlichtverteilung durch hoch- bzw. herunterdimmen einzelner LEDs pixelweise modifiziert werden.
  • 4 zeigt schematisch eine Scheinwerferlichtverteilung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bei vorhandenem Gegenverkehr.
  • In diesem Fall ist die Scheinwerferlichtverteilung 1 derart angepasst worden, dass der Gegenverkehr, der hier als ein auf der Fahrbahn 6 entgegenkommendes Fahrzeug 7 dargestellt ist, ausgeblendet wird.
  • Für diesen Zweck sind in den beiden Pixelreihen der Spotlichtverteilung jeweils zwei Segmente, insgesamt also vier Pixel, ausgeblendet worden.
  • Dieses Beispiel verdeutlicht, wie die Spotlichtfunktion und die Abblendfunktion auf einfache Weise kombiniert werden.
  • 5 zeigt schematisch einen optischen Aufbau zur Erzeugung eines Orientierungslichts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Der optische Aufbau zur Erzeugung des Orientierungslichts 8 weist LEDs 9 als Leuchtmittel sowie eine Optik auf, die eine Linse 10 und einen Reflektor 11 umfasst. LEDs 9 sind auf einem Substrat 12 in einer Reihe angeordnet.
  • Der in 5 gezeigt Strahlengang weist einen Fokusbereich 13 auf, in dem eine Blende 14 platziert ist.
  • Durch die Blende 14 wird eine obere Kante der Orientierungslichtverteilung derart festgelegt, dass die Abblendlinie vom Orientierungslicht nicht überschritten wird.
  • 6 zeigt schematisch einen optischen Aufbau zur Erzeugung eines Spotlichts gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • Der optische Aufbau 16 zur Erzeugung des Spotlichts zeigt zum Teil große Ähnlichkeit mit dem optischen Aufbau 8 der 5 zur Erzeugung des Orientierungslichts. Deshalb werden entsprechende Teile in 5 und 6 mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
  • In diesem optischen Aufbau ist die Linse 10 eine justierbare Linse. Der Reflektor 11 ist ein justierbarer Reflektor.
  • Die doppelseitigen Pfeile in der Nähe des Reflektors 11 und der Linse 10 verdeutlichen die Verstellbarkeit dieser optischen Elemente.
  • Durch die horizontale und vertikale Verstellung des Reflektors kann die Leuchtrichtung des Spotlichts der aktuellen Blicksituation des Fahrzeugfahrers entsprechend eingestellt werden.
  • Die Einstellung der Breite der Spotlichtverteilung kann in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Justage der Linse 10 erfolgen.
  • 7 zeigt schematisch einen optischen Aufbau eines Multipixelscheinwerfers.
  • Der optische Aufbau 17 des Multipixelscheinwerfers umfasst eine Multipixellichtquelle 23 mit LED 9, die in vier Spalten und drei Zeilen 19, 20, 21 auf einem Trägersubstrat 12 angeordnet sind.
  • Die oberen zwei LED-Zeilen 19 und 20 sind für die Erzeugung des Spotlichts zuständig, während die untere LED-Zeile 21 das Licht für das Orientierungslicht liefern. Somit werden das Orientierungslicht und das Spotlicht in einem optischen Aufbau realisiert, in dem die LED 9 sowohl der Orientierungslichtquelle als auch der Spotlichtquelle auf einem gemeinsamen Trägersubstrat 12 matrixartig angeordnet sind. In diesem Fall ist der Trägersubstrat 12 ein keramisches Substrat. Alternativ kann auch eine Metallkernplatine als Trägersubstrat für LEDs genommen werden.
  • Das aus den LEDs 9 emittierte primäre Licht zur Erzeugung des Spotlichts und des Orientierungslichts wird schematisch durch kleine Lichtkegel 22 dargestellt.
  • Die Gesamtlichtverteilung des Scheinwerferlichts, das das Spotlicht und das Orientierungslicht umfasst, wird durch eine für diese beiden Lichtanteile gemeinsame Optik geformt. Der optische Aufbau 17 weist dafür eine Linsenoptik 26 mit einer justierbare Linse 10' auf.
  • Der Lichtkegel 15 des Spotlichts wird durch Teillichtkegel 18 gebildet, die auf einzelne LED 9 der Zeilen 19 und 20 zurückzuführen sind.
  • Der Lichtkegel 24 des Orientierungslichts wird durch Teillichtkegel 25 gebildet, die auf einzelne LED 9 der Zeile 21 zurückzuführen sind.
  • Damit werden mit dem in 7 gezeigten optischen Aufbau sowohl die Spotlichtfunktion als auch die Orientierungslichtfunktion mit einer gemeinsamen Optik und mit einem gemeinsamen Trägersubstrat für LED auf einfache Weise realisiert. Dabei werden die Lichtverteilungen sowohl des Orientierungslichtes als auch des Spotlichtes pixelartig aus Teillichtkegeln 18 derart zusammengesetzt, dass durch Ansteuerung der LEDs die Spotlichtverteilung 3 und die Orientierungsverteilung 2 sowohl geformt als auch gelenkt werden können.
  • 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Scheinwerfersystem eines Fahrzeugs gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung.
  • Das Scheinwerfersystem 50 weist eine Scheinwerfervorrichtung 51 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf.
  • Das Scheinwerfersystem 50 umfasst eine Sensorik 52 mit einem Umgebungssensor 53 zur Erfassung von Verkehrsteilnehmern in der Umgebung des Fahrzeugs sowie einen Fahrerassistenzsensor 54 zur Erfassung einer aktuellen Blicksituation des Fahrers.
  • Das Scheinwerfersystem 50 umfasst ferner eine Steuereinheit 40 zur Steuerung der Scheinwerfervorrichtung 51.
  • Außerdem weist das Scheinwerfersystem 50 eine Steuereinheit 60 sowie eine Scheinwerfersteuerung 65 zum Steuern einer Scheinwerferanlage 51 des Fahrzeuges auf.
  • Die Sensorvorrichtung 52 ist ausgebildet, Daten von dem Umgebungssensor 53 und von dem Fahrerassistenzsensor 54 zu erfassen.
  • Das Steuereinheit 60 weist eine Empfangsschnittstelle 61 zum Empfangen von Daten auf, welche Informationen über eine aktuelle Blicksituation des Fahrers und über die Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren.
  • Ferner umfasst das Steuereinheit eine Auswerteeinheit 63 zum Ermitteln anhand der empfangenen Daten, ob eine Anpassung eines aktuellen Steuerungszustandes der Scheinwerfervorrichtung 51 erforderlich ist.
  • Die Steuereinheit 60 weist ferner eine Ausgabeschnittstelle 64 zum Ausgeben von Signalen an eine Scheinwerfersteuerung 65 auf.
  • Die Auswerteeinheit 62 ist ausgebildet, die Ausgabeschnittstelle 63 dazu anzuweisen, Signale zur Anpassung des aktuellen Steuerungszustands der Scheinwerfervorrichtung 51 an die Scheinwerfersteuerung 64 auszugeben.
  • Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Scheinwerferlichtverteilung
    2
    Orientierungslichtverteilung
    3
    Spotlichtverteilung
    4
    Abblendebene
    5
    Fahrbahnmittellinie
    6
    Fahrbahn
    7
    Entgegenfahrendes Fahrzeug
    8
    optischer Aufbau zur Erzeugung eines Orientierungslichts
    9
    LEDs
    10
    Linse
    11
    Reflektor
    12
    Substrat
    13
    Fokuspunkt des Strahlengangs
    14
    Blende
    15
    Lichtkegel des Spotlichts
    16
    optischer Aufbau zur Erzeugung eines Spotlichts
    17
    optischer Aufbau eines Multipixel-Systems
    18
    Teillichtkegel des Spotlichts
    19
    LEDs für oberen Spotlichtbereich
    20
    LEDs für unteren Spotlichtbereich
    21
    LEDs für Orientierungslicht
    22
    Primäres Licht
    23
    Multipixellichtquelle
    24
    Lichtkegel des Orientierungslichts
    25
    Teillichtkegel des Orientierungslichts
    26
    Linsenoptik
    50
    Scheinwerfersystem
    51
    Scheinwerfervorrichtung
    52
    Sensorik
    53
    Umgebungssensor
    54
    Fahrerassistenzsensor
    60
    Steuereinheit
    61
    Empfangsschnittstelle
    62
    Auswerteeinheit
    63
    Ausgabeschnittstelle
    64
    Scheinwerfersteuerung

Claims (15)

  1. Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug zur Erzeugung eines Lichtes, das ein gerichtetes Spotlicht mit einer Leuchtrichtung und mit einer Spotlichtverteilung (3) sowie ein Orientierungslicht mit einer im Verhältnis zum Spotlicht breiteren Orientierungslichtverteilung (2) umfasst, wobei die Leuchtrichtung des Spotlichts horizontal und vertikal verstellbar ist, und die Spotlichtverteilung (3) zur Entblendung von Verkehrsteilnehmern wenigstens teilweise abblendbar ist.
  2. Scheinwerfervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Orientierungslichtverteilung (2) im Wesentlichen unterhalb einer Abblendebene (4) liegt.
  3. Scheinwerfersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spotlichtverteilung (3) im Wesentlichen oberhalb der Abblendebene (4) liegt.
  4. Scheinwerfervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spotlichtverteilung (3) bei nicht abgeblendetem Spotlicht in ihrem mittleren Bereich im Durchschnitt eine höhere Lichtstärke als in Randbereichen aufweist.
  5. Scheinwerfervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Leuchtmittel Halbleiterlichtquellen vorgesehen sind.
  6. Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 5, wobei als Lichtquelle für das Spotlicht eine LED-Matrix vorgesehen ist, und wobei die Leuchtrichtung und die Abblendung des Spotlichts durch Ansteuerung der LEDs (9) der LED-Matrix einstellbar sind.
  7. Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die LED-Matrix als Teil einer Hybrid-LED-Matrix ausgebildet ist, welche LEDs sowohl für das Spotlicht als auch für das Orientierungslicht enthält, wobei die Orientierungslichtverteilung (2) und die Spotlichtverteilung (3) durch eine gemeinsame Optik (26) geformt werden, und wobei die LEDs (9) der Hybrid-LED-Matrix in Spalten und Zeilen (19, 20, 21) auf einem gemeinsamen Trägersubstrat (12') derart angeordnet sind, dass wenigsten eine Zeile (21) der LEDs dem Orientierungslicht und wenigsten eine Zeile (19, 20) der LEDs (9) dem Spotlicht zugeordnet sind.
  8. Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die gemeinsame Optik (26) eine justierbare Linse (10') umfasst.
  9. Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Spotlichtverteilung und/oder Orientierungslichtverteilung pixelartig aus auf einzelne LEDs (9) zurückzuführenden Teillichtkegeln (18, 25) gebildet wird, und wobei sich Mantelflächen benachbarter Teillichtkegel (18, 25) zum Teil überschneiden.
  10. Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 9, wobei wenigstens zwei benachbarte Teillichtkegel (18, 25) Winkelüberschneidungen bis zu 3 Grad insbesondere zwischen 0,5 und 2 Grad, noch insbesondere zwischen 1,0 und 1,3 Grad aufweisen.
  11. Scheinwerfersystem eines Fahrzeugs aufweisend: – Eine Scheinwerfervorrichtung (51) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, – Eine Sensorik (52), welche einen Umgebungssensor (53) zur Erfassung von Verkehrsteilnehmern in einer aktuellen Umgebung, sowie einen Fahrerassistenzsensor (54) zur Erfassung einer aktuellen Blicksituation des Fahrers umfasst, – Eine Steuereinheit (60) zur Steuerung der Scheinwerfervorrichtung (51), wobei das Scheinwerfersystem (50) so ausgebildet ist, dass die Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der aktuellen Blicksituation des Fahrers einstellbar ist und die Spotlichtverteilung (3) gemäß der aktuellen Verkehrssituation zur Entblendung von Verkehrsteilnehmern wenigstens teilweise abblendbar ist.
  12. Scheinwerfersystem nach Anspruch 12, wobei die aktuelle Blicksituation des Fahrzeugfahrers eine aktuelle Blickrichtung und/oder ein aktuelles Sichtfenster des Fahrers umfasst.
  13. Verfahren zur Steuerung einer Scheinwerfervorrichtung in einem Scheinwerfersystem nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Erfassen einer aktuellen Verkehrssituation im Hinblick auf Präsenz und Position von Verkehrsteilnehmern, – Erfassen einer aktuellen Fahrerblicksituation, – Ausrichtung des Spotlichts entsprechend der Fahrerblicksituation, – wenigstens teilweises Abblenden des Spotlichts zur Entblendung der erfassten Verkehrsteilnehmer.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei aus der erfassten aktuellen Fahrerblicksituation ein Interessensbereich des Fahrers ermittelt wird, und wobei das Spotlicht auf den Interessensbereich ausgerichtet wird.
  15. Fahrzeug, welches ein Scheinwerfersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14 aufweist, so dass die Leuchtrichtung des Spotlichts gemäß der aktuellen Blicksituation des Fahrers einstellbar ist und die Spotlichtverteilung (3) gemäß der aktuellen Verkehrssituation zur Entblendung von Verkehrsteilnehmern wenigstens teilweises abblendbar ist.
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