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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Lichtstärke von Scheinwerferlicht eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug mindestens einen das Scheinwerferlicht erzeugenden Scheinwerfer aufweist und mindestens ein Scheinwerfer mehrere individuell ansteuerbare Lichtquellen aufweist, welche unterschiedliche Teilbereiche eines Lichtabstrahlmusters des Scheinwerferlichts erzeugen. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf eine Beleuchtung eines Geländebereichs vor einem Fahrzeug, insbesondere vor einem Kraftfahrzeug.
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Bei Fahrzeugscheinwerfern mit matrixartig angeordneten Lichtquellen wird in der Regel eine Lichtverteilung des von dem Scheinwerfer abgestrahlten oder erzeugten Scheinwerferlichts durch eine Überlagerung von Einzel-Lichtverteilungen oder Einzel-Lichtbündeln erzeugt, die von mehreren Lichtmodulen mit jeweils mehreren Lichtquellen erzeugt werden. Im einfachsten Fall liegen zwei Lichtmodule vor, nämlich jeweils eines in einem rechten Scheinwerfer und eines in einem linken Scheinwerfer. Je Scheinwerfer können auch mehrere Lichtmodule, die eine räumliche Distanz zueinander aufweisen können, vorhanden sein.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit für eine verbesserte Beleuchtung einer Umgebung eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Anpassen einer Lichtstärke von Scheinwerferlicht eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug mindestens einen das Scheinwerferlicht erzeugenden Scheinwerfer aufweist, mindestens ein Scheinwerfer mehrere individuell ansteuerbare Lichtquellen, welche unterschiedliche Teilbereiche eines Lichtabstrahlmusters des Scheinwerferlichts erzeugen, aufweist und wobei bei dem Verfahren eine Geländegeometrie eines Geländebereichs, das von dem Scheinwerferlicht beleuchtbar ist, in der Nähe des Fahrzeugs erlangt wird, anhand der erlangten Geländegeometrie eine durch jede der Lichtquellen auf dem Geländebereich erzeugbare Beleuchtungsstärke berechnet wird, die berechneten Beleuchtungsstärken mit jeweiligen Sollwerten verglichen werden und eine Lichtstärke der Lichtquellen zum Erreichen der zugehörigen Sollwerte der Beleuchtungsstärke angepasst wird.
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Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass die Beleuchtungsstärke in der Umgebung des Fahrzeugs aufgrund der dynamischen Anpassung der Lichtstärke lokal an die Geländegeometrie anpassbar ist. Dadurch wiederum kann eine für einen Insassen des Fahrzeugs gleichmäßig erscheinende Beleuchtung des umgebenden Geländebereichs erreicht werden, und zwar auch dann, wenn sich dessen Geometrie ändert. Dies wiederum ergibt einen Gewinn an Komfort und Sicherheit für den Fahrer. So kann die Lichtstärke daran angepasst werden, ob die Geländegeometrie eben oder gekrümmt, horizontal oder ansteigend usw. ist. Ist sie beispielsweise ansteigend, kann die Lichtstärke zumindest lokal verringert werden, um eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke zu erhalten.
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Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug (z.B. ein Kraftwagen wie ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus usw. oder ein Motorrad), ein Fahrrad oder eine Eisenbahn sein. Der Scheinwerfer kann ein Frontscheinwerfer sein.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Lichtquellen Halbleiterlichtquellen sind. Diese sind besonders kompakt und langlebig. Es ist eine Weiterbildung, dass die Halbleiterlichtquellen mindestens eine Leuchtdiode umfassen oder aufweisen. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein („Remote Phosphor“). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
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Allgemein kann unter einer Lichtquelle eine bildpunktartige Lichterzeugungsfläche verstanden werden. Die bildpunktartige Lichterzeugungsfläche kann die (einzige) Lichtemissionsfläche eines Lichterzeugungselements wie einer Halbleiterlichtquelle, insbesondere LED, sein. Eine bildpunktartige Lichterzeugungsfläche kann aber auch mittels eines LCD-Systems, eines DLP/DMD-Systems oder eines auf einen Leuchtstoff scannenden Laser-Systems (LARP = Laser Activated Remote Phosphor) erzeugt werden. So können beispielsweise bei einem LCD-System die einzelnen Bildpunkte des mittels eines Lichtstrahls anstrahlbaren Flüssigkristallbildschirms als bildpunktartige Lichterzeugungsflächen bzw. Lichtquellen verstanden werden, bei einem DLP-System die einzelnen Mikrospiegel (DMD = Digital Mirror Display) als bildpunktartige Lichterzeugungsflächen bzw. Lichtquellen verstanden werden, usw.
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Dass Lichtquellen individuell ansteuerbar sind, kann umfassen, dass sie einzeln und/oder gruppenweise ansteuerbar sind. Die von den einzelnen Lichtquellen und/oder Gruppen von Lichtquellen erzeugten Lichtbündel erzeugen jeweilige Teilbereiche des (Gesamt-)Lichtabstrahlmusters des Scheinwerferlichts. Die Teilbereiche können sich überschneiden oder überlagern, und zwar Teilbereiche von Lichtquellen und/oder Gruppen von Lichtquellen eines einzigen Scheinwerfers und/oder Teilbereiche von Lichtquellen und/oder Gruppen von Lichtquellen unterschiedlicher Scheinwerfer.
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Die Lichtquellen können matrixartig angeordnet sein, z.B. als ein (m x m)-Feld, beispielsweise mit m = 32 oder einem Vielfachen davon. Sind die Lichtquellen gruppenweise ansteuerbar, können auch die Gruppen matrixartig angeordnet sein, z.B. als ein (n x n)-Feld mit n < m, beispielsweise mit n = 4 oder einem Vielfachen davon.
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Es ist eine Weiterbildung, dass ein Ansteuern der Lichtquellen ein Dimmen der Lichtquellen umfasst. Das Dimmen kann auf vorgegebene Dimmwerte (z.B. auf 20%, 50%, 100%) oder stufenlos durchgeführt werden. Das Dimmen kann bei PWMangesteuerten Lichtquellen durch Einstellen von PWM-Werten erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann dazu eine Amplitudenmodulation durchgeführt werden. Bei DLP-Systemen kann das Dimmen einer „Lichtquelle“ durch diejenige Dauer eingestellt werden, während der ein Mikrospiegel des DLP-Systems Licht aus dem Scheinwerfer auskoppelt usw.
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Mittels des Lichtabstrahlmusters ist ein um das Fahrzeug herum liegender oder angeordneter Bereich („Geländebereich“) beleuchtbar. Ein Geländebereich weist eine dreidimensionale Topologie oder Oberflächenkontur („Geländegeometrie“) auf.
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Die Berechnung der auf dem Gelände erzeugbaren Beleuchtungsstärke kann alleine anhand der geometrischen Beziehung der von dem Scheinwerfer ausgestrahlten Lichtbündel und der Geländegeometrie durchgeführt werden, z.B. anhand einer Entfernung und Winkelbeziehung des Scheinwerferlichts zu der Geländegeometrie. Die Beleuchtungsstärke kann in Lumen pro Quadratmeter (lm/m^2) angegeben werden. Die Lichtstäke kann in Candela (cd) oder Lumen pro Steradiant (lm/sr) angegeben werden.
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Die Sollwerte können fest vorgegebene Werte und/oder dynamisch berechnete Werte sein. Sie können einem Profil entsprechen, also örtlich variabel sein.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass eine Geometrie eines Fahrwegs vor dem Fahrzeug erlangt wird, indem eine Datenbank mit Geometriedaten im Bereich einer aktuellen Position des Fahrzeugs abgerufen wird. Dadurch kann vorteilhafterweise auf eine Sensorik und Auswerteeinrichtung in dem Fahrzeug verzichtet werden. Die Datenbank mit Geometriedaten kann eine GPS-gestützte Konturdatenbank oder Höhendatenbank sein. Die Datenbank kann in dem Fahrzeug gespeichert sein und/oder fahrzeugextern gespeichert sein. Für den Fall einer fahrzeugexternen Speicherung können die Daten über eine drahtlose Datenverbindung auf das Fahrzeug übertragen werden.
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Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die Geländegeometrie erlangt wird, indem sie mittels des Fahrzeugs ausgemessen wird. Diese ergibt den Vorteil, dass das Erfassen der Geländegeometrie besonders realitätsnah und mit besonders hoher räumlicher Auflösung durchführbar ist. Das Ausmessen kann mittels einer Kamera, eines Radar-Entfernungsmessers, eines Lidar-Entfernungsmessers, eines Leveling-Sensors usw. durchgeführt werden.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass eine Fahrzeugneigung, die beispielsweise mittels eines Leveling-Sensors erfassbar ist, in die Berechnung der relativen Anordnung von Sensoren, Scheinwerfern und Geländegeometrie einfließen kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Scheinwerfer über eine Leveling-Einstellung verfügen, wodurch sich die relative Anordnung von Scheinwerfer und Sensoren zueinander verändern kann.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass ein Fahrzeug mindestens einen Scheinwerferlicht erzeugenden Scheinwerfer aufweist, mindestens ein Scheinwerfer mehrere individuell ansteuerbare Lichtquellen aufweist, welche unterschiedliche Teilbereiche eines Lichtabstrahlmusters des Scheinwerferlichts erzeugen, ein Leuchtdichtebild des von dem Gelände reflektierten Lichts aufgenommen wird, jeder Lichtquelle ein Teilbild des Leuchtdichtebilds zugeordnet wird, die Teilbilder mit jeweiligen Sollwerten verglichen werden und eine Lichtstärke der Lichtquellen zur Erreichen der zugehörigen Sollwerte der Leuchtdichte angepasst wird. Diese Ausgestaltung ergibt den Vorteil, dass hierbei eine Reflexions- oder Rückstrahleigenschaft des Geländes berücksichtigt wird, d.h., ob das Gelände einfallendes Licht lokal stärker oder weniger stark auf das Fahrzeug zurückwirft. Dies ergibt den Vorteil, dass eine für einen Insassen des Fahrzeugs besonders gleichmäßig erscheinende Beleuchtung des umgebenden Geländes erreicht wird. Beispielsweise kann die Lichtstärke daran angepasst werden, ob die Geländegeometrie einen Straßenbelag, Vegetation usw. aufweist. Insbesondere können Leuchtdichten zwischen einem Fahrweg oder einer Fahrbahn und einem Fahrbahnrand auf ein bestimmtes Verhältnis hin eingestellt werden, beispielsweise so, dass ein Fahrweg mit höherer Beleuchtungsstärke bestrahlt wird als ein Fahrbahnrand. Dies ergibt den Vorteil, dass eine Aufmerksamkeit des Fahrers auf den Fahrweg gelenkt wird, was eine Sicherheit im Straßenverkehr erhöht. Diese Ausgestaltung ist auch alleinstehend dazu geeignet, die Aufgabe zu lösen. Sie ist jedoch besonders wirkungsvoll zusammen mit der Anpassung der Beleuchtungsstärke.
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Das Zuordnen eines Teilbilds des Leuchtdichtebilds zu einer Lichtquelle (oder Gruppe von Lichtquellen) kann anhand der ausgemessenen Geländegeometrie durchgeführt werden. Dazu kann insbesondere eine Geländegeometrie eines Geländebereichs, das von dem Scheinwerferlicht beleuchtbar ist, mittels des Fahrzeugs optisch ausgemessen werden.
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Die Nutzung von Leuchtdichtebildern ist beispielsweise aus: Schwanz, B., Marutzky, M., Kleinert, B., Elsner, S., Bogdanow, S., IAV GmbH, Rockwellstraße 16, 38518 Gifhorn, „Messsystemanalyse eines Leuchtdichtekamera-basierten Scheinwerferprüfstands“, Lux junior 2015, 12. Forum für den lichttechnischen Nachwuchs, 25. bis 27.9.15 in Dörnfeld, grundsätzlich bekannt.
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Die Leuchtdichte bzw. ein Leuchtdichtebild kann mittels eines Leuchtdichtesensors ermittelt werden. Der Leuchtdichtesensor kann eine Leuchtdichtekamera oder ein anderer Leuchtdichtemesser sein. Die zur Erzeugung des reflektierten, von dem Leuchtdichtesensors erfassten Lichts verwendete mindestens eine Lichtquelle kann eine Lichtquelle eines Scheinwerfers sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Leuchtdichte unabhängig von einer Beleuchtung durch einen Scheinwerfer durchgeführt werden, z.B. mittels einer nur dazu verwendeten Lichtquelle wie eines Lasers usw.
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Auch kann das Leuchtdichtebild aus einer Messung eines lokalen Reflexionsverhaltens des interessierenden Geländebereichs ermittelt werden. Das Reflexionsverhalten kann z.B. mittels Laser oder mittels optischer Sensoren bestimmt werden.
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Die Leuchtdichte kann in Einheiten von cd/m^2 angegeben werden. Auch eine gewünschte Soll-Leuchtdichte kann durch ein entsprechendes Ansteuern der Lichtquellen erreicht werden. Das Ansteuern der Lichtquellen kann auch hier ein Dimmen auf vorgegebene Dimmwerte (z.B. auf 20%, 50% oder 100%) oder ein praktisch stufenloses Dimmen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann auch hier eine Amplitudenmodulation durchgeführt werden.
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Alternativ kann die Geländegeometrie mit anderen (nichtoptischen) Mitteln erkannt werden (z.B. mittels Radar, GPS usw.) und das Leuchtdichtebild davon unabhängig bestimmt werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Leuchtdichtebild des von dem Gelände reflektierten Lichts in mindestens einem speziellen Zustand oder Modus („Testmodus“) aufgenommen wird, dessen Zeitdauer kürzer ist als eine Wahrnehmungsdauer des menschlichen Auges. Dadurch kann der Testmodus für so kurze Zeit eingestellt werden, dass das menschliche Auge dies vorteilhafterweise nicht wahrnimmt. Dies ist besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Halbleiterlichtquellen, z.B. LEDs, die entsprechend schnell schaltbar sind. Eine so kurze Zeitdauer kann beispielsweise 0,04 Sekunden oder weniger, insbesondere 0,03 Sekunden oder weniger, insbesondere 0,015 Sekunden, betragen. Nacheinander folgende Testmodi werden zudem insbesondere in einem so großen Zeitabstand voneinander durchgeführt, dass sie von dem menschlichen Auge nicht zusammen wahrgenommen werden. Ein so großer Zeitabstand kann beispielsweise eine Sekunde betragen.
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Ein Testmodus kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass die Lichtquellen sukzessive aktiviert werden bzw. von den Lichtquellen ausgeleuchtete Teilbereiche sukzessive ausgeleuchtet werden. Alternativ oder zusätzlich können aber auch sich nicht überlagernde Teilbereiche gleichzeitig ausgeleuchtet und ggf. ausgemessen werden
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Insbesondere kann der Testmodus aus einem ausgeschalteten Modus oder aus einem anderen (Beleuchtungs-)Modus des Scheinwerfers heraus aktiviert werden.
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In einem Testmodus kann eine fest vorgegebene Ansteuerung der Lichtquellen vorgesehen sein, insbesondere eine Ansteuerung mit gleicher Lichtstärke oder Helligkeit aller Lichtquellen. Die Lichtquellen können in einem solchen Testmodus beispielsweise bei voller Lichtstärke (keine Dimmung, 100%), halbierter Lichtstärke (50%) oder geringer Lichtstärke (z.B. 20%) betrieben werden. In einem anderen Testmodus können die Lichtquellen ausgeschaltet sein, was auch als „Hintergrundmessung“ bezeichnet werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Effekte der Umgebungsbeleuchtung (Straßenlaternen, Mond usw.) berücksichtigt werden können.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtdichten tageszeitabhängig, insbesondere während Dämmerungsphasen, bestimmt und verglichen werden. Dadurch kann die Leuchtdichte vorteilhafterweise an eine unterschiedliche Wahrnehmung des menschlichen Auges unter verschiedenen Helligkeitsbedingungen angepasst werden. Der Leuchtedichtesensor bzw. die dazu gehörige Auswerteeinheit (Recheneinheit)kann/können dazu eine Helligkeitswahrnehmung des menschlichen Auges zu verschiedenen Tageszeiten berücksichtigen, z.B. Tagessehen (photopisches Sehen), Dämmerungssehen (mesopisches Sehen) oder Nachtsehen (skotopisches Sehen).
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Leuchtdichte an einen Positionsversatz zwischen Augen eines Fahrers des Fahrzeugs und eines die Leuchtdichte bestimmenden Leuchtdichtesensors angepasst wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Soll-Leuchtdichteverteilung besonders präzise an einen Fahrer anpassbar ist.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Lichtstärke der Lichtquellen so angepasst wird, dass ein Fahrweg mit höherer Leuchtdichte erscheint als eine Umgebung des Fahrwegs. Dies ergibt den Vorteil, dass eine Aufmerksamkeit des Fahrers auf den Fahrweg gelenkt wird, was eine Sicherheit im Straßenverkehr erhöht.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Lichtstärke abwechselnd oder wahlweise an die Sollwerte der Beleuchtungsstärke und an die Sollwerte der Leuchtdichte angepasst wird. So sind die Vorteile beider Verfahrensaspekte situationsabhängig nutzbar.
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Es ist eine praktisch besonders vorteilhafte Ausgestaltung davon, dass die Lichtstärke an die Sollwerte der Beleuchtungsstärke angepasst wird, wenn in dem von dem Scheinwerferlicht beleuchtbaren Geländebereich Verkehrsobjekte erkannt werden und die Lichtstärke an die Sollwerte der Leuchtdichte angepasst wird, wenn in dem von dem Scheinwerferlicht beleuchtbaren Geländebereich keine Verkehrsobjekte erkannt werden. Unter Verkehrsobjekten können insbesondere Hindernisse, Verkehrsteilnehmer oder Passanten verstanden werden. Diese Ausgestaltung macht sich vorteilhafterweise zunutze, dass eine hochgradig homogene Leuchtdichte einen besonders hohen Sehkomfort ermöglicht, aber eine Objekterkennung für einen Fahrer erschwert.
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Alternativ oder zusätzlich können Verkehrsobjekte durch eine Markierungsfunktion hervorgehoben werden, so dass sie mit höherer Leuchtdichte erscheinen.
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Es ist allgemein eine Ausgestaltung, dass dann, wenn in dem von dem Scheinwerferlicht beleuchtbaren Geländebereich Verkehrsobjekte erkannt werden, diese Verkehrsobjekte so beleuchtet werden, dass sie mit höherer Leuchtdichte erscheinen. Dies erhöht deren Erkennbarkeit und damit eine Sicherheit im Straßenverkehr.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Vergleichen mit jeweiligen Sollwerten ein Vergleichen mit mindestens einem Soll-Profil umfasst. Dies ermöglicht auf besonders einfache Weise eine Erreichung mindestens einer vorgegebenen Beleuchtungsstärke- oder Leuchtdichte-Verteilung.
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Um die Praxistauglichkeit des Verfahrens zu erhöhen, können die Geländegeometrie bzw. die Oberflächentopologie oder die Reflexionseigenschaften durch einfache Modelle angenähert werden, z.B. unter Annahme des Fahrwegs als Ebene oder Ebenenabschnitte mit veränderlichem Kippwinkel, beispielsweise relativ zu einer optischen Achse eines AFS-Systems („Adaptive Frontlighting System“) oder unter Annahme beleuchteter Objekte als vertikale Ebenen.
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Es ist darüber hinaus eine Weiterbildung, dass eine Lichtstärke auf Grundlage von Daten eines Regensensors angepasst wird. Die Daten des Regensensors können beispielsweise dazu verwendet werden, bei Nässe eine Beleuchtung horizontaler Flächen stärker zu reduzieren als eine Beleuchtung vertikaler Flächen und/oder um die Beleuchtungsstärke auf dem Fahrweg zu verringern.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, aufweisend mindestens einen Scheinwerfer mit mehreren individuell ansteuerbaren Lichtquellen, die unterschiedliche Teilbereiche eines Lichtabstrahlmusters des Scheinwerferlichts erzeugen, wobei das Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens wie oben beschrieben ausgestaltet ist.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Scheinwerfer mindestens ein Feld aus mehreren individuell (einzeln und/oder gruppenweise) ansteuerbaren LEDs aufweist.
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Das Fahrzeug weist insbesondere zwei Scheinwerfer auf, deren Lichtbündel sich zumindest teilweise überlappen können.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Scheinwerfer ein ADB („Advanced Driving Beam“)- und/oder ein AFS („Adaptive Frontlighting System“)-Scheinwerfer bzw. ein Teil eines ADB- und/oder AFS-Systems ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
- 1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein auf einem ersten, ebenen Fahrweg befindliches Fahrzeug;
- 2 zeigt in Draufsicht das auf dem ersten Fahrweg befindliche Fahrzeug aus 1 zusammen mit einem auf den ersten Fahrweg gestrahlten Lichtabstrahlmuster;
- 3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht das Fahrzeug aus 1 auf einem zweiten, vor dem Fahrzeug ansteigenden Fahrweg; und
- 4 zeigt in Draufsicht das auf dem zweiten Fahrweg befindliche Fahrzeug aus 1 zusammen mit dem nun auf den zweiten Fahrweg gestrahlten Lichtabstrahlmuster.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein auf einem ersten, ebenen Fahrweg F1 oder Fahrwegabschnitt befindliches Fahrzeug 1, z.B. einen Pkw. Die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 verläuft im Bild von rechts nach links auf dem ersten Fahrweg F1. 2 zeigt das Fahrzeug 1 in Draufsicht zusammen mit einem auf den ersten Fahrweg F1 gestrahlten Lichtabstrahlmuster L.
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Das Fahrzeug 1 weist einen linksseitigen Frontscheinwerfer 21 und einen rechtsseitigen Frontscheinwerfer 2r auf. Beide Scheinwerfer 21, 2r weisen mehrere individuell ansteuerbare Lichtquellen in Form von Leuchtdioden (o. Abb.) auf, die jeweils in Form einer LED-Matrix angeordnet sein können. Die LEDs sind individuell (d.h., einzeln und/oder gruppenweise) ansteuerbar. Hier können die Frontscheinwerfer 21 bzw. 2r jeweils individuell (3 x 3) ansteuerbare LEDs oder LED-Gruppen aufweisen.
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Die von den LEDs oder LED-Gruppen pro Frontscheinwerfer 21 bzw. 2r abgestrahlten Strahlbündel SL1 bzw. SL2 können unterschiedliche Teilbereiche T1 bis T9 je Frontscheinwerfer 21 bzw. 2r des Lichtabstrahlmusters L erzeugen. In 2 sind nur die Teilbereiche T1 bis T9 für den linksseitigen Frontscheinwerfer 21 mit Bezugszeichen versehen; Teilbereiche für den rechtsseitigen Frontscheinwerfer 2r können analog vorhanden sein. Die Strahlbündel SL1 und SL2 bilden zusammen das von den Frontscheinwerfern 21 und 2r erzeugte Scheinwerferlicht SL.
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Das Fahrzeug 1 ist ferner dazu eingerichtet, eine Geländegeometrie oder Topologie eines Geländebereichs GB, der von dem Scheinwerferlicht SL beleuchtbar ist, in der Nähe des Fahrzeugs 1 zu erlangen. Der Geländebereich GB umfasst hier einen Abschnitt des ersten Fahrwegs F1 sowie eines daran seitlich anschließenden Randbereichs R. Zum Erlangen der Geländegeometrie kann das Fahrzeug 1 einen entsprechenden Sensor 3, z.B. einen Laserabtaster, eine Kamera, ein Lidar usw., und/oder einen Empfänger für extern gespeicherte Geländegeometriedaten aufweisen. Die extern in einer Datenbank gespeicherten Geländegeometriedaten können auf Basis einer aktuellen Position des Fahrzeugs 1 und ggf. seiner Fahrtrichtung - z.B. ermittelt durch einen GPS-Sensor - abgerufen werden. Alternativ ist die Datenbank in dem Fahrzeug gespeichert.
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Anhand der erlangten Geländegeometrie - die hier einer horizontalen Ebene entspricht - wird mittels des Fahrzeugs 1 (alternativ mittels einer externen DatenverarbeitungsEinrichtung) eine durch jede der Lichtquellen auf dem Geländebereich GB erzeugbare Beleuchtungsstärke Ev berechnet. Diese Beleuchtungsstärke Ev kann der Beleuchtungsstärke auf den jeweiligen Teilbereichen T1 bis T9 entsprechen, ggf. anteilig unter Berücksichtigung überlappender Teilbereiche. In einer Variante kann die berechnete Beleuchtungsstärke Ev über die Flächen der einzelnen Teilbereiche als konstant angenommen werden. In einer anderen Variante kann sich die berechnete Beleuchtungsstärke Ev auch über die Flächen der jeweiligen Teilbereiche T1 bis T9 ändern.
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Die berechneten Beleuchtungsstärken Ev können mit jeweiligen Sollwerten verglichen werden und dann eine Lichtstärke Iv der Lichtquellen zur Erreichen der zugehörigen Sollwerte der Beleuchtungsstärke Ev angepasst werden. Die Sollwerte können insbesondere für jeden der Teilbereiche T1 bis T9 berechnet und angepasst werden, ggf. anteilig unter Berücksichtigung überlappender Teilbereiche.
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Zusätzlich oder alternativ kann - z.B. mittels einer Leuchtdichtekamera 4 - ein Leuchtdichtebild des Geländegebiets GB oder eines Teils davon aufgenommen werden und - insbesondere anhand der zuvor erlangten Geländegeometrie - jeder Lichtquelle ein Teilbild des Leuchtdichtebilds zugeordnet werden. Die Teilbilder können folgend mit jeweiligen Sollwerten verglichen werden, und es kann die Lichtstärke Iv der Lichtquellen zur Erreichen der zugehörigen Sollwerte der Leuchtdichte Lv angepasst werden. Die Leuchtdichten Lv, insbesondere auch deren Sollwerte, können tageszeitabhängig und/oder abhängig von Witterungsbedingungen sein oder bestimmt werden. Die Leuchtdichte Lv kann an einen Positionsversatz zwischen Augen eines Fahrers des Fahrzeugs 1 und der Leuchtdichtekamera 4 angepasst werden.
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In einer Variante kann die Lichtstärke Iv abwechselnd an die Sollwerte der Beleuchtungsstärke Ev und an die Sollwerte der Leuchtdichte Lv angepasst werden, und zwar insbesondere so, dass die Lichtstärke Iv an die Sollwerte der Beleuchtungsstärke Ev angepasst wird, wenn in dem von dem Scheinwerferlicht SL beleuchtbaren Geländebereich GB Verkehrsobjekte erkannt werden und die Lichtstärke Iv an die Sollwerte der Leuchtdichte Lv angepasst wird, wenn in dem von dem Scheinwerferlicht SL beleuchtbaren Geländebereich GB keine Verkehrsobjekte erkannt werden. Wenn Verkehrsobjekte erkannt werden, können diese insbesondere so beleuchtet werden, dass sie mit höherer Leuchtdichte Lv erscheinen.
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In einem Testmodus können die Teilbereiche T1 bis T9 sukzessive ausgeleuchtet und ggf. ausgemessen werden. Es können aber auch sich nicht überlagernde Teilbereiche T1 bis T9 gleichzeitig ausgeleuchtet und ggf. ausgemessen werden.
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3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht das Fahrzeug 1 auf einem zweiten, ansteigenden (aufwärts gekrümmten) Fahrweg F2 oder Fahrwegabschnitt. 4 zeigt in Draufsicht das auf dem zweiten Fahrweg F2 befindliche Fahrzeug 1 zusammen mit dem nun auf den zweiten Fahrweg F2 gestrahlten Lichtabstrahlmuster L.
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Das Scheinwerferlicht SL strahlt nun unter einem geringeren Winkel in Bezug auf eine Oberflächennormale (d.h., steiler) auf den zweiten Fahrweg F2 ein. Dadurch reduzieren sich die Flächen der Teilbereiche T1 bis T9, wodurch sich deren Beleuchtungsstärke Ev im Vergleich zu der horizontal ebenen Fahrbahn F1 bei gleicher Lichtstärke Iv erhöht. Um für einen Fahrer die Beleuchtungsstärke Ev praktisch unabhängig von einer Krümmung der Fahrbahn F1, F2 gleich zu halten, wird die Lichtstärke Iv so weit erniedrigt, dass die Beleuchtungsstärke Ev wieder einen Sollwert einnimmt. Diese Korrektur kann in einer Variante ohne Messung, sondern alleine mittels geometrischer Berechnungen durchgeführt werden. Dabei können Überlappungen von Teilbereichen T1 bis T9, insbesondere auch beider Scheinwerfer 21 und 2r, mitberücksichtigt werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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| Fahrzeug |
1 |
| Linksseitiger Frontscheinwerfer |
21 |
| Rechtsseitiger Frontscheinwerfer |
2r |
| Sensor |
3 |
| Leuchtdichtekamera |
4 |
| Beleuchtungsstärke |
Ev |
| Erster Fahrweg |
F1 |
| Zweiter Fahrweg |
F2 |
| Geländebereich |
GB |
| Lichtstärke |
Iv |
| Lichtabstrahlmuster |
L |
| Leuchtdichte |
Lv |
| Randbereich |
R |
| Scheinwerferlicht |
SL |
| Strahlbündel |
SL1 |
| Strahlbündel |
SL2 |
| Teilbereiche |
T1 - T9 |
