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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugleuchte und
insbesondere auf ein Fahrzeugbeleuchtungssystem gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Obwohl die vorliegende Erfindung sich für einen
weiten Bereich an Anwendungen eignet, ist sie insbesondere geeignet,
eine bessere Beleuchtungsregelung eines Fahrzeugbeleuchtungssystems
abhängig
von verschiedenen Wetter- und/oder Straßenoberflächenbedingungen zu liefern.
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Ein
solches Fahrzeugzeugbeleuchtungssystem ist bereits aus der Druckschrift
DE 197 56 574 A1 bekannt.
In dieser Druckschrift wird das Lampensystem an verschiedene Umweltbedingungen,
wie z.B. Form, Struktur der Straße, atmosphärische Phänomene, angepasst. Es ist eine
CCD-Kamera vorgesehen, die beispielsweise die Form der Straße identifiziert.
Die atmosphärischen
Phänomene,
wie Wetter, werden entsprechend einer Vorrichtung zum Detektieren
der Temperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck oder Anweisungssignal für die Scheibenwischer
erhalten.
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Die
nachveröffentlichte
Druckschrift
EP 0869
031 A2 betrifft ein Verfahren zur Regulierung von Leuchtweite
und/oder Leuchtrichtung in Abhängigkeit
der Umgebung, z.B. Fahrbahnrichtung.
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Auf
einem Fahrzeug montierte Leuchtquellen werden für gewöhnlich unter verschiedenen
Wetterbedingungen betrieben, die von der Umgebung, in der sich das
Fahrzeug bewegt, abhängt.
Es besteht daher ein Interesse, sicheres Fahren zu gewährleisten
in dem die Beleuchtungsstärke
abhängig
von den Straßenbedingungen
verändert
wird.
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Bei
einer konventionellen Leuchte ergibt sich allerdings die Schwierigkeit,
eine ausreichende Ausleuchtung oder ausreichende Markierungsbeleuchtung
insbesondere im Fall einer Verschlechterung der Wetterbedingungen
und Änderungen
der Straßenbedingungen
zu gewährleisten.
Beispielsweise besteht ein potentielles Problem eines Fahrzeugbeleuchtungssystems
mit Scheinwerfern darin, daß sich
die Effizienz der Ausleuchtung reduziert. Zusätzlich kann die Sicht von Fahrern
in Fahrzeugen, die sich auf der entgegengesetzten Fahrbahn nähern, oder
von Fußgängern durch
das Licht beeinträchtigt
werden, insbesondere wenn sich der Straßenzustand verschlechtert.
Weiterhin kann sich die Intensität
der Markierungsleuchten oder der Fahrtrichtungsleuchten selbst aufgrund
von Nebel oder Regen verringern.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeugbeleuchtungssystem
bereitzustellen, das eine zuverlässige
und einfache Steuerung der Beleuchtung von Fahrzeugleuchten auf
sich ändernde
Wetter- und Straßenbedingungen
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
sind in den Unteransprüchen
gezeigt.
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Die
begleitenden hinzugefügten
Zeichnungen vermitteln ein besseres Verständnis der Erfindung und sind
als ein Bestandteil in diese Anmeldung integriert, um zusammen mit
der Beschreibung erfindungsgemäße Ausführungsformen
zu veranschaulichen und um die Grundlagen der Erfindung zu erläutern.
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In
den Figuren zeigen:
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1 eine schematische Ansicht,
die eine Anordnung eines Fahrzeugbeleuchtungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2A und 2B schematische Ansichten, die ein Prinzip
des Nachweises einer Fahrbahnmarkierung auf der Grundlage von Bilddaten
illustriert;
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3 eine schematische Ansicht,
die den Aufbau einer Fahrzeugleuchten darstellt;
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4 eine schematische Ansicht,
die eine Verteilung der Beleuchtungsintensität der in 3 gezeigten Fahrzeugleuchten darstellt;
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5 eine schematische Ansicht,
die einen weiteren Aufbau der Fahrzeugleuchten darstellt;
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6 ein Blockdiagramm, das
ein detailliertes Beleuchtungssystem entsprechend einer in 1 gezeigten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine schematische Ansicht,
die einen Aufbau einer Projektionslampe, die eine Verteilung der Beleuchtungsintensität regelt,
zeigt;
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8 eine schematische Ansicht,
die eine Verteilung der Beleuchtungsintensität des in 7 gezeigten Fahrzeugscheinwerfers darstellt;
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9 eine schematische Ansicht,
die einen Aufbau eines die Leuchtintensitätsverteilung regelbaren Scheinwerfers
mit einer äußeren und
einer inneren Linse darstellt;
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10 eine schematische Ansicht,
die eine Verteilung der Beleuchtungsintensität des in 9 gezeigten Fahrzeugscheinwerfers darstellt;
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11 ein Flußdiagramm,
das beispielhaft die Schritte zum Bestimmen von Fahr-Umgebungszuständen darstellt;
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12 ein Flußdiagramm,
das ein weiteres Beispiel für
die Schritte zum Bestimmen von Fahr-Umgebungszuständen darstellt;
und
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13 ein Flußdiagramm,
das beispielhaft die Schritte zum Steuern von Scheinwerfern unter
Nebelbedingungen darstellt.
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Es
wird nun detailliert Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die beispielhaft in den begleitenden
Zeichnungen dargestellt sind, genommen. So oft dies möglich ist,
werden die gleichen Bezugszeichen, die sich auf gleiche oder ähnliche
Bestandteile beziehen, in den Zeichnungen verwendet.
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Wie
in 1 gezeigt ist, beinhaltet
ein Fahrzeugbeleuchtungssystem 1 der vorliegenden Erfindung eine
Umgebungserfassungseinrichtung 2, eine Beleuchtungssteuereinrichtung 3,
einen Scheinwerfer 4 und eine Treibereinrichtung 5.
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Die
Umgebungserfassungseinrichtung 2 erfaßt die Wetter- und Straßenbedingungen.
Insbesondere umfaßt
die Umgebungserfassungseinrichtung 2 eine Bildaufnahmeeinrichtung 2a,
eine Wetteranalysiereinrichtung 2b, eine Straßenoberflächen-Analysiereinrichtung 2c und
eine Referenzdaten-Aufnahmeeinrichtung 2d.
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Die
Bildaufnahmeeinrichtung 2a sammelt Bilddaten von der Umgebung
eines Fahrzeugs. Beispielsweise kann eine CCD-Kamera (charge coupled
device) als Bildaufnah meeinrichtung 2a verwendet werden.
Im allgemeinen ist die Bildaufnahmeeinrichtung 2a an einer
Schutzscheibe außerhalb
des Passagierraums oder im Vorderbereich des Fahrzeugs montiert.
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Die
Wetteranalysiereinrichtung 2b erfaßt Wetterbedingungen (Regen,
Nebel, Schnee, etc.) unmittelbar außerhalb des Fahrzeugs, indem
sie die Bilddaten von der Bildaufnahmeeinrichtung 2a oder
Informationen von der Referenzdaten-Aufnahmeeinrichtung 2d empfängt.
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Die
Straßenoberflächen-Analysiereinrichtung 2c bestimmt
die Bedingungen der Straßenoberfläche, indem
sie Bilddaten von der Bildaufnahmeeinrichtung 2a oder Informationen
von der Referenzdaten-Aufnahmeeinrichtung 2d erhält. Durch
Analysieren eines Kontrasts der Helligkeit einer Markierung auf
der Straße (z.B.
einer aufgemalten Linie) bestimmt die Straßenoberfläche-Analysiereinrichtung 2c beispielsweise
die Straßenoberflächenbedingungen
(z.B. trocken, naß,
schneebehaftet, etc.) oder eine Geometrie eines zurückzulegenden
Weges aus der Höhe
des Kontrasts. Vorzugsweise ist die Straßenoberflächen-Analysiereinrichtung 2c je
nach Wunsch mit einer Einrichtung zum Analysieren des Straßenaufbaus
(z.B. Leitplanken oder Sicht beschränkende Zäune) ausgestattet. Wenn keine
deutliche Markierung auf der Straße ist, bestimmt daher die
Analysiereinrichtung eine Geometrie des zurückzulegenden Weges auf der
Grundlage anderer Straßenmerkmale, wie etwa Leitplanken, einem Mittelstreifen,
Bäume und
Pflanzen entlang der Seitenstreifen, einer Lücke zwischen Schneehaufen entlang
einer verschneiten Straße
und der Straßenoberfläche, und
einer Abgrenzung zwischen Fahrspuren und schneebedeckten Bereichen.
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Die
Referenzdaten-Aufnahmeeinrichtung 2d sammelt Referenzdaten
für die
Umgebungserfassungseinrichtung 2, um mit anderen Daten
als den Bilddaten, die sich auf die Umgebung des Fahrzeugs beziehen, Wetter-
und Straßenbedingungen
abzuschätzen.
Die Referenzdaten werden an die Wetteranalysiereinrichtung 2b,
die Straßenoberflächenanalysiereinrichtung 2c und
die Beleuchtungssteuereinrichtung 3 weitergeleitet. Die
Referenzdaten beinhalten Betriebsdaten für die auf dem Fahrzeug montierten
Geräte,
Umgebungsbeleuchtungsdaten, Wetterdaten, Außentemperatur- und Außenluftfeuch tigkeitsdaten
und Daten zur Erfassung eines entgegenkommenden Fahrzeugs oder eines
weiteren vorausfahrenden Fahrzeugs. Beispielsweise umfaßt die Referenzdaten-Aufnahmeeinrichtung 2d einen
Kontrollschalter zum Aktivieren von am Fahrzeug angebrachten Wischern,
eine Aussenlicht-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Umgebungslicht
des Fahrzeugs (d.h., einen Beleuchtungssensor oder ähnliches),
eine Einrichtung zum Empfangen von Daten, die sich auf das Wetter
oder die Straßenoberflächenbedingungen
beziehen von Kommunikationsgeräten,
die entlang der Straße
angeordnet sind (z.B. einen Empfänger
zur Verwendung in einer Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikation, einem
Navigationssystem oder ähnlichen),
und einen Sensor zum Erfassen von Außentemperatur und Feuchtigkeit.
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Die
Beleuchtungssteuereinrichtung 3 steuert die Beleuchtung
der an dem Fahrzeug montierten Leuchten 4 auf der Grundlage
der von der Umgebungserfassungseinrichtung 2 empfangenen
Detektionsdaten. Die Leuchten 4 schließen Beleuchtungseinheiten wie
Scheinwerfer und Markierungsleuchten mit ein.
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Die
von der Beleuchtungssteuereinrichtung 3 gesteuerten Leuchten 4 haben
die folgenden Funktionen: (a) Verteilung der Beleuchtungsintensität; (b) Intensität des Lichts
(einschließlich
des Ausschaltens der Scheinwerfer); und (c) Farbe des Lichts.
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In
manchen Fällen
kann die Treibereinrichtung 5 zum Ändern des Bereichs der Beleuchtung
der Leuchten 4 oder der Richtung, in die die Leuchten 4 strahlen,
zum Steuern der Verteilung der Lichtstärke erforderlich sein. Die
Lichtstärke
wird gesteuert, in dem die der Lichtquelle zugeführte Leistung geregelt oder
das Maß an
Abschirmung verändert
wird, falls ein Lichtabschirmelement verwendet wird. Eine Lichtfarbe
kann gesteuert werden, indem zwischen Lichtquellen hin und her geschaltet
wird oder indem ein Farbfilter oder eine ähnliche Komponente verwendet
wird.
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Die
für die
Beleuchtungskontrolleinrichtung 3 verwendeten Kategorien
an Steuermoden umfassen mindestens zwei sich auf Wetterbedingungen
beziehende Kategorien, wie etwa Schönwetter- oder Regenwetterzustand.
Vorzugsweise gibt es je nach Erfordernis weitere sich auf andere
Wetterbedingungen beziehende Kategorien, wie etwa Nebel- oder Schneebedingung.
Die Leuchten 4 können
effizienter durch schrittweise oder kontinuierliche Steuerung der
Verteilung der Lichtstärke,
der Intensität
des Lichts und der Lichtfarbe in Übereinstimmung mit der Niederschlagsmenge
an Schnee und der Dichte des Nebels geregelt werden.
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Im
folgenden wird ein Verfahren zum Bestimmen des Wetters und der Straßenbedingungen
aus den Ergebnissen der von der Wetteranalysiereinrichtung 2b und
der Straßenoberflächenanalysiereinrichtung 2c durchgeführten Bildanalyse
erläutert.
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Die 2A und 2B zeigen schematisch Diagramme, die
ein Verfahren zum Erfassen einer Fahrbahnmarkierung auf der Straße aus den
von der Bildaufnahmeeinrichtung 2a empfangenen Bilddaten
zeigen. Eine Abbildung aus 2 zeigt
ein Bild einer Straßenoberfläche, das
während
einer Bewegung des Fahrzeugs aufgenommen wurde. Die Linie H-H kennzeichnet
eine horizontale Linie; die Linie V-V kennzeichnet eine vertikale Linie;
eine gestrichelte Linie kennzeichnet eine Zeilenmarke. Ein in 2B dargestelltes Wellenform-Diagramm
zeigt ein Videosignal VS einer Zeile, das sich auf das Bild der
Straßenoberfläche bezieht.
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Es
ist ein wohlbekannte Tatsache, daß es eine Beziehung zwischen
der Helligkeit und einer Ausgangsspannung eines Bildaufnahmeelements
gibt. Es wird vorausgesetzt, daß die
Helligkeit einer Fahrbahnmarkierung M auf dem Bildschirm als LL
und die Helligkeit der Straßenoberfläche als
LR gesetzt ist, eine Spannung des Videosignals VS entsprechend der
Helligkeit LL durch VL gekennzeichnet und eine Spannung des Videosignals
VS entsprechend der Helligkeit LR durch VR gekennzeichnet ist. VL
ist größer als
VR.
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Durch
Erfassen der Fahrbahnmarkierung M werden Differenzdaten VL-VR erhalten,
um ein Profil des Randes der Fahrbahnmarkierung M zu bestimmten.
Wenn die Differenzdaten VL-VR größer als
ein bestimmter Schwellwert sind, wird ein detektierter Bereich als
der Rand der Fahrbahnmarkierung M bestimmt. Das gesamte aufgenommene
Bild wird einem solchen Verfahren unterworfen, wodurch die Profile
von Strukturen im Bild herausgelöst
werden. Wenn das herausgelöste
Profil im wesentlichen mit dem Merkmal der Fahrbahnmarkierung übereinstimmt,
wird das detektierte Bild als eine Fahrbahn markierung eingestuft.
Die Anwendung dieses Verfahrens ist nicht auf die Erfassung von
Fahrbahnmarkierungen beschränkt.
Das Verfahren kann auch zur Erfassung von Fahrzeugen, Straßenstrukturen
und Hindernissen verwendet werden.
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Es
ist wichtig anzumerken, daß ein
Relativwert (VL-VR)/VR, der einen Kontrast der Helligkeit der Fahrbahnmarkierung
M repräsentiert,
sich entsprechend ändert,
wenn der Zustand der Straßenoberfläche sich
mit den Wetterbedingungen ändert.
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Tabelle
1 zeigt ein Beispiel für
die Größe des relativen
Wertes (VL-VR)/VR (hoch, mittel, gering, nahezu Null), wenn "schön, leichter
Regen, Regen, starker Regen, Nebel und dichter Nebel" als Wetterbedingungen und "trocken, naß, und überflutet" als Straßenoberflächenbedingungen
gegeben sind.
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Unter
der Annahme, daß ein
Wert (VL-VR)/VR für
einen schönen
und trockenen Zustand (z.B. ein Wert von ungefähr 5) als Referenzwert verwendet
wird, wird der Wert (VL-VR)/VR größer (z.B. ein Wert von mindestens
10), wenn die Straßenoberfläche nach
Regen oder leichtem Regen naß wird
und der Wert wird kleiner (z. B. ein Wert von 1 oder weniger), wenn
eine geschlossene Wasseroberfläche
mit nebligem Wetter auftritt. Der Wert (VL-VR)/VR, der sich auf
einen Bereich des Bilds bezieht, der ein Gebiet in der Nähe des Wagens abdeckt,
ist niedriger als der Wert, der sich auf einen Teil des Bildes bezieht,
der einen vom Wagen entfernteren Bereich abdeckt (d.h., nahe dem
Schwellwert des Auflösungsvermögens der
Bildaufnahmeeinrichtung 2a).
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Wie
oben erwähnt
wurde, können
Wetter und Straßenbedingungen
grob abgeschätzt
werden, indem die Merkmale des zurückzulegenden Weges vom aufgenommen
Bild entnommen werden und durch die Analyse des Wertes (VL-VR)/VR
(den Kontrast der Helligkeit) des speziellen Bereichs auf der Straße, wie
etwa einer Fahrbahnmarkierung oder einer ähnlichen Markierung.
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Um
die Genauigkeit der Abschätzung
zu verbessern, sollten die von der Referenzdaten-Aufnahmeeinrichtung 2d erhaltenen
Daten betrachtet werden. Beispielsweise kann das Aktivieren/Deaktivieren
des Scheibenwischerkontrollschalters als indirekte Information verwendet
werden, die widerspiegelt, daß der
Fahrer das Wetter als regnerisch einstuft, um zu bestimmen, ob das
Wetter regnerisch oder schön
ist. Weiterhin kann aus den Daten, die sich auf das Zeitintervall
und auf die Dauer beziehen, mit dem bzw. der die Scheibenwischer betrieben
werden, als Wetterbedingung wie etwa Regen oder Schneefall bestätigt werden.
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Alternativ
können
Wetterinformationen, die mittels eines Radiosignals oder einer im
nahen Infrarotbereich emittierenden Kommunikationseinrichtung als
einer Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikation
empfangen werden, ebenso zur Verbesserung der Genauigkeit der Abschätzung der
Wetterbedingung verwendet werden.
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Sollte
eine Unterscheidung zwischen Tages- und Nachtzeit zur Bestimmung
des Wetters und der Straßenbedingungen notwendig sein, kann ein Lichtsensor
zum Nachweisen von Umgebungslicht verwendet werden. Ebenso kann
ein Verfahren zum Berechnen einer Helligkeit der Fahrzeugumgebung
aus einem von der Bildaufnahmeeinrichtung 2a erfaßten Bild
der Straßenoberfläche oder
einem von einer Fischaugen-Linse erfaßten Bild, das die Umgebung
einschließlich
des gesamten Himmels zeigt, verwendet werden. Weiterhin kann ein
Verfahren unter Verwendung von von einer Zeitgebereinrichtung empfangenen
Kalender und Zeitinformationen verwendet werden.
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Beispielsweise
ist ein aus dem nächtlichen
Nebel auftauchender Lichtstrahl der Scheinwerfer problematisch,
um aus dem aufgenommen Bild die Bedingung zu bestimmen, ob das Wetter
regnerisch oder neblig ist. Nimmt man an, daß eine Spannung des einer Helligkeit
des Strahls entsprechenden Detektionssignals VB beträgt, dann
steigt VB mit der Dichte des Nebels an. Abhängig von der Lichtintensität des Scheinwerfers
wird VB größer als
die Spannung, die der Helligkeit einer Fahrbahnmarkierung bei einer
gewissen Nebendichte entspricht. Demzufolge wird der relative Wert
(VL-VB)/VB entsprechend dem Anwachsen der Nebeldichte kleiner und ändert sich
dadurch von einem positiven Wert zu einem negativen Wert.
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Im
Vergleich dazu hat das Licht aus den Scheinwerfern nur eine geringe
Wirkung auf die Helligkeit der Straßenoberfläche während eines Nebels am Tag.
Daher gibt es bezüglich
des Wertes (VL-VR)/VR, der den Kontrast der Helligkeit der Fahrbahnmarkie rung
repräsentiert,
nur einen kleinen Unterschied in VR, das zwischen der Mitte der
Verkehrsspur und dem Rand der Fahrbahnmarkierung gemessen wird.
Sollte es aber eine Reduzierung des Tageslichts geben (z.B. bei
Dämmerung)
bringt der Unterschied in der Position, an der VR gemessen wird,
ein Problem mit sich. Aus diesem Grund wird eine Meßposition
von VR unter Berücksichtigung des
Einflusses des Lichtstrahls bestimmt.
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Bei
Schnee müssen
verschiedene Situationen berücksichtigt
werden, wenn ein Bild der Fahrbahnmarkierung während Schneefall erkannt wird.
Es sollen beispielsweise zwei Fälle
betrachtet werden; der Schnee bleibt auf der Fahrbahnoberfläche und
der Schnee bleibt nicht auf der Fahrbahnoberfläche. Wenn kein Schnee auf der
Fahrbahnoberfläche
verbleibt, können
drei verschiedene Situationen betrachtet werden; eine trockene Straßenoberfläche, eine
nasse Straßenoberfläche und
eine gefrorene Straßenoberfläche. Wenn
der Schnee auf der Straßenoberfläche liegenbleibt,
können
drei verschiedene Situationen betrachtet werden; die Fahrbahnoberfläche ist
vollständig
mit Schnee bedeckt, ungeschmolzener Schnee bleibt auf der Fahrbahnoberfläche und
Fahrspuren bilden sich im Schnee.
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Im
Falle, daß der
Schnee auf der Fahrbahnoberfläche
verbleibt, kann die Erkennung der Fahrbahnmarkierung im Schnee fast äquivalent
zu der Erkennung im Nebel betrachtet werden. Das Licht aus den Scheinwerfern
oder das Tageslicht wird vom Schnee gestreut. Obwohl in diesem Fall
die Fahrbahnmarkierung sichtbar ist, kann diese graduell weniger
sichtbar werden.
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Im
Falle, daß sich
Schnee auf der Fahrbahnfläche
anhäuft,
kann die Fahrbahnmarkierung teilweise sichtbar oder vollständig unsichtbar
abhängig
vom Zustand des angehäuften
Schnees sein. Sogar wenn die Fahrbahnmarkierung teilweise sichtbar
ist, kann die Markierung schließlich
in Verbindung mit einem Anwachsen der angehäuften Schneemenge weniger deutlich
sichtbar werden.
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Der
angehäufte
Schnee kann durch Analyse eines Bildes mittels der Tatsache, daß die Helligkeit
des angehäuften
Schnees für
gewöhnlich
größer ist
als die der Straßenoberfläche, erkannt
werden. Um zu erkennen, ob die Fahrbahnoberfläche vollständig mit Schnee bedeckt ist,
werden die folgenden Situationen betrachtet. Eine Fahrbahnmarkierung
taucht nicht im Bereich des aufgenommenen Bildes, in dem die Fahrbahnmarkierung
oder Seitenstreifen sichtbar sein sollten, auf und es sind Spuren
im Schnee vorhanden.
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Falls
die Scheibenwischer, während
sich das Fahrzeug im Schnee (oder Regen oder Nebel) bewegt, eingeschaltet
sind, bewegen sich die Scheibenwischer vor der Bildaufnahmeeinrichtung 2a und
beeinflussen damit die Bildaufnahme. In diesem Fall wird die Position
der Scheibenwischer mit berücksichtigt.
Ebenso werden Bilder, die weniger von der Vorbeibewegung der Scheibenwischer
betroffen sind, berücksichtigt
und einer Analyse unterzogen.
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Die
Beleuchtungssteuereinrichtung 3 wird nun unter Referenz
auf die folgenden beispielhaften Wetterbedingungen wie etwa (I)
Regen, (II) Nebel und (III) Schneefall beschrieben.
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Für (I) Regen
müssen
die folgenden Probleme gelöst
werden.
- (I-1) Verringerung der Reflektivität aufgrund
der Nässe
der Fahrbahnoberfläche;
- (I-2) ein Abfallen der Sichtbarkeit der Straßengeometrie;
- (I-3) Blendung aufgrund von Lichtreflexion an der Fahrbahnoberfläche; und
- (I-4) Abfallen der Sichtbarkeit von Markierungen aufgrund einer
steigenden Regenniederschlagsmenge.
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Wenn
die Fahrbahnoberfläche
während
Regens in der Nacht als naß bestimmt
wird, verringert sich eine Reflektivität der Fahrbahnoberfläche auf
etwa ein Zehntel der Reflektivität
der Fahrbahnoberfläche
während
der Nacht ohne Regen. Folglich ist die Wirkung der Beleuchtung der
Straßenoberfläche durch
die Scheinwerfer stark reduziert. Ferner reduziert sich, wenn sich
ein Wasserfilm oder Schlamm auf der Fahrbahnmarkie rung der Straßenoberfläche bildet,
ein Helligkeitskontrast entlang der Abgrenzung zwischen der Straßenoberfläche und
der Fahrbahnmarkierung. Folglich wird es schwer, eine Straßengeometrie
zu erkennen. Diese Bedingungen tragen auch zu den Schwierigkeiten
des Fahrers bei, während
der Nacht bei Regen zu fahren.
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Falls
das von den Scheinwerfern auf die Fahrbahnoberfläche ausgestrahlte Licht eine
Reflexion durch sich einen auf der Straßenoberfläche befindlichen Wasserfilm
unterworfen ist, kann das reflektierte Licht die Fahrer anderer
Fahrzeuge blenden und damit das Fahren bei Nacht gefährlich machen.
Weiterhin ist bei einer großen
Regenmenge die Sichtbarkeit von Bremslichtern oder Rücklichtern
ebenso verschlechtert.
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Ein
für gewöhnlich eingeführter Rückreflexionsfaktor
der Straßenoberfläche tendiert
dazu, kleiner zu werden, wenn der Strahl höher eingestellt ist. Beispielsweise
tritt die Situation auf, daß die
Fahrbahnoberfläche weit
von der Vorderseite des Fahrzeugs entfernt ist. Falls ein Wasserfilm
auf der Fahrbahnoberfläche
vorhanden ist, verringert sich der Rückreflexionsfaktor weiter.
Aus diesem Grund kann die Fahrbahnoberfläche, die weit vom Fahrzeug
entfernt ist, nicht hell genug erleuchtet werden. Daher kann ein
Verfahren zum Steuern der Richtung der Beleuchtung der Scheinwerfer
notwendig sein. Wenn beispielsweise sich ein auf der linken Fahrbahnseite
befindliches Fahrzeug in eine Rechtskurve bewegt, wird die Blendung
von Fahrern entgegenkommender Fahrzeuge erhöht, da sich die Beleuchtungsrichtung
der Scheinwerfer verändert.
Ein solches Verfahren ist somit nicht wünschenswert.
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Wenn
sich ein im Regen bewegendes Fahrzeug einem entgegenkommenden Fahrzeug
nähert,
wird das Unbehagen eines im Regen fahrenden Fahrers verhindert,
indem eine Lichtintensität
in Richtung des rechten Seitenstreifens der Straße erhöht wird oder indem der Strahl
auf die Straßenoberfläche nahe
der Vorderseite des Fahrzeugs fokussiert wird (d.h., auf die Straßenoberfläche innerhalb
10 m der Fahrzeugvorderseite). Dazu können zwei Verfahren angewendet
werden; ein Verfahren zum Erhöhen
der Lichtmenge, die auf die Fahrbahnoberfläche nahe der Fahrzeugvorderseite
gelenkt wird oder der Lichtmenge, die auf den Seitenstreifen der
Straße
gerichtet wird, mittels Steuerung der Verteilung der Lichtstärke in einen
nach unten gerichteten Strahl; und ein Verfahren zum zusätzlichen
Einschalten von Hilfsscheinwerfern zur Unterstützung eines nach unten gerichteten
Strahls (wie etwa Nebelscheinwerfer oder ähnliche Scheinwerfer).
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Gemäß einem
Beispiel für
die erste Methode umfaßt
ein in 3 gezeigter Scheinwerfer 4a ein
Lichtabschirmelement 7, das unter einer Lichtquelle 6 (d.h.
einer Metallhalogenidleuchten, einer Glühlampe oder Ähnlichem)
so angeordnet ist, daß das
Lichtabschirmelement 7 entlang der primären Lichtstrahlachse L-L des Scheinwerfers
durch eine Betätigungseinrichtung 8 bewegt
wird. Ein Reflexionsspiegel beinhaltet einen primären Reflexionsspiegel 9,
der im wesentlichen über
der Horizontalen, die primäre
Lichtachse L-L einschließende Ebene
angeordnet ist und einen Sekundärreflexionsspiegel 10,
der im wesentlichen unter der horizontalen Ebene angeordnet ist.
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Wenn
die Fahrbahnoberfläche
in einem trocknem Zustand ist, wird ein Verteilungsmuster der Lichtstärke 11 (im
weiteren als "Verteilungsmuster 11" bezeichnet), das
in 11 durch eine durchgezogene
Linie dargestellt ist, durch Abschirmung des Lichts gebildet, das
von der Lichtquelle 6 oder das Lichtabschirmelement 7 zum
Sekundärreflexionsspiegel 10 wandert.
Während
Regenwetters wird das Lichtabschirmelement 7 entsprechend
der Nässe
der Straßenoberfläche bewegt,
um die Lichtmenge zu steuern. Somit dringt das Licht aus der Lichtquelle 6 in
den Sekundärreflexionsspiegel 10 ein.
Als Folge davon wird ein Verteilungsmuster der Lichtstärke 12 (im
weiteren als ein "Verteilungsmuster 12" bezeichnet) gebildet,
das durch eine gestrichelte Linie in 4 dargestellt
ist. Eine Geometrie des Sekundärreflexionsspiegels 10 und
einer Lichtachse des Sekundärreflexionsspiegels 10 sind
so festgesetzt, daß das
von dem Sekundärreflexionsspiegels 10 reflektierte Licht
die Fahrbahnoberfläche
nahe der Fahrzeugvorderseite beleuchtet. Daher wird mittels einer
solchen Methode die Lichtmenge, die auf die Fahrbahnoberfläche nahe
der Fahrzeugvorderseite gelenkt wird, gesteuert.
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In
diesem Fall sind der primäre
Reflexionsspiegel 9 und der Sekundärreflexionsspiegel 10 nicht
auf eine einzelne reflektierende Spiegeloberfläche beschränkt. Alternative Möglichkeiten
wie etwa eine Paraboloidoberfläche,
eine zusammengesetzte Reflexionsoberfläche, die mehrere Reflexionsbereiche
umfaßt,
und einer Reflexionsoberfläche,
die durch Riffeln einer einzigen gekrümmten Oberfläche geformt
werden, können ebenso
verwendet werden.
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In
einem in 5 gezeigten
Scheinwerfer 4B ist ein primärer Reflexionsspiegel 13,
der im wesentlichen über
der horizontalen, eine primäre
Lichtachse des Scheinwerfers 4B einschließende Ebene
angeordnet ist, stationär.
Ein Sekundärreflexionsspiegel 14,
der im wesentlichen unter der horizontalen Ebene angeordnet ist,
ist so angebracht, daß er
innerhalb der vertikalen Ebene durch die Betätigungseinrichtung 15 drehbar
ist. Wenn die Fahrbahnoberfläche
trocken ist, wird der Sekundärreflexionsspiegel 14 in
einer durch die durchgehende Linie in 5 dargestellten
Position gehalten. Ein in diesem Zeitpunkt enthaltenes Verteilungsmuster der
Lichtstärke
ist identisch mit dem als durchgehende Linie in 4 gekennzeichnetem Verteilungsmuster 11.
Bei Regenwetter veranlaßt
die Betätigungseinrichtung 15 den
Sekundärreflexionsspiegel 14 sich
entsprechend der Nässe
der Straßenoberfläche nach
unten zu drehen, wie dies durch die gepunktete Linie in 5 dargestellt ist. Als Folge
davon wird das von der Lichtquelle 16 auf den Sekundärreflexionsspiegel 14 gerichtete
Licht auf die Fahrbahnoberfläche
nahe der Fahrzeugvorderseite gestrahlt, nachdem es vom Sekundärreflexionsspiegel 14 reflektiert
wurde. Somit entsteht ein Verteilungsmuster der Lichtstärke, das
identisch ist zu dem in 4 durch
die gepunktete Linie gekennzeichnete Verteilungsmuster 12.
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Die
Lichtstärke
(oder die Intensität
des Lichtes) wird entsprechend der niedergehenden Menge an Regen
(oder Schnee) erhöht.
Alternativ können
Leuchten, die einen Strahl hoher Lichtstärke erzeugen können, wie
etwa Nebelschlußleuchten,
auf die folgenden Fahrzeuge gerichtet werden, um die Lichtstärke zu erhöhen.
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In
Verbindung mit (II) Nebel müssen
die folgenden Probleme (II-1) bis (II-3) gelöst werden:
- (II-1)
Schwierigkeit, die aufgrund von Sichtbehinderung durch Beugung oder
Lichtstreuung durch Nebelpartikel auftritt, wenn ein Seitenstreifen
oder eine Fahrbahnmarkierung vor dem Fahrzeug bestimmt werden soll.
Des weiteren die Schwierigkeit bei Fahren des Fahrzeugs mit Hauptscheinwerferlicht
im dichten Nebel.
- (II-2) Schwierigkeit bei der Bestimmung des Scheinwerferlichts
von entgegenkommenden Fahrzeugen, wobei der Grad der Schwierigkeit
von der Dichte des Nebels abhängt.
- (II-3) Schwierigkeit in der Bestimmung des Lichts von Schlußlichtern.
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Um
die obengenannten Probleme zu lösen,
werden die folgenden Methoden (II-i) bis (II-iii) verwendet:
- (II-i) Der Betrieb von Scheinwerfern wird durch
ein Verfahren verbessert, wobei die Helligkeit eines Schleiers vermindert
wird, indem die Höhe
einer Abschneidelinie (oder einer Abgrenzungslinie) eines geregelten Scheinwerferstrahls
verringert wird, und die Lichtmenge, die auf die Straßenoberfläche nahe
vor die Fahrzeugvorderseite gerichtet wird, erhöht wird (durch Verwendung von
Hilfsscheinwerfern, durch zeitliche Änderung der Verteilung der
Lichtstärke
oder ähnlichen
Verfahren).
- (II-ii) Die Sichtbarkeit eines entgegenkommenden Fahrzeugs wird
durch ein Verfahren verbessert, wobei die Lichtstärke von
Leuchten (wie etwa von Scheinwerfern, Nebelleuchten und kleinen
Leuchten) entsprechend der Dichte des Nebels erhöht oder verringert wird, oder
mittels eines Verfahrens wird die Farbe des Lichts der Leuchten
in Richtung zur gelben Farbe hin verändert (bei Nebel während des
Tages ist die gelbe Farbe auf eine größere Entfernung als die weiße Farbe
des Lichts erkennbar).
- (II-iii) Das Erkennen des Fahrzeugs durch die folgenden Fahrzeuge
ist durch Beleuchtung mit Nebelschlußlichtern im dichten Nebel
erleichtert.
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(III)
Im Zusammenhang mit Schnee müssen
die folgenden Probleme (III-1) bis (III-3) gelöst werden:
- (III-1)
Verschlechterung der Erkennbarkeit von Fahrbahnmarkierungen oder
Seitenstreifen der Straße durch
Sichtbehinderung aufgrund von Lichtstreuung an Schnee.
- (III-2) Schwierigkeit in der Bestimmung des Scheinwerferlichts
von entgegenkommenden Fahrzeugen bezüglich einer anwachsenden Schneefallmenge.
- (III-3) Schwierigkeiten in der Erkennung des Lichts von Rücklichtern
eines vorausfahrenden Fahrzeugs aufgrund des von den Hinterrädern aufgewirbelten
Schnees.
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Prinzipiell
sind ähnliche
Methoden, die zuvor mit Bezug auf Regen und Schnee beschrieben worden, als
eine Lösung
der mit Schnee verursachten Probleme anwendbar. Allerdings müssen die
speziellen Eigenschaften unter Schneebedingungen in Betracht gezogen
werden. Beispielsweise kann der von einem vorausfahrenden Fahrzeug
aufgewirbelte Schnee an den Leuchten haften, so daß die Fähigkeit
der Leuchten zum Beleuchten und zum Signalgeben verschlechtert werden.
In diesem Fall kann eine Heizung oder Wischer für die Leuchten vorgesehen werden.
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Die 6 bis 13 zeigen eine Anwendung eines Systems
zum Steuern der Beleuchtung von Fahrzeugleuchten gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In
einem in 6 gezeigten
Beleuchtungssteuersystem 17 ist ein Kontroller der Lichtstärkeverteilung 18 (im
weiteren als "Kontroller 18" bezeichnet) als
eine einen Computer einschließende
elektronische Kontrolleinheit ausgebildet. Der Kontroller 18 enthält als Eingabesignale
und Eingangsdaten ein von einem automatischen Scheinwerferbeleuchtungsschalter 19 ausgegebenes
Signal, weitere Informationen von einem Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikations/Navigationsgerät 20,
ein von einem Scheibenwischersteuerschalter 21 ausgegebenes
Signal, ein von einem Außenlicht-Erfassungssensor 22 ausgegebenes
Detektionssignal, Information über
das Ergebnis eines von einer CCD-Kamera 23 aufgenommenen
und anschließend
von einem Bildanalysiergerät 24 analysierten
Bildes, und einem von einem Außenluft/Feuchtigkeits-Sensor 25 ausgegebenen Detektionssignals.
Diese Signale und Informationen werden in einheitlicher Weise durch
ein LAN (local area network) gesteuert und in den Kontroller 18 geladen.
-
Unter
gleichzeitiger Bezugnahme auf die 1 bis 6 entspricht die CCD-Kamera 23 der
Bildaufnahmeeinrichtung 2a. Das Bildanalysegerät 24,
das in Kontroller 18 integriert sein kann, ist in der Wetteranalysiereinrichtung 2b und
der Straßenoberflächenanalysiereinrichtung 2c enthalten.
Die Referenzdaten-Aufnahmeeinrichtung 2d beinhaltet den
Scheibenwischerkontrollschalter 21, den automatischen Beleuchtungsschalter 19,
das Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikations/Navigationsgerät 20,
den Außenlichtsensor 22 und
den Außenluft/Feuchtigkeitssensor 25.
-
Der
Kontroller 18 steuert Scheinwerfer 26, vordere
Nebelleuchten 27, Nebelschlußleuchten 28, Bremslichter 29 und
Rücklichter 30.
Eine Treibereinrichtung 31 zum Steuern des Bereichs und
der Richtung der Beleuchtung und ein Regler 32 zum Steuern
der Lichtintensitäten
für die
Scheinwerfer 26 und für
die vorderen Nebelleuchten 27 ist vorgesehen. Auch das
Treibergerät 31 und
der Regler 32 werden vom Kontroller 18 gesteuert.
Weiterhin ist ein weiterer Regler für die Bremslichter 29 und
die Schlußlichter 30 zur
Steuerung durch den Kontroller 18 vorgesehen. Die in 6 gezeigten Leuchten sind
nur ein Beispiel. Der Kontroller 18 steuert ebenso ein
hochmontiertes Bremslicht oder an den Leuchten angebrachte Heizungen.
-
Das
zuvor beschriebene Beleuchtungssteuersystem 17 startet
eine Steuerfunktion, wenn ein Automatikmodus durch Einschalten des
automatischen Beleuchtungsschalters 19 in Kraft gesetzt
wird. Unter Berücksichtigung
der vom Scheibenwischerkontrollschalter 21 ausgegebenen
Referenzdaten und der Daten von den Sensoren steuert das Beleuchtungssteuersystem 17 die
einzelnen Leuchten gemäß einer
Vielzahl von Steuermoden, die sich auf die Fahrsituation beziehen
(im folgenden als "Fahrsituations-Moden" bezeichnet), auf der
Grundlage eines Ergebnisses der Analyse eines von der Fahrbahnoberfläche vor
dem Fahrzeug aufgenommenen Bildes.
-
Folgende
Kategorien stehen beispielsweise als Fahrsituations-Moden zur Verfügung.
- (1) erster Kontrollmodus (schönes Wetter
bei Nacht)
- (2) zweiter Kontrollmodus (Regen/Schneefall bei Nacht)
- (3) dritter Kontrollmodus (starker Regen/Schnellfall bei Nacht)
- (4) vierter Kontrollmodus (schönes Wetter bei Tag)
- (5) fünfter
Kontrollmodus (starker Regen/Schneefall bei Tag)
-
Im
ersten Kontrollmodus wird das Außenlicht als der Tagesabschnitt
Nacht bestimmt, basierend auf dem von der CCD-Kamera 23 empfangenen
Bild und dem Detektionssignal von Außenlicht-Detektionssensor 22.
Weiterhin wird auf der Grundlage des Helligkeitskontrasts oder der
von dem Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikations/Navigationsgerät 20 empfangenen
Wetterinformation das aktuelle Wetter als weder Regen noch Schneefall
bestimmt. Im ersten Kontrollmodus werden die Leuchten automatisch
ein- oder ausgeschaltet. Insbesondere wenn die Fahrzeugumgebung
als dunkel eingestuft wird, werden kleine Leuchten eingeschaltet. Wenn
die Umgebung als absolut dunkel bestimmt wurde, werden die Scheinwerfer 26 eingeschaltet,
die Nebelschlußleuchten 28 bleiben
aber unbeleuchtet.
-
(2)
Im zweiten Kontrollmodus wird das aktuelle Wetter als Regen oder
Schneefall bei Nacht bestimmt und mindestens eine der folgenden
Steuerfunktionen wird durchgeführt:
- (2-1) Die Verteilung der Lichtstärke der
geregelten Strahlen der Scheinwerfer 26 wird auf eine Lichtstärkeverteilung
zur Verwendung auf einer mit Regen oder Schnee bedeckten Straße gesetzt
oder die vorderen Nebelleuchten 27 werden eingeschaltet.
- (2-2) Für
den Fall, daß die
Scheinwerfer 26 das Merkmal aufweisen, die Richtung und
den Bereich der Beleuchtung entsprechend einem Lenkwinkel oder entsprechend
der von einem Navigationssystem ausgegebenen Daten bezüglich der
Geometrie der Straße
zu ändern,
wird die Orientierung der Lichtstrahlachse und die Lichtstärkeverteilung,
die auf den entgegenkommenden Verkehr gerichtet ist, so geändert, daß das Blenden
von Fahrern entgegenkommender Fahrzeuge entsprechend, ob Regen oder
Schneefall herrscht, vermieden wird.
- (2-3) Wenn das Fahrzeug in Ruhe ist, werden die Scheinwerfer 26 deaktiviert
oder heruntergeregelt oder die Strahlachse der Scheinwerfer 26 wird
tiefer eingestellt.
-
Ein
Scheinwerfertyp mit einer Lichtstärkeverteilungssteuerung hat
einen Aufbau ähnlich
dem einer in 7 gezeigten
Projektionslampe 34. Insbesondere beinhaltet die Projek tionslampe 34 eine
auf einem Leuchtengehäuse
(nicht gezeigt) befestigte Linse 23, ein Abblendelement 36 und
einen Reflexionsspiegel 37, der um ein Drehzentrum RP innerhalb
der vertikalen Ebene (in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung)
drehbar ist. Bei schönem
Wetter liefert die Projektionslampe 34 ein durch eine in 8 durchgezogene Linie gekennzeichnetes
Verteilungsmuster der Lichtstärke 38.
Im Gegensatz dazu liefert die Projektionslampe 34 bei regnerischem
Wetter ein durch eine gestrichelte Linie in 8 gekennzeichnetes Verteilungsmuster
der Lichtstärke 39.
Obwohl eine durch eine gebrochene Linie gekennzeichnete Grenzlinie
ohne Änderung
beibehalten wird, wird der Bereich maximaler Intensität des Musters
bei regnerischem Wetter im Vergleich zum Muster bei schönem Wetter
verringert und dabei die Straße
in der Nähe
der Vorderseite des Fahrzeugs stärker
erleuchtet.
-
In
einem in 9 gezeigtem
Scheinwerfer 40 ist eine innere Linse 43 zwischen
einer äußeren Linse 41 und
einem Reflexionsspiegel 42 angebracht und eine Betätigungseinrichtung 44 (z.B.
ein Zugriffsarm oder Ähnliches)
ist vorgesehen, um die innere Linse 43 entlang der Strahlachse
des Scheinwerfers 40, wie dies durch den Fall B angezeigt
ist, zu bewegen. Mit dieser Anordnung ist ein Abstand zwischen der äußeren Linse 41 und
der inneren Linse 43 veränderbar und damit ein Maß an Streuung
des Lichtstrahls steuerbar. In diesem Falle ist ein Verteilungsmuster
der Lichtstärke 45,
als durchgezogene Linie in 10 dargestellt,
zur Verwendung bei regnerischem Wetter (oder nebligem Wetter) sammelnd
bzw. bündelnd.
Im Gegensatz dazu ist ein Verteilungsmuster der Lichtstärke 46 zur
Anwendung bei schönem
Wetter, als gestrichelte Linie in 10 dargestellt,
in horizontaler Richtung zerstreut. Somit kann eine Verteilung der
Lichtstärke
durch Regelung der Position oder Orientierung von optischen Elementen,
die Bestandteil des Scheinwerfers sind, oder durch Ändern der
Bestrahlungsachse des gesamten Scheinwerfers gesteuert werden.
-
Der
dritte Kontrollmodus bewirkt ein ausgeprägtere Regelung bei Regen oder
Schneefall als der zweite Kontrollmodus. Die Scheinwerfer 26 werden
auf die gleiche Weise wie beim zweiten Kontrollmodus gesteuert und
die vorderen und hinteren Nebelleuchten 27 und 28 werden
automatisch eingeschaltet. Wenn ein Fahrzeug nicht mit den Nebel schlußleuchten 28 ausgestattet
ist, wird die Lichtstärke
und die Helligkeit der Rücklichter
durch Regelung erhöht.
-
Im
zweiten und im dritten Kontrollmodus wird, wenn entgegenkommende
Fahrzeuge anhand eines von der CCD-Kamera 23 aufgenommenen
Bildes detektiert werden, die Verteilung der Lichtstärke so begrenzt, daß eine Blendung
der Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge vermieden wird. Wenn allerdings
das Vorhandensein von sichtbeschränkenden Zäunen auf dem Mittelstreifen
durch die von dem Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
empfangenen Daten bestätigt
wird, ist die Berücksichtigung
der Blendung von Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge nicht notwendig.
Die Begrenzung der Verteilung der Lichtstärke wird somit außer Kraft
gesetzt. Auf diese Weise werden die Details zur Beleuchtungssteuerung
wie gewünscht
entsprechend der Fahrsituation geändert.
-
Da
der vierte Kontrollmodus für
die Verwendung bei schönem
Wetter während
des Tages Verwendung findet, ist das Aktivieren der Scheinwerfer 26 oder
Nebelleuchten nicht erforderlich.
-
Der
fünfte
Kontrollmodus wird während
des Tages angewendet. Allerdings werden die Scheinwerfer 26,
die vorderen Nebelleuchten 27, die Nebelschlußleuchten 28 und
die Rücklichter 30 unter
Berücksichtigung der
Wirkung von starkem Regen und Schneefall auf die Beleuchtung eingeschaltet.
Falls die Scheinwerfer 26 ebenso als Tageslichtbetriebsleuchten
(Scheinwerfer, die während
des Tages in Betrieb sind) fungieren ist eine vergrößerte Lichtstärke der
Scheinwerfer erwünscht,
um sicherzustellen, daß das
Fahrzeug von anderen Fahrzeugen erkannt wird. Ferner wird die Lichtstärke der
Rücklichter 30 erhöht, um sicherzustellen,
daß das
Fahrzeug von den nachfolgenden Fahrzeugen erkannt wird.
-
11 zeigt ein Flußdiagramm
zur Beschreibung der Schritte zum Bestimmen der Fahrsituationsmoden
unter Berücksichtigung
hauptsächlich
der Intensität
des Außenlichts
und des Betriebs der Scheibenwischer. Im Schritt S1 wird bestimmt,
ob der automatische Beleuchtungsschalter 19 sich in einem
automatischen Modus befindet oder nicht. Wenn der automatische Modus
in Betrieb ist, schreitet der Prozeßablauf zum Schritt S2 weiter.
Falls nicht, wird festgelegt, daß der automatische Beleuchtungsschalter 19 sich
in einem manuellen Modus (einem Modus, indem die Scheinwerfer durch
manuelles Schalten in Betrieb gesetzt wurden) befindet und der Prozeßablauf
schreitet zum Schritt S17 weiter.
-
Im
Schritt S2 geht das Beleuchtungssteuersystem 17 in einen
Warte-Modus über
und bestimmt im Schritt S3 ob die Temperatur der Außenluft
einen vorbestimmten Wert überschreitet
oder nicht. Wenn die Temperatur der Außenluft einen vorbestimmten
Wert überschreitet,
wird Schritt S4 ausgeführt.
Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur der Außenluft kleiner als ein vorbestimmter
Wert ist, schreitet der Prozeßablauf
zum Schritt S5 weiter, in dem Heizungen zur Scheinwerferenteisung
(beispielsweise Heizungen, die an den Linsen angebracht sind) aktiviert
werden. Anschließend
geht der Prozeßablauf
zum Schritt S4 weiter.
-
In
Schritt S4 wird vom Detektionssignal, das vom Außenlicht-Erfassungssensor 22 ausgegeben
wird, bestimmt, ob Tag oder Nacht ist auf der Grundlage, ob die
Intensität
des Außenlichts
einen Schwellwert übersteigt
oder nicht. Wenn erkannt wird, daß Nacht ist, schreitet der
Prozeßablauf
zum Schritt S6 weiter. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, daß Tag ist,
schreitet das Programm zum Schritt S7.
-
Im
Schritt S6 wird, nachdem der Fahrsituations-Modus entsprechend dem
ersten Kontrollmodus festgelegt wurde, bestimmt, ob die Scheibenwischer
aktiviert sind oder nicht. Wenn erkannt wird, daß die Scheibenwischer aktiviert
sind, schreitet das Programm zum Schritt S9 weiter. Wenn bestimmt
wird, daß die
Scheibenwischer nicht aktiviert sind, schreitet das Programm zum
Schritt S17 weiter.
-
Im
Schritt S9 wird eine Zeitdauer, während der die Scheibenwischer
in Betrieb sind mit einem vorbestimmten Wert verglichen, um damit
zu erkennen, ob die Zeitdauer lang oder kurz ist. Wenn die Betriebszeit lang
ist, geht das Programm zum Schritt S10. Wenn die Betriebsdauer jedoch
kurz ist, schreitet das Programm zum Schritt S17 weiter.
-
Nachdem
im Schritt S10 der Fahrsituations-Modus als der zweite Kontrollmodus
bestimmt wurde, schreitet das Programm zum Schritt S11 weiter, in
dem bestimmt wird, ob die Intervalle, mit denen die Wischer betätigt werden,
länger
oder kürzer
als die von der gewählten
Position des Kontrollschalters 21 oder der Distanz, mit
der der Kontrollschalter 21 bewegt wird, festgesetzte Intervalle
sind. Wenn die Intervalle kurz sind, schreitet das Programm zum
Schritt S12 weiter. Wenn andererseits die Intervalle lang sind,
schreitet das Programm zum Schritt S17 weiter.
-
Nachdem
im Schritt S12 der Fahrsituations-Modus als der dritte Kontrollmodus
bestimmt wurde, schreitet das Programm zum Schritt S17 weiter. Wenn
im Schritt S4 bestimmt wurde, daß Tag ist, geht das Programm
weiter zum Schritt S13, nachdem bestimmt wurde, daß der Fahrsituations-Modus
der vierte Kontrollmodus ist. Es wird dann bestimmt, ob die Scheibenwischer
aktiviert sind oder nicht. Wenn die Scheibenwischer aktiviert sind,
geht das Programm zum Schritt S14 weiter. Wenn andererseits die
Scheibenwischer nicht aktiviert sind, schreitet das Programm zum
Schritt S17 weiter.
-
Im
Schritt S14 wird die Zeitdauer, während der die Scheibenwischer
in Betrieb sind mit einem vorbestimmten Wert verglichen, um damit
festzulegen, ob die Betriebszeit kurz oder lang ist. Wenn die Betriebszeit lang
ist, geht das Programm zum Schritt S15 weiter. Wenn die Betriebszeit
kurz ist, schreitet das Programm zum Schritt S17.
-
Im
Schritt S15 wird aus der vorbestimmten Position des Kontrollschalters 21 oder
aus dem Abstand, zu dem der Kontrollschalter 21 bewegt
wird, bestimmt, ob die Intervalle, mit denen die Scheibenwischer
aktiviert werden, länger
oder kürzer
als die vorbestimmten Intervalle sind. Wenn die Intervalle kürzer als
die vorbestimmten Intervalle sind, geht das Programm zum Schritt
S16 weiter, wenn andererseits die Intervalle länger als die vorbestimmten
Intervalle sind, schreitet das Programm zum Schritt S17 weiter.
-
Nachdem
im Schritt S16 der Fahrsituations-Modus als der fünfte Kontrollmodus
bestimmt wurde, schreitet das Programm zum Schritt S17 weiter.
-
Im
Schritt S17 werden die in den Schritten S6, S7, S10, S12 und S16
bestimmten Kontrollmoden durch eine Plausibilitätsanalyse verifiziert, die
auf Grundlage der Daten durchgeführt
wird, die von Bildanalysegerät 24 und
dem Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikations/Navigationsgerät 20 empfangen
wurden. Ferner wird die Beleuchtung der einzelnen Leuchten entsprechend
dem bestimmten Kontrollmodus gesteuert. Anschließend kehrt der Prozeßablauf
wieder zum Schritt S1 zurück.
Es ist nicht notwendig eine Bestimmung des Kontrollmodus auf einmal
durchzuführen.
Der Kontrollmodus kann auch nach mehreren Wiederholungen bestimmt
werden, um fehlerhafte Einstellungen und Betriebsweisen auszuschließen.
-
Ein
Beispiel eines als Flußdiagramm
in 12 gezeigten Kontrollablaufs
kann auf den Fall angewendet werden, in dem bestimmt wird ob es
Tag, Nacht, Abend oder Morgen ist, indem die für Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
empfangenen Wetterinformationen verwendet werden oder ein Außenlicht-Detektionssignal
Verwendung findet.
-
Das
vorliegende Beispiel verwendet Wetter-Moden (schön, regnerisch, Schneefall und
neblig), Außenlichtmoden
i (i=1. Tag, i=2: Morgen- oder Abenddämmerung und i=3: Nacht) und
einen Regenfall-Modus (oder Schneefall-Modus) (in Kategorien von
Moden entsprechend der Menge von Regen oder Schneefall). Die Scheinwerferbeleuchtungskontrollmoden
entsprechen jeweiligen Kombinationen von Moden. Wenn beispielsweise
der Wettermodus ein "Schönwettermodus" ist und der Außenlichtmodus "1 (Tag)" ist, entspricht
der effektive Beleuchtungskontrollmodus zu dieser Zeit den vierten
Kontrollmodus.
-
Im
Schritt S1 wird bestimmt, ob der automatische Beleuchtungsschalter 19 sich
in einem automatischem Modus befindet oder nicht. Wenn der automatische
Modus wirksam ist, schreitet der Programmablauf zum Schritt S2 weiter.
Wenn der automatische Modus nicht wirksam ist, wird erkannt, daß der automatische Beleuchtungsschalter 19 in
einem manuellen Modus gehalten wird.
-
Im
Schritt S2 wird bestimmt, ob eine Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung
verfügbar
ist, oder ob eine Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikation
in diesem Schritt verwendet wird oder nicht. Hier werden in einem
Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
die Daten einschließlich
Wetterinformation zum einem Empfänger
im Fahrzeug von einer Sendereinrichtung, die entlang des Seitenstreifens
der Straße
oder im Mittelstreifen angeordnet ist übertragen. Wenn ein Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
verfügbar
ist, schreitet das Programm zum Schritt S3 weiter, indem eine Programmarke
zurückgesetzt
wird. Anschließend wird
der Schritt S5 ausgeführt.
Wenn im Gegensatz kein Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
verfügbar
ist, geht der Prozeßablauf
zum Schritt S4 weiter, in dem die Programmarke gesetzt wird. Anschließend wird Schritt
S5 ausgeführt.
Bestimmung ob ein Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
verfügbar
ist oder nicht besteht darin, zu bestimmen, ob bezug auf die Betriebsbedingung
der Scheibenwischer genommen werden muß oder nicht sowie auf eine
solche Bestimmung sich in der Beleuchtungssteuerung widerspiegeln
muß. Da
Sichtbeschränkungszäune und
Mittelstreifen der mit einem Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem ausgestatteten
Straße
vorgesehen sind, ist es beispielsweise nicht erforderlich, das Vermeiden
von Blenden entgegenkommenden Verkehrs zu berücksichtigen. Daher kann eine
unnötige
Beleuchtungssteuerung ausgeschaltet werden, indem mögliche Begrenzungen
der Verteilung der Lichtstärke,
die in diesem Falle beabsichtigt ist, das Blenden entgegenkommenden
Verkehrs zu vermeiden, verhindert wird.
-
Im
Schritt S5 wird auf der Grundlage des vom Außenlicht-Erfassungssensors 22 ausgegeben
Detektionssignals die Intensität
des Außenlichts
bestimmt. Genauer gesagt, wenn die Intensität des Außenlichts hoch ist, schreitet
der Prozeßablauf
zum Schritt S6 weiter, in dem der Außenlichtmodus als 1 (Tag) bestimmt wird.
Wenn die Intensität
des Außenlichts
gering ist, geht der Prozeßablauf
zum Schritt S8 weiter, in dem der Außenlichtmodus als 3 (Nacht)
bestimmt wird. Wenn die Intensität
des Außenlichtes
einen Zwischenwert aufweist, geht das Programm zum Schritt S7 weiter,
in dem der Außenlichtmodus
als 2 (Abend- oder Morgendämmerung)
bestimmt wird.
-
Im
Schritt S9 wird eine Bestimmung bezüglich der im Schritt S3 und
S4 gesetzten Marken durchgeführt.
Wenn die Marken zurückgesetzt
wurden, geht das Programm zum Schritt S10 weiter. Wenn im Gegensatz
dazu die Marken gesetzt wurden, schreitet das Programm zum Schritt
S11 weiter.
-
Im
Schritt S10 wird die Wetterinformation über das Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
empfangen und es wird ein Wettermodus basierend auf der Wetterinformation
oder den von dem Bildanalysiergerät 24 empfangenen Daten
bestimmt. Anschließend
geht das Programm zum Schritt S14 weiter.
-
Im
Schritt S11 wird bestimmt ob die Scheibenwischer aktiviert sind
oder nicht. Wenn die Scheibenwischer aktiviert sind, schreitet das
Programm zum Schritt S12 weiter, in dem der Wettermodus als "Regenwettermodus" bestimmte wird.
Das Programm schreitet dann zum Schritt S14 weiter. Wenn im Gegensatz
dazu die Wischer nicht aktiviert sind, geht das Programm zum Schritt
S13 weiter, in dem der Wettermodus auf "Schönwettermodus" gesetzt wird. Das
Programm geht dann zum Schritt S19 weiter.
-
Im
Schritt S14 wird die Niederschlagsmenge an Regen (oder Schnee) aus
den Intervallen, mit denen die Scheibenwischer aktiviert werden
und der Zeitdauer des Betriebs der Scheibenwischer (d.h., kontinuierlicher
Betrieb oder Intervallbetrieb), bestimmt. Genauer gesagt, wenn die
Intervalle kurz sind, schreitet das Programm zum Schritt S15 weiter,
in dem die Niederschlagsmenge des Regens (oder Schnees) als hoch
bestimmt wird. Das Programm geht dann zum Schritt S18 weiter. Wenn
im Gegensatz dazu die Intervalle lang sind, geht das Programm zum
Schritt S16 weiter, in dem die Niederschlagsmenge des Regens (oder
des Schnees) als durchschnittlich bestimmt wird. Das Programm geht
dann zum Schritt S18 weiter. Bei einem Intervallbetrieb der Scheibenwischer
geht das Programm zum Schritt S17 weiter und bestimmt, daß die Niederschlagsmenge an
Regen (oder Schnee) gering ist oder der Niederschlag an Regen (oder
Schnee) erst kürzlich
eingesetzt hat. Anschließend
geht das Programm zum Schritt S18 weiter.
-
Im
Schritt S18 wird auf der Grundlage einer Plausibilitätsanalyse
der Resultate der in den Schritten S15 bis S17 durchgeführten Bestimmungen,
den vom Bildanalysegerät 24 empfangenen
Daten und den über das
Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
empfangenen Informationen bezüglich
der Niederschlagsmenge an Regen (oder Schnee) (im Falle, daß diese
Informationen verfügbar
sind) der Regen (oder Schneefall) -Intensitätsmodus bestimmt. Anschließend schreitet
das Programm zum Schritt S19 weiter.
-
Im
Schritt S19 wird ein Scheinwerferbeleuchtungskontrollmodus entsprechend
der Kombination eines Wettermodus, eines Außenlichtmodus und des Regen
(oder Schneefalls) -Intensitätsmodus
bestimmt. Das Programm geht dann zum Schritt S20 weiter, in dem
die Beleuchtung der Scheinwerfer in einer vorbestimmten Art und
Weise für
jeden Kontrollmodus (Details der Besteuerung sind weggelassen, um
Wiederholungen in der Beschreibung zu vermeiden) gesteuert. Anschließend kehrt
das Programm zum Schritt S15 zurück.
-
Bei
Nebelwetter wird die Steuerung der Scheinwerfer wünschenswerterweise
unter Berücksichtigung der
Dichte des Nebels und der Anwesenheit/Abwesenheit entgegenkommender
Fahrzeuge und eines vorausfahrenden Fahrzeugs verändert.
-
Wie
in einem Flußdiagramm
gezeigt ist, wird beispielsweise eine Dichte des Nebels im Schritt
S1 erfaßt.
Die Nebeldichte wird bestimmt, indem eine Transmission eines Laserlichts
im Nebel gemessen wird oder indem die über ein Straße-zu-Fahrzeug-Kommunikationssystem
erhaltene Information oder die durch Analyse eines Bildes erhaltene
Information verwendet wird.
-
Im
Schritt S2 wird die bestimmte Dichte des Nebels mit einem Schwellwert
(%) verglichen. Wenn die erfaßte
Dichte größer oder
gleich als der Schwellwert ist, geht das Programm zum Schritt S4
weiter. Wenn die Dichte kleiner als der Schwellwert ist, schreitet
das Programm zum Schritt S3 weiter.
-
Im
Schritt S3 wird bestimmt, ob entgegenkommende Fahrzeuge und ein
vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden sind. Wenn es solche Fahrzeuge
gibt, geht das Programm zum Schritt S4. Wenn es im Gegensatz dazu
keine solchen Fahrzeuge gibt, schreitet das Programm zum Schritt
S5 weiter. Das Vorhandensein entgegenkommender Fahrzeuge und eines
vorausfahrenden Fahrzeugs wird aus dem Ergebnis der Analyse eines aufgenommenen
Bildes, durch Erfassen der Lichtstrahlen von entgegenkommenden Fahrzeugen
und eines vorausfahrenden Fahrzeugs durch einen optischen Sensor
oder durch Erfassen von Ultraschallwellen, die am Auspuff des vorausfahrenden
Fahrzeugs oder von den entgegenkommenden Fahrzeugen reflektiert
werden, bestimmt.
-
Im
Schritt S4 werden die von den Scheinwerfern 26 emittierten
Strahlen als nach unten gerichtete Strahlen (sogenannte tiefe Strahlen)
festgelegt und die vorderen Nebelleuchten 27 werden nach
Wunsch in Verbindung mit den tiefen Strahlen eingeschaltet.
-
Im
Schritt S5 werden die von den Scheinwerfern 26 emittierten
Strahlen aus Hauptstrahlen (sogenannte hohe Strahlen) festgelegt
und die vorderen Nebelleuchten 27 werden wie gewünscht in
Verbindung mit den Hauptstrahlen in Betrieb gesetzt.
-
Wenn
die Scheinwerfer 26 einen Mechanismus zum Ändern der
Höhe einer
Abschneidelinie des nach unten gerichteten Strahls aufweisen (d.h.
einen Mechanismus zum Steuern der Höhe eines Abblendelements oder
einen Niveauringmechanismus zum Kippen der Strahlachse innerhalb
einer vertikalen Ebene), wird die Höhe der Abschneidelinie im Schritt
S4 (d.h., die Strahlachse wird nach unten geneigt) abgesenkt. Alternativ kann
im Schritt S5 die Höhe
der Abschneidelinie nach oben gesteuert werden (d.h., die Strahlachse
wird auf ein oberes Niveau oder Position gebracht).
-
In
dem zuvor beschriebenen Beleuchtungsssteuersystem 17 werden
eine Scheinwerfersteuerung, eine Verteilung der Lichtstärke von
Markierungslichern und eine Lichtintensität unter verschiedenen Wetterbedingungen
einschließlich
Regen, Nebel und Schnee gesteuert. Die vorliegende Erfindung trägt damit
dazu bei, Verkehrsunfälle
zu verhindern und ein sicheres Fahren zu gewährleisten.
-
In
der vorangegangenen Beschreibung ist die Bestimmung der Wetterbedingungen
und Straßenoberflächenbedingungen
oder eine Bestimmung diverser Kategorien von Programmoden illustrativer
Natur. Beispielsweise ist die Auswertelogik nicht auf eine Bool'sche Logik beschränkt, sondern
diese kann auch eine Fuzzy-Logik sein. Für den Fachmann auf diesem Gebiet
ist daher ersichtlich, daß diverse
Modifikationen und Änderungen
im Scheinwerferaufbau und dessen Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
werden können,
ohne vom Gedanken und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Es ist somit beabsichtigt, daß die
vorliegende Erfindung die Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung,
sofern diese im Schutzbereich der angefügten Patentansprüche und
deren Äquivalenten
fallen, abdeckt.