DE19952945A1 - Verfahren und System zum Eliminieren von Blendungen einer eine Szene durch eine Scheibe hindurch beobachtenden Person sowie Scheibe - Google Patents
Verfahren und System zum Eliminieren von Blendungen einer eine Szene durch eine Scheibe hindurch beobachtenden Person sowie ScheibeInfo
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Abstract
Eine Blendung eines Auges (20) einer hinter einer Scheibe (8) befindlichen Person wird dadurch unterdrückt, daß die Szene vor der Scheibe mit Hilfe einer Optikeinrichtung (13) erfaßt wird und ermittelt wird, ob von einem Objekt (4) der Szene eine Blendgefahr ausgeht. Ist dies der Falle, wird die Durchtrittsstelle (10) bestimmt, durch die das von dem blendenden Objekt (4) ausgehende und auf das Auge (20) treffende Licht durch die Scheibe hindurchtritt. Die Scheibe ist derart ausgebildet, daß die Lichtdurchlässigkeit der Durchtrittsstelle (10) gezielt vermindert werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Eli
minieren von Blendungen einer eine Szene durch eine Scheibe
hindurch beobachtenden Person. Die Erfindung betrifft weiter
eine dafür geeignete Scheibe.
Im Straßenverkehr können Blendungen einer ein Fahrzeug füh
renden Person, wie sie beispielsweise durch eine tiefstehende
Sonne, durch Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge, durch
eine Ausfahrt aus einem dunklen Tunnel in gleißendes Sonnen
licht usw. bedingt sind, zu Unfällen führen.
Aus der US 2 206 793 ist eine strömungsgünstig geformte Son
nenblende bekannt, die außen an einem Fahrzeug über Wind
schutzscheibe beweglich angebracht wird und mit der Gegen
licht abgeschattet werden kann, wie es beispielsweise durch
eine tiefstehende Sonne gegeben ist. Die Wirksamkeit solcher
Blenden ist jedoch auf den Bereich oberhalb des normalen
Sichtfeldes des Fahrers beschränkt, in dem das Verkehrsge
schehen beobachtet wird. Weiter sind im Fahrzeug angeordnete
klappbare Sonnenblenden bekannt, mit denen Bereiche des
Sichtbereiches ausgeblendet werden können, die nicht unmit
telbar zur Beobachtung des Verkehrsgeschehens erforderlich
sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Blendungen einer
eine Szene durch eine Scheibe hindurch beobachtenden Person,
insbesondere einer ein Kraftfahrzeug führenden Person, weit
gehend zu vermeiden, insbesondere solche Blendungen, die
durch Objekte hervorgerufen sind, die sich in dem zur Beo
bachtung des Verkehrsgeschehens erforderlichen Sichtfeld be
finden.
Eine erste Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkma
len des Anspruchs 1 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst diejeni
gen Stellen der Scheibe ermittelt, durch die hindurch die
Person blendendes Licht in die Augen der Person gelangt. Die
Scheibe ist derart aufgebaut, daß ihre optischen Eigenschaf
ten in den Durchtrittsstellen bzw. -bereichen des Lichtes
derart verändert werden können, daß das durchtretende Licht
abgeschwächt wird, so daß die Blendung der Person beseitigt
oder zumindest vermindert ist, ohne daß die Beobachtbarkeit
der Szene, soweit ihre Objekte nicht blenden, beeinträchtigt
wird.
Eine zweite Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einem Sys
tem gemäß Anspruch 2 erreicht.
Das erfindungsgemäße System wird mit den Merkmalen der auf
den Anspruch 2 rückbezogenen Unteransprüche in vorteilhafter
Weise weitergebildet.
Die in den Ansprüchen 14 und 15 angegebenen Scheibe ist zur
Vermeidung von Blendungen geeignet.
Mit der Erfindung kann eine Person, die eine Szene durch eine
Scheibe hindurch beobachtet, vor Blendungen geschützt werden.
Insbesondere eignet sich die Erfindung für solche Anwendun
gen, bei denen die Position der Augen der vor Blendungen zu
schützenden Person relativ zu der Scheibe jeweils bekannt
ist, so daß aus den Durchtrittsstellen des blendenden Lichts
zu einer Optikeinrichtung, die die Szene erfaßt, auf die
Durchtrittsstellen geschlossen werden kann, durch die hin
durch das blendende Licht zu der Person gelangt. Zu den An
wendungsgebieten gehören stationäre Führerhäuser, beispiels
weise von Kränen, ebenso wie Cockpits von Flugzeugen, Führer
stände von Lokomotiven oder Schiffen sowie Kraftfahrzeuge.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich
nungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläu
tert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs, dessen Lenker
von einem entgegenkommenden Fahrzeug geblendet
wird,
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine typische Gegenverkehrsstra
ßenszene,
Fig. 3 ein Aufbauschema einer ersten Ausführungsform eines
Systems,
Fig. 4 und 5
Grafiken zur Erläuterung der Funktionsweise des
Systems gemäß Fig. 3,
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform
des Systems, und
Fig. 7 eine Blenderfassungseinrichtung.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2, dem sich ein nicht darge
stelltes Fahrzeug mit einem fehlerhaft eingestellten Schein
werfer 4 nähert. Der Scheinwerfer 4 ist in fehlerhafter Weise
derart eingestellt, daß sein Lichtkegel den Fahrer 6 des
Kraftfahrzeugs 2 blendet. Die Durchtrittsstelle des vom
Scheinwerfer 4 abgestrahlten Lichts durch die Windschutz
scheibe 8, das den Fahrer 6 blendet, ist mit 10 bezeichnet.
Die Durchtrittsstelle des vom Scheinwerfer 4 ausgehenden
Lichts, das auf eine oberhalb des Kopfes des Fahrers 6 im In
nenraum des Kraftfahrzeugs 2 angebrachte Optikeinrichtung 12
trifft, ist mit 14 bezeichnet.
Wie ersichtlich, sind die Durchtrittsstellen 10 und 14 je
nach Abstand zwischen der Optikeinrichtung 14 und den Augen
des Fahrers sowie den jeweiligen Sehwinkeln mehr oder weniger
weit voneinander entfernt oder überlappen sich.
Fig. 2 zeigt eine weitere typische Verkehrsszene als Aufsicht
auf eine Straße.
Das Kraftfahrzeug 2 nähert sich einem entgegenkommenden
Kraftfahrzeug 16, dessen Scheinwerfer ein Leuchtfeld 18 der
art hell ausleuchten, daß der Fahrer des Kraftfahrzeugs 16
die dort befindliche Szene einwandfrei sieht. Naturgemäß wird
der Fahrer des entgegenkommenden Kraftfahrzeugs 2, insbeson
dere wenn es sich um einen sehr niedrigen Sportwagen mit ent
sprechend tief sitzendem Fahrer handelt, geblendet, sobald er
in das Leuchtfeld 18 gelangt. Es versteht sich, daß das
Leuchtfeld 18 mit zunehmendem Abstand vom Boden kleiner wird.
Bei fehleingestellten Scheinwerfern kommt es jedoch vor, daß
das Leuchtfeld 18 auch in Augenhöhe des Fahrers des entgegen
kommenden Fahrzeugs die in Fig. 2 skizzierte Gestalt hat.
Fig. 3 zeigt ein Schema des Aufbaus eines Systems zur Lösung
von Blendproblemen.
Für funktionsähnliche Bauteile bzw. -umfänge sind die glei
chen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Die Optikeinrichtung 12 ist beispielsweise durch eine CCD-
Kamera 13 gebildet, deren Sehfeld etwa dem der Augen 20 des
Fahrers entspricht. Durch Verstellung des Objektivs 22 der
Kamera ist deren Brennweite veränderbar, so daß in der Bild
ebene der Kamera, in der lichtempfindliche Elemente 24 mat
rixartig angeordnet sind, unterschiedliche Ebenen der vor der
Windschutzscheibe 8 befindlichen Szene scharf abbildbar sind.
Mit der Kamera 13 ist eine elektronische Steuer- und Auswer
teeinheit 26 verbunden, die einen Mikroprozessor mit zugehö
rigen Speichereinrichtungen enthält.
Weiter ist mit der Steuer- und Auswerteeinheit 26 eine Posi
tionserfassungseinrichtung 28 verbunden, die die Stellung ei
nes Sitzes erfaßt, auf dem die Person sitzt, so daß die Posi
tion der Augen 20 der Person in einem Koordinatensystem 30
bekannt ist. Der Nullpunkt des Koordinatensystems 30 liegt
beispielsweise in einem Bezugspunkt der Kamera 13. Die X-
Richtung ist die Längsrichtung des Fahrzeugs, die Y-Richtung
die Breitenrichtung und die Z-Richtung die Hochrichtung.
Die Scheibe 8 besteht aus einem Material, dessen optische Ei
genschaften durch Bestrahlung mit Strahlung in einem nicht
sichtbaren Frequenzbereich (beispielsweise UV oder Infrarot)
veränderbar ist. Das optisch veränderbare Material kann das
Grundmaterial der Scheibe sein, eine spezielle Schicht oder
eine Beimengung zum Grundmaterial. Die optische Eigenschaft,
die verändert wird, kann beispielsweise das Reflexionsvermö
gen oder das Absorptionsvermögen der Scheibe sein.
Gemäß Fig. 3 ist eine Strahlungsquelle 30 zum Emittieren ei
ner Strahlung 32 mit kleinem Öffnungswinkel und Querschnitts
fläche vorgesehen, die mittels eines oder mehrerer nicht dar
gestellter Motoren räumlich verschwenkbar ist. Die Strah
lungsquelle 30 ist mit der Steuer- und Auswerteeinheit 26
verbunden.
Der Aufbau und die Funktion der genannten Elemente sind an
sich bekannt, so daß im vorliegenden nur deren Zusammenwirken
beschrieben wird:
Von der als Erfassungseinrichtung dienenden Kamera 13 wird die vor der Windschutzscheibe 8 befindliche Szene laufend aufgenommen. Dabei werden durch Veränderung der Brennweite der Kamera Schnittbilder der Szene aufgenommen, deren Hellig keitsverlauf durch selektive Auswertung des auf die lichtemp findlichen Elemente 24 fallenden Lichts ausgewertet wird. Bei beispielsweise angenommen, daß sich für einen bestimmten Wert von X bzw. für eine bestimmte eingestellte Entfernung bezüg lich Y und Z eine Helligkeitsverteilung gemäß Fig. 4 ergibt. Der Helligkeitsverlauf für ein bestimmtes lichtempfindliches Element, das gemäß Fig. 4 im hellen Bereich liegt, habe für unterschiedliche eingestellte Entfernungen x beispielsweise den Verlauf gemäß Fig. 5. Aus der Auswertung des Helligkeits verlaufes einzelner Bilder und der Veränderung der Helligkeit bestimmter Bildelemente mit Veränderung der Entfernung kann somit bei bekannter Position der Kamera und bekannten Abbil dungseigenschaften des Objektivs 22 die Position eines hellen Bildpunktes in der Szene errechnet werden. Aus der Absolut helligkeit, dem Kontrast und der Helligkeit nur wenig be leuchteter Bildpunkte kann darauf geschlossen werden, ob von einem Objektpunkt der Szene eine Blendung ausgeht. Die Steu er- und Ausgabeeinheit 26 bildet somit eine Blendbestimmungs einrichtung, mit der der oder die Orte einer Szene, von denen eine Blendung ausgeht, lokalisiert werden.
Von der als Erfassungseinrichtung dienenden Kamera 13 wird die vor der Windschutzscheibe 8 befindliche Szene laufend aufgenommen. Dabei werden durch Veränderung der Brennweite der Kamera Schnittbilder der Szene aufgenommen, deren Hellig keitsverlauf durch selektive Auswertung des auf die lichtemp findlichen Elemente 24 fallenden Lichts ausgewertet wird. Bei beispielsweise angenommen, daß sich für einen bestimmten Wert von X bzw. für eine bestimmte eingestellte Entfernung bezüg lich Y und Z eine Helligkeitsverteilung gemäß Fig. 4 ergibt. Der Helligkeitsverlauf für ein bestimmtes lichtempfindliches Element, das gemäß Fig. 4 im hellen Bereich liegt, habe für unterschiedliche eingestellte Entfernungen x beispielsweise den Verlauf gemäß Fig. 5. Aus der Auswertung des Helligkeits verlaufes einzelner Bilder und der Veränderung der Helligkeit bestimmter Bildelemente mit Veränderung der Entfernung kann somit bei bekannter Position der Kamera und bekannten Abbil dungseigenschaften des Objektivs 22 die Position eines hellen Bildpunktes in der Szene errechnet werden. Aus der Absolut helligkeit, dem Kontrast und der Helligkeit nur wenig be leuchteter Bildpunkte kann darauf geschlossen werden, ob von einem Objektpunkt der Szene eine Blendung ausgeht. Die Steu er- und Ausgabeeinheit 26 bildet somit eine Blendbestimmungs einrichtung, mit der der oder die Orte einer Szene, von denen eine Blendung ausgeht, lokalisiert werden.
Wenn das oder die blendenden Objekte lokalisiert ist bzw.
sind, kann aus der Position des bzw. der Augen 20, die mit
Hilfe der Positionserfassungseinrichtung 28 bekannt ist, und
der Position der Windschutzscheibe 8 auf die Durchtrittsstel
le(n) 10 geschlossen werden, durch die das von dem blenden
den Objekt 4 kommende Licht durch die Windschutzscheibe 8
hindurchtritt und auf das bzw. die Augen 20 fällt. Diese
Durchtrittsstellen 20 können anschließend durch Verschwenken
der Strahlungsquelle 30 und Steuern der Leistung der Strah
lungsquelle 30 entsprechend der ermittelten Blendung be
strahlt werden, so daß das durch die Durchtrittsstelle 10
durchtretende Licht derart abgeschwächt wird, daß die Blen
dung beseitigt ist. Der Durchtritt des Lichtes durch die
Scheibe außerhalb der Durchtrittsstellen 10, d. h. dort, wo
keine Blendgefahr besteht, wird dadurch nicht beeinträchtigt,
so daß die Szene weiterhin einwandfrei beobachtet werden
kann.
Das Bestimmungssystem kann in vielfältiger Weise abgeändert
werden. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 30, die bei
spielsweise durch einen Laser gebildet ist, die berechnete
Durchtrittsstelle 10 permanent beleuchten, zeilen- und spal
tenweise abtasten oder einzelne Rasterpunkte statistisch an
strahlen, so daß die Durchtrittsstelle 10 insgesamt im zeit
lichen Mittel gleichmäßig beleuchtet ist. Die Frequenz bzw.
Wellenlänge der von der Strahlungsquelle abgestrahlten Strah
lung und das Material der Scheibe sind vorzugsweise derart
aufeinander abgestimmt, daß die Strahlungsfrequenz im Bereich
des Empfindlichkeitsmaximums der Scheibe liegt. Vorzugsweise
liegt die Frequenz im nicht sichtbaren Bereich.
Das Material der Scheibe 8 bzw. deren Beschichtung kann der
art sein, daß bei Bestrahlung eine chemische Reaktion ab
läuft, die nach dem Ende der Bestrahlung in umgekehrter Rich
tung abläuft, d. h. reversibel ist. Das Material kann auch
derart sein, daß es seine Polarisationseigenschaften ändert.
Die photochromen Materialien, die das durchgelassene Licht
schwächen, können jedwelcher bekannter Art sein. Es können
elektrochrome Materialien verwendet werden, die ihre opti
schen Eigenschaften in Abhängigkeit bestimmter physikalischer
Parameter verändern, beispielsweise in Abhängigkeit von einem
elektrischen oder magnetischen Feld usw.
Es können gleichzeitig mehrere einzelne, scharf lokalisierte
Durchtrittsstellen 10 abgedunkelt werden, wie es zur Vermei
dung von von verschiedenen Objekten ausgehenden Blendungen
erforderlich ist. Es kann auch mehr oder weniger das gesamte
Gesichtsfeld vor dem Fahrer abgedunkelt werden, wenn bei
spielsweise auf eine insgesamt extrem helle Szene (beleuchte
te Schneelandschaft) zu gefahren wird.
Von einer gemeinsamen Kamera 13 und der Steuer- und Auswerte
einheit 26 können mehrere Strahlungsquellen 30 angesteuert
werden, beispielsweise eine, die die Scheibe im Bereich vor
dem Fahrer bestrahlt und ihn vor Blendung schützt, und eine
weitere, die den Bereich der Scheibe vor dem Beifahrer an
strahlt und ihn vor Blendungen schützt.
Die Scheibe 8 muß nicht über ihre gesamte Fläche elektrochrom
bzw. photochrom ausgebildet sein, sondern nur in denjenigen
Bereichen, die normalerweise das Gesichtsfeld des Fahrers oder
Beifahrers bilden.
Der Grad der erforderlichen Abdunklung kann aus einem in der
Steuer- und Auswerteinheit gespeicherten Kennfeld ausgelesen
werden und/oder kann dynamisch angepaßt werden, indem bei
spielsweise die Strahlungsquelle 30 kurzzeitig die Durch
trittsstelle 14 vor der Kamera 13 bestrahlt, so daß das
durchtretende Licht entsprechend abgedunkelt wird und anhand
der Überprüfung der Bildkontraste ermittelt wird, ob keine
Blendgefahr mehr besteht.
Zur Positionsbestimmung der vor einer Blendung zu schützenden
Augen 20 können optische Systeme verwendet werden, die die
Position des Kopfes bzw. einer Person unmittelbar bestimmen.
Solche Systeme können beispielsweise in Insassenschutzsyste
men vorhanden sein, bei denen die Auslösung eines Airbags von
der Position der zu schützenden Person abhängt. Weitere ver
wendbare Systeme sind Systeme zur Müdigkeitserkennung, bei
denen eine Kamera unmittelbar die Augenbewegungen einer Per
son überwacht.
Die Strahlungsquelle 30 kann derart ausgebildet sein, daß die
Durchtrittsstelle 10 nicht durch Verschwenken der ein paral
leles Strahlungsbündel mit kleinem Querschnitt erzeugenden
Strahlungsquelle 30 bestrahlt wird, sondern dadurch, daß die
Strahlungsquelle 30 ein Strahlungsbündel mit großem Quer
schnitt abgibt, dessen Kontur durch verstellbare Blenden be
stimmt wird.
Vorteilhaft ist, gemäß Fig. 3a zwischen der Scheibe 10 und
der Strahlungsquelle 30 eine Korrektureinrichtung 33 anzu
bringen, mit der aus der unterschiedlichen Position der
Strahlungsquelle 30 und des bzw. der Augen 20 herrührende
Parallaxenfehler und/oder durch die Krümmung der Scheibe 10
bedingte Unterschiede ausgeglichen werden können. Im darge
stellten Beispiel enthält die Korrektureinrichtung 33 zwei
Spiegel 33a und 33b, die beispielsweise nicht planar sind und
im Winkel zueinander angeordnet sind. Der eine Spiegel kann
eine leicht parabolische Form aufweisen, wodurch der Projek
tionsbereich der Strahlungsquelle 30 gestaucht wird, und der
zweite Spiegel ist im Winkel derart angeordnet, daß der von
der Strahlungsquelle 30 beleuchtete Bereich je nach räumli
cher Beziehung zwischen Strahlungsquelle 30 und Augen 20 ho
rizontal und/oder vertikal verschoben wird.
Es versteht sich, daß in der Korrektureinrichtung anstelle
von Spiegeln auch Linsen verwendet werden können.
Eine Korrektureinrichtung zum Ausgleich von Parallaxenfehlern
und/oder durch die Scheibenkrümmung bedingten Abweichungen
kann auch zwischen der Scheibe 10 und der Kamera 13 (Fig. 3)
angeordnet sein, wodurch die in der Steuer- und Ausgabeein
heit durchzuführenden Berechnungen vereinfacht werden.
Wenn das Austrittsbündel der Strahlungsquelle 30 sehr scharf
begrenzt ist, kann es vorteilhaft sein, die Korrektureinrich
tung 33 mit einer Streuscheibe zu ergänzen, die für fließende
Übergänge zwischen dem abgedunkelten Bereich und dem un
beeinflußten Bereich sorgt.
Wegen der großen Entfernungen lichtstarker bzw. blendender
Objekte von der Optikeinrichtung 12 (Fig. 1) ist es in der
Praxis häufig schwierig, die Entfernung der Objekte genau zu
ermitteln. Des weiteren ist die dreidimensionale Auswertung
der von der Kamera 13 (Fig. 3) erzeugten Bilder (flächige Ab
tastung) der lichtempfindlichen Elemente 24 bei verschiedenen
Brennweiten aufwendig.
Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Systems.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist die Optikeinrichtung
durch ein Array 34 lichtempfindlicher Sensoren 36 mit sehr
kleinem Öffnungswinkel der Empfindlichkeit gebildet. Die
lichtempfindlichen Sensoren 36 sind derart angeordnet, daß
ihre Empfindlichkeitsrichtungen einander parallel sind. Das
gesamte Array 34 kann mit Hilfe eines oder mehrerer Motoren
38 räumlich verschwenkt und optional mit Hilfe eines oder
mehrerer Motoren 40 in einer Fläche senkrecht zur Empfind
lichkeitsrichtung bewegt werden. Die lichtempfindlichen Sen
soren 36 und die Motoren 38 und 40 sind an die Steuer- und
Auswerteeinheit 26 angeschlossen.
In weiterer Abänderung zur Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist
die Scheibe 8 zumindest in dem engeren Gesichtsfeldbereich
des bzw. der Augen 20 mit durchsichtigen Elektroden 42 verse
hen, die zumindest einseitig in einem Array angeordnet sind.
Das Material der Scheibe ist derart, daß es die Durchlässig
keit für durch die Scheibe von außen hindurchtretendes Licht
bei Beaufschlagung der jeweiligen Elektrode mit einer Span
nung ändert. Beispielsweise ist die Scheibe mit einem ent
sprechenden Array von LCD-Elementen versehen, die jeweils se
lektiv über ein Elektrodenelement angesteuert werden können
und die ihre Transemissionen spannungsabhängig ändern.
Die Funktion der Anordnung gemäß Fig. 6 ist folgende:
Durch Verschwenken des Arrays 34 mit Hilfe des oder der Moto ren 38 wird ermittelt, ob sich in einer bestimmten räumlichen Richtung vor dem Array 34 bzw. vor einzelnen lichtempfindli chen Elementen 36 des Arrays 34 ein Objekt befindet, von dem eine Blendgefahr ausgeht. Die Entscheidung, ob eine Blendge fahr vorhanden ist, geschieht durch Auswertung des Verlaufes der auf die einzelnen lichtempfindlichen Elemente 36 fallen den Lichtintensitäten in Abhängigkeit von deren Verschwenkung und jeder durch Vergleich der auf die einzelnen lichtempfind lichen Elemente fallenden Lichtintensitäten bei gleichem Schwenkwinkel. Durch Auswertung der Intensitätsverläufe in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel (Empfindlichkeitsrichtung) und dem betroffenen lichtempfindlichen Element läßt sich die Durchtrittsstelle 14 der Lichtstrahlen, von denen (für das Array 34) eine Blendung herrührt, genau ermitteln. Wenn über den Abstand des Objekts, von dem die Blendung ausgeht, keine Informationen vorliegen, wird in erster Näherung angenommen, daß vor dem bzw. den Augen 20, dessen bzw. deren räumliche Beziehung zu dem Array 34 bekannt ist, die gleichen geometri schen Verhältnisse vorherrschen, so daß die Durchtrittsstel len 10 des das oder die Augen blendenden Lichts errechnet werden können und die Elektroden 42 entsprechend angesteuert werden können.
Durch Verschwenken des Arrays 34 mit Hilfe des oder der Moto ren 38 wird ermittelt, ob sich in einer bestimmten räumlichen Richtung vor dem Array 34 bzw. vor einzelnen lichtempfindli chen Elementen 36 des Arrays 34 ein Objekt befindet, von dem eine Blendgefahr ausgeht. Die Entscheidung, ob eine Blendge fahr vorhanden ist, geschieht durch Auswertung des Verlaufes der auf die einzelnen lichtempfindlichen Elemente 36 fallen den Lichtintensitäten in Abhängigkeit von deren Verschwenkung und jeder durch Vergleich der auf die einzelnen lichtempfind lichen Elemente fallenden Lichtintensitäten bei gleichem Schwenkwinkel. Durch Auswertung der Intensitätsverläufe in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel (Empfindlichkeitsrichtung) und dem betroffenen lichtempfindlichen Element läßt sich die Durchtrittsstelle 14 der Lichtstrahlen, von denen (für das Array 34) eine Blendung herrührt, genau ermitteln. Wenn über den Abstand des Objekts, von dem die Blendung ausgeht, keine Informationen vorliegen, wird in erster Näherung angenommen, daß vor dem bzw. den Augen 20, dessen bzw. deren räumliche Beziehung zu dem Array 34 bekannt ist, die gleichen geometri schen Verhältnisse vorherrschen, so daß die Durchtrittsstel len 10 des das oder die Augen blendenden Lichts errechnet werden können und die Elektroden 42 entsprechend angesteuert werden können.
Bei einer vereinfachten Ausführungsform der Fig. 6 kann mit
nur einem einzigen lichtempfindlichen Sensor 36 gearbeitet
werden, der mit Hilfe des oder der Motoren 38 verschwenkbar
und gegebenenfalls mit Hilfe des oder der Motoren 40 in einer
Fläche verschiebbar ist.
Eine in ihrem Aufbau besonders einfache Erfassungseinrichtung
44 ist in Fig. 7 dargestellt. Auf einer um eine Achse A in
Richtung des Doppelpfeils verschwenkbaren Platte 46 sind im
Abstand von der Achse A zwei lichtempfindliche Sensoren 48
und 50 angebracht, deren bevorzugte Empfindlichkeitsrichtun
gen etwa parallel zueinander gemäß Fig. 7 nach links gerich
tet sind. Die Öffnungswinkel der Empfindlichkeit der beiden
Sensoren sind einander gleich und liegen bevorzugt im Bereich
von einigen Grad. Mit den Sensoren 48 und 50 ist über ein
Differenzglied 52 ein Elektromotor 54 verbunden, mit Hilfe
dessen die Platte 46 um die Achse A verschwenkbar ist.
Die Funktion der Anordnung ist wie folgt:
Die Polungen seien derart, daß der Motor 54 die Platte 46 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, wenn das Ausgangssignal des Sensors 50 größer ist als das des Sensors 48, d. h. der Sensor 50, wie im dargestellten Beispiel, mehr Licht emp fängt. Im dargestellten Beispiel wird die Platte 46 somit so lange in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, bis die Aus gangssignale der Sensoren 48 und 50 einander gleich sind, d. h. die Senkrechte der Platte 46 etwa auf das Helligkeitsma ximum zentriert ist. Die beschriebene Anordnung kommt gänz lich ohne "Wissen" aus, d. h. benötigt zur Ausrichtung auf ei ne Stelle maximaler Helligkeit keinerlei Prozessor, Speicher usw. Die Anordnung der Fig. 7 kann durch kardanische Aufhän gung der Platte 46 mittels zwei weiterer Sensoren und zugehö rigem Stellmotor zu einer sich selbsttätig räumlich ausrich tenden Anordnung ergänzt werden. Mit den Anordnungen gemäß Fig. 6 und Fig. 5 kann die Richtung, aus der sehr helles bzw. blendendes Licht kommt, genau erfaßt werden. Wenn zum Paral laxenausgleich zusätzlich die Entfernung erfaßt werden soll, kann dazu beispielsweise ein an der Vorderseite des Fahrzeugs befindliches Abstandsmeßsystem benutzt werden, dessen Abtast pegel ggf. entsprechend der Richtung, aus der das hellste Licht kommt, gerichtet werden kann.
Die Polungen seien derart, daß der Motor 54 die Platte 46 in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, wenn das Ausgangssignal des Sensors 50 größer ist als das des Sensors 48, d. h. der Sensor 50, wie im dargestellten Beispiel, mehr Licht emp fängt. Im dargestellten Beispiel wird die Platte 46 somit so lange in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt, bis die Aus gangssignale der Sensoren 48 und 50 einander gleich sind, d. h. die Senkrechte der Platte 46 etwa auf das Helligkeitsma ximum zentriert ist. Die beschriebene Anordnung kommt gänz lich ohne "Wissen" aus, d. h. benötigt zur Ausrichtung auf ei ne Stelle maximaler Helligkeit keinerlei Prozessor, Speicher usw. Die Anordnung der Fig. 7 kann durch kardanische Aufhän gung der Platte 46 mittels zwei weiterer Sensoren und zugehö rigem Stellmotor zu einer sich selbsttätig räumlich ausrich tenden Anordnung ergänzt werden. Mit den Anordnungen gemäß Fig. 6 und Fig. 5 kann die Richtung, aus der sehr helles bzw. blendendes Licht kommt, genau erfaßt werden. Wenn zum Paral laxenausgleich zusätzlich die Entfernung erfaßt werden soll, kann dazu beispielsweise ein an der Vorderseite des Fahrzeugs befindliches Abstandsmeßsystem benutzt werden, dessen Abtast pegel ggf. entsprechend der Richtung, aus der das hellste Licht kommt, gerichtet werden kann.
Ein abgeändertes Sytem arbeitet nur mit einem Sensor mit
kleinem Öffnungswinkel, der mittels zweier Stellmotoren in
zwei unterschiedliche Richtungen in einer Ebene etwa senk
recht zur Beobachtungsrichtung bewegbar ist. Alternativ kann
der lichtempfindliche Sensor ortsfest sein und es kann ein
verstellbares Spiegel- oder Linsensystem verwendet werden,
wobei das auf das Spiegel- oder Linsensystem fallende Licht
jeweils auf dem Sensor abgebildet wird. Zur Messung werden
vier "Meßpunkte" festgelegt, die zwei mit den obigen Bewe
gungsrichtungen identische Vektoren festlegen. Der Gradient
der sich bei einer Bewegung ergebenden Meßsignale wird mit
geeignetem Vorzeichen auf den jeweiligen Verstellmotor als
Stellsignal rückgekoppelt, wobei dem Stellsignal vorteilhaft
erweise ein Rauschen überlagert wird, um das Problem des
Null-Eingangssignals zu umgehen. Durch diese Rückkopplung
zentriert sich das Erfassungssystem selbstätig auf ein Inten
sitätsmaximum. Nach Abdunklung dieses Maximums mittels der
Abdunklungseinrichtung beginnt ein weiterer Meßzyklus der Er
fassungseinrichtung, innerhalb dessen ein weiteres Maximum
angesteuert wird und so weiter. Eine solche selbstregelnde
bzw. rückkoppelnde Erfassungseinrichtung kommt, ähnlich wie
die der Fig. 7, ohne aufwendige Informationsverarbeitung aus
und ist somit kostengünstig herstellbar.
Wenn mit einer bewegten Erfassungseinrichtung (optische Kame
ra, Sensor oder Sensor-Array) und mit einer bewegten Strah
lungsquelle zur Abdunklung der Scheibe gearbeitet wird, kann
es vorteilhaft sein, die Bewegung der Erfassungseinrichtung
unmittelbar mit der Bewegung der Strahlungsquelle zur Abdunk
lung zu koppeln, wobei zwischen der Strahlungsquelle und der
Scheibe vorteilhafterweise zusätzlich eine Korrektureinrich
tung entsprechend der Korrektureinrichtung 33 (Fig. 3a) ange
ordnet ist. Auf diese Weise kann ein Mikroprozessor zur Be
rechnung der Durchtrittsstellen des die Augen blendenden
Lichtes eliminiert werden, da sich die Position der Durch
trittsstellen des die Augen blendenden Lichtes in Relation zu
den Stellen der Scheibe, durch die das von der Erfassungsein
richtung erfaßte, blendende Licht durchtritt, in der Winkel
beziehung zwischen Stellung des Sensors und Stellung der
Strahlungsquelle ausdrückt. Bei der Festlegung der Beziehung
zwischen Strahlungsquelle und Sensor bzw. Einstellung einer
Korrektureinrichtung kann die Kopfstellung des Fahrers be
rücksichtigt werden.
Es versteht sich, daß das anhand von Ausführungsbeispielen
beschriebene System in vielfältiger Weise abgeändert werden
kann. Für die Anordnung der Erfassungseinrichtung(en)
und/oder der Strahlungsquelle(n) bieten sich unterschied
lichste Plätze an; z. B. zwischen der Scheibe und einem Rück
spiegel, hinter einer Instrumentenkonsole, im Dachbereich,
ggfs. in Form eines Moduls, das weitere Einheiten, beispiels
weise eine Projektionseinheit eines Nachtsichtgerätes, ent
hält, usw. Allen Systemen gemeinsam ist, daß eine Erfassungs
einrichtung vorhanden ist, die eine vor der Scheibe befindli
che Szene erfaßt. Aus der erfaßten Szene werden diejenigen
Orte der Szene bestimmt, von denen eine Blendung ausgeht. Die
Scheibe wird dann im Bereich der Durchtrittsstellen der von
den Blendorten ausgehenden, auf die Augen der hinter der
Scheibe befindlichen Person treffenden Lichtstrahlen mit Hil
fe einer Abdunklungseinrichtung derart beeinflußt, daß das
durch die Durchtrittsstellen hindurchtretende, blendende
Licht entsprechend der Blendgefahr abgeschwächt wird.
Das System kann in weiterer Ausgestaltung auch derart aufge
baut sein, daß die Scheibe strahlungsempfindliches Material
enthält, welches, ähnlich wie eine "adaptive Sonnenbrille",
das durch die Scheibe hindurchgelassene Licht über die gesam
te Fläche der Scheibe oder im normalen Sichtwinkelbereich vor
dem Fahrer bei Überschreiten bestimmter Strahlungsintensitä
ten reversibel abschwächt. Zusätzlich zu dieser passiv er
folgenden Adaption der Scheibe an die Gesamtumgebungshellig
keit kann gezielt mit der vorstehend erläuterten Blenderfas
sung und Beeinflussung der Durchtrittsstellen des den Fahrer
blendenden Lichts im Sinne von dessen Abschwächung gearbeitet
werden.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Windschutzscheibe anwend
bar; sie kann auch verwendet werden, um durch ein Seitenfens
ter, beispielsweise das im Bereich des Rückblickspiegels hin
durchtretende Licht, abzuschwächen, und dadurch Blendungen
des Fahrers vom Rückblickspiegel her zu vermeiden, ohne die
im Rückblickspiegel erfaßte Szene insgesamt zu stark abzudun
keln.
Claims (15)
1. Verfahren zum Eliminieren von Blendungen einer eine Sze
ne durch eine Scheibe hindurch beobachtenden Person, bei wel
chem Verfahren diejenigen Stellen der Scheibe ermittelt wer
den, durch die hindurch die Person blendendes Licht in die
Augen der Person gelangt, und die Scheibe im Bereich der er
mittelten Durchtrittsstellen derart beeinflußt wird, daß das
durch sie hindurch auf die Augen der Person fallende Licht
abgeschwächt wird.
2. System zum Eliminieren von Blendungen einer eine Szene
durch eine Scheibe (8) hindurch beobachtenden Person, insbe
sondere einer ein Kraftfahrzeug führenden Person, enthaltend
eine Erfassungseinrichtung (12; 24; 34; 4) zur Erfassung der
Szene,
eine Blendbestimmungseinrichtung (26) zur Bestimmung der Blendorte (4) der Szene, von denen eine Blendung ausgeht, eine Positionsbestimmungseinrichtung (26) zur Bestimmung der Durchtrittsstellen (10) der Scheibe, durch die das von den Blendorten abgestrahlte Licht auf die Augen (20) der Person trifft, und
eine Abdunklungseinrichtung (30; 42) zur Veränderung von op tischen Eigenschaften der Durchtrittsstellen der Scheibe der art, daß das von den Blendorten kommende, durch die Durch trittsstellen hindurchtretende und auf die Augen der Person treffende Licht abgeschwächt wird.
eine Blendbestimmungseinrichtung (26) zur Bestimmung der Blendorte (4) der Szene, von denen eine Blendung ausgeht, eine Positionsbestimmungseinrichtung (26) zur Bestimmung der Durchtrittsstellen (10) der Scheibe, durch die das von den Blendorten abgestrahlte Licht auf die Augen (20) der Person trifft, und
eine Abdunklungseinrichtung (30; 42) zur Veränderung von op tischen Eigenschaften der Durchtrittsstellen der Scheibe der art, daß das von den Blendorten kommende, durch die Durch trittsstellen hindurchtretende und auf die Augen der Person treffende Licht abgeschwächt wird.
3. System nach Anspruch 2,
wobei die Erfassungseinrichtung eine ein Bild der Szene er
zeugende Kamera (13) enthält und die Blendbestimmungseinrich
tung (26) das von der Kamera erzeugte Bild zur Ermittlung
blendender Bildpunkte rasterartig bezüglich der Helligkeit
auswertet.
4. System nach Anspruch 3,
wobei die Positionsbestimmungseinrichtung (26) eine Rechen
einrichtung enthält, die aus der Position der blendenden
Bildpunkte und den Abbildungsparametern der Kamera (13) die
Position der Blendorte (4) der Szene errechnet und aus der
Position der Blendorte der Szene, der Position der Augen (20)
der Person und der Position der Scheibe (8) die Position der
Durchtrittsstellen (10) der die Person blendenden Lichtstrah
len durch die Scheibe errechnet.
5. System nach Anspruch 2,
wobei die Erfassungseinrichtung wenigstens einen lichtemp findlichen Sensor (36) mit kleinem Öffnungswinkel enthält, der räumlich verschwenkbar und/oder in einer etwa senkrecht zur Beobachtungsrichtung der Szene stehenden Ebene beweglich ist, und
die Blendbestimmungseinrichtung (26) die Stellung(en) des Sensors (36) bestimmt, in der (denen) die aus der Szene auf den Sensor gelangende Lichtmenge maximal ist.
wobei die Erfassungseinrichtung wenigstens einen lichtemp findlichen Sensor (36) mit kleinem Öffnungswinkel enthält, der räumlich verschwenkbar und/oder in einer etwa senkrecht zur Beobachtungsrichtung der Szene stehenden Ebene beweglich ist, und
die Blendbestimmungseinrichtung (26) die Stellung(en) des Sensors (36) bestimmt, in der (denen) die aus der Szene auf den Sensor gelangende Lichtmenge maximal ist.
6. System nach Anspruch 2, wobei die drehbaren Träger (46)
in gegensinnigem Abstand von der Achse der Erfassungseinrich
tung (4) wenigstens zwei auf einem um eine Achse (54) ange
brachte lichtempfindliche Sensoren (48, 50) aufweist, deren
Ausgangssignale einen Drehantrieb (54) des Trägers derart
steuern, daß sich die Ausgangssignale aneinander angleichen.
7. System nach Anspruch 2,
wobei mehrere Sensoren (36) in einem sich etwa senkrecht zu
ihrer Empfindlichkeitsrichtung erstreckenden Array (34) ange
ordnet sind.
8. System nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
wobei die Positionsbestimmungseinrichtung (26) eine Rechen
einrichtung enthält, die aus der Position des (der) lichtemp
findlichen Sensors(en) (36), der Richtung des blendenden
Lichts, der Position der Scheibe (8) und der Position der Au
gen (20) der Person die Durchtrittsstellen (10) des die Per
son blendenden Lichts durch die Scheibe bestimmt.
9. System nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
wobei die Scheibe (8) ein Material enthält, welches seines
Lichttransmissions- und/oder -reflektionseigenschaften bei
einer vorbestimmten Bestrahlung ändert und die Abdunklungs
einrichtung eine hinsichtlich Richtung und Leistung steuerba
re Strahlenquelle (30) enthält, mittels der die Durchtritts
stelle (10) gezielt bestrahlbar sind.
10. System nach Anspruch 5 und 9,
wobei die Strahlungsquelle (30) mit dem beweglichen Sensor
(36) bewegungsmäßig starr derart gekoppelt ist, daß jeweils
diejenige Stelle der Scheibe bestrahlt wird, aus der von ei
nem Punkt der Szene kommende, auf den Sensor treffende
Lichtsrahlen durch die Scheibe hindurch auf die Augen der
Person treffen.
11. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Scheibe (8) und der
Erfassungseinrichtung (12; 24; 34) eine Korrektureinrichtung
(33) zum Ausgleich von durch die unterschiedliche Position
der Erfassungseinrichtung und der Augen (20) der Person be
dingten Einflüssen angeordnet ist.
12. System nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Scheibe (8) und der
Strahlungsquelle (30) eine Korrektureinrichtung (33) zum Aus
gleich von durch die unterschiedliche Position der Strah
lungsquelle und der Augen (20) der Person bedingten Einflüs
sen angeordnet ist.
13. System nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
wobei die Scheibe (8) zumindest einen Teilbereich aufweist,
der mit rasterförmig angeordneten, durchsichtigen und einzeln
ansteuerbaren Elektroden (42) versehen ist und ein Material
enthält, das seine Lichttransmissions- und/oder -reflektions
eigenschaften bei Beaufschlagung der Elektroden mit vorbe
stimmten physikalischen Parametern ändert.
14. Scheibe, insbesondere Windschutzscheibe eines Kraftfahr
zeugs, enthaltend ein strahlungsempfindliches Material der
art, daß sich das Lichttransmissions- bzw. Lichtreflexions
vermögen der Scheibe in einem mit Licht im sichtbaren Spekt
rum bestrahlten Bereich verringert bzw. vergrößert.
15. Scheibe, insbesondere Windschutzscheibe eines Kraftfahr
zeugs, enthaltend zumindest einen Teilbereich, der mit ras
terförmig angeordneten, durchsichtigen und einzeln ansteuer
baren Elektroden (42) versehen ist und ein Material enthält,
das seine Lichttransmissions- und/oder -reflektionseigen
schaften bei Beaufschlagung der Elektroden mit vorbestimmten
physikalischen Parametern ändert.
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