WO2022043061A1 - Scheinwerfer sowie ansteuerungsverfahren für scheinwerfer - Google Patents

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WO2022043061A1
WO2022043061A1 PCT/EP2021/072395 EP2021072395W WO2022043061A1 WO 2022043061 A1 WO2022043061 A1 WO 2022043061A1 EP 2021072395 W EP2021072395 W EP 2021072395W WO 2022043061 A1 WO2022043061 A1 WO 2022043061A1
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control signal
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individual control
partial light
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PCT/EP2021/072395
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Mathias Niedling
Simon Vogel
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HELLA GmbH & Co. KGaA
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    • B60Q2300/45—Special conditions, e.g. pedestrians, road signs or potential dangers

Definitions

  • the invention relates to a headlight for vehicles with a light source unit for emitting light, with an optics unit for deflecting the light according to a predetermined light distribution and with a control unit for generating a control signal, by means of which the light source unit and/or the optics unit can be controlled, the control signal being generated as a function of a plurality of environmental parameters.
  • the invention relates to a method for controlling a headlight.
  • DE 10 2005 041 234 A1 discloses a headlight for vehicles with a light source unit and an optical unit for generating a predetermined light distribution, different optical units being assigned to different light sources of the light source unit. In this way, different partial light distributions can be generated with light spots of different sizes, which superimpose to form the specified light distribution.
  • a headlight for vehicles is known from DE 10 2014 107 195 A1, which includes a light source unit and an optical unit for generating a predetermined light distribution.
  • the headlight also includes a control unit which acts on the light source unit as a function of environmental conditions provided by a detection unit in such a way that an optimal light distribution is generated.
  • the environmental condition includes environmental parameters such as oncoming vehicles or light poles.
  • a luminance estimation takes place in the control unit, which leads to correction control signals, by means of which the specified light distribution is optimized.
  • the object of the present invention is to provide a headlight for vehicles and a method for controlling the headlight such that the Generation of a light distribution is further optimized depending on environmental conditions.
  • the invention in connection with the preamble of patent claim 1 is characterized in that an optimization program is stored in the drive unit, by means of which the drive signal is calculated from a plurality of individual drive signals, with the individual Different partial light distributions depending on the environmental parameters can be generated by control signals.
  • the particular advantage of the invention is that the light distribution is optimized as a function of different environmental conditions or traffic scenarios.
  • a control signal generated by a control unit, by means of which the light source unit and/or the optics unit is controlled, is generated by means of an optimization program depending on the presence and absence of a plurality of individual control signals, with the individual control signals each being used for generation different partial light distributions, which can each be derived from specific environmental parameters that are present independently of one another. If, for example, the headlight's adaptive high-beam function is switched on, the light distribution is continuously adjusted or optimized depending on the current environmental parameters.
  • only as much light is emitted into the vehicle environment as is necessary, or the light is only brought to where it is needed.
  • electrical energy can be saved without reducing the lighting quality.
  • the basic idea of the invention is to classify the environmental conditions that occur.
  • Each environmental parameter such as the type of road, presence of pedestrians on the left or right side, road surface, weather, street lighting, is assigned a partial light distribution that could be generated using a single control signal.
  • a Optimization program calculates the resulting control signal, by means of which the resulting light distribution is generated.
  • the complex environmental scenario is thus divided or classified into individual environmental scenarios, each of which is assigned a separate partial light distribution.
  • the partial light distributions are linked to one another by means of an optimization rule in such a way that an optimized light distribution is created, which is implemented using the corresponding control signal.
  • the environmental parameters in each case reflect only individual information about the environmental conditions that is relevant to light distribution.
  • the partial light distribution differs according to whether the vehicle is on a straight road or a road with a left branch or a road with a right branch.
  • the corresponding partial light distributions differ depending on whether a pedestrian or a pedestrian path is on the left-hand side or on the right-hand side of the street.
  • the individual control signal is in the form of a digital signal which is either in a switched-on or in a switched-off state on the one hand or in different stages on the other. If a left turn is intended for the "Street" category, the individual control signal for "straight road” and “right turn” would be in the off state and the individual control signal for "left turn” would be in the on state . Thus, only the partial light distribution corresponding to the "left turn” would be used and combined with other partial light distributions in accordance with the optimization rule.
  • a database for storing individual control signals characterizing respective environmental parameters, which is preferably integrated in the control unit. So are all Partial light distributions are saved, which can be used to generate the resulting light distribution. This takes place depending on the presence or absence of the environmental parameters assigned to the respective partial light distributions.
  • only the determination of the existing environmental parameters is required to determine the control signal, so that the optimal light distribution can be generated by means of the control signal by selecting the corresponding “partial light distributions” stored in the database.
  • control unit is coupled to a detection unit and/or to an external transmitter device connected via a communication network (e.g. Internet) for detecting or providing environmental parameters.
  • a communication network e.g. Internet
  • the presence or absence of the environmental parameters can thus be determined relatively easily and up-to-date, so that when the control signal is calculated using an optimization rule, the desired light distribution is composed of the partial light distributions that are assigned to the environmental parameters that are present.
  • the optimization program is designed in such a way that the current environmental parameters provided by the external transmission device are compared in each case with the respective current environmental parameters provided by the detection unit and that if a discrepancy is determined between the respective environmental parameters, the respective environmental parameters provided by the detection unit are used to form the individual control signal.
  • control unit has computing means, by means of which the individual control signals for the corresponding partial light distributions can be calculated from the currently available environmental parameters and from this the control signal for the light distribution is calculated by means of the optimization rule.
  • the individual control signals corresponding to the environmental parameters are preferably stored in the database. The relevance of the corresponding partial light distributions can advantageously be determined by comparing the currently available environmental parameters.
  • the optimization program is designed in such a way that the spatial positions of the different partial light distributions are compared with one another with regard to their illuminance values and the control signal for each spatial position is determined using the optimization rule.
  • the individual spatial positions of the light distributions are evaluated as a function of the environmental parameters currently present, so that the illuminance values are set as a function of location. The light is brought to the corresponding location in the vehicle environment only to such an extent as is necessary.
  • the optimization rule is designed in such a way that the optimum and/or maximum illuminance value for each spatial position is selected from the partial light distributions determined as being present.
  • an optimal light distribution can thus take place depending on the location.
  • the individual control signals of the different environmental parameters can be provided weighted according to a weighting rule.
  • the weighting factor for the pedestrian volume category can be larger if a larger number of pedestrians is detected compared to a small number of pedestrians.
  • the invention has the features of method claim 12 in order to achieve the object.
  • the particular advantage of the method according to the invention is that by categorizing the vehicle environment in the form of partial light distributions or individual control signals for controlling the light source unit or the optics unit assigned to different environmental parameters, such that a corresponding partial light distribution is generated, and combining these partial light - distributions according to an optimization rule an optimal light distribution is generated.
  • the light is only brought to the spatial positions of the light distribution or the vehicle environment to the extent that is necessary and sufficient. It is advantageously prevented that too much light is generated at certain spatial positions.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a headlight according to the invention
  • 3a shows a partial light distribution in front of the vehicle for the environmental parameter “straight road”,
  • 3b shows a partial light distribution in front of the vehicle for the environmental parameter “road course on the left”,
  • 3c a partial light distribution in front of the vehicle for the environmental parameter “road course on the right”
  • 3d shows a partial light distribution in front of the vehicle for the environmental parameter “pedestrian on the right”
  • 3e shows a partial light distribution in front of the vehicle for the environmental parameter “pedestrian left”,
  • 3f shows a partial light distribution in front of the vehicle for the environmental parameter “oncoming traffic is present”.
  • 3g a partial light distribution in front of the vehicle for the environmental parameter “oncoming traffic not present”,
  • 5 shows a flow chart of the lighting control.
  • a headlight for vehicles is arranged in a front area of a vehicle. It comprises a light source unit 1 with a plurality of light sources 2 arranged in a matrix-like manner.
  • the light sources 2 are preferably in the form of LED light sources which are arranged on a common carrier.
  • the LED light sources 2 are arranged in a matrix-like manner with a predetermined number, so that a pixel light system with a plurality of small pixels of a light distribution L can be produced by means of such a matrix headlight.
  • An optics unit 4 is provided for imaging the light emitted by the light sources 2 and has, for example, a predetermined number of lenses.
  • the headlight can be designed as a scanning headlight, with the light source being designed as a laser light source and the optics unit 4 as a deflection unit.
  • a control signal 6 is sent to the light source unit 1 and/or a control signal 7 to the optics unit 4 by means of a control unit 5, by means of which the light distribution L shown in FIG. 4 is generated.
  • the control unit 5 has an optimization program 8, by means of which the control signal 6, 7 is generated.
  • the optimization program 8 takes into account current environmental parameters 9 which can be provided by a detection unit 10 coupled to the control unit 5 .
  • the detection unit 10 can have a camera and/or sensors, for example.
  • control unit 5 is coupled via a communication network 11 (for example the Internet) to a transmission device 12 which, for example, transmits weather data and/or road condition data or the like as environmental parameters 13 .
  • the transmission device 12 can, for example, be cloud-based or integrated in another vehicle, preferably in the front.
  • the first category relates to the “course of the road” category, with “course of the road straight”, “course of the road to the left” and “course of the road to the right” being specified as environmental parameters. Alternatively, refinements of this category with several options can also be provided.
  • the second category relates to "number of pedestrians", whereby “pedestrians on the left, few", “pedestrians on the left, a lot”, “pedestrians on the right, few", and “pedestrians on the right, a lot” are specified as environmental conditions. Each of these preselected environmental conditions is a partial light distribution TL1, TL2, TL3...Tn assigned.
  • the corresponding partial light distribution TL1, TL2...TLn can be generated by a corresponding individual control signal A1, A2, An, with which the light source unit 1 and/or the optics unit 4 is controlled.
  • A1, A2, An with which the light source unit 1 and/or the optics unit 4 is controlled.
  • the “Pedestrians” category a range of pedestrians is also queried on the left and/or right side. Pedestrians can thus be optimally taken into account in the light distribution L as a function of the number of pedestrians.
  • the nth category can relate to street lighting, for example. The number of categories is arbitrary, it depends on the accuracy requirement.
  • the environmental parameters 9, 13 thus reflect light distribution-relevant individual information about the environmental conditions of the vehicle, with the individual control signals A1, A2, An required for generating the partial light distribution TL1, TL2, ... TLn in one with the control unit 5 connected database 14 are stored.
  • the optimization program 8 is designed in such a way that the categories or the presence or absence of the total number of environmental parameters 9, 13 are queried sequentially, with only two binary signals for each query, namely “1” for presence and “0” for absence gives. This takes place in step S1 according to FIG. 5. In any case, it is a digital signal which, according to an embodiment that is not shown, can also be present in several stages (dimming stages). If the presence of an environmental parameter is affirmed, this means that corresponding individual control signals A1 . . . An stored in database 14 are taken into account for determining control signal 6, 7. Ambient parameters that are not currently available and are assigned the number “0” mean that the corresponding control signal A1 is not taken into account when determining the control signal 6, 7.
  • the control unit 5 has a microprocessor as the computing means 15, by means of which the optimization program is run through.
  • the optimization program applies an optimization rule, by means of which the activation signal 6, 7 is generated from the relevant individual activation signals A1...An that are marked with “1”.
  • the same pixel-like spatial positions or pixel-like spatial coordinates K1, K2, Kn of the partial light distributions TL1 . . . This is then used for the resulting light distribution L in the further step S3.
  • the environmental parameters relating to "road straight”, “pedestrians on the left few", “pedestrians on the right, a lot”, “oncoming traffic yes”, “weather dry”, “road surface asphalt”, “city street” are available, so that the partial light distributions TL1, TL4, TL7, TL8, TL12, TL13, TL16 are linked with each other. This is done in such a way that these partial light distributions TL1, TL4, TL7,
  • TL8, TL12, TL13, TL16 are more or less "superimposed” and the maximum illuminance values are determined at the respective spatial coordinates K1, K2, Kn of these partial light distributions TL1, TL4, TL7, TL8, TL12, TL13, TL16, from which then the current light distribution L is formed.
  • a corresponding control signal is determined by the optimization program 8 and transferred to the light source unit 1 and/or the optics unit 4 in step S3.
  • the maximum illuminance value in relation to the location coordinates K1, K2, Kn is used as the maximum illuminance value. If, for example, the fifth category “road surface” should be of secondary importance compared to the other categories, the corresponding individual control signal cannot flow in with a factor of 1 but with a factor between 0 and 1. If, for example, the fifth category specifies the maximum illuminance value at a specific location K1, K2, Kn, this would be correspondingly smaller, for example halved, if the weighting factor was 0.5, and thus the illuminance value in the light distribution L be smaller in this spatial position.
  • the current environmental parameters are queried continuously and repeatedly, so that when the environmental conditions change, the light distribution L can be changed or adapted immediately.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelleneinheit (1) zur Abstrahlung von Licht, mit einer Optikeinheit (4) zur Umlenkung des Lichtes entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung (L) und mit einer Ansteuereinheit (5) zur Erzeugung eines Ansteuersignals (6, 7), mittels dessen die Lichtquelleneinheit (1) und/oder die Optikeinheit (4) ansteuerbar ist, wobei das Ansteuersignal (6, 7) in Abhängigkeit von mehreren Umgebungsparametern (9) erzeugt wird, wobei in der Ansteuereinheit (5) ein Optimierungsprogramm (8) gespeichert ist, mittels dessen das Ansteuersignal (6, 7) aus einer Mehrzahl von Einzel-Ansteuersignalen (A1, A2…An) berechnet wird, wobei mittels der Einzel-Ansteuersignale (A1, A2,…An) jeweils von den Umgebungsparametern abhängige unterschiedliche Teillichtverteilungen (TL1, TL2,…TLn) erzeugbar sind.

Description

SCHEINWERFER SOWIE ANSTEUERUNGSVERFAHREN FÜR SCHEINWERFER
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelleneinheit zur Abstrahlung von Licht, mit einer Optikeinheit zur Umlenkung des Lichtes entspre- chend einer vorgegebenen Lichtverteilung und mit einer Ansteuereinheit zur Erzeu- gung eines Ansteuersignals, mittels dessen die Lichtquelleneinheit und/oder die Op- tikeinheit ansteuerbar ist, wobei das Ansteuersignal in Abhängigkeit von mehreren Umgebungsparametern erzeugt wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ansteuerung eines Scheinwerfers.
Aus der DE 10 2005 041 234 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Licht- quelleneinheit und einer Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtvertei- lung bekannt, wobei unterschiedlichen Lichtquellen der Lichtquelleneinheit unter- schiedliche Optikeinheiten zugeordnet sind. Hierdurch lassen sich unterschiedliche Teillichtverteilungen mit unterschiedlich großen Lichtflecken erzeugen, die durch Überlagerung die vorgegebene Lichtverteilung bilden.
Aus der DE 10 2014 107 195 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der eine Lichtquelleneinheit sowie eine Optikeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Licht- verteilung umfasst. Der Scheinwerfer umfasst weiterhin eine Ansteuereinheit, die in Abhängigkeit von durch eine Erfassungseinheit bereitgestellten Umgebungsbedingun- gen auf die Lichtquelleneinheit derart einwirkt, dass eine optimale Lichtverteilung er- zeugt wird. Die Umgebungsbedingung umfasst Umgebungsparameter, wie beispiels- weise entgegenkommende Fahrzeuge oder Lichtmasten. Es erfolgt in der Ansteuer- einheit eine Leuchtdichteschätzung, die zu Korrekturansteuersignalen führt, mittels derer die vorgegebene Lichtverteilung optimiert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge sowie ein Verfahren zur Ansteuerung des Scheinwerfers derart anzugeben, dass die Erzeugung einer Lichtverteilung in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen weiter optimiert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass in der Ansteuereinheit ein Optimie- rungsprogramm gespeichert ist, mittels dessen das Ansteuersignal aus einer Mehr- zahl von Einzel-Ansteuersignalen berechnet wird, wobei mittels der Einzel-Ansteuer- signale jeweils von den Umgebungsparametern abhängige unterschiedliche Teillicht- verteilungen erzeugbar sind.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Optimierung der Licht- verteilung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Umgebungsbedingungen bzw. Ver- kehrsszenarien erfolgt. Ein von einer Ansteuereinheit erzeugtes Ansteuersignal, mit- tels dessen die Lichtquelleneinheit und/oder die Optikeinheit angesteuert wird, wird mittels eines Optimierungsprogramms in Abhängigkeit von einem Vorliegen und Nicht- vorliegen mehrerer Einzel-Ansteuersignalen erzeugt, wobei die Einzel-Ansteuersig- nale jeweils zur Erzeugung unterschiedlicher Teillichtverteilungen dienen, die jeweils von einem bestimmten und unabhängig voneinander vorliegenden Umgebungspara- metern ableitbar sind. Wenn beispielsweise die adaptive Fernlichtfunktion des Schein- werfers eingeschaltet ist, erfolgt eine stetige Anpassung bzw. Optimierung der Licht- verteilung in Abhängigkeit von den aktuell vorliegenden Umgebungsparametern. Vor- teilhaft wird somit nur so viel Licht in die Fahrzeugumgebung abgestrahlt, wie notwen- dig ist, bzw. das Licht nur dorthin hingebracht, wo es gebraucht wird. Vorteilhaft kann elektrische Energie eingespart werden, ohne dass die Beleuchtungsqualität geschmä- lert wird. Grundgedanke der Erfindung ist es, die vorkommenden Umgebungsbedin- gungen zu klassifizieren. Jedem Umgebungsparameter, wie beispielsweise Art des Straßenverlaufes, Vorhandensein von Fußgängern auf der linken oder rechten Seite, Straßenbelag, Wetter, Straßenbeleuchtung, wird eine Teillichtverteilung zugeordnet, die mittels eines Einzel- Ansteuersignales erzeugbar wäre. Nach Abfrage des Vorhan- denseins oder Nichtvorhandenseins dieser Umgebungsparameter wird mittels eines Optimierungsprogramms das resultierende Ansteuersignal berechnet, mittels dessen die resultierende Lichtverteilung erzeugt wird. Das komplexe Umgebungsszenario wird somit aufgeteilt bzw. klassifiziert in einzelne Umgebungsszenarien, denen jeweils eine gesonderte Teillichtverteilung zugeordnet ist. Mittels einer Optimierungsvorschrift sind die Teillichtverteilungen so miteinander verknüpft, dass eine optimierte Lichtver- teilung entsteht, die mittels des entsprechenden Ansteuersignals umgesetzt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung geben die Umgebungsparameter jeweils le- diglich lichtverteilungsrelevante Einzelinformationen über die Umweltbedingungen wieder. Betreffend die Kategorie „Straßenverlauf“ z.B. unterscheiden sich die Teillicht- verteilungen danach, ob das Fahrzeug auf einer geraden Straße oder eine Straße mit einen linken Abzweig oder eine Straße mit einem rechten Abzweig vorhanden ist. Be- züglich beispielsweise der Kategorie „Fußgängeraufkommen“ unterscheiden sich die entsprechende Teillichtverteilungen in Abhängigkeit davon, ob sich ein Fußgänger oder ein Fußgängerweg auf der linken Seite oder auf der rechten Seite der Straße be- findet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Einzel-Ansteuersignal als ein digitales Signal ausgebildet, das sich entweder in einem Einschalt- oder in einem Ausschaltzu- stand einerseits oder in unterschiedlichen Stufen andererseits befindet. Wenn bezüg- lich der Kategorie „Straßenverlauf“ eine Abbiegung nach links vorgesehen ist, würden sich das Einzel-Ansteuersignal bezüglich „gerader Straße“ und „Abbiegung rechts“ im Ausschaltzustand und das Einzel-Ansteuersignal bzgl. „Abbiegung links“ im Einschalt- zustand befinden. Es würde somit nur die zur „Abbiegung links“ korrespondierende Teillichtverteilung herangezogen werden und mit weiteren Teillichtverteilungen ent- sprechend der Optimierungsvorschrift kombiniert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Datenbank zur Speicherung von je- weiligen Umgebungsparametem kennzeichnenden Einzel-Ansteuersignalen vorgese- hen, die vorzugsweise in der Ansteuereinheit integriert ist. Somit sind alle Teillichtverteilungen abgespeichert, die zur Erzeugung der resultierenden Lichtvertei- lung mit herangezogen werden könnten. Dies erfolgt in Abhängigkeit vom Vorliegen oder Nichtvorliegen des den jeweiligen Teillichtverteilungen zugeordneten Umge- bungsparametem. Vorteilhaft wird zur Bestimmung des Ansteuersignals lediglich die Ermittlung der vorhandenen Umgebungsparametern benötigt, damit unter Auswahl der entsprechenden in der Datenbank abgespeicherten „Teillichtverteilungen“ mittels des Ansteuersignals die optimale Lichtverteilung erzeugt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ansteuereinheit mit einer Erfassungs- einheit und/oder mit einer über ein Kommunikationsnetz (z.B. Internet) verbundenen externen Sendereinrichtung zum Erfassen bzw. Bereitstellen von Umgebungsparame- tern gekoppelt. Das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein der Umgebungsparame- ter kann somit relativ einfach und aktuell ermittelt werden, so dass mit Berechnung des Ansteuersignals durch eine Optimierungsvorschrift die gewünschte Lichtverteilung aus den Teillichtverteilungen zusammengesetzt wird, die den jeweils vorliegenden Umgebungsparametem zugeordnet sind.
Nach einer Weiterbildung ist das Optimierungsprogramm derart ausgebildet ist, dass die von der externen Sendeeinrichtung bereitgestellten aktuellen Umgebungsparame- ter jeweils auf Übereinstimmung mit den jeweiligen von der Erfassungseinheit bereit- gestellten aktuellen Umgebungsparameter verglichen werden und dass bei festgestell- ter Abweichung zwischen den jeweiligen Umgebungsparametern der jeweils von der Erfassungseinheit bereitgestellte Umgebungsparameter zur Bildung des Einzel- An- steuersignals herangezogen wird.
Auf diese Weise findet eine Überprüfung und gegebenenfalls Korrektur der extern be- reitgestellten Umgebungsparameter statt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ansteuereinheit Rechenmittel auf, mittels derer aus den aktuell vorliegenden Umgebungsparametern die Einzel-Ansteu- ersignale für die entsprechenden Teillichtverteilungen berechenbar sind und hieraus mittels der Optimierungsvorschrift das Ansteuersignal für die Lichtverteilung berechnet wird. Vorzugsweise sind die zu den Umgebungsparametem korrespondierenden Ein- zel-Ansteuersignale in der Datenbank abgespeichert. Vorteilhaft kann die Relevanz der entsprechenden Teillichtverteilungen durch den Abgleich der aktuell vorliegenden Umgebungsparametem ermittelt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Optimierungsprogramm derart ausge- bildet, dass Ortspositionen der unterschiedlich vorliegenden Teillichtverteilungen hin- sichtlich ihrer Beleuchtungsstärkewerte miteinander verglichen werden und unter An- wendung der Optimierungsvorschrift das Ansteuersignal für jede Ortsposition ermittelt wird. Erfindungsgemäß erfolgt eine Bewertung der einzelnen Ortspositionen der Licht- verteilungen in Abhängigkeit von den aktuell vorliegenden Umweltparametern, so dass ortsabhängig die Beleuchtungsstärkewerte eingestellt werden. Das Licht wird nur in einem solchen Umfang zu dem entsprechenden Ort in der Fahrzeugumgebung ge- bracht, wie es notwendig ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Optimierungsvorschrift derart ausgebil- det, dass aus den als vorliegend ermittelten Teillichtverteilungen jeweils der optimale und/oder maximale Beleuchtungsstärkewert je Ortsposition ausgewählt wird. Je nach Auflösung des Scheinwerfers, insbesondere bei matrixartig angeordneten Lichtquel- len, kann somit ortsabhängig eine optimale Lichtverteilung erfolgen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Einzel-Ansteuersignale der unter- schiedlichen Umweltparameter entsprechend einer Gewichtungsvorschrift gewichtet bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Gewichtungsfaktor für die Kategorie „Fußgängeraufkommen“ größer sein, wenn eine größere Anzahl Fußgänger festge- stellt wird im Vergleich zu einer geringen Anzahl von Fußgängern.
Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Verfahrensanspruchs 12 auf. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch Kategorisierung der Fahrzeugumgebung in Form von jeweils unterschiedlichen Umge- bungsparameter zugeordneten Teillichtverteilungen bzw. Einzel-Ansteuersignalen zur Ansteuerung der Lichtquelleneinheit bzw. der Optikeinheit dahingehend, dass eine entsprechende Teillichtverteilung erzeugt wird, und Zusammenfügen dieser Teillicht- verteilungen entsprechend einer Optimierungsvorschrift eine optimale Lichtverteilung erzeugt wird. Entsprechend der Auflösung des Scheinwerfers wird das Licht nur in dem Maße an die Ortspositionen der Lichtverteilung bzw. der Fahrzeugumgebung ge- bracht, wie es notwendig und hinreichend ist. Vorteilhaft wird verhindert, dass an be- stimmten Ortspositionen zu viel Licht erzeugt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen nä- her erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers,
Fig. 2 eine Zuordnungstabelle verschiedener Umgebungsparameter zu Teillicht- verteilungen,
Fig. 3a eine Teillichtverteilung im Fahrzeugvorfeld für den Umgebungsparamater „Straßenverlauf gerade“,
Fig. 3b eine Teillichtverteilung im Fahrzeugvorfeld für den Umgebungsparamater „Straßenverlauf links“,
Fig. 3c eine Teillichtverteilung im Fahrzeugvorfeld für den Umgebungsparamater „Straßenverlauf rechts“, Fig. 3d eine Teillichtverteilung im Fahrzeugvorfeld für den Umgebungsparamater „Fußgänger rechts“,
Fig. 3e eine Teillichtverteilung im Fahrzeugvorfeld für den Umgebungsparamater „Fußgänger links“,
Fig. 3f eine Teillichtverteilung im Fahrzeugvorfeld für den Umgebungsparamater „Gegenverkehr vorhanden“,
Fig. 3g eine Teillichtverteilung im Fahrzeugvorfeld für den Umgebungsparamater „Gegenverkehr nicht vorhanden“,
Fig. 4 eine resultierende Lichtverteilung im Fahrzeugvorfeld und
Fig. 5 ein Ablaufplan der Beleuchtungsansteuerung.
Ein Scheinwerfer für Fahrzeuge ist in einem Bugbereich eines Fahrzeugs angeordnet. Er umfasst eine Lichtquelleneinheit 1 mit einer Mehrzahl von matrixartig angeordneten Lichtquellen 2. Die Lichtquellen 2 sind vorzugsweise als LED-Lichtquellen ausgebildet, die auf einen gemeinsamen Träger angeordnet sind. Die LED-Lichtquellen 2 sind mat- rixartig angeordnet mit einer vorgegebenen Anzahl, so dass mittels eines solchen Matrix-Scheinwerfers ein Pixellichtsystem mit einer Mehrzahl von kleinen Pixeln einer Lichtverteilung L erzeugbar sind.
Zur Abbildung des von den Lichtquellen 2 abgestrahlten Lichtes ist eine Optikeinheit 4 vorgesehen, die beispielsweise eine vorgegebene Anzahl von Linsen aufweist. Der Scheinwerfer kann als scannender Scheinwerfer ausgebildet sein, wobei die Licht- quelle als Laserlichtquelle und die Optikeinheit 4 als eine Ablenkeinheit ausgebildet ist. Alternativ kann die Optikeinheit 4 auch eine Mehrzahl von Flüssigkristallelementen oder Mikrospiegelelementen aufweisen, so dass durch entsprechende Ansteuerung der Optikeinheit 4 ein LCD- Pixellichtsystem (LCD = liquid crystal display) oder einen mikrospiegelbasiertes Pixelsystem (DMD = digital micromirror device) vorliegt. In Ab- hängigkeit von der Ausführung der Optikeinheit 4 wird mittels einer Ansteuereinheit 5 ein Ansteuersignal 6 an die Lichtquelleneinheit 1 und/oder ein Ansteuersignal 7 an die Optikeinheit 4 abgegeben, mittels derer die in Figur 4 dargestellte Lichtverteilung L er- zeugt wird.
Die Ansteuereinheit 5 weist ein Optimierungsprogramm 8 auf, mittels dessen das An- steuersignal 6, 7 erzeugt wird. Das Optimierungsprogramm 8 berücksichtigt hierzu ak- tuelle Umgebungsparameter 9, die von einer mit der Ansteuereinheit 5 gekoppelten Erfassungseinheit 10 bereitgestellt werden können. Die Erfassungseinheit 10 kann beispielsweise eine Kamera und/oder Sensoren aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich ist die Ansteuereinheit 5 über ein Kommunikationsnetz 11 (beispielsweise Internet) mit einer Sendeeinrichtung 12 gekoppelt, die als Umge- bungsparameter 13 beispielsweise Wetterdaten und/oder Straßenzustandsdaten oder dergleichen übermittelt. Die Sendeeinrichtung 12 kann beispielsweise cloudbasiert oder in einem anderen, vorzugsweise vorderen Fahrzeug Integriert sein.
In Figur 2 sind unterschiedliche Kategorien von Umgebungsparametem 9, 13 aufgelis- tet, die bei der Erzeugung der Lichtverteilung L berücksichtigt werden. Die erste Kate- gorie betrifft die Kategorie „Straßenverlauf“, wobei als Umgebungsparameter „Stra- ßenverlauf gerade“, „Straßenverlauf links“ und „Straßenverlauf rechts“ vorgegeben sind. Es können alternativ auch Verfeinerungen dieser Kategorie mit mehreren Mög- lichkeiten vorgesehen sein. Die zweite Kategorie betrifft „Anzahl der Fußgänger“, wo- bei als Umgebungsbedingungen „Fußgänger links wenig“, „Fußgänger links viel“, „Fußgänger rechts wenig“, „Fußgänger rechts viel“ vorgegeben sind. Jeder dieser vor- gewählten Umgebungsbedingungen ist eine Teillichtverteilung TL1 , TL2, TL3...Tn zugeordnet. Die entsprechende Teillichtverteilung TL1 , TL2...TLn kann durch ein ent- sprechendes Einzel-Ansteuersignal A1 , A2, An, mit welchem die Lichtquelleneinheit 1 und/oder die Optikeinheit 4 angesteuert wird, erzeugt werden. Im Unterschied zu der Kategorie „Straßenverlauf“, bei der unterschiedliche Straßenverläufe abgefragt wer- den, wird bei der Kategorie „Fußgänger“ auch ein Anzahlbereich des Voriiegens von Fußgängern auf der linken und/oder rechten Seite abgefragt. In Abhängigkeit von dem Fußgängeraufkommen kann somit eine optimale Berücksichtigung von Fußgängern in der Lichtverteilung L erfolgen.
In der dritten Kategorie „Gegenverkehr“ wird das Vorliegen und Nichtvorliegen des Gegenverkehrs berücksichtigt. In der vierten Kategorie wird das aktuelle Wetter be- rücksichtigt. In der fünften Kategorie wird der Straßenbelag berücksichtigt. In der sechsten Kategorie wird der Ort des Fahrzeugs berücksichtigt. Die n-te Kategorie kann beispielsweise die Straßenbeleuchtung betreffen. Die Anzahl der Kategorien ist beliebig, sie ist abhängig von dem Genauigkeitserfordemis.
In den Figuren 3 sind verschiedene Teillichtverteilungen dargestellt, die entsprechen- den Umgebungsparametern 9, 13 zugeordnet sind. Die Umgebungsparameter 9, 13 geben somit lichtverteilungsrelevante Einzelinformationen über die Umgebungsbedin- gung des Fahrzeugs wieder, wobei die jeweils für die Erzeugung der Teillichtvertei- lung TL1 , TL2,...TLn erforderlichen Einzel-Ansteuersignale A1 , A2, An in einer mit der Ansteuereinheit 5 verbundenen Datenbank 14 abgespeichert sind.
Das Optimierungsprogramm 8 ist derart ausgebildet, dass die Kategorien bzw. das Vorliegen oder das Nichtvorliegen der Gesamtzahl der Umgebungsparameter 9, 13 sequenziell abgefragt werden, wobei es für jede Abfrage lediglich zwei binäre Signale, nämlich „1“ für Voriiegen und „0“ für Nichtvorliegen gibt. Dies erfolgt im Schritt S1 ge- mäß Figur 5. In jedem Fall handelt es sich um ein digitales Signal, das nach einer nicht dargestellten Ausführungsform auch in mehreren Stufen (Dimmstufen) vorliegen kann. Wenn das Vorliegen eines Umgebungsparameters bejaht wird, bedeutet dies, dass entsprechende Einzel-Ansteuersignale A1...An, welche in der Datenbank 14 abgelegt ist, für die Ermittlung des Ansteuersignals 6, 7 berücksichtigt wird. Umgebungspara- meter, die aktuell nicht vorliegen und der Ziffer „0“ zugeordnet ist, bewirken, dass das entsprechende Ansteuersignal A1 nicht für die Ermittlung des Ansteuersignals 6, 7 be- rücksichtigt wird.
Die Ansteuereinheit 5 weist einen Mikroprozessor als Rechenmittel 15 auf, mittels dessen das Optimierungsprogramm durchlaufen wird.
In einem weiteren Schritt S2 wendet das Optimierungsprogramm eine Optimierungs- vorschrift an, mittels derer aus den relevanten und mit „1 “ gekennzeichneten Einzel- Ansteuersignalen A1 ...An das Ansteuersignal 6, 7 erzeugt wird. Nach einer ersten Va- riante der Optimierungsvorschrift werden gleiche pixelartige Ortspositionen oder pixel- artige Ortskoordinaten K1 , K2, Kn der jeweiligen vorliegenden Umgebungsparameter zugewiesenen Teillichtverteilungen TL1 ...TLn daraufhin überprüft, welche der Teil- lichtverteilungen TL1 ...TLn den maximalen Beleuchtungsstärkewert liefert. Dieser wird dann für die resultierende Lichtverteilung L in dem weiteren Schritt S3 herangezogen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegen die Umgebungsparameter bezüglich „Straßenverlauf gerade“, „Fußgänger links wenig“, „Fußgänger rechts viel“, „Gegen- verkehr ja“, „Wetter trocken“, „Straßenbelag Asphalt“, „Stadtstraße“ vor, so dass die Teillichtverteilungen TL1 , TL4, TL7, TL8, TL12, TL13, TL16 miteinander verknüpft werden. Dies erfolgt in der Weise, dass diese Teillichtverteilungen TL1 , TL4, TL7,
TL8, TL12, TL13, TL16 quasi „übereinander gelegt werden“ und die maximalen Be- leuchtungsstärkewerte an den jeweiligen Ortskoordinaten K1 , K2, Kn dieser Teillicht- verteilungen TL1 , TL4, TL7, TL8, TL12, TL13, TL16 ermittelt werden, aus denen sich dann die aktuelle Lichtverteilung L gebildet wird. Entsprechendes Ansteuersignal wird durch das Optimierungsprogramm 8 ermittelt und in Schritt S3 an die Lichtquellenein- heit 1 und/oder die Optikeinheit 4 übergeben. Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die den jeweils vorliegenden Umgebungsparametern zugeordneten Teillichtverteilungen TL1 , TL2,...TLn bzw. die entsprechenden Einzel-Ansteuersignale A1 , A2, An entspre- chend einer Gewichtungsvorschrift gewichtet zur Ermittlung des Ansteuersignals her- angezogen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass alle relevanten Kategorien mit dem gleichen Anteil von Beleuchtungsstärkewer- ten miteinander verglichen und der maximale Beleuchtungswert bezogen auf die Orts- koordinaten K1 , K2, Kn der maximale Beleuchtungsstärkewert herangezogen wird. Wenn beispielsweise die fünfte Kategorie „Straßenbelag“ eine im Vergleich zu den an- deren Kategorien untergeordnete Bedeutung haben sollte, kann das entsprechende Einzel-Ansteuersignal nicht mit dem Faktor 1 , sondern mit einem Faktor zwischen 0 und 1 einfließen. Wenn beispielsweise die fünfte Kategorie an einem bestimmten Ort K1 , K2, Kn den maximalen Beleuchtungsstärkewert vorgibt, würde diese entspre- chend kleiner ausfallen, beispielsweise auf die Hälfte sinken, wenn der Gewichtungs- faktor 0,5 beträgt, und somit der Beleuchtungsstärkewert in der Lichtverteilung L in dieser Ortsposition kleiner sein.
Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, erfolgt die Abfrage der aktuellen Umgebungsparameter fortlaufend und wiederholend, so dass bei geänderten Umgebungsbedingungen die Lichtverteilung L unmittelbar verändert bzw. angepasst werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Lichtquelleneinheit
2 Lichtquellen
4 Optikeinheit
5 Ansteuereinheit
6 Ansteuersignal
7 Ansteuersignal
8 Optimierungsprogramm
9 Umgebungsparameter
10 Erfassungseinheit
11 Kommunikationsnetz
12 Sendeeinrichtung
13 Umgebungsparameter
14 Datenbank
15 Rechenmittel
L Lichtverteilung
S1 ,S2,S3 Schritt TL1-TLn Teillichtverteilungen A1 ,A2,An Einzel-Ansteuersignal K1 ,K2,Kn Ortskoordinaten

Claims

Patentansprüche
1. Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelleneinheit (1) zur Abstrah- lung von Licht, mit einer Optikeinheit (4) zur Umlenkung des Lichtes ent- sprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung (L) und mit einer Ansteuer- einheit (5) zur Erzeugung eines Ansteuersignals (6, 7), mittels dessen die Lichtquelleneinheit (1) und/oder die Optikeinheit (4) ansteuerbar ist, wobei das Ansteuersignal (6, 7) in Abhängigkeit von mehreren Umgebungspara- metern (9) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ansteuer- einheit (5) ein Optimierungsprogramm (8) gespeichert ist, mittels dessen das Ansteuersignal (6, 7) aus einer Mehrzahl von Einzel-Ansteuersignalen (A1 , A2...An) berechnet wird, wobei mittels der Einzel-Ansteuersignale (A1 , A2,...An) jeweils von den Umgebungsparametern abhängige unterschiedli- che Teillichtverteilungen (TL1, TL2,...TLn) erzeugbar sind.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedem Umgebungsparameter (9) ein gesondertes Einzel-Ansteuersignal (A1 , A2,...An) zugeordnet ist, mittels dessen die Umgebungsparameter (9) bezo- gene Teillichtverteilung (TL1 , TL2,...TLn) erzeugbar ist.
3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsparameter (9) jeweils lediglich lichtverteilungsrelevante Ein- zelinformationen über die Umweltbedingungen wiedergeben.
4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich- net, dass das Einzel-Ansteuersignal (A1 , A2, ...An) als ein digitales Signal ausgebildet ist, das sich entweder in einem Einschaltzustand oder in einem Ausschaltzustand einerseits oder in mehreren Stufen andererseits befindet.
5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, dass eine Datenbank (14) zur Speicherung von die jeweiligen Umge- bungsparameter (9) kennzeichnenden Einzel-Ansteuersignalen (A1 , A2,...An) vorgesehen ist.
6. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich- net, dass die Ansteuereinheit (5) mit einer Erfassungseinheit (10) und/oder mit über ein Kommunikationsnetz (11 ) mit einer externen Sen- deeinrichtung (12) zum Erfassen der Umgebungsparameter (9) gekoppelt ist.
7. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Opti- mierungsprogramm (8) derart ausgebildet ist, dass die von der externen Sendeeinrichtung (12) bereitgestellten aktuellen Umgebungsparameter (9) jeweils auf Übereinstimmung mit den jeweiligen von der Erfassungseinheit (10) bereitgestellten aktuellen Umgebungsparameter (9) verglichen werden und dass bei festgestellter Abweichung zwischen den jeweiligen Umge- bungsparametem (9) der jeweils von der Erfassungseinheit (10) bereitge- stellte Umgebungsparameter (9) zur Bildung des Einzel- Ansteuersignals (A1 , A2, ...An) herangezogen wird.
8. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich- net, dass die Ansteuereinheit (5) über Rechenmittel (15) verfügt, mittels de- rer durch Abgleich der von der Erfassungseinheit (10) und/oder der exter- nen Sendeeinrichtung (12) bereitgestellten aktuellen Umgebungsparameter (9) mit den in der Datenbank (14) gespeicherten Umgebungsparameter (9) das Voriiegen oder Nichtvorliegen der Einzel-Ansteuersignale (A1 , A2,
...An) ermittelt wird und dass mittels der Optimierungsvorschrift aus den ak- tuell vorliegenden Einzel-Ansteuersignalen (A1, A2,...An) das Ansteuersig- nal (6, 7) berechnet wird.
9. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich- net, dass das Optimierungsprogramm (8) derart ausgebildet ist, dass Orts- positionen (K1, K2,...Kn) der unterschiedlich vorliegenden Teillichtverteilun- gen (TL1, TL2,...TLn) hinsichtlich ihrer Beleuchtungsstärkewerte miteinan- der verglichen und unter Anwendung einer Optimierungsvorschrift das An- steuersignal (6, 7) für jede Ortsposition (K1, K2,...Kn) ermittelt wird.
10. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich- net, dass die Optimierungsvorschrift derart ausgebildet ist, dass aus den Teillichtverteilungen (TL1 , TL2,...TLn) jeweils der maximale oder optimale Beleuchtungsstärkewert der Ortsposition ausgewählt wird.
11. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich- net, dass die Einzel-Ansteuersignale (A1 , A2,...An) der unterschiedlichen Umgebungsparameter (9) entsprechend einer Gewichtungsvorschrift ge- wichtet bereitgestellt werden.
12. Verfahren zur Ansteuerung eines Scheinwerfers nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet,
- dass den Umgebungsparametem (9) jeweils gespeicherte Einzel-An- steuersignale (A1 , A2,...An) zugeordnet sind zur Erzeugung von den jeweiligen Umgebungsparametern (9) abhängigen Teillichtverteilun- gen (TL1, TL2,...TLn),
- dass das Vorliegen oder Nichtvorliegen der Umgebungsparameter (9) durch eine Erfassungseinheit des Fahrzeugs und/oder durch eine über ein Kommunikationsnetz (11 ) verbundene Sendeeinrichtung (12) ermittelt wird,
- dass in Abhängigkeit von dem aktuellen Vorliegen der Umgebungs- parameter (9) entsprechend einer Optimierungsvorschrift das An- steuersignal (6, 7) berechnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ermitt- lung der die jeweils unterschiedliche Teillichtverteilungen (TL1 , TL2,...TLn) vorgebende aktuellen Einzel-Ansteuersignale (A1, A2,...An) die ortsbezoge- nen Beleuchtungsstärkewerte der Teillichtverteilungen (TL1, TL2,...TLn) miteinander verglichen und entsprechend der Optimierungsvorschrift die Beleuchtungsstärkewerte der mittels der des Ansteuersignals (A1 , A2,...An) erzeugten Lichtverteilung (L) ortsbezogen berechnet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal (6, 7) aus den gewichteten oder nicht gewichteten Einzel- Ansteuersignalen (A1, A2,...An) berechnet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Optimierungsvorschrift jeweils die ortsbezogenen maxima- len Beleuchtungsstärkewerte der Teillichtverteilungen (TL1, TL2,...TLn) zur Bestimmung des Ansteuersignals (6, 7) herangezogen werden.
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