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CN109476256B - 用于照明灯的控制装置以及用于操作照明灯的方法 - Google Patents

用于照明灯的控制装置以及用于操作照明灯的方法 Download PDF

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CN109476256B CN201780045356.9A CN201780045356A CN109476256B CN 109476256 B CN109476256 B CN 109476256B CN 201780045356 A CN201780045356 A CN 201780045356A CN 109476256 B CN109476256 B CN 109476256B
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Abstract

本发明涉及一种用于照明灯(12)的控制装置(10)，所述照明灯用于根据与可设置的光分布(34)相对应的照明灯信号(14)而发光，其中所述控制装置(10)被构建为将所述与所述可设置的光分布(34)相对应的照明灯信号(14)输出至所述照明灯(12)，其中所述控制装置(10)具有评估单元(18)，其被构建为在检测单元(24、26)检测到颗粒(40)并且在检测到自发光物体(32)时测定所述物体(32)的物体位置数据，并且根据所述物体位置数据测定所述物体(32)所在的区域(30)，其中所述评估单元(18)进一步被构建为根据所述区域(30)产生用于所述光分布(34)的数据，使得所述区域(30)内的光强相对于所述区域(30)外的光强有所减小或提高，并且根据所述用于所述光分布(34)的数据相应地测定并输出所述照明灯信号(14)。

Description

用于照明灯的控制装置以及用于操作照明灯的方法
技术领域
本发明涉及一种用于照明灯的控制装置，所述照明灯特别是车辆照明灯，用于根据与可设置的光分布相对应的照明灯信号而发光，其中所述控制装置被构建为将所述与所述可设置的光分布相对应的照明灯信号输出至照明灯端子。本发明还涉及一种用于照明灯的控制装置，所述照明灯特别是车辆照明灯，所述控制装置包括可设置的光分布、至少一个控制器和至少一个物体检测单元。此外，本发明还涉及一种用于汽车的照明灯以及一种汽车。最后，本发明也涉及一种操作照明灯的方法，所述照明灯特别是车辆照明灯，根据与可设置的光分布相对应的照明灯信号而发光，其中借助检测单元检测颗粒和自发光物体。
背景技术
用于照明灯(特别是像素照明灯)的控制装置及其操作方法、照明灯以及具有这类照明灯的汽车在现有技术中广为人知。照明灯用于以可预设的方式照亮预设地带，为达此目的，提供预设(特别是可设置)的光分布。就汽车而言，照明灯主要用于照亮车道，也用于按规定提供汽车的自照明。根据可预设或者说可设置的光分布，照明灯获得相应的照明灯信号，借助该照明灯信号对照明灯进行与光分布相对应的控制，从而形成与光分布相对应的照明背景。特别是适合在汽车中工作的像素照明灯，其优点是可以按需要方便地设置或调整光分布。举例而言，仅仅通过借助相应的照明灯信号对像素照明灯进行控制，就能实现作为光分布的近光功能或远光功能。当然，像素照明灯的应用不限于汽车前灯，而是也可以设置在尾灯和/或诸如此类的照明灯中。
例如由DE 10 2014 009 254 A1已知一种控制汽车照明灯的光分布的方法。该案研究的是设置光分布以在预设区域内防止满足目眩标准的问题。其目的是避免驾驶员被其他汽车弄得眼花，从而产生潜在的危险状况。
此外，由DE 103 03 046 A1已知一种定量估测有雾时汽车中的视距的方法与装置。所确定的视距可提供给其他的汽车端功能，优选作为信息传达给驾驶员。
特别是在汽车正常行驶时，雾会大幅减小视距。尤其在夜间行车时，汽车端前灯的正常工作被证明是不利的，因为雾会在驾驶员的视野内产生基本亮度，该基本亮度会加大驾驶员识别外部光源(例如前方车辆的尾灯、如交通信号灯等自发光交通标志)的难度。但在这样的工作状态下仍须保持合乎规定的照明。然而，即使在汽车做出调整性减速的情况下，有时也无法及时识别到上述光源。如果汽车驾驶员由于被检测到的光源而必须干预汽车的当前行驶状态，这就是不利的。以下照明设备工作时基本上也会产生类似的缺点：这些照明设备在露天场地或者说户外区域工作，以例如为了监控目的而照亮被保卫的区域。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是改善有雾时、特别是补充性地在昏暗条件下自发光物体的可识别度。
作为解决方案，本发明提出根据各独立权利要求所述的一种控制装置、一种照明灯、一种汽车和一种方法。
进一步的有利技术方案基于从属权利要求的特征而产生。
在控制装置方面，针对同类型的控制装置特别提出以下替代方案：评估单元，其被构建为在检测单元检测到颗粒并且在检测到自发光物体时确定所述物体的物体位置数据，并且根据所述物体位置数据确定所述物体所在的区域，其中所述评估单元进一步被构建为根据所述区域产生用于所述光分布的数据，使得所述区域内的光强相对于所述区域外的光强有所减小或提高，并且根据所述用于所述光分布的数据相应地确定并输出所述照明灯信号。
此外，针对同类型的控制装置特别提出：所述控制装置被构建为借助调节对所述光分布进行设置，进行所述调节时，以局部变化的照明度照亮被检测到的物体，并且所述调节将所述被检测到的物体的主动发光区域与所述被检测到的物体的被动照亮区域之间的对比度用作调节变量。
举例而言，所述控制装置可具有评估单元，该评估单元具有用于颗粒传感器的第一传感器端子以及用于物体传感器的第二传感器端子，颗粒传感器用于检测颗粒，物体传感器用于检测自发光物体，其中评估单元被构建为在颗粒传感器检测到颗粒并且在物体传感器检测到自发光物体时确定物体的物体位置数据，并且根据物体位置数据确定物体所在的区域，其中评估单元进一步被构建为根据所述区域产生用于光分布的数据，使得区域内的光强相对于区域外的光强有所减小或提高，并且根据用于光分布的数据相应地确定并输出照明灯信号。然而，检测传感器不必设计成由两部分组成，而是也可以包括单独一个既能检测颗粒又能检测物体的传感器。这样的传感器可由摄像机或类似器件形成。在此情况下，评估单元当然优选地仅需要一个用于检测传感器的端子。
针对同类型的照明灯，特别提出：所述照明灯具有根据本发明的控制装置，其中所述照明灯具有基于像素的光源。
针对同类型的汽车，特别提出：所述汽车具有根据本发明的照明灯和所述用于检测颗粒以及用于检测自发光物体的检测单元。
在方法方面，针对同类型的方法特别提出：在所述检测传感器检测到颗粒并且在检测到自发光物体时确定所述物体的物体位置数据，并且根据所述物体位置数据确定所述物体所在的区域，其中根据所述区域产生用于所述光分布的数据，使得所述区域内的光强相对于所述区域外的光强有所减小或提高，并且根据所述用于所述光分布的数据确定所述照明灯信号。
本发明基于以下认识：存在诸如雾、烟、雪等颗粒时，特别是同时存在昏暗条件时，如果减弱自照明，特别是在包围物体周围区域的可见范围内减弱自照明，就能更好地识别到自发光物体。众所周知，颗粒(特别是雾、尘埃、雪花或诸如此类的颗粒)会导致固有光(Eigenlicht)在细小的颗粒上发生散射并产生散射光，而散射光会导致照明灯与物体之间的空间得到非期望的照明。由此产生基本亮度/背景亮度，基本亮度会削弱对比度，从而减小自发光物体的可识别度。总体上，自发光物体与其环境之间的对比度变小，从而例如在汽车行驶时，加大汽车驾驶员识别前方汽车、交通信号灯、自发光交通标志和/或类似之物的难度。本发明对上述认识加以利用，即：确定一区域，该区域围绕物体延伸且是物体所在的区域，减弱对该区域的照亮程度，以便在这个区域内削弱散射光的效果。借此改善自发光物体与其环境之间的对比度。结果是，自发光物体的可识别度增大。
所述自发光物体例如可以是光信号设备如交通信号灯、自发光的交通标志、自动信号设备，但也可以是其他汽车的照明灯，特别是前灯、尾灯、刹车灯、倒车灯和/或诸如此类的照明灯。此外，所述自发光物体例如也可以是被监控地带内从某个监控点开始需要被改善可见度的警报灯。
照明灯是用于提供与预设(特别是可设置)的光分布相对应的照明背景(Beleuchtungskulisse)的照明装置。所述照明灯优选是像素照明灯，该像素照明灯具有能够矩阵式发光的光源，例如基于发光二极管矩阵的光源。此外，所述照明灯例如是激光照明灯，特别是基于扫描仪原理。像素照明灯基于其特性而能通过对光源进行适当控制来产生多种光分布，例如在汽车前灯的情况下产生近光、远光、停车灯光和/或诸如此类的光。
本发明使用检测传感器来检测颗粒。颗粒可以是尘埃、冰粒、雪花、微滴，特别是雾和/或类似之物。特别地，所述检测传感器可构建为颗粒传感器、用于检测雾的雾传感器或诸如此类的传感器。所述检测传感器可根据被检测到的颗粒提供相应的颗粒传感器信号，该颗粒传感器信号可由评估单元作进一步处理。特别可如下设置：如果是雾传感器，则根据被检测到的雾提供相应的雾信号，该雾信号可由评估单元作进一步处理。也可如下设置：在颗粒传感器的情况下提供颗粒传感器信号，或者在雾传感器的情况下提供雾传感器信号，该信号首先由评估单元评估，以便确定是否存在颗粒或雾。所述检测传感器(特别是颗粒传感器或雾传感器)可例如由摄像机或类似器件形成。
相应地，本发明利用所述检测传感器的物体信号来检测物体。所述检测传感器例如可包括物体传感器，该物体传感器可包括摄像机和/或雷达系统或雷达设备。若设置摄像机，则该摄像机同时也可用作颗粒传感器。因此，在以摄像机为检测单元的情况下，既可实现颗粒检测，又可实现物体检测。所述检测传感器(特别是物体传感器)优选地已被构建为用来确定所述物体是否为自发光物体。为达此目的，所述检测传感器或物体传感器例如可包括特别是与雷达系统相结合的摄像机系统。当然，物体传感器也可将其物体传感器信号直接传输至评估单元，而后，评估单元对物体传感器信号进行评估，以确定是否存在自发光物体。然而，物体传感器基本上也可与数据库相结合，以确定所述物体是否自发光。所述数据库例如可包括导航设备的数据库。此外，所述数据库也可包括通过通信连接(例如通过移动无线电网络、互联网和/或诸如此类的通信连接)而可动用的远程数据库。
为能以期望的方式对照明灯进行控制，控制装置优选具有照明灯端子，控制装置在该照明灯端子上提供与可预设的光分布相对应的照明灯信号。而后，连接至控制装置的照明灯可根据照明灯信号对其光源进行相应设置，以便产生预设的光分布。然而，所述端子也可通过总线系统而实现，在汽车中例如通过CAN总线或诸如此类的总线而实现。这基本上也适用于检测单元，检测单元同样可通过总线系统连接至控制装置。借此可减少所需要的端子的数量。
根据本发明的方法实施可优选借助评估单元来完成，该评估单元为所述控制装置所包括。为达此目的，评估单元优选具有用于颗粒传感器的第一传感器端子以及用于物体传感器的第二传感器端子。借此在评估单元中提供检测传感器(特别是颗粒传感器和物体传感器)的传感器信号。替代性或补充性地，也可通过总线系统设置端子。在此情况下，评估单元和检测传感器分别连接至总线系统。
评估单元进一步被构建为在检测传感器或颗粒传感器检测到颗粒并且检测传感器或物体传感器检测到自发光物体时检测该物体的物体位置数据。物体位置数据例如可以是例如基于三维空间坐标的地理位置或诸如此类的位置。评估单元优选被构建为仅在既检测到颗粒又检测到自发光物体时才确定物体位置数据。举例来说可如下设置：如果物体不是自发光，就不检测物体位置数据。
此外，评估单元根据物体位置数据确定物体所在的区域。该区域例如可以是立体角、包围物体的空间和/或诸如此类的区域。区域优选大于物体，使得物体尽可能完整地被区域所包含。可如下设置：区域与物体之间保持特定的预设距离。该距离可设计成可设置的。评估单元针对这个区域确定表征该区域的区域数据。举例而言，区域数据可由立体角的角度数据结合可从物体位置数据中获得的方向数据而形成。
评估单元进一步被构建为根据区域数据产生用于光分布的数据。为达此目的，可设置相应的数据处理，该数据处理例如可借助硬件电路和/或由合适的计算机程序控制的计算机单元来实施。其中，评估单元产生用于光分布的数据，使得区域内的光强相对于作为参考光强的区域外光强有所减小或提高。参考光强优选是在未检测到颗粒和/或自发光物体时由控制装置确定的光强。例如可以减小区域内的光强。借此可削弱散射光的效果，从而改善对比度以识别出自发光物体。在某些情况下，也可通过提高区域内的光强来改善对比度。
接着，评估单元根据光分布的数据相应确定照明灯信号，该照明灯信号例如在照明灯端子/联接部处被输出或者也被输出至总线系统。照明灯信号例如可以是模拟信号，但也可以是数字信号。特别有利地，照明灯信号可以是编码数字信号，该编码数字信号包含关于照明灯设置光分布的详细数据。就此而言，照明灯信号与可预设的光分布相对应。
此外可如下设置：控制装置被构建为借助调节对光分布进行设置，进行调节时，以局部变化的照明度照亮被检测到的物体，并且所述调节将被检测到的物体的主动发光区域与被检测到的物体的被动照亮区域之间的对比度用作调节变量。所述调节可通过电子电路而实现，该电子电路可包括计算机单元如微处理器或类似器件。主动发光区域优选可确定所述区域，借此也可同时确定被动照亮区域。借助作为检测传感器的摄像机以光学方式检测图像，并且据此确定上述区域之间的对比度。以将对比度最大化的方式进行所述调节。为达此目的，借助照明灯提供局部变化的光分布，在调节过程中不断调整该光分布，直至对比度达到最大。
借助预设的几何形状确定所述区域，被证明是特别有利的。因此可以如下设置：为了提供所述区域，提供诸如圆、椭圆、矩形、方形等几何形状，在选择合适尺寸的情况下，该几何形状能够基于其几何特性而尽可能完整地围住物体。也就是说，不必确定复杂的区域形状。可以使用简单的形状，从而减小提供所述区域的难度。
根据一种技术方案，本发明提出：将前方汽车的尾灯作为所述物体加以检测。借此可在由于雾等颗粒原因而能见度不好时使汽车行驶更安全，因为基于尾灯的可见性得到改善，后方汽车的驾驶员能够更好地估测与前方汽车之间的距离。
本发明进一步提出：将所述前方汽车的车牌作为所述物体加以检测。借此也能改善安全性，因为这能进一步更好地估测与前方汽车之间的距离。
此外，以下被证明是有利的：确定视距，并且根据所述视距选择所述区域的尺寸。这个技术方案允许只需选择本发明正常发挥作用所需要的大小的区域。举例而言，这就可以如下设置：当雾不重且视距减小程度不大时，确定较小的区域，该区域仅以较小距离围住物体，而在雾大且视距较小的情况下，则提供较大的区域，该区域将浓雾时增大了的散射光效果考虑在内。借此确保本发明仅以必要的强度干预正常照明。这样就能尽可能少地妨碍借助照明灯所要实现的照明功能。
根据另一技术方案，本发明提出：将根据没有颗粒或雾时的光分布而设置的光强作为参考光强。这种参考光强例如可以是预设值或预设数据集，该值或数据集是在控制装置中针对照明灯在没有颗粒(特别是雾)的情况下的正常工作并结合自发光物体而设置。这个值或数据集例如可由厂方预设。但也可以如下设置：控制装置从上级控制器(特别是上级汽车控制器)获得用于参考光强的值或数据集。这就可以针对具体汽车个性化地设置参考光强。此外也可以如下设置：由照明灯自行提供参考光强。也就是为照明灯个别设置参考光强。这就可以在例如因更换照明灯而实施养护的情况下，也确保照明灯总是提供必要的光发射，以便能可靠地执行所设置的照明功能。因为更换照明灯时，可能需要根据新照明灯的光源的特性来调整用于参考光强的值或数据集，特别是在控制装置与照明灯分开而不需要更换的情况下。总体而言，这有助于方便而可靠地提供参考光强。
本发明进一步提出：使所述区域内的光强发生脉动变化。这个技术方案与用于相对参考光强来提高所述光强的方案配合使用，是特别有利的。通过光强的脉动变化，不但可提高对比度，也能将驾驶员的注意力准确地引向这个区域。总体而言，借此可减轻汽车驾驶员识别自发光物体的难度。
此外可如下设置：改变所述光强的脉动变化的脉冲波形和/或脉冲频率。因此可如下设置：根据视距来设置脉冲波形和/或脉冲频率。但也可以如下设置：根据自发光物体到像素照明灯或汽车的距离来设置脉冲波形和/或脉冲频率。可如下设置：脉冲高度和/或脉冲频率随着距离的减小而变大。此外，当然也可如下设置：选择脉冲波形和/或脉冲频率，使得可见性在利用人体工学效应的情况下基于肉眼的物理特性而有所改善。为达此目的，例如可以使用如矩形、三角形、正弦、锯齿和/或类似形状的脉冲波形，或者也可以相互结合。此外可相应地调整频率，以便能改善可见性。脉冲频率可例如在约0.1Hz至约50Hz的范围内变化。特别有利地，脉冲频率可为约0.1Hz至约1.5Hz。
以下被证明是特别有利的：所述光强的脉动变化包括短脉冲(Burstimpuls)。该短脉冲可由数个极短的单脉冲所组成的在时间上有间隔的脉冲序列构成，这些单脉冲相互间的时间间隔同样非常短，例如约为0.5秒或更短。这类短脉冲的时间间隔可在超过0.5秒左右的范围内选择，尤其可在约1秒至约5秒的范围内选择，时间间隔特别是可与空间距离有关。借此可在自发光物体的可识别度方面实现更好的效果或调整，特别是实现指示功能。
下面参照附图并借助优选实施例对本发明进一步的优点、特征和技术细节进行说明。在本发明范围内，前述的特征和特征组合以及下文将在附图描述中提及和/或附图中单独示出的特征和特征组合既可以本案所给出的方式进行组合，也可按其他方式组合应用或单独应用。
附图说明
其中：
图1为根据本发明的控制装置以及正常工作中的汽车像素照明灯的示意图；
图2为在应用根据图1的本发明的情况下，在有雾和昏暗条件下行车时汽车驾驶员的视野示意图；及
图3为根据图2的汽车的CAN总线的示意图，该CAN总线上连接有照明灯、控制装置、摄像机和雷达传感器。
具体实施方式
图1以示意性原理图示出根据本发明的用于像素照明灯12的控制装置10。像素照明灯12在此是图中未进一步示出的汽车的前灯，该前灯与控制装置10共同形成照明灯装置。像素照明灯12根据与可预设的光分布34相对应的照明灯信号14而发光。控制装置10在此被构建为向照明灯端子16输出与可预设的光分布34相对应的照明灯信号14。
像素照明灯12在此包括激光扫描仪作为基于像素的光源38，该像素照明灯借助端子36连接至控制装置10的照明灯端子16。根据照明灯信号14，激光扫描仪38产生相应的光分布34以照亮汽车的车道。
控制装置10包括评估单元18，该评估单元在此由具有微处理器样式的程控计算机单元的电子电路形成。评估单元18具有用于雾传感器24的第一传感器端子20，该雾传感器作为颗粒传感器或者说作为用于检测雾40的检测传感器。雾传感器24在此由摄像机形成。
此外，评估单元18具有用于物体传感器26的第二传感器端子22，该物体传感器作为用于检测自发光物体32的检测传感器。物体传感器26在此由雷达设备形成。该雷达设备进一步包括光学单元，借助该光学单元可检测物体32是否自发光。物体32在此是前方汽车28的倒车灯。
评估单元18被构建为在雾传感器24检测到雾40并且物体传感器26检测到自发光物体32时检测物体32的物体位置数据。为达此目的，对物体传感器26的信号作进一步评估，以便确定空间位置坐标。
根据被检测到的物体位置数据，评估单元18确定物体32所在的区域30以及与区域30相对应的区域数据。所述区域数据同样包括空间位置数据，只不过这些空间位置数据定义的是所述区域的位置和延展。区域30在此由一个矩形的形状所构成，该矩形将物体32(在此是前方汽车28的两个尾灯)以及前方汽车28的布置在尾灯之间的标志/牌照包围(图2)。因此，区域30是由立体角/空间角形成，该立体角在物体32的位置上提供矩形形状，该矩形形状围住物体32或者说包围物体32。
评估单元18进一步被构建为根据区域数据产生用于光分布34的数据，使得区域30内的光强相对于参考光强在此有所减小。评估单元18据此相应地确定照明灯信号14，在照明灯端子16处为像素照明灯12输出该照明灯信号。像素照明灯12接收照明灯信号14并且对其激光扫描仪38进行设置，从而产生预设的光分布34，该光分布具有光强减小的区域30。
由于区域30内的光强减小，雾40所产生的散射光减少，使得汽车(在此为后方汽车)的驾驶员能够更好地识别自发光的尾灯32。本发明由此取得增加对比度的效果。
在此如下设置：借助矩形的几何形状确定区域30。借此按立体角样式确定区域30，像素照明灯12在该立体角内仅发出减少的光。本发明这一原理的结果由图2示出，该图再现了汽车驾驶员在昏暗和有雾40条件下的所见。
如图所示，像素照明灯12经控制而使得区域30内的发光减弱。由此可实现：前方汽车28的尾灯32和标志在有雾40时仍能被良好地识别到。尽管在其他方面几乎看不清前方汽车28，但能可靠识别出尾灯32。本发明通过提供光分布34来实现这一点。
也就是说，借助本发明可以在像素照明灯12所发出的光分布34中留出自发光物体(如自发光的牌子、交通信号灯等物体)的区域。借此可在区域30内减少散射光且进而减小自目眩(Eigenblendung)，同时提高对比度。如此一来，这类物体32能够提早地被汽车驾驶员更好地识别到。
替代地，也可以通过像素照明灯12在区域30内所提供的光强的轻微脉动来突出物体32。
特别优选地，像素照明灯12是高分辨率照明灯，意即，例如是HD像素照明灯。这种照明灯特别适用于本发明，因为它们能够将特别详细的个性化光分布34投射到道路上，且能严格限制地变暗或照亮自发光物体。
总体而言，借助本发明可以改善有雾时自发光物体与基本亮度之间的对比度。此外还能更好且更早地识别到自发光物体。
图3以方块示意图示出将摄像机24、雷达传感器26、控制装置10和照明灯12连接至汽车的CAN总线42的替代方案。借此可以通过CAN总线42在上述单元之间提供通信连接。这样就不需要别的单独的线路和端子。
上述实施例仅用于阐述本发明而非限制本发明。特别地，可以为装置特征设置相应的方法特征，且反之亦可。

Claims (3)

1.一种操作车辆照明灯(12)的方法，该车辆照明灯根据与可设置的光分布(34)相对应的照明灯信号(14)而发光，该方法包括以下步骤：
借助检测单元(24、26)检测颗粒(40)和自发光物体(32)，
在所述检测单元(24、26)检测到颗粒(40)并且在检测到自发光物体(32)时确定所述自发光物体(32)的物体位置数据，并且根据所述物体位置数据确定所述自发光物体(32)所在的区域(30)，
根据所确定的区域产生用于所述光分布(34)的数据，使得由所述光分布在所确定的区域(30)内的第一光强相对于由所述光分布在所述区域(30)外的第二光强有所减小，并且
根据用于所述光分布(34)的数据确定所述照明灯信号(14)，用于在所确定的区域中产生第一光强以及在所确定的区域之外产生第二光强，使得在所确定的区域中产生的第一光强相对于在所确定的区域之外产生的第二光强减小，其中，将前方汽车(28)的尾灯或车牌作为所述物体(32)加以检测。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
借助预设的几何形状确定所述区域(30)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
使所述区域(30)内的光强发生脉动变化。
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