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CN116252703A - 车辆照明装置和操作车辆照明装置的方法 - Google Patents

车辆照明装置和操作车辆照明装置的方法 Download PDF

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CN116252703A
CN116252703A CN202211536519.2A CN202211536519A CN116252703A CN 116252703 A CN116252703 A CN 116252703A CN 202211536519 A CN202211536519 A CN 202211536519A CN 116252703 A CN116252703 A CN 116252703A
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lighting
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CN202211536519.2A
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拉尔斯·容克
斯特凡·林斯基特
卢卡斯·里希特
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

一种用于车辆的照明装置具有至少一个前照灯，该前照灯具有可单独控制的多个照明元件。一种控制照明装置的方法包括检测至少一个前照灯的启用状态；检测被保护以免受眩光的主体；基于主体的范围和位置确定眩光抑制角范围；以及确定眩光抑制角范围和全照明角范围之间的至少一个过渡角范围。眩光抑制角范围的光强度设置为低于指定的限值。过渡角范围的光强度取决于单个照明元件的光束角与眩光抑制角范围的距离，其中光强度随着距离的增加而增加。

Description

车辆照明装置和操作车辆照明装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操作车辆的照明装置(例如车辆的照明装置)的方法、具有该照明装置的车辆、计算机实现的方法、计算机程序产品、计算机可读数据载体和/或数据载体信号。
背景技术
车辆通常配备有照明装置(例如前照灯)。原则上，存在其他道路使用者可能会因使用照明装置受到眩光而目眩的风险。这在机动车辆上使用远光前照灯的情况下尤为重要。为了避免从远光灯到近光灯的周期性切换，相反，目标是以针对性的方式(例如，仅通过调暗或暂时关闭前照灯的单个照明元件)避免对被保护的免受炫光的对象或物体(尤其是其他道路使用者)造成眩光。公开文献DE102011050535A1、US11034287B2、JP2020029196A和US10793059B2中描述了这方面的示例。
汽车前照灯通常设计为分段LED系统，其中单个LED元件布置为矩阵或基于像素的系统的形式，并且可单独控制以(沿着)不同的立体角范围照亮(物体)。其中单个光源或一组(例如，LED)或它们的光输出凭借先进技术以例如使用LCD或DMD技术来显示激活各个区域这样的方式被操纵的系统也是可行的。结合目标眩光抑制，单个照明元件(例如单个LED)被停用。为了提高人眼的舒适度，可以将待停用的LED调暗。如果这种变暗或停用发生得太慢，则存在眩光的风险。然而，如果调暗或停用发生得太快，则存在产生不稳定光移动的风险。原则上，应避免快速移动(即，光强度分布的快速变化)以免使相关道路使用者烦恼。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种用于操作车辆的照明装置的有利方法。
根据本发明的用于操作车辆的照明装置的方法涉及车辆，例如机动车辆、自行车、轨道引导车辆、船舶或飞机，包括具有多个照明元件的至少一个前照灯。可以分别控制或彼此独立地控制单个照明元件的光强度，也就是可以针对每个单个照明元件分别控制(例如，调暗)单个照明元件的光强度。在本发明的上下文中，照明元件被理解为既指单个光源，也指可以单独变暗的光源的发光或辐射区域(即，独立于光源的其他发光或辐射区域)。单个照明元件(例如多个照明元件或所有可用的照明元件)例如可以相对于可以设计为平坦表面或弯曲表面的表面并排布置。特别地，可以在水平方向上并排布置多个照明元件。
根据本发明的方法可以包括以下步骤。在第一步骤中，检测至少一个前照灯的启用状态。在下一步骤中，检测被保护以免受眩光的主体，例如对象或物体，特别是另一道路使用者(例如另一车辆)。这可以借助于合适的传感器(例如摄像机)，或者借助于来自用户的信号输入来实现。具体而言，可以检测车辆的周围环境，最好是前照灯照亮的区域。通过图像识别和/或通过照明装置(例如，另一道路使用者的前照灯)的识别，可以确定已经检测到的主体是否是应该被保护以免受眩光的主体。
基于所确定的检测到的主体的范围和位置(例如空间范围或照射平面中的范围)，在另一步骤中确定眩光抑制角范围。眩光抑制角范围在此定义为前照灯的要抑制眩光的光束角范围。此外，可以确定与眩光抑制角范围相邻的到全照明角范围的至少一个过渡角范围。
在另一步骤中，照亮眩光抑制角范围的照明元件的光强度被控制为低于指定限值的光强度。此外，照亮过渡角范围的照明元件的光强度被控制为取决于单个照明元件的光束角与眩光抑制角范围的距离(特别是角距离)的光强度，光强度随着距离的增加而增加。始终考虑段(左或右边界)的光束角与眩光抑制角范围(左或右侧边界)的最短角距离。换言之，具有与眩光抑制角范围相距较大距离的光束角的照明元件比具有与眩光控制角范围相距较小距离的光束角的照明元件具有更高的光强度。该方法可以彼此独立地同时应用于不同的眩光抑制角范围，例如当检测到两个车辆并且对其进行防眩光保护时。如果是这种情况，并且不同的过渡区域影响相同的光段，则将进行调整，从而激活具有最低计算强度的对应段。
根据本发明的所述方法的优点在于，它能够实现从变暗(即，眩光抑制区域)到人眼愉悦的全照明区域的平滑过渡。一方面，这有效地避免了对被保护以免受眩光的主体(特别是对其他道路使用者)引起眩光，同时提高了使用者的舒适度。此外，该方法减少或避免了与过快或过慢地启用或停用单个照明元件相关的上述不期望的效果。此外，它避免了由于单个照明元件的光束角的重叠而导致眩光的风险，尽管单个照明元件被停用。
优选地，连续重复所述方法的步骤。这意味着眩光抑制角范围和过渡角范围可以连续更新(特别是重新计算)，从而适应当前的交通状况。因此，对过渡角范围或受影响的照明元件的光强度进行连续调整。这对于连续考虑眩光抑制物体的运动来说是非常重要的。例如，在迎面而来的道路使用者的情况下，单个段的实际调暗行为由对象的自运动(即，由摄像机运动产生的运动)暗示，因为段在软件的每个执行步骤中接收新的强度值，使得如果执行足够快，则所产生的行为在人眼看来就很流畅。对其他道路使用者造成眩光的风险也被最小化，因为这里描述的启用确保对象的移动不会导致眩光(假设对象的位置和范围被正确识别)，因为如果光段和被抑制眩光的对象之间存在几何交叠，光强度将低于基于距离的逻辑所限定的阈值。
在有利的变型中，根据指定曲线，根据照明元件的光束角与眩光抑制角范围的角度限值的最小角距离来控制照亮至少一个过渡角范围的至少一个照明元件的光强度。曲线可以取决于过渡区域的指定大小。例如，可以拉伸或压缩曲线。以这种方式，可以创建眩光抑制角范围和全照明角范围之间的过渡，该过渡对用户的眼睛更令人愉悦，尤其不惹人恼怒。
在示例性变型中，过渡角范围可以包括与眩光抑制角范围相邻的至少一个第一角范围和在全照明角范围的方向上与第一角范围相邻的至少一个第二角范围。照亮第一角范围的照明元件的光强度可以被控制在照亮全照明角范围的照明元件的光强度的10％和50％之间、特别是20％和40％之间，以及照亮第二角范围的照明元件的光强度可以被控制在照亮全照明角范围的照明元件的光强度的50％和90％之间，特别是60％和80％之间。该变型提供了根据本发明的思想的非常简单和资源节约的实施例。优选地，强度根据曲线是可变的。
照明元件优选地被分配给限定的光束角度段。光束角度段可以具有至少一个段边界。有利地根据指定曲线，可以根据光束角度段与眩光抑制角范围的边界的角距离(例如，根据角度段边界与眩光抑制角范围的边界的最小角距离)来控制被分配给同一个光束角度段的照明元件的光强度。指定的曲线可以取决于过渡区域指定的大小。
在另一变型中，至少一个过渡角范围的大小可以基于(尤其根据)眩光抑制角范围的位置和/或尺寸的变化的角速度来调节(例如，控制或指定)。例如，可以确定与眩光抑制角范围的第一侧相邻的第一过渡区域和与眩光抑制角范围的第二侧相邻的第二过渡区域。第一过渡区域和第二过渡区域在大小或范围上可以彼此不同。当道路使用者向前行驶和/或在迎面而来的交通中转弯时，这是特别有利的，因为可以使用对右侧和左侧过渡区域的尺寸的单独调整来提供要抑制眩光的地方的最佳照明。例如，这种方法在道路的直线路段上也是有利的，其中过渡区域可以被定义为相应地小，因此总光产量可以被最大化。连续进行过渡角范围的这种优化或调整。
根据本发明的用于车辆(特别是上述作为示例的车辆)的照明装置包括至少一个具有多个照明元件的前照灯，其中每个照明元件的光强度可以被单独(即，彼此独立)地控制(特别是被调暗)。单个照明元件(例如多个照明元件或所有可用的照明元件)可以例如相对于可以设计为平坦表面或弯曲表面的表面并排布置。特别地，可以在水平方向上并排布置多个照明元件。根据本发明的照明装置包括被设计为执行根据上述本发明的方法的控制装置。根据本发明的照明装置具有结合根据本发明的方法已经提到的特征和优点。它可以包括用于检测被保护以免受眩光的主体(即对象或物体)的装置，特别是其他道路使用者。
照明元件通常可以包括LED(其中LED是发光二极管)。原则上，可以使用任何类型的分段照明技术。这意味着也可以使用能够产生分段或单独可控光分布的光阻挡技术(例如LCD、DMD)。照明元件可以以矩阵(即光源矩阵)的形式布置。
根据本发明的车辆包括根据本发明先前描述的照明装置。根据本发明的车辆具有已经描述的优点。车辆可以是机动车辆、自行车、轨道引导车辆、飞机或船舶。机动车辆可以是乘用车、卡车、公共汽车、小型公共汽车、摩托车或轻便摩托车。
根据本发明的计算机实现的方法包括命令，该命令在计算机执行程序期间使计算机执行上述根据本发明所述的方法。根据本发明的计算机程序产品包括命令，该命令在计算机执行程序期间使计算机执行根据上述本发明的方法。根据本发明的计算机程序产品存储在根据本发明的计算机可读数据载体上。根据本发明的数据载波信号也可以用于发送根据本发明的计算机程序产品。根据本发明的计算机实现的方法、根据本发明的计算机程序产品、根据本发明的计算机可读数据载体和根据本发明的数据载体信号具有上述特征和优点。
以下基于示例性实施例并且参考附图更详细地描述本发明。尽管借助于优选的示例性实施例更详细地示出和描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制，本领域技术人员可以从中导出其他变型，而不脱离本发明的保护范围。
这些附图不一定每一个细节都准确，也不一定符合比例，可以放大或缩小示出，以便提供更好的概览。因此，这里公开的功能细节不应被理解为限制性的，而仅作为描述基础，其为本领域技术人员以各种方式应用本发明提供了指导。
如本文所使用的，术语“和/或”在一系列两个或多个元素中使用时，意味着所列项目中的每一个都可以单独使用，或者可以使用所列元素中的两个或更多个的任何组合。例如，如果描述了含有元件A、B和/或C的组合，则该组合可以含有单独A；单独B；单独C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
附图说明
图1是从上方观察的有两辆机动车辆的路面的示意图；
图2是车辆的照明装置的分解图示意图；
图3是根据本发明的用于操作车辆的照明装置的方法的流程图形式的示意图；
图4是从行驶方向上的照明车辆的角度来看，迎面而来的车辆产生的照明的第一变型的示意图；
图5是从行驶方向上的照明车辆的角度来看，迎面而来的车辆产生的照明的第二变型的示意图；
图6是示意图，说明了对于不同尺寸的过渡角范围，照明元件的光强度作为由照明元件照明的角度段的角距离的函数；
图7是根据本发明的照明装置的示意图；
图8是根据本发明的车辆的示意图。
具体实施方式
图1示出了从上方观察的有两辆机动车辆1和3的路面2的示意图。第一机动车辆1打开主光束，第二机动车辆3在相对车道上朝向第一机动车辆1行驶。由第一机动车辆1的主光束发射的光束用附图标记4标记。主光束的光束通常会对第二机动车辆3的用户造成眩光。因此，用附图标记5标记的区域应受到保护以预防眩光。这可以通过本发明以有利的方式实现。
图2以分解图示出了车辆的照明装置10的示意图。照明装置10包括具有多个LED芯片的印刷电路板11，例如具有84个LED芯片，每个LED芯片单独安装并且集成到控制单元。由LED 6发射的光在例如包括硅树脂的主光学器件12中被操纵，并且被引导到例如包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透镜的辅助光学器件13。由照明装置10发射的光可以提供主光束，并且用附图标记4标记。
在下文中，使用图3所示的流程图更详细地解释根据本发明的方法。在第一步骤21中，检测至少一个前照灯10的启用状态。在第二步骤22中，检测被保护以免受眩光的主体。这可以使用合适的传感器来实现，例如摄像机(特别是单声道、立体声或红外摄像机)，和/或超声波传感器和/或雷达传感器和/或激光雷达传感器。被保护以免受眩光的主体原则上可以是任何对象或物体，例如一个或多个其他道路使用者，特别是另一车辆(见图1中的车辆3)。根据主体的照明装置，可通过摄像机识别被保护以免受眩光的主体。作为图像处理的一部分，评估光源并且基于其边缘识别对象，其中可以一起评估两种类型的信息。
在步骤23中，基于所确定的检测到的主体的范围来确定眩光抑制角范围5。可以根据检测到的几何参数(例如身体的宽度)和/或根据一个或多个检测到的主体的照明装置的位置来确定范围。同样在步骤23中，确定与眩光抑制角范围相邻的到全照明角范围的至少一个过渡角范围。
在步骤24中，照亮眩光抑制角范围的照明元件(例如对应的LED)的光强度被控制为低于指定限值的光强度。例如，限值可以低于最大光强度的10％。也可以关闭或停用相应的照明元件。
在步骤25(其可以与步骤24同时、在步骤24之前或之后执行)中，照亮过渡角范围的照明元件的光强度被控制为取决于单个照明元件的光束角与眩光抑制角范围的距离(特别是角距离)的光强度。光强度随着距离的增加而增加。在图3所示的变型中，同时执行步骤24和25。此后，方法返回到步骤21。可替代地，方法可以返回到步骤22。如果方法返回到步骤22，则重复该方法直到接收到终止该方法的输入。例如，当前照灯关闭或检测到相应的用户输入时，可以出现这种情况。
在下文中，使用图4至图6对步骤24和25的变型实施例进行了更详细地解释。图4以正视图示出了由照明装置的相应元件产生的朝向迎面而来的车辆3的照明光束的一部分的两个示例快照(一个在另一个之上示意性示出)。由箭头7表示时间顺序。在所示的变型中，照明装置的单个照明元件被分成在x方向9上彼此相邻布置(例如水平布置)的段。每个段照亮指定的角度范围8，以下称为光束角度段或角度段。角度段8可以具有相同的尺寸，但它们也可以具有不同的尺寸。同样地，各个段的角度范围可以重叠，为了简单起见，这里没有示出。
在图3中描述的方法的步骤23中，基于在该示例中检测到的车辆3的确定范围，确定眩光抑制角范围，该眩光抑制角范围在图4中用附图标记14标记。然后确定各个角度段8的相应照明角度的边界的各个距离15(特别是各个角距离)。在图4顶部所示的变型中，从机动车辆3右侧示出的第一角度段8的眩光抑制角范围14测量的边界具有0.6度的角距离，第二角度段的眩光抑制角范围测量的边界具有1.6度的角距离，第三角度段的眩光抑制角范围测量的边界具有2.6度的角距离。从机动车辆3左侧示出的第一角度段8的眩光抑制角范围14测量的边界具有0.5度的角距离，第二角度段的眩光抑制角范围测量的边界具有1.5度的角距离，第三角度段的眩光抑制角范围测量的边界具有2.5度的角距离。
根据每个相应的角距离，控制各个段的单个照明元件的光强度。在角度段8下方所示的行16中，由每个段发射的光强度表示为完整的未修改强度的百分比。为了可视化的目的，产生全照明(即，非调暗)角范围的角度段8由附图标记17表示，而产生眩光抑制(即，停用或0％强度)角范围的角度段8由附图标记18表示。在眩光抑制角范围18和全照明角范围17之间，形成过渡(即，变暗)角范围19，其大小可以单独地定义和动态地调整。
照亮过渡角范围19的照明元件示出了随着与眩光抑制角范围18的角距离x的增加而增加的光强度。在图4所示的变型中，为该范围提供了第一过渡角子范围31和第二过渡角子范围32，第一过渡角子范围31和第二过渡角子范围32的每个由各自的角度段8形成。第一过渡角子范围31在每种情况下都与眩光抑制角范围18或包围它的角度段8相邻。第二过渡角范围32在接近全照明角范围17的方向上与第一过渡角子范围31相邻。照亮第二过渡角度子范围32的照明元件的每个具有比照亮第一过渡角子范围31的照明元件更高的光强度。
在图5所示的变型中仅存在一个过渡角范围19，在机动车辆3左侧示出的变型中，过渡角范围19设置在眩光抑制角范围14和全照明角范围17之间。过渡角范围19包括三个角度段8，在全照明角范围17的方向上具有增加的光强度。
图6示出了示意图，该示意图显示了对于不同尺寸的过渡角范围，照明元件或段的照明元件的光强度J(以百分比表示)作为由照明元件照亮的角度段8的角距离x(以度表示)的函数。对于1度的过渡角范围的大小绘制曲线33。对于2度的过渡角范围的大小绘制曲线34。对于3度的过渡角范围19的大小绘制曲线35。根据可以动态调节的过渡角范围19的选定大小，可以根据各个照明元件所照亮的角度范围与眩光抑制角范围14的距离来控制单个照明元件的光强度J。
图7示出了根据本发明的用于车辆1的照明装置10的示意图。照明装置10包括多个照明元件36(例如LED)和用于控制每个照明元件发射的光强度的控制装置37。控制装置37被设计为执行根据本发明的方法，例如执行根据本发明的通过图3至图6描述的方法。
图8示出了根据本发明的车辆1的示意图，例如根据本发明机动车辆。根据本发明的车辆1包括根据本发明先前描述的照明装置10。
附图标记列表
1机动车辆
2路面
3机动车辆
4发射的光
5眩光抑制区域
6发射的光
7时间顺序
8角度段
9x方向
10照明装置
11带LED的印刷电路板
12主光学器件
13辅助光学器件
14眩光抑制角范围
15角距离
16发射的光强度
17全照明角范围
18眩光抑制角范围
19过渡角范围
21打开前照灯
22保护主体以免受眩光
23基于检测到的主体的确定范围确定眩光抑制角范围，并且确定过
渡角范围
24将照亮眩光抑制角范围的照明元件的光强度控制为低于指定限值
的光强度
25照亮过渡角范围的照明元件的光强度被控制为取决于从单个照明
元件的光束角与眩光抑制角范围的距离的光强度
31第一过渡角范围
32第二过渡角范围
33曲线
34曲线
35曲线
36多个照明元件
37控制装置

Claims (19)

1.一种用于操作车辆的照明装置的方法，其中所述照明装置包括至少一个具有多个照明元件的前照灯，其中每个照明元件的光强度是可单独控制的，所述方法包括以下步骤：
检测至少一个所述前照灯的启用状态；
检测被保护以免受眩光的主体；
基于检测到的主体的确定的范围和位置来确定眩光抑制角范围；
确定与所述眩光抑制角范围相邻的至少一个过渡角范围；
将照亮所述眩光抑制角范围的所述照明元件的所述光强度控制为低于指定限值；以及
根据由单个照明元件产生的光的相应光束角与所述眩光抑制角范围的距离，控制照亮所述过渡角范围的所述照明元件的所述光强度，其中所述光强度随着所述距离的增加而增加。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述相邻的至少一个过渡角范围在所述眩光抑制角范围和全照明角范围之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中连续重复所述步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述距离是角距离，其中根据预定曲线，根据所述照明元件的相应光束角与所述眩光抑制角范围的角度限值的相应角距离来控制照亮至少一个过渡角范围的至少一个照明元件的所述光强度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中根据相应过渡区域的指定尺寸从多条曲线中选择所述预定曲线。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述过渡角范围包括与所述眩光抑制角范围相邻的至少一个第一角范围和与所述第一角范围在所述全照明角范围的方向上相邻的至少一个第二角范围；以及
照亮所述第一角范围的所述照明元件的所述光强度被控制在照亮所述全照明角范围的所述照明元件的所述光强度的10％和50％之间，以及照亮所述第二角范围的所述照明元件的所述光强度被控制在照亮所述全照明角范围的所述照明元件的所述光强度的50％和90％之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述照明元件被分配给限定的光束角度段，以及其中根据所述光束角度段与所述眩光抑制角范围的边界的角距离来控制分配给同一个光束角度段的所述照明元件的所述光强度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中根据预定曲线，根据所述段边界与所述眩光抑制角范围的边界的角距离来控制分配给同一个光束角度段的所述照明元件的所述光强度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述眩光抑制角范围的位置或大小变化的角速度来调整至少一个所述过渡角范围的大小。
10.一种用于车辆的适于照亮道路的照明装置，包括：
具有多个照明元件的至少一个前照灯，其中每个照明元件的光强度是可单独控制的；
配置为检测道路的另一使用者的传感器；以及
控制器，其配置为：
(A)检测至少一个所述前照灯的启用状态；
(B)检测被保护以免受眩光的另一使用者的身体；
(C)基于检测到的身体的确定的范围和位置来确定眩光抑制角范围；
(D)确定与所述眩光抑制角范围相邻的至少一个过渡角范围；
(E)将照亮所述眩光抑制角范围的所述照明元件的所述光强度控制为低于指定限值；以及
(F)根据由单个照明元件产生的光的相应光束角与所述眩光抑制角范围的距离，控制照亮所述过渡角范围的所述照明元件的所述光强度，
其中所述光强度随着所述距离的增加而增加。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述照明元件包括LED。
12.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述照明元件以矩阵的形式布置。
13.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述相邻的至少一个过渡角范围在所述眩光抑制角范围和全照明角范围之间。
14.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述距离是角距离，其中根据预定曲线，根据所述照明元件的相应光束角与所述眩光抑制角范围的角度限值的相应角距离来控制照亮至少一个过渡角范围的至少一个照明元件的所述光强度。
15.根据权利要求14所述的照明装置，其中根据相应过渡区域的指定尺寸从多个曲线中选择所述预定曲线。
16.根据权利要求10所述的照明装置，其中：
所述过渡角范围包括与所述眩光抑制角范围相邻的至少一个第一角范围和与所述第一角范围在所述全照明角范围的方向上相邻的至少一个第二角范围；以及
照亮所述第一角范围的所述照明元件的所述光强度被控制在照亮所述全照明角范围的所述照明元件的所述光强度的10％和50％之间，以及照亮所述第二角范围的所述照明元件的所述光强度被控制在照亮所述全照明角范围的所述照明元件的所述光强度的50％和90％之间。
17.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述照明元件被分配给限定的光束角度段，以及其中根据所述光束角度段与所述眩光抑制角范围的边界的角距离来控制分配给同一个光束角度段的所述照明元件的所述光强度。
18.根据权利要求17所述的照明装置，其中根据预定曲线，根据所述段边界与所述眩光抑制角范围的边界的角距离来控制分配给同一个光束角度段的所述照明元件的所述光强度。
19.根据权利要求10所述的照明装置，其中基于所述眩光抑制角范围的位置或大小变化的角速度来调整至少一个所述过渡角范围的大小。
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