DE3004247A1 - Blendschutzscheinwerferanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Blendschutzscheinwerferanlage für Kraftfahrzeuge
• Die Erfindung betrifft eine Scheinwerferanlage für Kraftfahrzeuge, bei der die erforderliche Abblendung zum Schutz des Gegenverkehrs elektronisch gesteuert, gezielt und automatisch ausgeführt wird.
• Die bei Kfz verwendeten'Scheinwerfer soilen die vor dem Kfz liegende Fahrbahnszene so vollständig wie möglich ausleuchten, dürfen aber die Fahrer entgegenkommender oder vorausfahrender Kfz nicht blenden.
• Wie allgemein bekannt, werden Kfz-Scheinwerfer deshalb mit einer Umschaltmöglichkeit ausgestattet, die entweder uneingeschränkte Sichtverhältnisse (Fernlicht) oder einen Lichtkegel mit definierter Obergrenze und definiertem Gefälle zum Schutz vor Blendung erzeugen läßt (Fahrlicht). Spezielle Kameras wie Ikonoskopkameras oder optoelektrische Zellen nach Art der Flüssigkristallzellen, die durch Einfluß von Elektrizität lichtundurchlässig gemacht werden können, (Zeitschrift: Bild der Wissenschaft Nr. 12 Dezember 1979, Seite 116 ff) wurden in diesem Zusammenhang noch nicht verwendet.
• Die herkömmliche Anordnung hat den Nachteil, daß bei Benutzung des Fahrlichts die Obergrenze des Lichtkegels infolge Eigenbewegung des Fahrzeugs, Fahrbahnwelligkeit oder evtl. auch Änderung des Beladezustandes, auf- und abschwankt und nicht immer gute Sichtverhältnisse gewährt. Ausserdem wird regelmässig ein viel größerer Teil der Fahrbahnszene abgedunkelt, als zur Ausschliessunde der Blendung notwendig wäre Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer grundlegenden Verbesserung der Sichtverhältnisse bei nächtlichen Kfz-Fahrten, indem die genannten Nachteile bei der Beleuchtung der Fahrbahnszene durch Kfz-Scheinwerfer unter Einsatz elektronischer Mittel beseitigt werden.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Blendschutzscheinwerferanlage gelöst, bei der eine Blendschutzkamera die vor dem Kfz liegende Fahrbahnszene auf ihrer fotoelektrischen Schicht aufnimmt und diejenigen Signale ausfiltert, die von der Beleuchtung entgegenkommender oder vorausfahrender Kfz erzeugt werden. Es können auch mehrere Kameras verschiedenen Bildausschnitten zugeordnet sein. Die Signale dienen zur Steuerung einer Schattenprojektionsscheibe, die sich an einer zur Projektion geeigneten Stelle in dem (den) Blendschutzscheinwerfer (n) befindet. Die Schattenprojektionsscheibe kann an beliebigen Stellen ihrer lichtdurchlässigen Fläche durch elektronische Steuerung lichtundurchlässig gemacht werden. Dadurch werden Schatten in die vom Blendschutzscheinwerfer beleuchtete Fahrbahnszene projiziert und so gesteuert, daß sie den Raum oberhalb einer jeden identifizierten Lichtquelle in der Fahrbahnszene in der Weise belegen, daß die Fahrer entgegenkommender Kfz unabhängig von der Bewegung der Fahrzeuge zueinander vor Blendung geschützt sind, ohne daß die übrige Szene mehr als notwendig verdunkelt wird.
• Die Vorteile der Erfindung bestehen in einer erheblichen Verbesserung der Sichtverhältnisse im nächtlichen Kfz-Verkehr, bewirkt durch maximale Vergrößerung des durch die Blendschutzscheinwerfer erfaßten Bereichs der vor dem Kfz liegenden Fahrbahnszene bei gleichzeitiger Verbesserung des Blendschutzes. Subjektiv gesehen fährt man selbst voll aufgeblendet und der Gegenverkehr hat bestens abgeblendet. Dadurch kann die Verkehrssicherheit, besonders für Fußgänger wesentlich gesteigert werden. Die manuelle Tätigkeit des Abblendens bei Gegenverkehr entfällt.
• Die Blendschutzscheinwerferanlage soll Schatten produzieren, die wie senkrecht stehende Rechtecke geformt sind, deren obere Seiten durch die Grenze des Lichtkegels gegeben sind, die unteren Seiten werden etwa auf die Höhe der Scheinwerfer oder Rücklichter entgegenkommender oder vorausfahrender Kfz eingerichtet.
• Die seitlichen Begrenzungen werden entweder durch vorgegebene feste seitliche Abstände von der empfangenen Lichtquelle bestimmt, oder sie werden, bei höherer Präzisionsforderung, durch die Charakteristik der Lichtquelle so veränderlich gemacht, daß sie beim Herannahen eines entgegenkommenden Kfz größer werden, damit der Fahrer in dem breiter werdenden Schatten verbleibt. Jede als charakteristisch erkannte Lichtquelle im Lichtkegelbereich der Blendschutzscheinwerfer soll auf diese Weise mit einem Schatten belegt werden. Die Schatten können sich, wenn mehrere Lichtquellen vorhanden sind, beliebig überlappen und werden so groß eingestellt, daß die mehr oder weniger oberhalb der Scheinwerfer befindlichen Augen des entgegenkommenden Fahrers gerade nicht vom Licht der Blendschutzscheinwerfer erreicht werden können. Die beiden durch die Scheinwerfer eines entgegenkommenden Autos hervorgerufenen Schatten sollten sich bei blendintensivem Abstand der Fahrzeuge von einander zumindest vereinigen, wodurch ein "Autoschatten breiter ausfällt als z.B. ein "Motorradschatten".
• Zur technischen Realisierung müssen sich die Blendschutzscheinwerfer in einem geringen Grade zur Projektion eignen, einfacherweise dadurch, daß eine Glühlampe nach Art der Projektionslampen verwendet wird, die das Licht bevorzugt nach vorn und hinten abstrahlt. Ein hinter der Lampe angebrachter Hohlspiegel sammelt das nach hinten gerichtete Licht in der Nähe der Glühfäden. Ein oder zwei Sammellinsen, von denen die vordere evtl. den Scheinwerferverschluß bilden kann, schränken die Divergenz des die Lampe verlassenden Lichtes soweit ein, daß ein geeigneter Lichtkegel entsteht.
• Unmittelbar hinter dem vorderen Scheinwerferverschluß ist die Schattenprojektionsscheibe angebracht. Die Schärfe der projizierten Schatten dürfte ohne große Bautiefe der Scheinwerfer ausreichen, wenn die Leuchtfäden der Lampe nicht zu großflächig sind.
• Die Schattenproj ektionsscheibe kann aus einer Vielzahl von waagerecht nebeneinander und senkrecht übereinander angeordneten optoelektrischen Zellen bestehen, die lichtdurchlässig oder undurchlässig gemacht werden können. Die Anzahl der Zellen richtet sich nach der iewünschten Präzision des Schattenwurfs. Jede senkrechte Spalte übereinander angeordneter Zellen kann einen vom Steuersignal abhängigen, von einer Seite ausgehenden mehr oder weniger langen undurchsichtigen Streifen erzeugen.
• Durch geeignete Schaltung wird bewirkt, daß die Ansteuerung eines beliebigen senkrechten Streifens zur Folge hat, daß eine festeoder einstellbare Zahl benachbarter Streifen von dem gleichen Steuersignal erreicht wird. Dadurch wird eine rechteckige Fläche der Undurchsichtigkeit erzeugt und die Breite des Schattens bestimmt. Abhängig von der verwendeten Kamera ist evtl. eine Speichermöglichkeit vorzusehen, die bei Verwendung von periodisch wiederkehrenden Kurzzeitimpulsen die Impulswerte über eine Periode festhält.
• Die Schattenprojektionsscheibe kann den gleichen optischen Effekt alternativ auch mit elektrodynamischen Mitteln hervorbringen. z.B. wird die Scheibe aus der erforderlichen Anzahl senkrecht nebeneinanderstehender Kammern aus durchsichtigem Material gebildet.
• Die Kammern sind mit zwei untereinander nicht mischbaren Flüssigkeiten gefüllt, von denen eine durchsichtig ist, und diejenige mit dem höheren speziefischen Gewicht sich unten befindet. Jede Kammer wird oben und unten durch einen Behälter erweitert, der die davor befindliche Flüssigkeit aufnehmen kann. Die Behälter sind flexibel, die an der einen Seite der Platte nebeneinander befindlichen Behälter setzen die Flüssigkeiten durch eine mechanische Nachgiebigkeit unter Druck, die an der anderen Seite verändern ihr Volumen durch die Bewegung eines elektrodynamischen Systems. Abhängig von der zugeführten elektrischen Energie wandert die Grenze der Flüssigkeiten auf oder ab, wodurch mehr oder weniger lange undurchsichtige Streifen erzeugt werden.
• Die Blends chut zkamera kann aus einer kleinen Ikonoskopkamera (Fernsehkamera) bestehen, die schmutzgeschützt im linken Scheinwerfergehäuse oder an anderer geeigneter Stelle des Kfz untergebracht ist und deren Aufnahmerichtung und -winkel etwa den Licht kegeln der Blendschutzscheinwerfer entspricht. Das auf der lichtempfindlichen Schicht der Kamera befindliche Bild der vor dem Kfz liegenden Fahrbahnszene wird in senkrechten Zeilen abgetastet.
• Mehrere Zeilen können schalttechnisch zu senkrechten Streifen zusammengefaßt sein. Anstelle der Zusammenfassung kann auch ein waagerecht strichförmiger Elektronenstrahl zur Abtastung verwendet werden, wobei die Strichbreite der Streifenbreite entspricht. Die Anzahl der Streifen auf der lichtempfindlichen Schicht entspricht der Streifenzahl der Schattenprojektionsplatte. Die den waagerechten Zeilen-bzw. Streifensprung bewirkende Ablenkungseinrichtung der Kamera aktiviert den analogen Streifen der Schattenprojektionsscheibe zur Steuerimpulsaufnahme.
• Die senkrechte Auslenkung des Elektronenstrahls erfolgt in Relation zu der abgebildeten Szene von unten nach oben. Die dabei abgelesenen elektrischen Impulse werden einer Filtereinrichtung zugeführt, die den ersten Impuls jeder Zeile oder jeden Streifens passieren läßt, der die Charakteristik des kurzen Rechteckimpulses aufweist, wie er durch einen Scheinwerfer eines entgegenkommenden Kfz erzeugt wird. Auswahlkriterien sind: Beginn auf der Nullinie, Flankensteilheit, Maximalzeitdauer und Minimalintensität . Der Impuls sollte möglichst nicht mit den durch Reflexion auf regennasser Straße erzeugten, anders geformten Impulsen, verwechselt werden. Die Intensitätseinstellung sollte auch die Rücklichter von vorausfahrenden Kfz bis zu einer gewissen Entfernung berücksichtigen.
• Aus Impulsdauer in Verbindung mit der Intensität läßt sich ein grober Schätzwert für die Entfernung der Scheinwerfer entgegenkommender Kfz ableiten. Dadurch kann die Anzahl der zu aktivierenden Streifen im Blendschutzscheinwerfer geregelt werden.
• Der den Filter verlassende Impuls aktiviert einen Schaltkreis, der die augenblickliche Spannung der für die senkrechte Ablenkung des Elektronenstrahls benutzten Kippschwingung an den Eingang des zugehörigen Streifens im Blendschutzscheinwerfer weitergibt. Dieser Spannungswert ist der Höhe der auslösenden Lichtquelle in Relation zur Fahrzeuglängsachse proportional und dient zur Einstellung der lichtundurchlässigen Teile der Streifen. Dadurch dird die untere Seite der Schatten eingestellt.
• Die Blendschutzkamera kann aus einem Objektiv und einer Bildplatte bestehen, deren lichtempfindliche Seite aus einer Vielzahl von miniaturisierten Fotodioden gebildet wird. Diese stehen mit einem Rechner auf der Rückseite der Bildplatte in Verbindung, der aus der Menge der angebotenen Potentiale diejenigen bestimmt, die von ausreichend punktförmigen Lichtquellen stammen. Durch die Lage der ausgewählten Dioden auf der Platte sind die erforderlichen Winkeldaten gegeben. Wenn sich die Blendschutzkamera entsprechend verkleinern läßt, ist ihre Unterbringung auf der Schattenprojektionsscheibe vorstellbar.
• Die Blendschutzkamera kann, um Steuer- oder Rechenvorgänge zu vereinfachen, aus mehreren Teilen bestehen. Jeder senkrechte Streifen der Schattenprojektionsscheibe kann z.B. mit einer kleinen Kamera verbunden sein, die optisch so eingerichtet ist, daß sie nur Signale aus dem schmalen Winkelbereich der Fahrbahnszene empfängt, der bildmäßig dem betreffenden Streifen zuzuordnen ist. Jeder Streifen wird so durch seine eigene Kamera gesteuert,alle Kameras zusammen erfassen den Bildinhalt der gesamten Fahrbahnszene.
• Die Blendschutzscheinwerferanlage sollte nach ausreichender Entwicklung zweckmässigerweise das herkömmliche "Fernlicht" ersetzen. Das herkömmliche "Fahrlicht" kann mit den Blendschutzscheinwerfern entweder durch entsprechende Ansteuerung der Schattenprojektionsscheibe oder, wie bisher, durch Anordnung eines zweiten Glühfadens an passender Stelle erreicht werden. Das Fahrer licht" wird natürlich weiterhin für Ortsdurchfahrten, Nebelfahrten und zum Schutz entgegenkommender Fußgänger benötigt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Blendschutzscheinwerferanlage für Kraftfahrzeuge dadurch gekennzeichnet, daß eine Blendschutzkamera die vor dem Kfz liegende Fahrbahnszene auf ihrer fotoelektrischen Schicht aufnimmt und diejenigen Signale ausfiltert, die von der Beleuchtung entgegenkommender oder vorausfahrender Kfz erzeugt werden. Es können auch mehrere Kameras verschiedenen Bildausschnitten zugeordnet sein. Die Signale dienen zur Steuerung einer Schattenprojektionsscheibe, die sich an einer zur Projektion geeigneten Stelle in dem (den) Blendschutzscheinwerfer (n) befindet. Die Schattenprojektionsscheibe kann an beliebigen Stellen ihrer lichtdurchlässigen Fläche durch elektronische Steuerung lichtundurchlässig gemacht werden. Dadurch werden Schatten in die vom Blendschutzscheinwerfer beleuchtete Fahrbahnszene projiziert und so gesteuert, daß sie den Raum oberhalb einer jeden identifizierten Lichtquelle in der Fahrbahnszene in der Weise belegen, daß die Fahrer entgegenkommender Kfz, unabhängig von der Bewegung der Fahrzeuge zueinander, vor Blendung geschützt sind, ohne daß die übrige Szene mehr als notwendig verdunkelt wird.