DE69937956T2 - Stufenlose steuerung eines scheinwerfers - Google Patents

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Jon H. Holland Bechtel
Frederick T. Holland BAUER
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das automatische Steuern kontinuierlich variabler Scheinwerfer zum Verhindern übermäßigen Blendens von Fahrern, die vor den Scheinwerfern fahren.
  • Seit kurzem sind Scheinwerfer verfügbar, die eine kontinuierlich variable Beleuchtung ermöglichen. Die Beleuchtungsstärke kann dadurch variiert werden, dass die Lichtintensität verändert wird und/oder die Richtung des durch die Scheinwerfer abgegebenen Lichts verändert wird.
  • Eine variierende Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke kann auf verschiedene Arten erzielt werden. Ein erstes Mittel besteht darin, die Scheinwerfer mit einem Impulsdauer-modulierten(PWM)-Signal zu versehen. Durch Variieren des Arbeitszyklus der Scheinwerferleistung kann die Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke vergrößert oder verringert werden. Dies kann durch Leiten eines PWM-Signals von einem Steuerungssystem zu einem Hochleistungs-Feldeffekttransistor(FET)-Transistor in Reihe mit einer Scheinwerferglühbirne erfolgen.
  • Ein weiteres Mittel zum Variieren des Leistungsarbeitszyklus eines Scheinwerfers besteht darin, ein PWM-Signal zu einer integrierten Lampenantriebsschaltung, wie beispielsweise einer Motorola MC33286 zu senden. Diese integrierte Schaltung bietet den zusätzlichen Vorteil, dass sie den maximalen Eingangsstrom in den Scheinwerfer begrenzt, wodurch die Lebensdauer der Scheinwerfer-Glühbirne potentiell verlängert wird.
  • Ein weiteres Mittel zum Variieren der Scheinwerferbeleuchtung verwendet Hochdruck-Gasentladungslampen (HID-Lampen)-Scheinwerfer. HID-Lampen stellen eine neue, hocheffiziente Scheinwerfertechnologie dar. Die für die Versorgung von HID-Scheinwerfern verwendeten Vorschaltgeräte können direkt mit einem Steuerungssignal versorgt werden, um die Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke zu variieren.
  • Ein weiteres Mittel zum Variieren der Scheinwerferbeleuchtung stellt das Vorsehen eines Dämpfungsfilters dar, um einen Teil des von dem Scheinwerfer abgegebenen Lichts zu absorbieren. Ein Elektrochromfilter kann vor dem Scheinwerfer platziert werden. Durch Steuern der an dem Elektrochromfilter angelegten Spannung kann die Menge des absorbierten Lichts und damit die abgegebene Beleuchtungsstärke variiert werden.
  • Es sind auch verschiedene Mittel verfügbar, um die Richtung des von den Scheinwerfern abgegebenen Lichts zu verändern. Die Zielrichtung der Scheinwerfer kann unter Verwendung von Betätigungsmitteln variiert werden, die das Scheinwerfergehäuse bezüglich des Fahrzeugs bewegen. Typischerweise sind diese Betätigungsmittel Elektromotoren, wie beispielsweise Schrittmotoren.
  • Bei Scheinwerfern mit in geeigneter Weise konstruierten Reflektoren kann das mechanische Bewegen der Lichtquelle relativ zu dem Reflektor die Richtung des Scheinwerferstrahls sowie die Intensität der Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke verändern.
  • HID-Scheinwerfer sehen verschiedene zusätzliche Methoden für die Ausrichtung des Scheinwerferstrahls vor. Einige dieser Methoden umfassen das Ablenken oder Stören des Bogens derart, dass die Lampenausgabe variiert. Das US-Patent 5,508,592 mit dem Titel "Methode für die Ablenkung des Bogens einer elektrodenlosen HID-Lampe" an W. Lapatovich, S. Butler, J. Bochinski und H. Goss, welches hier als Referenz genannt wird, beschreibt das Erregen der HID-Lampe mittels eines Hochfrequenz-Radiosignals. Das Modulieren des Signals bewirkt, dass die Lampe an einem akustischen Resonanzpunkt betrieben wird, welcher den Bogen in seiner Ruheposition stört. Ein alternatives Verfahren, das als magnetodynamische Positionierung (MDP) bekannt ist, verwendet ein Magnetfeld, um den HID-Bogen zu formen. MDP wird von Osram Sylvania Inc., Danvers, Massachusetts entwickelt.
  • Verschiedene Methoden für die Ausführung kontinuierlich variabler Scheinwerfer ist in der Veröffentlichung SP-1323 mit dem Titel "Lichttechnologie bei Automobilen" der Society of Automotive Engineers (SAE) beschrieben, welche hiermit als Referenz genannt wird.
  • Die automatische Steuerung kontinuierlich variabler Scheinwerfer bietet mehrere potentielle Vorzüge gegenüber der automatischen Steuerung herkömmlicher Ein-Aus-Scheinwerfer. Es ist eine größere Flexibilität der Beleuchtung möglich, was dazu führt, dass die Scheinwerfer-Beleuchtung besser an die Fahrbedingungen angepasst werden kann. Auch führt das kontinuierliche Variieren der Scheinwerferbeleuchtung nicht zu schnellem Wechsel der Beleuchtung, welche den Fahrer verwirren kann. Es sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, um sowohl kontinuierlich variable als auch herkömmlich separate Scheinwerfer zu steuern. Eines der ältesten Verfahren besteht darin, die Scheinwerfer in dieselbe Richtung zu lenken wie die gesteuerten Räder. Ein weiteres Verfahren vergrößert den Beleuchtungsbereich proportional zur Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Ein weiteres Verfahren der Steuerung von Scheinwerfern ist für HID-Lampen entwickelt worden. Die größere Helligkeit und bläuliche Farbe der HID-Lampen stört insbesondere entgegenkommende Fahrer. Aufgrund dieser Störwirkung verlangen einige europäische Staaten Scheinwerferregelungssysteme, wenn HID-Lampen am Fahrzeug verwendet werden. Diese Scheinwerferregelungssysteme erkennen die Neigung des Fahrzeugs relativ zur Straße und regeln die vertikale Ausrichtung der Scheinwerfer entsprechend. Fortschrittliche Systeme verwenden ferner die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, um durch die Beschleunigung verursachte geringfügige Neigungsveränderungen zu antizipieren.
  • Ein Problem bei den derzeitigen variablen Scheinwerfersteuerungssystemen ist die Unfähigkeit, entgegenkommende oder voranfahrende Fahrzeuge bei der Bestimmung der Beleuchtungsstärke der Scheinwerfer zu berücksichtigen. Eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist in dem US-Patent Nr. 4,967,319 mit dem Titel „Scheinwerfervorrichtung für ein Automobil" von Y. Seko beschrieben. Diese Vorrichtung verwendet die Fahrzeuggeschwindigkeit zusammen mit der Ausgabe aus einer linearen optischen Sensorvorrichtung mit fünf Elementen, welche direkt mit dem Scheinwerfer gekoppelt ist. Der Scheinwerfer umfasst Motorantriebe, um den Höhenwinkel der Beleuchtungsstrahlen anzupassen. Diese Konstruktion erfordert ein separates Fühler- und Steuerungssystem für jeden Scheinwerfer oder schlägt alternativ einen gesteuerten Scheinwerfer nur auf der Fahrzeugseite des entgegenkommenden Verkehrs vor. Diese Konstruktion weist viele Probleme auf. Zunächst befinden sich der optische Sensor und die damit verbundene Elektronik in großer Nähe zu dem heißen Scheinwerfer. Zweitens kann das Platzieren des Bildsensors an dem unteren vorderen Abschnitt des Fahrzeugs dazu führen, das Bildflächen mit Schmutz bedeckt sind. Drittens führt die Platzierung des Bildsensors in der Nähe des Scheinwerferstrahls dazu, dass das System dem Verdeckungseffekt zerstreuten Lichts durch Nebel, Schnee, Regen oder Staubpartikel in der Luft ausgesetzt ist. Viertens kann dieses System Farben nicht unterscheiden und mit einer Auflösung von nur fünf Pixeln ist das Bildgebungssystem nicht in der Lage, Seiten- und Höhenpositionen der Scheinwerfer oder Rückleuchten mit gewissem Abstand genau zu bestimmen.
  • Aus der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US97/04829 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrzeugscheinwerfersteuerung bekannt. Es ist ein Bildsensor vorgesehen, der Licht in räumlich getrennten Bereichen eines Sichtfeldes erfasst, und die Lichtstärke in den einzelnen Bereichen werden ausgewertet, um Lichtquellen, wie beispielsweise entgegenkommende Scheinwerfer und voranfahrende Rückleuchten, zu identifizieren. Die Scheinwerfer des Fahrzeugs werden in Reaktion auf die Identifizierung solcher Lichtquellen oder die Abwesenheit solcher Lichtquellen gesteuert.
  • Erforderlich ist die Steuerung kontinuierlich variabler Scheinwerfer auf der Basis der Erfassung entgegenkommender Scheinwerfer und voranfahrender Rückleuchten in Entfernungen, in welchen die Scheinwerferbeleuchtung eine übermäßige Blendung der Fahrer entgegenkommender und voranfahrender Fahrzeuge erzeugen würde.
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, kontinuierlich variable Scheinwerfer auf der Basis erfasster Scheinwerfer von entgegenkommenden Fahrzeugen und auf der Basis erfasster Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge zu steuern.
  • Diese Erfindung sieht ein Verfahren zum automatischen Steuern von Fahrzeugscheinwerfern vor, umfassend den Empfang eines Signals, welches ein Umgebungslicht repräsentiert.
  • Aus der Sicht eines ersten Aspekts bezieht sich die vorliegende Anwendung auf ein Verfahren zum automatischen Steuern von Fahrzeugscheinwerfern, umfassend das Empfangen eines Bilds vor den Fahrzeugscheinwerfern, wobei das Bild einen Blendbereich umfasst, einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer in einem Fahrzeug vor den Scheinwerfern bemerken würde, dass durch die Scheinwerfer eine übermäßige Blendung entstünde, wenn die Scheinwerfer über einer Abblendlicht-Beleuchtungsstärke betrieben würden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner umfasst:
    Empfangen eines Signals, das eine Umgebungslichtstärke repräsentiert;
    Ermöglichen der automatischen Steuerung des Scheinwerferbetriebs, wenn die Umgebungslichtstärke unter einem ersten Schwellenwert liegt; und Steuern der Fahrzeugscheinwerfer, um eine Lichtstärke in Reaktion auf das erfasste Bild zu erzeugen, wenn die automatische Steuerung des Scheinwerferbetriebs ermöglicht ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Beleuchtungssteuerungssystem zum Steuern der Außenleuchten eines gesteuerten Fahrzeugs, wobei die Außenleuchten in der Lage sind, wenigstens zwei Beleuchtungsmuster zu erzeugen, umfassend wenigstens ein Abblendbeleuchtungsmuster und ein zusätzliches Beleuchtungsmuster höherer Intensität als das Abblendmuster, wobei das Steuerungssystem umfasst: ein Bildgebungssystem, das in der Lage ist, Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge und Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge zu erfassen; und einen Steuerungsschaltkreis in Verbindung mit dem Bildgebungssystem, wobei das Beleuchtungssteuerungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass der Steuerungsschaltkreis betreibbar ist, um ein Signal zu empfangen, das eine Umgebungslichtstärke repräsentiert, und um eine automatische Veränderung des Beleuchtungsmusters zu ermöglichen, wenn die Umgebungslichtstärke geringer ist als ein erster Schwellenwert, wenn die automatische Veränderung möglich ist; der Steuerungsschaltkreis ist ferner betreibbar, um: (a) ein Bild durch das Bildgebungssystem zu erfassen, wobei das Bild einen Blendbereich abdeckt, welcher Punkte umfasst, an welchen ein Fahrer eines Fahrzeugs vor dem gesteuerten Fahrzeug empfindet, dass die Außenleuchten eine übermäßige Blendung bewirken; (b) das Bild zu bearbeiten, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug in dem Blendbereich befindet; und (c) falls sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug in dem Blendbereich befindet, das Beleuchtungsmuster der Außenleuchten zu einem aus den wenigstens zwei Beleuchtungsmustern gewählten zu verändern, um hierdurch den Blendbereich so zu verändern, dass sich das wenigstens eine Fahrzeug nicht mehr in dem Blendbereich befindet.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, kontinuierlich variable Scheinwerfer auf der Basis der erfassten Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge und der Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge zu steuern. Das Steuerungssystem sollte die geeignete Ausrichtung der Scheinwerfer in steuerbaren Scheinwerfersystemen und die geeignete Stärke bestimmen, um so die automatische Steuerung des Scheinwerferbetriebs zu ermöglichen, wenn die Umgebungslichtstärke unter einem ersten Schwellenwert liegt, wobei ein Bild vor den Fahrzeugscheinwerfern erfasst wird; und um die Fahrzeugscheinwerfer derart zu steuern, dass eine Lichtstärke in Reaktion auf das erfasste Bild erzeugt wird, wenn die automatische Steuerung des Scheinwerferbetriebs durch Ausführen der folgenden Unterschritte ermöglicht ist: Empfangen eines Bilds von dem Bildgebungssystem, wobei das Bild den Blendbereich umfasst, einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer in einem Fahrzeug vor den Scheinwerfern bemerken würde, dass durch die Scheinwerfer eine übermäßige Blendung entstünde, wenn die Scheinwerfer über einer Abblendlicht-Beleuchtungsstärke betrieben würden; Verarbeiten des Bilds, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, durch Erfassen der Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge und der Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge; und, falls sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, automatisches Steuern der Fahrzeugscheinwerfer, um den Blendbereich zu verändern, wodurch sich das voranfahrende Fahrzeug nicht länger im Blendbereich befindet.
  • Das Steuerungssystem kann die geeignete Ausrichtung von Scheinwerfern in steuerbaren Scheinwerfersystemen bestimmen und kann die geeignete Intensität der Scheinwerfer bei Scheinwerfersystemen mit variabler Intensität bestimmen. Dies erfolgt in Reaktion auf das Ausschließen entgegenkommender und voranfahrender Fahrzeuge. Geringfügige Veränderungen im Bereich der Scheinwerferbeleuchtung sollten toleriert werden. Das Steuerungssystem sollte ferner in einem großen Bereich von Umgebungslichtbedingungen korrekt funktionieren.
  • Das Scheinwerfersteuerungssystem kann einen graduellen Übergang des Scheinwerfers von Fernlicht zu Abblendlicht oder von Abblendlicht zu Fernlicht durchführen und so wird der Fahrzeugfahrer nicht gestört.
  • Es ist ferner ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, die Steuerung kontinuierlich variabler Scheinwerfer in einem großen Bereich von Umgebungslichtbedingungen vorzusehen.
  • Bei einem speziellen Verfahren gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren die Erkennung einer Umgebungslichtstärke. Die kontinuierlich variablen Scheinwerfer werden auf Tageslichtmodus eingestellt, wenn die Umgebungslichtstärke über einem ersten Schwellenwert liegt. Die Scheinwerfer werden auf Abblendlichtmodus eingestellt, wenn die Umgebungslichtstärke geringer ist als ein erster Schwellenwert, aber größer als ein zweiter Schwellenwert, und es wird ein automatisches Abblenden der Scheinwerfer ermöglicht, wenn die Umgebungslichtstärke geringer ist als ein zweiter Schwellenwert.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das automatische Abblenden der Scheinwerfer das Erfassen eines Bilds vor den Scheinwerfern. Das Bild umfasst einen Blendbereich, einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer in einem Fahrzeug vor den Scheinwerfern bemerken würde, dass durch die kontinuierlich variablen Scheinwerfer eine übermäßige Blendung entstünde, wenn die Scheinwerfer eine volle Beleuchtung bieten würden. Das Bild wird dann verarbeitet, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in dem Blendbereich befindet. Befindet sich das Fahrzeug in dem Blendbereich, wird die Beleuchtungsstärke der kontinuierlich variablen Scheinwerfer verringert. Andernfalls werden die kontinuierlich variablen Scheinwerfer auf die volle Beleuchtungsstärke eingestellt. In verschiedenen Verfeinerungen kann die kontinuierlich variable Beleuchtungsstärke modifiziert werden, indem die Intensität des abgegebenen Lichts verändert wird oder indem die Richtung des abgegebenen Lichts verändert wird oder beides.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verringern der kontinuierlich variablen Scheinwerferbeleuchtung das schrittweise Verringern der Beleuchtungsstärke. Das Erfassen des Bilds, das Verarbeiten des Bilds und das schrittweise Verringern der Beleuchtungsstärke werden wiederholt bis die Beleuchtung in der entgegenkommenden oder voranfahrenden Fahrzeugposition eine Beleuchtungsstärke erzeugt, die von dem Fahrer des Fahrzeugs vor dem kontinuierlich variablen Scheinwerfern nicht als exzessive blendend empfunden wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Umgebungslichtstärke durch einen Multipixel-Bildsensor erfasst, der bezüglich eines die kontinuierlich variablen Scheinwerfer umfassenden gesteuerten Fahrzeugs einen Höhenwinkel aufweist. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen einer Bildsequenz, das Auffinden einer stationären Lichtquelle in jedem Bild, das Berechnen eines Höhenmaßes für die stationäre Lichtquelle auf jedem Bild und das Bestimmen des Höhenwinkels auf der Basis der berechneten Höhenmaße.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die volle Beleuchtungsstärke verringert, wenn wenigstens eine Form von Niederschlag, wie beispielsweise Nebel, Regen, Schnee oder Ähnliches erfasst wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist jeder kontinuierlich variable Scheinwerfer eine effektive Beleuchtungsstärke auf, die durch Verändern der angesteuerten vertikalen Richtung variiert wird. Jede effektive Beleuchtungsstärke weist eine Höhenrichtung auf, die einem oberen Bereich des hellen Teils des Scheinwerferstrahls entspricht. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen einer Bildsequenz. Die Höhenrichtung wird bei wenigstens einem kontinuierlich variablen Scheinwerfer in jeder Bildsequenz bestimmt. Es wird dann bestimmt, ob die Bildsequenz während einer Fortbewegung über eine relativ gerade, gleichmäßige Oberfläche erfasst wurde oder nicht. Falls ja, wird der Durchschnitt der bestimmten Höhenrichtungen bestimmt, um eine Schätzung der tatsächlichen Höhenrichtung zu erhalten.
  • Die Erfindung sieht auch ein System zum Steuern wenigstens eines kontinuierlich variablen Scheinwerfers an einem gesteuerten Fahrzeug vor. Jeder kontinuierlich variable Scheinwerfer weist eine effektive Beleuchtungsstärke auf, die durch Verändern wenigstens eines Parameters aus einem Satz, umfassend die angestrebte horizontale Richtung, die angestrebte vertikale Richtung und die abgegebene Intensität, variiert wird. Das System umfasst ein Bildgebungssystem, das 141 der Lage ist, eine laterale Ortsbestimmung und Höhenortsbestimmung der Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge sowie der Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge durchzuführen. Das System umfasst ferner eine Steuerungseinheit, welche ein Bild vor dem wenigstens einen Scheinwerfer erfassen kann. Das Bild umfasst einen Blendbereich, einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer in einem Fahrzeug vor den Scheinwerfern die Scheinwerfer als exzessiv blendend empfinden würde. Das Bild wird verarbeitet, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein Fahrzeug einschließlich entgegenkommender Fahrzeuge und voranfahrender Fahrzeuge in dem Blendbereich befindet. Wenn sich wenigstens ein Fahrzeug in dem Blendbereich befindet, wird die Scheinwerferbeleuchtungsstärke verringert. Andernfalls wird die Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke auf die volle Beleuchtungsstärke gesetzt.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das gesteuerte Fahrzeug wenigstens einen Abblendscheinwerfer mit variabler Intensität und wenigstens einen Fernlichtscheinwerfer mit variabler Intensität auf. Die Steuerungseinheit verringert die Beleuchtungsstärke durch Verringern der Intensität des Fernlichtscheinwerfers während die Intensität des Abblendscheinwerfers vergrößert wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher die Scheinwerferbleuchtung durch Erhitzen wenigstens eines Glühdrahtes erzeugt wird, bewirkt die Steuerungseinheit, dass eine geringe Menge Strom durch jeden Glühdraht fließt, wenn der Motor des gesteuerten Fahrzeugs läuft und wenn der den Glühdraht aufweisende Scheinwerfer nicht so gesteuert wird, dass er Licht abgibt. Die geringe Strommenge, die den Glühdraht erhitzt, verringert die Versprödung des Glühdrahtes, wodurch die Lebensdauer des Glühdrahtes verlängert wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Bildgebungssystem in die Rückspiegelhalterung integriert. Das Bildgebungssystem ist durch einen Teil der Windschutzscheibe des gesteuerten Fahrzeugs gerichtet, welche durch einen Scheibenwischer gereinigt wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das gesteuerte Fahrzeug einen Scheinwerfer mit einer variablen vertikalen Ausrichtung. Das System umfasst ferner wenigstens einen Sensor zum Bestimmen der Neigung des gesteuerten Fahrzeugs bezüglich der Straßenfläche. Die Steuerungseinheit richtet den Scheinwerfer aus, um Variationen in der Neigung des gesteuerten Fahrzeugs auszugleichen. Bei einer Verfeinerung umfasst das gesteuerte Fahrzeug einen Geschwindigkeitssensor. Die Steuerungseinheit antizipiert Veränderungen der Neigung des gesteuerten Fahrzeugs aufgrund von Veränderungen in der Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das gesteuerte Fahrzeug Scheinwerfer mit einer variablen horizontalen Ausrichtung. Die Steuerungseinheit bestimmt, ob sich ein voranfahrendes Fahrzeug auf einer Seitenspur auf der entgegengesetzten Seite des gesteuerten Fahrzeugs im entgegenkommenden Verkehr und damit im Blendbereich befindet. Befindet sich kein voranfahrendes Fahrzeug auf einer der Seitenspuren, so wird die Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke verringert, indem die Scheinwerfer von der Richtung des entgegenkommenden Verkehrs weg gerichtet werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verringert die Steuerungseinheit die Scheinwerter-Beleuchtungsstärke mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit über eine vorbestimmte Übergangszeit.
  • Es ist ferner ein System zum Steuern wenigstens eines kontinuierlich variablen Scheinwerfers vorgesehen, welcher eine effektive Beleuchtungsstärke aufweist, die durch Verändern der vertikalen Zielrichtung variiert werden kann. Jede effektive Beleuchtungsstärke weist einen Höhenwinkel auf, der einem oberen Bereich des hellen Teils des Scheinwerferstrahls entspricht. Das System umfasst ein Bildgebungssystem, das in der Lage ist, Seiten- und Höhenpositionen der Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge zu bestimmen. Das Bildgebungssystem ist mit vertikalem Abstand über jedem Scheinwerfer angebracht. Das System umfasst auch eine Steuerungseinheit zum Erfassen eines Bilds vor den Scheinwerfern. Das Bild umfasst einen Blendbereich einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs empfinden würde, dass die kontinuierlich variablen Scheinwerfer eine übermäßige Blendung verursachen. Das Bild wird verarbeitet, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein entgegenkommendes Fahrzeug in dem Blendbereich befindet. Befindet sich wenigstens ein entgegenkommendes Fahrzeug in dem Blendbereich, so wird der Höhenwinkel zwischen dem Bildgebungssystem und den Scheinwerfern jedes des wenigstens einen entgegenkommenden Fahrzeugs bestimmt. Befindet sich wenigstens ein entgegenkommendes Fahrzeug in dem Blendbereich, so werden die kontinuierlich variablen Scheinwerfer derart ausgerichtet, dass die Höhenrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Linie zwischen dem Bildgebungssystem und den Scheinwerfern desjenigen entgegenkommenden Fahrzeugs ist, welches den größten der bestimmten Höhenwinkel erzeugt.
  • Es ist ferner ein System zum Steuern kontinuierlich variabler Scheinwerfer vorgesehen. Das System umfasst wenigstens einen Feuchtigkeitssensor zum Erfassen wenigstens einer Form von Niederschlag, wie beispielsweise Nebel, Regen und Schnee. Das System umfasst auch eine Steuerungseinheit zum Verringern der vollen Beleuchtungsstärke der Scheinwerfer, wenn Niederschlag erfasst wird.
  • Die oben genannten Ziele und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen sehr deutlich.
  • 1 ist ein Schaubild, welches die Beleuchtungsstärke eines kontinuierlich variablen Scheinwerfers zusammen mit entgegenkommenden und voranfahrenden Fahrzeugen zeigt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern kontinuierlich variabler Scheinwerfer unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist ein Flussdiagramm der automatischen Scheinwerferabblendung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Rückleuchten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Scheinwerfern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist eine schematische Darstellung, welche die Verringerung der Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 8 ist ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens zum Verringern der Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine Zeichnung einer Straßenlampen-Bildgebung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Die 10a und 10b sind schematische Darstellungen sichtbarer Straßenlicht-Höhenwinkel als eine Funktion des Kamera-zu-Fahrzeug-Neigungswinkels;
  • 11 ist eine schematische Darstellung, welche die Berechnung des Straßenlampen-Höhenwinkels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ist eine grafische Darstellung der Straßenlampen-Höhenwinkel für drei unterschiedliche Kamera-zu-Fahrzeug-Neigungswinkel;
  • 13 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen des Kamera-zu-Fahrzeug-Neigungswinkels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 ist ein Bildgebungssystem, welches für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 15 ist eine schematische Darstellung von Bildbereichsensor-Unterfenstern, welche für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
  • 16 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Bildbereichsensors, welcher für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; Die 17a bis 17e sind eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 18 ist ein Blockdiagramm, welches Register und die damit verbundene Logik erläutert, welche verwendet wird, um den Bildsteuerungssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu steuern;
  • 19 ist ein Zeitdiagramm, welches Bildbereichsensor-Steuerungssignale für die Logik in 18 darstellt;
  • 20 ist ein Umgebungslichtsensor, welcher für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 21 ist ein Schaubild, welches die Anbringung eines Feuchtigkeitssensors zeigt, der für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
  • 22 ist ein Schaubild, welches den Betrieb eines Feuchtigkeitssensors zeigt, der für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • Mit Bezug zu 1 ist die Beleuchtungsstärke eines kontinuierlich variablen Scheinwerfers zusammen mit entgegenkommenden und voranfahrenden Fahrzeugen gezeigt. Das gesteuerte Fahrzeug 20 umfasst wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22. Jeder Scheinwerfer 22 erzeugt einen variablen Bereich hellen Lichts, welcher als Beleuchtungsbereich 24 bezeichnet wird. Ein Fahrer in einem entgegenkommenden Fahrzeug 26 oder einem voranfahrenden Fahrzeug 28, welcher sich in dem Beleuchtungsbereich 24 befindet, kann empfinden, dass die Scheinwerfer eine übermäßige Blendung erzeugen. Diese Blendung kann es für den Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 oder des voranfahrenden Fahrzeugs 28 schwierig machen, Gegenstände auf der Straße zu erkennen, Fahrzeuginstrumente abzulesen und sich wieder auf Nachtsichtbedingungen einzustellen, sobald sich das Fahrzeug 26, 28 außerhalb des Beleuchtungsbereichs 24 befindet. So wird der Beleuchtungsbereich 24 von dem Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 oder des voranfahrenden Fahrzeugs 28 als ein Blendbereich empfunden.
  • Die vorliegende Erfindung versucht, das von dem Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 oder des voranfahrenden Fahrzeugs 28 empfundene Blendungsniveau zu verringern, indem ein Steuerungssystem vorgesehen wird, welches das entgegenkommende Fahrzeug 26 oder das voranfahrende Fahrzeug 28 erfasst und den Beleuchtungsbereich 24 entsprechend verringert.
  • Mit Bezug zu 2 ist ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Steuerungssystem für kontinuierlich variable Scheinwerfer, allgemein durch 40 gezeigt, umfasst ein Bildgebungssystem 42, eine Steuerungseinheit 44 und wenigstens ein kontinuierlich variables Scheinwerfersystem 46. Das Bildgebungssystem 42 umfasst ein Fahrzeug-Bildgebungslinsensystem 48, welches betreibbar ist, um Licht 50 von einem Bereich im Allgemeinen vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 auf den Bildbereichsensor 52 zu fokussieren. Das Bildgebungssystem 42 ist in der Lage, Seiten- und Höhenpositionen von Scheinwerfern entgegenkommender Fahrzeuge 26 und voranfahrender Fahrzeuge 28 zu bestimmen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Fahrzeugbildgebungs-Linsensystem 48 zwei Linsensysteme, wobei ein Linsensystem einen Rotfilter aufweist und ein Linsensystem einen Zyanfilter aufweist. Das Linsensystem 48 ermöglicht, dass der Bildbereichsensor 52 gleichzeitig ein rotes Bild und ein cyanfarbenes Bild desselben Bereichs vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 erfasst. Der Bildbereichsensor 52 umfasst vorzugsweise eine Anordnung von Pixelsensoren. Weitere Details betreffend das Fahrzeugbildgebungs-Linsensystem 48 und den Bildbereichsensor 52 sind mit Bezug zu den 14 bis 16 nachfolgend beschrieben.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bildgebungssystem 42 das Umgebungslichtlinsensystem 54, welches betreibbar ist, um Licht 56 über einen weiten Bereich von Höhenwinkeln für die Erfassung durch einen Teil des Bildbereichsensors 52 zu erfassen. Das Umgebungslichtlinsensystem 54 ist mit Bezug zu 20 nachfolgend beschrieben. Alternativ kann durch das Fahrzeugbildgebungs-Linsensystem 48 fokussiertes Licht 50 verwendet werden, um Umgebungslichtstärken zu bestimmen. Alternativ kann ein von dem Bildgebungssystem 42 vollständig separater Lichtsensor verwendet werden, um Umgebungslichtstärken zu bestimmen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bildgebungssystem 42 in der inneren Rückspiegelhalterung integriert. Das Bildgebungssystem 42 ist durch einen Teil der Windschutzscheibe des gesteuerten Fahrzeugs 20 gerichtet, der von wenigstens einem Scheibenwischer gereinigt wird.
  • Die Steuerungseinheit 44 akzeptiert Pixelgraustufenwerte 58 und erzeugt Bildsensorssteuerungssignale 60 und Scheinwerferbeleuchtungssteuerungssignale 62. Die Steuerungseinheit 44 umfasst eine Bildbereichssteuerung, einen Analog/Digital-Wandler (ADC) 64 und einen Prozessor 66. Der Prozessor 66 empfängt digitalisierte Bilddaten von und sendet Steuerungsinformationen zu der Bildbereichssteuerung und dem ADC 64 mittels des seriellen Verbindungselements 68. Eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerungseinheit 44 ist mit Bezug zu den 17 bis 19 nachfolgend beschrieben.
  • Das Steuerungssystem 40 kann Fahrzeugneigungssensoren 70 umfassen, um den Neigungswinkel des gesteuerten Fahrzeugs 20 bezüglich der Straßenoberfläche zu bestimmen. Typischerweise sind zwei Fahrzeugneigungssensoren 70 erforderlich. Jeder Sensor ist am Chassis des gesteuerten Fahrzeugs 20 in der Nähe der Vorder- oder Hinterachse angebracht. Ein Sensorelement ist an der Achse befestigt. Wenn sich die Achse bezüglich des Chassis bewegt, misst der Sensor 70 entweder die Drehverlagerung oder die lineare Verlagerung. Um zusätzliche Informationen vorzusehen, kann die Steuerungseinheit 44 auch mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 72 verbunden sein.
  • Das Steuerungssystem 40 kann einen oder mehrere Feuchtigkeitssensoren 74 umfassen. Niederschlag, wie beispielsweise Nebel, Regen oder Schnee kann bewirken, dass übermäßig viel Licht von den Scheinwerfern 22 zu dem Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs 20 reflektiert wird. Niederschlag kann auch den Bereich verringern, in dem entgegenkommende Fahrzeuge 26 und voranfahrende Fahrzeuge 28 erfasst werden können. Eine Eingabe des Feuchtigkeitssensors 74 kann daher dazu genutzt werden, den vollen Beleuchtungsstärkebereich 24 zu verringern. Ein Feuchtigkeitssensor, welcher verwendet werden kann, um die vorliegende Ausführung auszuführen, ist mit Bezug zu den 21 und 22 nachfolgend beschrieben.
  • Jeder kontinuierlich variable Scheinwerfer 22 wird von wenigstens einer Scheinwerfersteuerung 76 gesteuert. Jede Scheinwerfersteuerung 76 empfängt Scheinwerferbeleuchtungssteuerungssignale 62 von der Steuerungseinheit 44 und beeinflusst den Scheinwerfer 22 entsprechend, um den Beleuchtungsbereich 24 des den Scheinwerfer 22 verlassenden Lichts 78 zu verändern. Abhängig von dem Typ des verwendeten kontinuierlich variablen Scheinwerfers 22 kann die Scheinwerfersteuerung 76 die Intensität des den Scheinwerfer 22 verlassenden Lichts 78 verändern oder die Richtung des den Scheinwerfer 22 verlassenden Lichts 78 verändern oder beides. Beispiele für Schaltungen, die für die Scheinwerfersteuerung 76 verwendet werden können, sind mit Bezug zu den 17d und 17e nachfolgend beschrieben.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerungseinheit 44 ein Bild erfassen, das einen Blendbereich abdeckt einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer in einem entgegenkommenden Fahrzeug 26 oder voranfahrenden Fahrzeug 28 empfinden würde, dass durch die Scheinwerfer 22 eine übermäßige Blendung entsteht. Die Steuerungseinheit 44 verarbeitet das Bild, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein Fahrzeug 26, 28 in dem Blendbereich befindet. Wenn sich wenigstens ein Fahrzeug in dem Blendbereich befindet, verringert die Steuerungseinheit 44 den Beleuchtungsbereich 24.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgen die Verringerungen des Beleuchtungsbereichs 24 und die Einstellung der Scheinwerfer 22 auf den vollen Beleuchtungsbereich 24 nach und nach. Scharfe Übergänge im Beleuchtungsbereich 24 können den Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs 20 verwirren, da der Fahrer den genauen Übergangszeitpunkt nicht kennt. Eine Übergangszeit von zwischen einer und zwei Sekunden ist für den Übergang zum vollen Beleuchtungsbereich 24 vom abgeblendeten Beleuchtungsbereich 24 gemäß den Abblendscheinwerfern erwünscht. Ein solcher weicher Übergang des Beleuchtungsbereichs 24 ermöglicht auch, dass das Steuerungssystem 40 eine falsche Erfassung entgegenkommender Fahrzeuge 26 oder voranfahrender Fahrzeuge 28 erkennt. Da die Bilderfassungszeit ungefähr 30 ms beträgt, kann die Korrektur erfolgen, ohne dass der Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs 20 eine Veränderung bemerkt.
  • Bei einem gesteuerten Fahrzeug 20 mit Fernlichtscheinwerfern und Abblendscheinwerfern 22 kann die Verringerung des Beleuchtungsbereichs 24 erfolgen, indem die Intensität der Fernlichtscheinwerfer 22 verringert wird, während die Intensität der Abblendscheinwerfer 22 vergrößert wird. Alternativ können die Abblendscheinwerfer kontinuierlich angelassen werden, falls die Umgebungslichtstärke unter einen gewissen Schwellenwert fällt.
  • Bei einem gesteuerten Fahrzeug 20 mit wenigstens einem Scheinwerfer 22 mit einer variablen horizontal ausgerichteten Richtung, kann die Ausrichtung des Scheinwerfers 22 von der Richtung des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 wegbewegt werden, wenn der Beleuchtungsbereich 24 verringert wird. Dies ermöglicht, dass der Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs 22 den Straßenrand, Straßenschilder, Fußgänger, Tiere und dergleichen, welche sich auf der Randseite des gesteuerten Fahrzeugs 22 befinden können, besser sieht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steuerungseinheit 44 bestimmen, ob sich ein voranfahrendes Fahrzeug 28 auf einer Seitenspur auf der entgegengesetzten Seite des gesteuerten Fahrzeugs 20 zum entgegenkommenden Verkehr und damit in Blendbereich befindet. Wenn dies nicht der Fall ist, umfasst die Verringerung des Beleuchtungsbereichs 24 die Ausrichtung der Scheinwerfer 22 weg von der Richtung des entgegenkommenden Verkehrs. Wird ein voranfahrendes Fahrzeug auf einer Seitenspur entdeckt, wird der Beleuchtungsbereich 24 verringert, ohne die horizontaler Ausrichtung der Scheinwerfer 22 zu verändern.
  • Mit Bezug zu 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern kontinuierlich variabler Scheinwerfer in unterschiedlichen Umgebungslichtbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei 3 und bei jedem weiteren gezeigten Flussdiagramm sind die Vorgänge nicht notwendigerweise sequenzielle Vorgänge. Ebenso können Vorgänge durch Software, Hardware oder eine Kombination aus beidem ausgeführt werden. Die vorliegende Erfindung schließt verschiedene Ausführungsformen ein und die Merkmale sind zur leichteren Darstellung in sequenziellen Flussdiagrammen gezeigt.
  • Während der Dämmerung schalten unterschiedliche Fahrer oder automatische Scheinwerfersysteme die Scheinwerfer und Begrenzungsleuchten zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein. Da die vorliegende Erfindung darauf basiert, Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge 26 und Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge 28 zu erfassen, kann zwischen dem Zeitpunkt, an dem das gesteuerte Fahrzeug 20 die Scheinwerfer einschaltet, und dem Zeitpunkt, an dem die Fahrzeuge 26, 28 erfasst werden können, eine bestimmte Zeit vergehen. Um verschiedene Umgebungslichtbedingungen zu erfassen, unter welchen Scheinwerfer und Rückleuchten der Fahrzeuge 26, 28 eingeschaltet werden, verwendet eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei Schwellenwerte für den Systembetrieb.
  • Die Umgebungslichtstärke wird in Block 90 erfasst. In Block 92 wird die Umgebungslichtstärke mit einem Tagesschwellenwert verglichen. Wenn die Umgebungslichtstärke größer ist als der Tagesschwellenwert, werden die Scheinwerfer in Block 94 auf Tageslichtmodus gesetzt. Der Tageslichtmodus kann das Einschalten der Begrenzungsleuchten (DRLs) beinhalten.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher das gesteuerte Fahrzeug Scheinwerfer, wie beispielsweise kontinuierlich variable Scheinwerfer 22 umfasst, welche eine Beleuchtung durch Erhitzen wenigstens eines Glühdrahtes erzeugen, kann die tatsächliche Lebensdauer des Glühdrahtes verlängert werden, indem bewirkt wird, dass eine geringe Strommenge durch das Element fließt, wenn der Scheinwerfer nicht so gesteuert wird, dass er Licht abgibt. Die Strommenge ist groß genug, um den Draht zu erwärmen, ohne jedoch zu bewirken, dass der Draht Licht abgibt. Diese Erwärmung führt zu einer geringeren Versprödung des Glühdrahtes, welcher somit weniger empfindlich für Beschädigungen durch Stöße oder Vibrationen ist.
  • Wenn das Umgebungslicht unter den Tagesschwellenwert fällt, wird die Umgebungslichtstärke mit der Nachtschwelle in Block 96 verglichen. Ist die Umgebungslichtstärke geringer als der Tagesschwellenwert, aber größer als der Nachtschwellenwert, so werden die Scheinwerfer in Block 98 auf Abblendmodus gestellt. Im Abblendmodus können entweder normale Abblendscheinwerfer eingeschaltet werden oder es können kontinuierlich variable Scheinwerfer 22 auf eine Beleuchtungsstärke 24 eingestellt werden, die einem Abblendmuster entspricht. Begrenzungsleuchten einschließlich Rückleuchten können ebenfalls angeschaltet werden.
  • Wenn die Umgebungslichtstärke unter den Nachtschwellenwert fällt, wird in Block 100 eine automatische Scheinwerferabblendung ermöglicht. Während des automatischen Scheinwerferabblendmodus erfasst die Steuerungseinheit 44 ein Bild vor den Scheinwerfern 22. Das Bild umfasst den Blendbereich einschließlich derjenigen Punkte, an denen die Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge 26 oder voranfahrender Fahrzeuge 28 die Scheinwerfer 22 als übermäßig blendend empfinden würden. Die Steuerungseinheit 44 verarbeitet das Bild, um zu bestimmen, ob sich Fahrzeuge 26, 28 in dem Blendbereich befinden. Befindet sich wenigstens ein Fahrzeug 26, 28 in dem Blendbereich, so verringert die Steuerungseinheit 44 die Scheinwerferbeleuchtungsstärke 24. Andernfalls wird die Scheinwerferbeleuchtungsstärke 24 auf die volle Beleuchtungsstärke gesetzt.
  • Durch die vorliegende Erfindung ergeben sich verschiedene Vorteile zusätzlich zu der Verringerung der Blendung der Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge 26 und voranfahrender Fahrzeuge 28. Studien haben gezeigt, dass viele Fahrer Fernlicht selten benutzen, entweder aus Angst, das Fernlicht nicht rechtzeitig abzublenden, oder aus mangelnder Vertrautheit mit der Fernlichtsteuerung oder durch die Beschäftigung mit anderen Aspekten des Fahrens. Durch automatisches Wählen des vollen Beleuchtungsbereichs, wenn keine entgegenkommenden Fahrzeuge 26 und keine voranfahrenden Fahrzeuge 28 vorhanden sind, hat der Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs 20 eine bessere Sicht.
  • Ein weiterer Vorteil, der durch die vorliegende Erfindung erreicht wird, ist die Fähigkeit, Bereiche vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 zu beleuchten, welche derzeit gesetzlich nicht zulässig sind. Die derzeitigen Einschränkungen der Fernlichtausrichtung basieren teilweise darauf, dass die Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge 26 nicht vollständig geblendet werden sollen, wenn das Fernlicht nicht abgeblendet wird. Unter Verwendung des Steuerungssystems 40 kann der Beleuchtungsbereich 24 erweitert werden, um den Überkopfbereich sowie Straßenschilder besser zu beleuchten, was signifikant zu einer besseren Navigation beiträgt. Da die vorliegende Erfindung den Beleuchtungsbereich 24 im Falle eines sich nähernden, entgegenkommenden Fahrzeugs 26 oder voranfahrenden Fahrzeugs 28 automatisch verringert, ist das Risiko, die Fahrer der Fahrzeuge 26, 28 zeitweise zu blenden, deutlich niedriger.
  • Mit Bezug zu 4 ist nun ein Flussdiagramm zur automatischen Scheinwerferabblendung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die in den 4 bis 6 gezeigten Verfahren sind ausführlicher in der Patentanmeldung Nr. 831,232 mit dem Titel „Steuerungssystem für das automatische Abblenden von Fahrzeugscheinwerfern" von J. Starr, J. Bechtel und J. Roberts beschrieben, welche hier als Referenz genannt ist.
  • Die Steuerungseinheit 44 wird verwendet, um Bilder zu erfassen und zu untersuchen, die durch das Bildgebungssystem 42 erhalten werden, um die Anwesenheit von Fahrzeugen 26, 28 zu erfassen. Ein Bild wird durch den Cyanfilter in Block 110 gemacht. Eine Schleife, gesteuert durch Block 112, selektiert den nächsten zu verarbeitenden Pixel. Der nächste Pixel wird in Block 114 verarbeitet, um die Anwesenheit von Scheinwerfern zu erfassen. Ein Verfahren zum Erfassen der Anwesenheit von Scheinwerfern ist mit Bezug zu 6 nachfolgend beschrieben. Es erfolgt eine Kontrolle, um zu bestimmen, ob Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge 26 in Block 116 gefunden werden. Im Allgemeinen erscheinen Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge 26 viel heller als Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge 28. So ist der Nutzen bei Bildern, welche verwendet werden, um Rückleuchten zu suchen, größer als bei der Suche nach Scheinwerferbildern. So können Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge 26, welche in einem Bild erscheinen, dass verwendet wird, um Rückleuchten zu suchen, das Bild verwaschen. Werden keine Scheinwerfer gefunden, werden Bilder durch Cyanfilter und Rotfilter in Block 118 erfasst. Eine von Block 120 gesteuerte Schleife wird verwendet, um jeden Bildpixel durch den Rotfilter und entsprechende Bildpixel durch den Cyanfilter zu selektieren. Jeder rote Bildpixel und entsprechende cyanfarbene Bildpixel wird in Block 122 verarbeitet, um die Anwesenheit von Rückleuchten zu erfassen. Ein Verfahren, das zum Erfassen von Rückleuchten unter Verwendung von roten und cyanfarbenen Bildpixeln verwendet werden kann, wird mit Bezug zu 5 unten beschrieben. Sobald die Suche nach Scheinwerfern und, falls keine Scheinwerfer erfasst werden, die Suche nach Rückleuchten abgeschlossen ist, wird die Beleuchtungsstärke in Block 124 gesteuert. Verschiedene Alternativen zum Steuern der Beleuchtungsstärke 24 kontinuierlich variabler Scheinwerfer 22 4werden mit Bezug zu den 2 und 3 oben und zu den 7 bis 13 unten beschrieben.
  • Alternativen zu dem in 4 beschriebenen Verfahren sind möglich. Beispielsweise kann das in Block 110 durch den Cyanfilter erhaltener Bild als das durch den Cyanfilter in Block 116 erhaltene Bild verwendet werden.
  • Mit Bezug zu 5 ist nun ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Rückleuchten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Pixel in dem Bildbereichsensor 52, welche Licht 50 durch den Rotfilter in dem Fahrzeugbildgebungslinsensystem 48 abbilden, werden untersucht.
  • Die Anordnung jedes Pixels in dem Bildbereichsensor 52 wird zunächst als in dem Rückleuchtenfenster in Block 130 befindlich bestimmt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Bildbereichsensor 52 mehr Pixel als erforderlich sind, um ein Bild durch den Rotfilter und Cyanfilter mit ausreichender Auflösung zu erfassen. Diese zusätzlichen Pixel können verwendet werden, um Unzulänglichkeiten beim Ausrichten des Bildgebungssystems 42 bezüglich des gesteuerten Fahrzeugs 20 zu kompensieren. Durch Einschließen zusätzlicher Zeilen und Spalten von Pixeln können Zeilen und Spalten von Pixeln am Rand des Bildbereichsensor 52 ausgelassen werden, um Ausrichtungsvariationen zu kompensieren. Verfahren zum Ausrichten des Bildgebungssystems 42 bezüglich des gesteuerten Fahrzeugs 20 werden mit Bezug zu den 9 bis 13 unten beschrieben. Wird der Pixel nichts als innerhalb des Rückleuchtenfensters befindlich bestimmt, wird das Flussdiagramm verlassen und der nächste Pixel wird für die Untersuchung wie in Block 132 selektiert.
  • Befindet sich der aus dem roten Bild selektierte Pixel in dem Rückleuchtenfenster, so wird der Wert des Pixels mit dem entsprechenden Pixel aus dem cyanfarbenen Bild in Block 134 verglichen. Eine Entscheidung wird auf der Grundlage des Vergleichs in Block 136 getroffen. Ist der rote Pixel nicht N% größer als der cyanfarbene Pixel, so wird der nächste rote Pixel wie in Block 132 bestimmt. Mehrere Kriterien können verwendet werden, um den Wert von N zu bestimmen. N kann festgelegt sein. N kann auch von der Umgebungslichtstärke abgeleitet sein. N kann ferner auf der räumlichen Anordnung der untersuchten Pixel basieren. Ein entferntes, voranfahrendes Fahrzeug 28 vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 kann einer Beleuchtung 24 mit voller Intensität ausgesetzt werden. So kann ein geringerer Wert für N für Pixel direkt vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 verwendet werden, während ein höherer Wert für N für Pixel verwendet werden kann, welche Bereichen entsprechen, die sich nicht direkt vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 befinden.
  • Wird der untersuchte Pixel als ausreichend rot bestimmt, so werden eine oder mehrere Helligkeitsschwellenwerte in Block 138 bestimmt. Die Intensität des roten Pixels wird dann mit dem einen oder den mehreren Schwellenwerten in Block 140 verglichen. Ist der untersuchte rote Pixel nicht ausreichend hell, so wird der als nächstes zu untersuchende Pixel wie in Block 132 bestimmt. Der eine oder die mehreren Schwellenwerte können auf einer Vielzahl von Faktoren basieren. Ein Schwellenwert kann auf der durchschnittlichen Beleuchtungsstärke des umgebende Pixels basieren. Er kann auch auf den Einstellungen des Bildbereichsensors 52 und des Analog/Digital-Wandlers 64 basieren. Die durchschnittliche Pixelintensität in dem gesamten Bild kann auch verwendet werden, um einen Schwellenwert festzusetzen. Wie im Fall von N, kann der Schwellenwert auch durch die räumliche Anordnung der Pixel bestimmt werden. Beispielsweise sollte der Schwellenwert für Pixel außerhalb von 6° rechts und links der Mitte einer Lichtstärke auf dem Bildbereichsensor 52 entsprechen, die ungefähr zwölfmal so hell ist wie der Schwellenwert roten Lichts direkt vor dem gesteuerten Fahrzeug 20, und Pixel zwischen 3° und 6° Seitenwinkel sollten eine Lichtstärke aufweisen, die ungefähr viermal heller ist als ein vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 abgebildeter Pixel. Solche räumlich variierenden Schwellenwerte tragen dazu bei, eine fälschliche Rückleuchtenerfassung durch rote Reflektoren an der Seite der Straße auszuschließen.
  • Sobald der untersuchte Pixel als ausreichend rot bestimmt worden ist und bestimmt worden ist, dass er eine ausreichende Beleuchtungsstärke aufweist, wird der Pixel zu einer Rückleuchtenliste in Block 142 hinzugefügt. In Block 144 werden Pixel für die Reflektorerkennung gefiltert. Die Position jedes Pixels in der Rückleuchtenliste wird mit der Position von Pixeln in den Rückleuchtenlisten vorhergehender Bilder verglichen, um zu bestimmen, ob die Pixel Rückleuchten oder Straßenrandreflektoren repräsentieren. Verschiedene Verfahren können verwendet werden. Zunächst ist eine rasche Rechtsbewegung eines Pixels über mehrere Frames ein deutliches Zeichen dafür, dass die Pixel einen stationären Reflektor abbilden. Da ferner die Geschwindigkeit, mit welcher das gesteuerte Fahrzeug 20 das Fahrzeug 28 überholt, sehr viel geringer ist als die Geschwindigkeit, mit welcher das gesteuerten Fahrzeug 20 einen stationären Reflektor überholen würde, wäre die Zunahme der Helligkeit von Pixeln typischerweise für einen stationären Reflektor sehr viel größer als für die Rückleuchten eines voranfahrenden Fahrzeugs 28. In Block 46 wird entschieden, ob es sich bei dem Pixel um eine Reflektorabbildung handelt. Wenn nicht, wird in Block 148 entschieden, dass eine Rückleuchte erfasst worden ist.
  • Mit Bezug zu 6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Scheinwerfern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Pixel des Bildbereichsensors 52 wird aus einem Bereich selektiert, in dem Licht 50 durch das Fahrzeugbildgebungslinsensystem 48 mit einem Cyanfilter aufgenommen wird. Der zu untersuchende Pixel wird erst kontrolliert, um zu bestimmen, ob sich der Pixel in dem Scheinwerferfenster in Block 160 befindet. Wie in Block 130 in 5 oben ermöglicht Block 160 Korrekturen in der Ausrichtung des Bildgebungssystems 42, indem nicht alle Zeilen und Spalten des Bildbereichsensors 52 verwendet werden. Befindet sich der untersuchte Pixel nicht in dem Scheinwerferfenster, wird das Flussdiagramm verlassen und der nächste Pixel wird wie in Block 162 erfasst.
  • In Block 164 wird kontrolliert, ob der untersuchte Pixel größer ist als ein oberer Grenzwert. Ist dies der Fall, erfolgt in Block 166 die Bestimmung, dass ein Scheinwerfer erfasst worden ist, und das Flussdiagramm wird verlassen. Der verwendete obere Grenzwert kann ein fester Wert sein, er kann auf der Umgebungslichtstärke basieren und er kann auch auf einer räumlichen Anordnung des untersuchten Pixels basieren.
  • Wird der obere Grenzwert für die Intensität nicht überschritten, so werden ein oder mehrere Schwellenwerte in Block 168 berechnet. Ein Vergleich erfolgt in Block 170, um festzustellen, ob die Intensität der untersuchten Pixel größer als wenigstens ein Schwellenwert ist. Ist dies nicht der Fall, wird der nächste zu untersuchende Pixel in Block 162 bestimmt. Wie in Block 138 in 5 oben können der eine oder die mehreren Schwellenwerte auf der Basis einer Vielzahl von Faktoren bestimmt werden. Die Umgebungslichtstärke kann verwendet werden. Auch die durchschnittliche Intensität der Pixel, welche den untersuchten Pixel umgeben, kann verwendet werden. Ferner kann die vertikale und horizontale räumliche Anordnung des untersuchten Pixels verwendet werden, um den Schwellenwert zu bestimmen.
  • Ist der untersuchte Pixel größer als wenigstens ein Schwellenwert, so wird der Pixel zu der Scheinwerferliste in Block 172 hinzugefügt. Jeder Pixel in der Scheinwerferliste wird für die Erkennung als Straßenlampe in Block 174 gefiltert. Ein Filterverfahren, welches verwendet werden kann, ist die Untersuchung einer Pixelsequenz in aufeinanderfolgenden Frames, welche einem möglichen Scheinwerfer entsprechen. Wenn diese Lichtquelle eine Wechselstrom(AC)-Modulation zeigt, wird die Lichtquelle als Straßenlampe und nicht als Scheinwerfer beurteilt. Ein weiteres Verfahren, welches verwendet werden kann, ist die relative Position der fraglichen Lichtquelle von Frame zu Frame. Zeigt die Lichtquelle eine rasche vertikale Bewegung, kann sie als Straßenlampe beurteilt werden. Eine Bestimmung, ob es sich bei der Lichtquelle um eine Straßenlampe handelt, erfolgt in Block 176. Ist die Lichtquelle keine Straßenlampe, wird entschieden, dass in Block 178 ein Scheinwerfer erfasst worden ist.
  • Mit Bezug zu 7 ist ein schematisches Diagramm gezeigt, welches die Verringerung der Scheinwerferbeleuchtungsstärke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das gesteuerte Fahrzeug 20 umfasst kontinuierlich variable Scheinwerfer 22 mit einer einstellbaren Höhenrichtung. Das Bildgebungssystem 42 ist in dem Anbringungsbügel des Rückspiegels angebracht und ist durch die Windschutzscheibe des gesteuerten Fahrzeugs 20 ausgerichtet. In dieser Position befindet sich das Bildgebungssystem 42 ungefähr 0,5 Meter über der Ebene der kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22. Wenn ein entgegenkommendes Fahrzeug 26 erfasst wird, wird ein Winkel zwischen der Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 190 und den Scheinwerfern des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 berechnet. Dieser Neigungswinkel 192 wird verwendet, um die kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22 auszurichten. Die Höhenrichtung des oberen Bereichs der Beleuchtungsstärke 24, angezeigt durch 194, wird so eingestellt, dass sie ungefähr parallel zu einer Linie von dem Bildgebungssystem 42 zu den Scheinwerfern des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 ist. Dies platziert den oberen Bereich des Strahls 194 ungefähr 0,5 Meter unter den Scheinwerfern des entgegenkommenden Fahrzeugs 26, wodurch eine Ausrichtungstoleranz geschaffen wird, die die Straße fast bis zu dem entgegenkommenden Fahrzeug 26 beleuchtet und es vermeidet, die Augen des Fahrers des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 zu treffen. Werden mehrere Fahrzeuge 26 erfasst, wird der obere Bereich des Strahls 194 im Wesentlichen parallel zu dem größten der bestimmten Höhenwinkel 192 eingestellt.
  • Bei einer Ausführungsform kann der Einstellungsbereich der kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22 eingeschränkt sein, insbesondere wenn der Winkel 192 wesentlich über oder unter einem Normwert liegt. Werden auch ein oder mehrere Fahrzeugneigungssensoren 70 verwendet, kann das Steuerungssystem 40 die Ausrichtung der Scheinwerfer 22 auf einem Ausgangswert des Bildgebungssystems 42 basieren lassen, wenn die Scheinwerfer der entgegenkommenden Fahrzeuge 26 oder der voranfahrenden Fahrzeuge 28 erfasst worden sind, und die Ausgleichssteuerung kann auf andere Weise genutzt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Eingangswert der Fahrzeugneigungssensoren 70 verwendet werden, um einen Grenzwert zu der Höhe der Einstellung des oberen Strahls 194 zu berechnen, um die Neigung des Strahls in eingestellten Bereichen zu halten. Eingangswerte des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 72 können verwendet werden, um die Beschleunigung des gesteuerten Fahrzeugs 20 zu antizipieren, um die geeignete Neigung des oberen Bereichs des Strahls 194 beizubehalten.
  • Mit Bezug zu 8 ist ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens zur Verringerung der Scheinwerferbeleuchtungsstärke gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, ein Bild wird in Block 200 erfasst und es erfolgt in Block 202 eine Bestimmung, um zu sehen, ob sich ein Fahrzeug in dem Blendbereich 202 befindet. Methoden zur Bestimmung der Anwesenheit eines entgegenkommenden Fahrzeugs 26 oder eines voranfahrenden Fahrzeugs 28 sind mit Bezug zu den 4 bis 6 oben beschrieben worden. Wird kein Fahrzeug entdeckt, so wird die Beleuchtungsstärke in Block 204 auf die volle Stärke eingestellt.
  • Wird ein Fahrzeug in dem Blendbereich entdeckt, so wird die Beleuchtungsstärke in Block 206 schrittweise verringert. Dies führt dazu, dass die Beleuchtungsstärke 24 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit über eine vorbestimmte Übergangszeit verringert wird. Verschiedene Methoden sind verfügbar, um die Beleuchtungsstärke 24 zu verringern. Zunächst kann die Intensität des von den kontinuierlich variablen Scheinwerfern 22 abgegebenen Lichts verringert werden. Zweitens können die Scheinwerfer 22 nach unten gerichtet werden. Drittens können die Scheinwerfer 22 von der Richtung des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 horizontal weg gerichtet werden. Bei einer Verfeinerung der letzten Option erfolgt eine Kontrolle, um zu bestimmen ob sich voranfahrende Fahrzeuge 28 auf Seitenspuren auf der zu dem entgegenkommenden Fahrzeugs 26 entgegengesetzten Seite des gesteuerten Fahrzeugs 20 befinden. Werden voranfahrende Fahrzeuge 28 entdeckt, werden die kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22 nicht auf die Seitenspur gerichtet. Die Geschwindigkeit, mit der die Beleuchtungsstärke 24 verringert wird, kann konstant sein oder kann eine Funktion von Parametern sein, einschließlich der aktuellen Neigungswinkel der kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22, der geschätzten Entfernung des entgegenkommenden Fahrzeugs 26 oder des voranfahrenden Fahrzeugs 28, der Umgebungslichtstärke und dergleichen.
  • Abhängig von der verwendeten Methode zur Verringerung der automatischen Scheinwerferbeleuchtungsstärke können genauere Messungen der Kamera-zu-Fahrzeug und Scheinwerfer-zu-Kamera-Winkel erforderlich sein. Was letztere betrifft, so ist die Differenz zwischen der Richtung, in welcher das Steuerungssystem 40 den Strahl des kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22 steuert und der tatsächlichen Ausrichtung des Strahls des Scheinwerfers 22 bezüglich des Bildgebungssystems 42 ein kritischer Systemparameter. Beispielsweise wird niedriges Strahlen gewählt, um einen sehr scharfen Übergang von einem relativ starken Strahl mit einem oberen Strahlbereich 194 mit ungefähr 1,5° nach unten zu einer deutlich verringerten Intensität vorzusehen, welche normalerweise von Fahrern von Fahrzeugen 26, 28 in der Bahn des Strahls gesehen wird. So sind Fehler von 0,5°, insbesondere in der Höhenrichtung, signifikant. Bei Fehlern von 2° ist es wahrscheinlich, dass Fahrer von Fahrzeugen 26, 28 einer nicht akzeptablen Blendung durch eine direkte, längere Exposition hellerer Teile des Beleuchtungsbereichs 24 ausgesetzt werden, als ob der Scheinwerfer 22 gar nicht abgeblendet worden wäre. Die Position des Beleuchtungsbereichs 24 bezüglich des Bildgebungssystems 42 kann unter Verwendung des Steuerungssystems 40 bestimmt werden.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Position des Beleuchtungsbereichs 24 direkt in Bezug zu den Lichtern entgegenkommender Fahrzeuge 26 und voranfahrender Fahrzeuge 28 erfasst, wenn Einstellungen des Beleuchtungsbereichs 24 erfolgen. Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Rückkehr zum vollen Bereich der Beleuchtungsstärke 24 vorübergehend verzögert. Eine Bildsequenz wird erfasst, die den oberen Strahlbereich 194 betrifft. Bewegt sich das gesteuerte Fahrzeug 20 und bleibt das Strahlmuster in jeder der Bildsequenzen gleich, kann davon ausgegangen werden, dass sich das gesteuerte Fahrzeug 20 auf einer geraden und ebenen Straße bewegt. Der obere Strahlbereich 194 kann bezüglich des Bildgebungssystems 42 bestimmt werden, indem nach einem scharfen Übergang zwischen sehr hellen und sehr dunklen Bereichen in der Ausgabe des Bildbereichsensors 52 gesucht wird. Die Intensität der Beleuchtungsstärke 24 kann auch während der Bildsequenzen variiert werden, um sicherzustellen dass der Übergang von hell zu dunkel tatsächlich durch den kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22 bewirkt wird. Versuche sind erforderlich, um eine sinnvolle Minimalgeschwindigkeit, Zeitdauer und Anzahl von Frames zu bestimmen, um zufriedenstellend konsistente Messungen für eine bestimmte Ausführung zu erhalten.
  • Ein Verfahren zum Ausrichten des Bildgebungssystems 42 bezüglich des gesteuerten Fahrzeugs 20 besteht darin, das gesteuerte Fahrzeug 20 genau vor einem Ziel zu positionieren, das durch das Bildgebungssystem 42 erfasst werden kann. Dieses Verfahren ist für den Automobilherstellungsprozess optimal geeignet, bei welchem das Ausrichten des Bildgebungssystems 42 in die derzeitige Scheinwerferausrichtung integriert werden kann oder diese ersetzen kann. Fahrzeughändler und Werkstätten können mit ähnlichen Ausrichtungsvorrichtungen ausgerüstet werden.
  • Mit Bezug zu den 9 bis 13 ist ein Verfahren zur Einstellung der Ausrichtung des Bildgebungssystems 42 bezüglich des gesteuerten Fahrzeugs 20 beschrieben, welches während des normalen Betriebs des gesteuerten Fahrzeugs 20 ausgeführt werden kann. Dieses Verfahren kann zusammen mit dem oben beschriebenen Ausrichtungsverfahren durchgeführt werden.
  • Mit Bezug zu 9 ist eine Darstellung einer Straßenlampenabbildung gezeigt. Das Bild 220 zeigt eine Ausgabe des Bildgebungssystems 42, welche zeigt, wie die Straßenlampe 222 in eine Bildsequenz erscheinen könnte. Durch das Erfassen von Veränderungen in der relativen Position der Straßenlampe 222 in Bild 220 kann die vertikale und horizontale Ausrichtung des Bildgebungssystems 42 bezüglich der Vorwärtsbewegung des gesteuerten Fahrzeugs 20 bestimmt werden. Aus Gründen der Einfachheit konzentriert sich die folgende Diskussion auf die Bestimmung des vertikalen Winkels. Diese Diskussion kann auf die Bestimmung des horizontalen Winkels erweitert werden.
  • Mit Bezug zu den 10a und 10b sind schematische Diagramme eines Straßenlicht-Höhenwinkels als eine Funktion des Kamera-zu-Fahrzeug-Neigungswinkels gezeigt. In 10a ist die Bildgebungssystemachse 230 mit der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 190 ausgerichtet. Die Bildgebungssystemachse 230 kann man sich als eine Normale zu der Ebene des Bildbereichsensors 52 vorstellen. Über eine Bildsequenz scheint sich die Straßenlampe 222 dem Bildgebungssystem 42 zu nähern. Der Winkel zwischen der Straßenlampen 222 und der Bildgebungssystemachse 230, gezeigt bei 232, nimmt linear zu.
  • In 10b ist das Bildgebungssystem 42 nicht in der Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 190 ausgerichtet. Insbesondere bilden die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 190 und die Bildgebungssystemachse 230 einen Neigungswinkel 234. Daher scheint bei einer Bildsequenz der Straßenlampenhöhenwinkel 232 auf nicht lineare Weise zuzunehmen.
  • Mit Bezug zu 11 ist ein schematisches Diagramm gezeigt, welches den Straßenlampenhöhenwinkel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Bildbereichsensor 52 in dem Bildgebungssystem 42 ist als eine Anordnung von Pixeln gezeigt, von denen einer bei 240 gezeigt ist. Die in 11 gezeigte Anzahl von Pixeln 240 ist aus Gründen der Einfachheit deutlich verringert. Das Fahrzeugbildgebungslinsensystem 48 ist durch eine einzelne Linse 242 dargestellt. Die Straßenlampe 222 ist durch die Linse 242 auf den Bildbereichsensor 52 als Straßenlampenbild 244 abgebildet. Der Straßenlampenhöhenwinkel 232, als θ benannt, kann anhand der Gleichung 1 berechnet werden:
    Figure 00300001
  • Wobei gilt: RRN (Reference Row Number) ist die Zeilennummer, die der Bildgebungssystemachse 230 entspricht, IRN (Image Row Number) ist die Zeilennummer des Straßenlampenbilds 244, PH ist die Zeilenhöhe jedes Pixels 240 und FL ist die Brennweite der Linse 242 bezüglich des Bildbereichsensors 52.
  • Mit Bezug zu 12 ist eine Abbildung gezeigt, die die Straßenlampenhöhenwinkel für drei verschiedene Kamera-zu-Fahrzeug-Neigungswinkel zeigt. Die Kurven 250, 252, 254 zeigen die Kotangente des Neigungswinkels als eine Funktion der simulierten Entfernung der Straßenlampe 222, die fünf Meter hoch ist. Bilder sind in Abständen von 20 Metern von 200 bis 80 Meter erfasst, wenn sich das gesteuerte Fahrzeug 20 der Straßenlampen 222 nähert. Für die Kurve 250 ist die Bildgebungssystemachse 230 mit der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 190 ausgerichtet. Für die Kurve 252 liegt die Bildgebungssystemachse 230 ein halbes Grad über der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 190. Für die Kurve 254 liegt die Bildgebungssystemachse 230 ein halbes Grad unter der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 190. die Kurve 250 bildet eine gerade Linie, wohingegen die Kurve 252 aufwärtskonkav und die Kurve 254 abwärtskonkav ist.
  • Mit Bezug zu 13 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen des Kamera-zu-Fahrzeug-Neigungswinkels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Zählung der Anzahl erfasster Bilder wird in Block 260 zurückgesetzt. Die Bildzahl wird mit der in Block 262 erforderlichen maximalen Zahl (max count) verglichen. Die Zahl der erforderlichen Bilder sollte experimentell basierend auf dem verwendeten Typ des Bildgebungssystems 42 und der Konfiguration des Bildgebungssystems 42 in dem gesteuerte Fahrzeug 22 bestimmt werden. Ist die Bildzahl geringer als die maximale Zahl, wird das nächste Bild erfasst und die Bildzahl wird in Block 264 erhöht.
  • Eine Lichtquelle befindet sich in dem Bild in Block 266. Ist dies das erste Bild einer Sequenz oder wurde zuvor keine geeignete Lichtquelle gefunden, kann eine Anzahl von Lichtquellen für eine mögliche Betrachtung markiert werden. Wird in einem vorhergehenden Bild der Sequenz eine Lichtquelle gefunden, wird versucht, die neue Position dieser Lichtquelle zu finden. Dieser Versuch kann darauf basieren, Pixel an der zuletzt bekannten Position der Lichtquelle zu suchen und, ist eine Sequenz von Positionen bekannt, so kann das Verfahren darauf basieren, von der Sequenz von Lichtquellenbildern zu extrapolieren, um die nächste Position der Lichtquelle vorherzusagen.
  • In Block 268 erfolgt eine Kontrolle um zu bestimmen, ob die Lichtquelle stationär ist. Mit einer Kontrolle wird erfasst, ob die Lichtquelle eine Wechselstrommodulation aufweist, indem die Lichtquellenintensität über aufeinanderfolgende Bilder untersucht wird. Ferner erfolgt eine Kontrolle, um die relative Position der Lichtquelle in der Bildsequenz nachzuverfolgen. Ist die Lichtquelle nicht stationär, wird die Bildzahl in Block 270 zurückgesetzt. Ist die Lichtquelle stationär, wird ein Höhenmaß in Block 272 berechnet. Ein Verfahren zum Berechnen des Höhenwinkels wurde mit Bezug zu 11 oben beschrieben.
  • Wenn jedes Bild in einer Sequenz von Höchstzahlbildern eine stationäre Lichtquelle aufweist, werden die Höhenmaße in Block 274 validiert. Wie mit Bezug zu 12 oben angezeigt, bildet eine Sequenz von Höhenmaßen für eine stationäre Lichtquelle, wenn diese als die Kotangente des Winkels als eine Funktion der Entfernung ausgedrückt ist, entweder eine gerade Linie oder eine aufwärtskonkave Kurve oder eine abwärtskonkave Kurve. Die Sequenz von Höhenmaßen wird untersucht, um sicherzustellen dass die Sequenz einem dieser Muster entspricht. Ist dies nicht der Fall, wird die Sequenz verworfen und eine neue Sequenz erfasst.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Kontrolle, um zu bestimmen, ob die Bildsequenz während einer relativ gleichmäßigen Bewegung bei relativ konstanter Geschwindigkeit erfasst wurde. Ist dies nicht der Fall, wird die Sequenz verworfen und eine neue Sequenz erfasst. Eine konstante Geschwindigkeit kann unter Verwendung der Ausgangswerte des Geschwindigkeitssensors 72 überprüft werden. Eine gleichmäßige Bewegung kann durch Untersuchen der relativen Positionen der stationären und nicht stationären Lichtquellen über eine Sequenz von Frames kontrolliert werden.
  • Die Bildhöhe bezüglich des Fahrzeugs wird in Block 276 bestimmt. Bildet die Sequenz der Höhenmaße keine gerade Linie, so kann der Neigungswinkel 234 geschätzt werden, indem zu jedem der Tangentenwerte ein konstanter Wert hinzugezählt wird, der die Radiantwertkorrektur darstellt. Die Kehrwerte der neuen Werte werden analysiert, um die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Werten zu bestimmen. Ist die Differenz Null, so ist der Korrekturwert die Tangente des Neigungswinkels 234. Ist die Sequenz der Differenzen ungleich Null, so wird die Wölbung der neuen Sequenz bestimmt. Ist die Wölbungsrichtung der neuen Sequenz dieselbe wie die ursprüngliche Sequenz, so wird der Korrekturwert erhöht. Sind die Wölbungsrichtungen entgegengesetzt, so wird der Korrekturfaktor verringert. Eine neue Sequenz von Differenzen wird dann erfasst und der Vorgang wird wiederholt.
  • Mit Bezug zu 14 ist eine Querschnittszeichnung eines Bildgebungssystems gezeigt, welches verwendet werden kann, um die folgende Erfindung auszuführen. Ein ähnliches Bildgebungssystem ist vollständiger in der US-Patentanmeldung Nr. 093,993 mit dem Titel „Bildgebungssystem für eine Fahrzeugscheinwerfersteuerung" von J. Bechtel, J. Starr und J. Roberts beschrieben, welches hier als Referenz genannt ist. Das Bildgebungssystem 42 umfasst das Gehäuse 280, welches das Fahrzeugbildgebungslinsensystem 48 und den Bildbereichsensor 52 umfasst. Das Gehäuse 280 begrenzt die Öffnung 282, welche sich zu einem Bild im Allgemeinen vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 öffnet. Die Halterung 284 dient dazu, die Rotlinse 286 und die Cyanlinse 288 zu halten und dient dazu, zu verhindern, dass Licht durch die Öffnung 282 gelangt und nach dem Treffen auf den Bildbereichsensor 52 nicht durch eine Linse 286, 288 gelangt. Wie ferner mit Bezug zu 15 nachfolgend beschrieben ist, umfasst der Bildbereichsensor 52 einen ersten Bereich zum Empfangen von Licht, welches von der Rotlinse 286 übermittelt worden ist, und einen zweiten, nicht überlappenden Bereich zum Empfangen von Licht, welches durch die Cyanlinse 288 übermittelt worden ist. Die Öffnung 282, die Abstände zwischen den Linsen 286, 288 und die Blende 290 sind dazu ausgebildet, die Lichtmenge, die durch eine Linse 286, 288 gelangt und auf den Teil des Bildbereichsensors 52 trifft, der verwendet wird, um Licht von den anderen Linsen 286, 288 abzubilden, zu minimieren.
  • Eine Ausführungsform der Linsen 286, 288 wird nun beschrieben. Die Linsen 286, 288 können, wie bei 292 gezeigt, aus einer einzelnen Polymerplatte, wie beispielsweise Acryl, hergestellt sein. Das Polymer kann optional Infrarotfilterung, Ultraviolettfilterung oder beides einschließen. Jede Linse ist planokonvex, wobei die nach vorn zeigende Fläche konvex und asphärisch ist. Die Vorderseite jeder Linse 286, 288 kann mittels der Gleichung 2 beschrieben werden:
    (EQ 2)
    wobei gilt: Z ist der Wert der Höhe der Linsenfläche entlang der optischen Fläche als eine Funktion der radialen Entfernung r von der optischen Achse, c ist die Krümmung und k ist die konische Konstante. Für die Vorderfläche der Rotlinse 286 ist c gleich 0,456 mm–1 und k gleich –1,0. Für die Vorderfläche der Cyanlinse 288 ist c gleich 0,446 mm–1 und k gleich –1,0. Die Linsen 286, 288 haben einen Durchmesser von 1,1 mm und haben Zentren, die 1,2 mm voneinander entfernt sind. Im Zentrum misst jede Linse 286, 288 1,0 mm. Die Platte 292 ist an der Blende 284 so angebracht, dass die Rückseite jeder Linse 286, 299 4,0 mm vor dem Bildbereichsensor 52 liegt. Diese Entfernung ist durch die Brennweite FL in 14 angezeigt. Rot- und Cyanfilter sind unter Anwendung von Siebdruck, Tampondruck oder anderen Druckverfahren auf die flachen rückseitigen Flächen der Rotlinse 286 beziehungsweise der Cyanlinse 288 aufgedruckt. Der Rotfilter überträgt im Wesentlichen Licht mit Wellenlängen über 625 nm, während Licht mit Wellenlängen unter 625 nm gedämpft wird. Der Cyanfilter überträgt im Wesentlichen Licht mit Wellenlängen unter 625 nm, während Licht mit Wellenlängen über 625 nm gedämpft wird. Das bevorzugte Sichtfeld, das durch die Linsen 286 und 288 ermöglicht wird, ist 10° hoch und 20° breit.
  • Mit Bezug zu 15 ist ein schematisches Diagramm von Bildbereichsensor-Unterfenstern gezeigt, welche verwendet werden können, um die vorliegende Erfindung umzusetzen. Der Bildbereichsensor 52 umfasst eine Anordnung von Pixelsensoren, von denen einer durch 240 angezeigt ist, und welche in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Der Bildbereichsensor 52 umfasst einen oberen Rand 302, einen unteren Rand 304, einen linken Rand 306 und einen rechten Rand 308, welche einen Bereich definieren, der durch die Pixelsensoren 240 abgedeckt ist. Der Bildbereichsensor 52 ist in mehrere Unterfenster aufgeteilt. Das obere Unterfenster 310 ist durch die Ränder 308, 312, 314 und 316 begrenzt und umfasst Pixelsensoren 240, die von einem durch die Rotlinse 286 projizierten Bild getroffen werden. Das untere Unterfenster 318 ist durch die Ränder 308, 320, 314 und 322 begrenzt und umfasst Pixelsensoren 240, auf welche ein Bild durch die Cyanlinse 288 projiziert wird.
  • Die Linsen 286, 288 sehen ein Sichtfeld vor dem gesteuerten Fahrzeug 20 vor, wie beispielsweise 22° breit auf 9° hoch. Ein Raum zwischen dem Rand und der oberen Kante 302 und zwischen den Rändern 316 und 324 ermöglicht eine Höheneinstellung, um die Fehlausrichtung des Bildgebungssystems 42 in dem gesteuerten Fahrzeug 20 zu korrigieren. Um die Einstellung vorzunehmen, wird das Unterfenster 310, das durch die Ränder 312 und 316 begrenzt wird, in dem Bereich zwischen der Oberkante 302 und dem Rand 324 nach oben oder nach unten bewegt. In ähnlicher Weise stellen die Ränder 320 und 322 Grenzen für das untere Fenster 318 dar, das zwischen der unteren Kante 304 und dem Rand 326 bewegt werden kann. Pixelsensoren 240, die in dem Bereich zwischen den Rändern 324 und 326 liegen, können Licht sowohl von der Rotlinse 286 als auch von der Cyanlinse 288 empfangen. Daher wird dieser Bereich normalerweise nicht als Teil des aktiven Bildgebungsbereichs genutzt. Obgleich nur eine Höheneinstellung beschrieben worden ist, ist auch einen Seiteneinstellung möglich.
  • Pixelsensoren 240, die zwischen der linken Kante 306 und dem Rand 314 liegen, können für die Erfassung von Umgebungslicht verwendet werden. Die Erfassung des Umgebungslichts wird mit Bezug zu 20 nachfolgend beschrieben.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Bildbereichsensor 52 eine 256 × 256 Anordnung quadratischer Pixelsensoren 240. Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst der Pixelsensor 52 eine 256 × 128 Quadratanordnung rechteckige Pixel, was dazu führt das die vertikale Auflösung größer ist als die horizontale Auflösung.
  • Mit Bezug zu 16 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Bildbereichsensor gezeigt, welche verwendet werden kann, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Der Pixelsensor 240 und das gezeigte Verfahren für die korrelierte Doppelstichprobenprüfung sind in dem US-Patent Nr. 5,471,515 mit dem Titel „Aktiver Pixelsensor mit Intra-Pixel Ladungstransfer" an E. Fossum, S. Mendis und S. Kemeny beschrieben, welches hier als Referenz genannt ist. Die beschriebene Schaltung kann unter Verwendung von Standard-CMOS-Prozessen gebaut werden. Vorrichtungen, die dem Bildbereichsensor 52 ähneln, sind bei der Photobit Corporation, Pasadena, Kalifornien erhältlich.
  • Der Bildbereichsensor 52 umfasst eine Anordnung von Pixeln 240. Licht, welches auf den Photogate-Transistor 330 trifft, erzeugt in jedem Pixel 240 eine elektrische Ladung, welche unterhalb des Photogate-Transistors 330 akkumuliert wird. Während des Ladungseingangs wird das Gate des Photogate-Transistors 330 unter einer positiven Spannung gehalten, um ein Well unter dem Photogate-Transistor 330 zu erzeugen, um die akkumulierte Ladung zu halten. Das Gate der Gate-Elektrode 332 wird bei einer weniger positiven Spannung VTX gehalten, um eine Barriere für den Elektronenfluss zu bilden, unter dem Photogate-Transistor 330 akkumuliert. Bei einer Ausführungsform beträgt VTX 3,8 Volt in Bezug zu VSS. Ist eine Ladungsanzeige gewünscht, wird das Gate des Photogate-Transistors 330 auf eine Spannung kleiner als VTX gebracht. Die akkumulierte Ladung fließt dann von dem Photogate-Transistor 330 durch die Gate-Elektrode 332 zu dem Bereich unter der Floating-Diffusion 334. Die Floating-Diffusion 334 ist mit dem Gate des n-Kanals FET 336 verbunden, dessen Ableiter mit der Versorgungsspannung VDD verbunden ist. Typischerweise ist VDD 5,0 Volt bezogen auf VSS. Eine potentielle Proportionale zur akkumulierten Ladung kann jetzt als die Quelle von FET 336 erfasst werden.
  • Während Ladungstransfer und Auslesen wird das Gate der Reset-Elektrode 338 bei einer niedrigen positiven Spannung gehalten, um eine Barriere für Elektroden unter der Floating-Diffusion 334 zu bilden. Wenn das Gate der Reset-Elektrode 338 auf eine hohe positive Spannung gebracht wird, wird die unter der Diffusion 340 aufgefangene Spannung durch den Bereich unter der Reset-Elektrode und in die Ableitungsdiffusion 340 übertragen, welche mit VDD verbunden ist. Dies bringt die Quelle der FET 336 auf ein Initial- oder Reset-Potential. Durch Subtrahieren dieses Reset-Potentials von dem Beleuchtungspotential proportional zur akkumulierten Ladung kann ein großer Teil des festen Rauschbilds eliminiert werden. Dieses Verfahren ist als korrelierte Doppelstichprobenprüfung bekannt.
  • Die Pixelsensoren 240 sind in Zeilen und Spalten angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden alle Pixel in einer Zeile eines selektierten Unterfensters gleichzeitig in Ausleseschaltungen gelesen, von denen eine mit 342 bezeichnet ist. Für jede Spalte existiert eine Ausleseschaltung 342. Die zu lesende Zeile wird durch eine Zeilenadresse selektiert, welche im Allgemeinen mit 344 bezeichnet wird. Die Zeilenadresse 344 wird in einen Zeilendecoder 346 eingespeist, was dazu führt, dass die Zeilenselektionszeile 348, welche der Zeilenadresse 344 entspricht, zugesichert wird. Wenn die Zeilenselektionszeile 348 zugesichert wird, wird der n-Kanal FET 350 angeschaltet, wodurch das Potential an der Quelle von FET 336 in der Spaltenanzeigezeile 352 erscheint. Alle Pixel 240 in jeder Spalte sind mit einer gemeinsamen Spaltenanzeigezeile 352 verbunden. Da jedoch jeder Pixel in der Spalte eine einmalige Zeilenadresse aufweist, kann nur eine Zeilenselektionszeile 348 zugesichert werden, was dazu führt, dass höchstens ein FET 336 Quellenpotential in der Spaltenanzeigezeile 352 erscheint.
  • Zwei Steuerungssignale sehen das Timing für die Gating-Ladung in jedem Pixel 240 vor. Das Photogate-Signal (PG) 354 ist ein in hohem Maße bestimmendes Signal, welches anzeigt, wann eine Ladung von dem Photogate-Transistor 330 zu der Floating-Diffusion 334 übertragen werden muss. Jede Zeile umfasst das Gate 356, welches das Photogate-Signal 354 und die Zeilenselektionszeile 348 zusammenfasst, um das Zeilen-Photogatesignal 358 zu erzeugen, welches mit dem Gate jedes Photogate-Transistors 330 in der Zeile verbunden ist. Das Zeilen-Resetsignal (RR) 360 ist ein in hohem Maße zusicherndes Signal, welches anzeigt, wenn die Floating-Diffusions 334 zum Reset-Potential zurückkehren sollten. Jede Zeile umfasst das Gate 362, welches das Zeilen-Resetsignal 360 und die geeignete Zeilenselektionszeile 348 zusammenfasst, um das Resetsignal 364 zu erzeugen, welches mit dem Gate jeder Reset-Elektrode 338 in der Zeile verbunden ist.
  • Spannungen an der Quelle von FET 336 lässt man über die FET-Load 366 fallen, wenn FET 350 an ist. Die FET-Load 366 ist eine n-Kanal-Vorrichtung mit einer festen Gate-Spannung von VON. Bei dieser Ausführungsform beträgt VLN ungefähr 1,5 Volt referenziert auf VSS. Jeder Pixel 240 kann FET-Load 366 umfassen oder, wie in 16 gezeigt ist, kann eine FET-Load 366 für jede Spalte verwendet werden.
  • Die Ausleseschaltung 342 sieht einen Abtast- und Haltekreis für Potentiale in der Spaltenauslesezeile 352 vor sowie eine Ausgangspufferung. Zwei Eingangssignale steuern jede Ausleseschaltung 342. Das Abtasthalte-Reset-Signal (SHR) 368 schaltet den n-Kanal FET 370 an, wodurch das Potential in der Spaltenauslesezeile 352 den Kondensator 372 lädt. Der Kondensator 372 wird verwendet, um das Reset-Potential zu speichern. Das Abtasthalte-Beleuchtungssignal (SHS) 374 schaltet den n-Kanal FET 376 ein. Dies ermöglicht, dass das Potential in der Spaltenauslesezeile 352 den Kondensator 378 lädt. Der Kondensator 378 wird verwendet, um das Beleuchtungspotential proportional zu der durch den Photogate-Transistor 330 akkumulierten Ladung zu halten.
  • Am Ende einer vollständigen Ausleseoperation werden das Reset-Potential und das Beleuchtungspotential von jedem Pixel 240 in einer selektierten Zeile in den Kondenstoren 372, 378 in jeder Ausleseschaltung 342 gespeichert. Eine Spaltenadresse, im Allgemeinen bei 380 gezeigt, wird in den Decoder 382 eingegeben, um die entsprechende Spaltenselektionszeile 384 zuzusichern. Jede Spaltenselektionszeile 384 steuert eine zugehörige Ausleseschaltung 342, um zu bestimmen, welche Ausleseschaltung 342 gemeinsame Ausgangszeilen SIGOUT 386 mit dem Beleuchtungspotential und RSTOUT 388 mit dem Reset-Potential betreibt. Der Puffer 390 mit dem über den Kondensator 378 verbundenen Eingang und dem mit SIGOUT 386 verbundenen Ausgang und der Puffer 392 mit dem über den Kondensator 372 verbundenen Eingang und dem mit RSTOUT 388 in jeder Ausleseschaltung 342 verbundenen Ausgang werden durch die geeignete Zeilenselektionszeile 384 ermächtigt.
  • Mit Bezug zu den 17a bis 17e ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Großteil der in den 17a und 17b gezeigten Schaltung ist in der US-Patentanmeldung Nr. 933,210 mit dem Titel „Steuerungsschaltkreis für Bildbereichsensoren" an J. Bechtel und J. Starr beschrieben, welche hier als Referenz genannt ist.
  • In 17a ist der Bildbereichsensor 52 als integrierter Schaltungschip U7 gezeigt. Eine Vorschaltung 400 wird verwendet, um die verschiedenen Spannungsniveaus einzustellen, wie beispielsweise VTX und TLN, welche für den Bildbereichsensor erforderlich sind. Ausgangs-SIGOUT 386 und RSTOUT 388 sind das Beleuchtungspotential beziehungsweise das Reset-Potential für den Pixel 240, selektiert durch die Zeilenadresse 344 und die Spaltenadresse 380. Der Differenzverstärker 402, wie beispielsweise der AD 830 High Speed Videodifferenzverstärker von Analog Devices akzeptiert SIGOUT 386 und RSTOUT 388 und erzeugt das geräuschreduzierte Signal 404. Ein Analog/Digital-Wandler 406, wie beispielsweise LTC 1196 von Linear Technology akzeptiert das geräuschreduzierte Signal 404 und erzeugt ein digitalisiertes Signal (ADDATA) 408. Die Analog/Digital-Konvertierung wird durch Zusichern des Konvertierungssignals (CONVST) 410 gestartet. Der konvertierte Wert wird mit einer Rate seriell verschoben, die durch das Eingangs-ADC-Taktsignal (ADCLK) 412 bestimmt wird.
  • Der als U4 bezeichnete integrierte Schaltkreis und zugehörige Komponenten stellen den Autobatterieausgang von ungefähr 12 Volt auf eine 5 Volt VCC-Zufuhrspannung ein. Der integrierte Schaltkreis U3 mit seinen zugehörigen Komponenten erzeugt ein konditioniertes 5 Volt Zufuhr-Signal.
  • In 17b ist der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis (ASIC) 414 gezeigt. ASIC 414 umfasst einen Großteil der Logik zum Steuern des Bildbereichsensors 52 und des Analog/Digital-Wandlers 406 sowie für die Kommunikation mit dem Prozessor 66. In der gezeigten Ausführungsform ist ASIC 414 ein XC4003E von Xylinx. Es ist jedoch bekannt, dass eine große Anzahl Mittel verfügbar sind, um die Logik in ASIC 414 auszuführen, umfassend diskrete Logik, maßgefertigte integrierte VLSI-Schaltkreise, verschiedene FPGAs, programmierbare Signalprozessoren und Mikrocontroller. Die durch ASIC 414 ausgeführte Logik ist mit Bezug zu 18 unten beschrieben. Der serielle Speicher 416, wie beispielsweise AT17C65 von Atmel, wird so konfiguriert, dass er den Code, der die entwickelte logische Operation beschreibt, jedes Mal automatisch in ASIC 414 speichert und herunterlädt, wenn das erste Mal eine Stromzufuhr erfolgt. Das Taktsignal 418, bezeichnet als OSC, wird durch den Prozessor 66 erzeugt und betreibt die sequentielle Logik in ASIC 414.
  • ASIC 414 kommuniziert mit dem Prozessor 66 über drei Bahnen. Die Daten werden seriell zwischen ASIC 414 und dem Prozessor 66 in Master-Out-Slave-In (MOST) 420 Anordnung mit einer Rate verschoben, die durch den seriellen peripheren seriellen Taktgeber (SPSCLK) 422 bestimmt wird und in einer Richtung, die durch Slave-Select (SSI) 424 bestimmt wird. Wenn SSI 424 zugesichert ist, ist der Prozessor 66 der Master und ASIC 414 der Slave. Der Prozessor 66 verschiebt Instruktionsworte in ASIC 414. In diesem Modus betreibt der Prozessor 66 SPSCLK 422. Während der Instruktionsausführung erfolgt durch den Prozessor 66 für SSI 424 keine Zusicherung (deassert), was ASIC 414 zum Master und den Prozessor 66 zum Slave macht. ASIC 414 verschiebt digitalisierte, geräuschreduzierte Intensitätssignale zu dem Prozessor 66. In diesem Modus erzeugt ASIC 414 SPSCLK 422.
  • Mit sich verbessernder Technologie ist es wünschenswert, den Bildbereichsensor 52, den Differenzverstärker 402, ADC 406 und die in ASIC 414 implementierte Logik auf einem einzigen integrierten Schaltungschip anzuordnen. Es kann möglich sein, auch den Prozessor 66 auf einem solchen Chip aufzunehmen.
  • In 17c sind der Prozessor 66 und zugehörige Elektronik gezeigt. Der Prozessor 66 kann ein H8S2128 Mikrocontroller von Hitachi sein. Der Prozessor 66 erzeugt Instruktionen für ASIC 414, welche teilweise bestimmen, welches Unterfenster des Bildbereichsensors 52 untersucht wird. Der Prozessor 66 empfängt digitalisierte Intensitäten von jedem Pixel 240 in zugeordneten Unterfenstern des Bildbereichsensors 62. Der Prozessor 66 nutzt diese Intensitäten, um die mit Bezug zu den 3 bis 13 oben für die Steuerung der kontinuierlich variablen Scheinwerfer 22 beschriebenen Methoden auszuführen. Eine notwendige Funktion ist die Steuerung des Zuwachses für die erhaltenen Bilder unter Verwendung des Bildbereichsensors 52. Wie mit Bezug zu 4 oben beschrieben, muss der Zuwachs für ein Bild, welches genutzt wird, um die Rückleuchten des voranfahrenden Fahrzeugs 28 zu erfassen, größer sein als der Zuwachs für ein Bild, welches verwendet wird, um die Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge 26 zu erfassen. Eines oder mehrere von mehreren Mitteln sind zum Steuern des Zuwachses des Bildbereichsensors 52 denkbar. Zunächst kann die Integrationszeit der Pixel 240 variiert werden. Zweitens kann die Referenzspannung VREF des ADC 406 verändert werden. Drittens kann der Differenzverstärker 402 einen variablen, steuerbaren Zuwachs aufweisen. Viertens kann eine variable Öffnung oder ein variabler Abschwächer, wie beispielsweise ein Elektrochromfenster, in der Bahn des belichtenden Bildbereichsensors 52 platziert sein.
  • Die Typen und die Anzahl von Steuerungssignalen, die für die Scheinwerfer 22 erforderlich sind, hängen von der Scheinwerferkonfiguration in dem gesteuerten Fahrzeug 20 ab. Bei der unten beschriebenen Ausführungsform weist das gesteuerte Fahrzeug 20 zwei kontinuierlich variable Fernscheinwerfer 22 und zwei kontinuierlich variable Abblendlichtscheinwerfer 22 auf. Jeder Fernscheinwerfer 22 kann unter Verwendung von Schrittmotoren vertikal und horizontal ausgerichtet werden. Die Intensität beider Fernscheinwerfer 22 wird durch ein einziges Impulsdauermoduliertes Signal gesteuert. Die zwei Abblendscheinwefer 22 sind nicht ausrichtbar, sondern weisen Intensitäten auf, die durch ein einziges Impulsdauer-moduliertes Signal gesteuert werden. Für Fachleute ist erkennbar, dass die vorliegende Erfindung verschiedene Konfigurationen kontinuierlich variabler Scheinwerfer 22 steuern kann.
  • Der Prozessor 66 umfasst einen ersten Satz Steuerungssignale, die im Allgemeinen mit 426 bezeichnet sind, um die Ausrichtung des linken Fernscheinwerfers zu steuern. Ein ähnlicher Satz von acht Steuerungssignalen, im Allgemeinen mit 428 bezeichnet, wird verwendet, um die Ausrichtung des rechten Fernscheinwerfers zu steuern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die rechten Ausrichtungssteuerungssignale nicht bezeichnet. Eine Beschreibung der Ausrichtungssteuerungssignale 426, 428 ist mit Bezug zu 17e unten vorgesehen. Der Prozessor 66 erzeugt auch ein moduliertes Fernscheinwerfersignal 430, welches gepuffert wird, um zu einem Impuls-modulierten Fernscheinwerfersignal (PWM) 432 zu werden. Eine identische Schaltung kann mit dem modulierten Abblendscheinwerfersignal 434 verbunden werden. Diese Schaltung wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Die Scheinwerfersteuerung 76 unter Verwendung des PWM-Signals 432 ist mit Bezug zu 17d unten beschrieben.
  • In 17d umfasst das Scheinwerfersystem 46 Glühlampenscheinwerfer 22 und die Scheinwerferintensitätssteuerung 76. Die Scheinwerferintensitätssteuerung 76 umfasst einen Power-FET, wie beispielsweise den IRFZ44N von International Rectifier. Die Intensität des von dem Scheinwerfer 22 abgegebenen Lichts ist proportional zum Arbeitszyklus des PWM-Signals 432. Eine Basisfrequenz von 2000 Hz ist für das PWM-Signal 432 bevorzugt. Höhere Frequenzen können die Verlustleistung des Power-FET vergrößern.
  • In 17e umfasst das Scheinwerfersystem 46 den Scheinwerfer 22 mit variabler vertikaler und horizontaler Ausrichtung und die Scheinwerfersteuerung 76 zum Vorsehen von Ausrichtungssignalen. Der Scheinwerfer 22 umfasst den vertikalen Schrittmotor 440 zum Steuern der vertikalen Ausrichtung und den horizontalen Schrittmotor 442 zum Steuern der horizontalen Ausrichtung. Der Scheinwerfer 22 umfasst auch den vertikalen HomeSwitch 444 und den horizontalen HomeSwitch 446 um anzuzeigen, wenn sich der Scheinwerfer 22 in der Home-Position befindet. Der vertikale HomeSwitch 444 erzeugt ein vertikales Home-Signal (VSW) 448. Der horizontale HomeSwitch 446 erzeugt ein horizontales Home-Signal (HSW) 450. Der vertikale Motor 440 ist durch die Motorsteuerung 452 angetrieben, wie beispielsweise SAA1042 von Motorola. Die Motorsteuerung 452 umfasst drei Eingaben. Die vertikale Richtung (VDIR) 454 zeigt die Rotationsrichtung des Motors 440 für jeden positiven Randbereich an dem vertikalen Taktgeber (VCLK) 456 an. Der vertikale Schritt (VSTEP) zeigt an, ob der Motor 440 einen vollen Schritt oder einen halben Schritt für jeden ausgeübten Impuls des vertikalen Taktgebers 456 ausführt. Die horizontale Motorsteuerung 460 umfasst die horizontale Richtung (HDIR) 462, den horizontalen Taktgeber (HCLK) 464 und den horizontalen Schritt (HSTEP) 466, welche ähnlich wie die vertikale Richtung 454, der vertikale Taktgeber 456 und der vertikale Schritt 458 der vertikalen Motorsteuerung 452 funktionieren.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform unter Verwendung von HID-Scheinwerfern wird die Richtung des von einem oder mehreren Scheinwerfern 22 abgegebenen Lichts unter Anwendung der magnetodynamischen Positionierung (MDP) verändert. HID-Scheinwerfer funktionieren, indem sie einen veränderten Lichtbogen in einem Gas, wie beispielsweise Xenon, erzeugen. Der Bogen kann durch die Anwesenheit eines magnetischen Feld gestört werden. Reflektoren können so ausgeführt sein, dass verschiedene Störungen des Bogens Veränderungen in der Richtung, Intensität oder beidem des von dem HID-Scheinwerfer abgegebenen Lichts bewirken. Ausrichtungssteuerungssignale 426, 428 des Prozessors 66 können durch analoge oder digitale Ausgänge ersetzt werden, welche die Richtung für die Ausrichtung des Ausgangs des HID-Scheinwerfers 22 bestimmen. Scheinwerfer, welche eine magnetodynamische Positionierung verwenden, werden von Osram Sylvania Inc., Danvers, Massachusetts, entwickelt.
  • Mit Bezug zu 18 ist ein Blockdiagramm gezeigt, welches Register und die zugehörige Logik zeigt, welche verwendet werden, um den Bildsteuerungssensor zu steuern. Die unten beschriebene Logik wird ausführlicher in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 933,210 mit dem Titel „Steuerungsschaltung für Bildbereichsensoren" an J. Bechtel beschrieben, welche hier als Referenz genannt ist.
  • ASIC 414 umfasst die Steuerungslogik 480, welche eine Sammlung von Registern und zugehöriger Logik steuert. Bis auf zwei Register werden alle zunächst mit Daten von einer Instruktion geladen, welche seriell über MOST 420 von dem Prozessor 66 verschoben worden sind. Der für die Initialisierung der Register verwendete Pfad, durch 482 angezeigt, ist als gestrichelte Linie in 18 gezeigt. Der Zweck jedes der Register und der zugehörigen Logik wird nun beschrieben.
  • ASIC 414 kann zwei Unterfenster in dem Bildbereichsensor 52 spezifizieren. Das erste Unterfenster ist durch niedrige und hohe Spaltenadressen und niedrige und hohe Zeilenadressen spezifiziert. Das zweite Unterfenster ist mit einem Spaltenversatz und einem Zeilenversatz zu dem ersten Unterfenster spezifiziert. So haben das erste und das zweite Unterfenster dieselbe Größe. Diese zwei Unterfenster können das obere Unterfenster 310 und das untere Unterfenster sein, welche mit Bezug zu 15 beschrieben werden. Wie mit Bezug zu 16 oben beschrieben, erfolgen Ablesung und Reset jedes Pixels 240 zeilenweise. Alternative Zeilen werden von jedem Unterfenster erfasst. Jeder Pixel in der selektierten Zeile des ersten Unterfensters wird gelesen und dann wird jeder Pixel in der gewählten Zeile des zweiten Unterfensters gelesen.
  • Fünf Register werden verwendet, um die Spaltenadresse 380 zu spezifizieren. Das Spaltenversatzregister des zweiten Unterfensters (SCO) 484 beinhaltet den Spaltenversatz zwischen dem ersten Unterfenster und dem zweiten Unterfenster. Das untere Spaltenregister (LC) 486 beinhaltet den ersten Spaltenwert für das erste Unterfenster. Das obere Spaltenregister (HC) 488 beinhaltet den Endspaltenwert der derzeit untersuchten Spalte in dem ersten Unterfenster. Das aktive Spaltenregister (AC) 490 beinhaltet den Wert der zur Zeit untersuchten Spalte im ersten Unterfenster. Das Spaltenselektionsregister (CS) 492 beinhaltet die Spaltenadresse 380. Der Multiplexer 494 wird anfänglich so gesetzt, dass das Register AC 490 mit demselben Spaltenanfangswert geladen wird wie das Register LC 486, wenn der Prozessor 66 eine Instruktion in ASIC 414 verschiebt. Während der Instruktionsausführung wird der Multiplexer anfänglich so gesetzt, dass das Register 492 mit dem Wert des Registers AC 490 geladen ist. Das Register AC 490 wird so inkrementiert, dass jede Spalte in dem ersten Unterfenster selektiert ist bis die Inhalte des Registers AC 490 größer sind als der endgültige Spaltenwert im Register HC 488, wie er durch den Komparator 498 bestimmt ist. Das Register AC 490 wird dann mit dem Startspaltenwert aus Register LC 486 durch den Multiplexer 494 erneut geladen. Der Multiplexer 496 wird dann so gesetzt, dass das Register CS 492 mit der Summe des Registers AC 490 und des Registers SCO 484, erzeugt durch den Addierer 499 geladen wird. Wenn das Register AC 490 inkrementiert wird, hält das Register CS 492 aufeinanderfolgende Spaltenadressen 380 des zweiten Unterfensters.
  • Die Zeilenadresse 344 wird unter Verwendung von sechs Registern spezifiziert. Das zweite Unterfensterzeilenversatzregister (SRO) 500 beinhaltet den Zeilenversatz zwischen dem ersten Unterfenster und dem zweiten Unterfenster. Das niedrige Zeilenregister (LR) 502 beinhaltet die Startzeilenadresse des ersten Unterfensters.
  • Das hohe Zeilenregister (HR) 504 beinhaltet die Endzeilenadresse des ersten Unterfensters. Das Reset-Zeilenregister (RR) 506 beinhaltet die Adresse der ersten Unterfensterzeile für den Reset. Das ADC-Zeilenregister (AR) 508 beinhaltet die erste Unterfensterzeile, die für die Analog/Digital-Konvertierung ausgelesen werden muss. Das Zeilenselektionsregister (RS) 510 beinhaltet die Zeilenadresse 344. Das Register RR 506 und das Register AR 508 werden verwendet, um die Integrationszeit für jeden Pixel 240 zu bestimmen. Wird jede Zeile in dem Bildbereichsensor 52 sofort vor dem Auslesen zurückgesetzt, so resultiert daraus eine sehr kurze Integrationszeit. Wird jede Zeile direkt nach dem Auslesen zurückgesetzt, so resultiert daraus ein längerer Integrationszeitraum, dessen Dauer von der Anzahl der Zeilen im ersten Unterfenster abhängt. Ein weiteres Mittel zur weiteren Verlängerung der Integrationszeit wird nachfolgend beschrieben. Vier Zeilen müssen daher berücksichtigt werden, die Reset-Zeile des ersten Unterfensters, die Reset-Zeile des zweiten Unterfensters, die Konvertierungszeile des ersten Unterfensters und die Konvertierungszeile des zweiten Unterfensters. Der Multiplexer 512 und der Multiplexer 514 werden zunächst gesetzt, um die Inhalte des Registers RR 506 in das Register RS 510 zu schieben. Dies macht aus der Zeilenadresse 344 die Reset-Zeile des ersten Unterfensters. Die Multiplexer 512, 514 werden dann so gesetzt, dass das Register RS 510 mit der Summe des Registers RR 506 und des Registers SRO 500, erzeugt durch den Addierer 516, geladen wird. Dies macht aus der Zeilenadresse 344 die Reset-Zeile des zweiten Unterfensters. Die Multiplexer 512, 514 werden dann gesetzt, um die Inhalte des Registers AR 508 in das Register R S510 zu laden. Dies macht die Zeilenadresse 344 zur Konvertierungszeile des ersten Unterfensters. Die Multiplexer 512, 514 werden dann so gesetzt, dass das Register RS 510 mit der Summe des Registers AR 508 und des Registers SRO 500, erzeugt durch den Addierer 516, geladen wird. Dies macht die Zeilenadresse 344 zur Konvertierungszeile des zweiten Unterfensters. Das Register RR 506 und das Register AR 508 werden dann inkrementiert. Wenn die Inhalte des Registers RR 506 größer sind als der in Register HR 504 vorhandene Endzeilenwert, bestimmt durch den Komparator 518, wird das Register RR 506 mit der Startzeilenadresse des ersten Unterfenster aus Register LR 502 durch den Multiplexer 520 erneut geladen. Ist der in Register AR 508 vorhandene Wert größer als die Endzeilenadresse in dem Register HR 504, bestimmt durch den Komparator 522, so wird das Register AR 508 mit der Startadresse des ersten Unterfensters aus Register LR 502 geladen.
  • Zwei Register ermöglichen eine Integrationsperiode, die größer ist als die Frameperiode, welche als der Zeitraum definiert ist, der erforderlich ist, um jede Zeile im ersten Unterfenster zu konvertieren. Das Integrationsframedelayregister (IFD) 254 beinhaltet das Zweierkomplement der Anzahl der Frameperioden für jede Integrationsperiode. Das Integrationsframecounterregister (IFC) 526 wird zunächst durch den Multiplexer 528 mit dem Wert geladen, der in das Register IFD 254 geladen ist, plus einem Wert, der durch den seriellen Inkrementer 530 vorgesehen wird. Der Inkrementer 530 hat einen Ausgang, der einen Overflow anzeigt. Wird das Register IFD 524 mit minus eins initialisiert, so zeigt der Inkrementer 530 einen Overflow an. Diese Overflow-Signale steuern die Logik 480, um Zeilenauslesungen während der nächsten Frameperiode durchzuführen. Kommt es beim Inkrementer 530 zu keinem Overflow, so wird während der nächsten Frameperiode keinen Zeilenauslesung durchgeführt. Am Ende jeder Frameperiode gelangen die Inhalte des Registers IFC 526 durch den Inkrementer 530 mittels Multiplexer 528 und der Overflow des Inkrementers 530 wird erneut abgefragt. Kommt es zu einem Overflow, leitet der Multiplexer 528 die Inhalte des Registers IFD 524 durch den Inkrementer 530 in das Register IFC 526 und der Prozess wird wiederholt.
  • Das Resefframecountregister (RFC) 532 wird mit den Zweierkomplementen der Anzahl der auszulesenden Frames plus eins initialisiert. Dieser Wert wird verwendet, um anzuzeigen wie oft eine von einem Prozessor eingeschobene Instruktion wiederholt werden muss. Am Ende jedes Frames, in dem die Zeilen des ersten und des zweiten Unterfensters gelesen worden sind, wird der Overflow-Ausgang des Inkrementers 534 untersucht. Ist ein Overflow aufgetreten, wird die Instruktion abgeschlossen und es kommt zu keiner weiteren Verarbeitung. Ist kein Overflow aufgetreten, gelangen die Inhalte des Registers RFC 532 durch den Multiplexer 536 und werden durch den Inkrementer 534 inkrementiert.
  • Ausgänge der Komparatoren 498, 518, 522 und der Inkrementer 530, 534 werden von der Steuerungslogik 480 verwendet, um interne Steuerungssignale für die Multiplexer 494, 496, 520, 512, 514, 528, 536 und Inkrementer für die Register 490, 506, 508 sowie für die externen Steuerungssignale, wie beispielsweise PG 354, RR 360, SHS 374, SHR 368, CONVST 410 und ADCLK 412 zu erzeugen.
  • Mit Bezug zu 19 ist ein Timing-Schaubild gezeigt, das die Bildbereichsensor-Steuerungssignale zeigt. Das Timing-Schaubild ist vorgesehen, um Timing-Bezüge zwischen Signalen zu zeigen und nicht notwendigerweise, um Zeiten zwischen Signalereignissen zu präzisieren.
  • Der Beginn des Timing-Schaubilds in 19 entspricht dem Start einer Instruktionsausführung durch ASIC 414. Die Zeilenadresse (ROW) 344 wird zunächst auf die Startzeile des ersten Unterfensters gesetzt, wie durch 550 gezeigt wird. Die Signale RR 360 und PG 354 werden dann zugesichert, unter Auslassen jeglicher Ladung, welche sich unter dem Photogate 330 in jedem Pixel 240 in der Zeile 550 befinden kann, wie allgemein durch 552 gezeigt. Die Zeilenadresse 344 wird dann auf die erste Zeile des zweiten Unterfensters gesetzt, wie durch 554 gezeigt. Wieder werden die Signale RR 360 und PG 354 zugesichert, wie durch 556 gezeigt, um alle Pixel 240 in der ersten Zeile 554 des zweiten Unterfensters zurückzusetzen. Die Zeilenadresse 344 wird dann auf die zweite Zeile des ersten Unterfensters gesetzt, wie bei 558 gezeigt, und die Signale RR 360 und PG 354 werden zugesichert, wie durch 560 gezeigt ist. Dieser Prozess dauert an, indem alternierend die nächste Zeile des ersten Unterfensters und die entsprechende Zeile des zweiten Unterfensters zurückgesetzt werden.
  • Irgendwann in der Zukunft ist der Zeitpunkt gekommen, an dem die Werte jedes Pixels 240 in der ersten Zeile des ersten Unterfensters gelesen werden. Die Zeilenadresse 344 wird wiederum auf die erste Zeilenadresse 550 des ersten Unterfensters gesetzt. Das Signal RR 360 wird zugesichert, wie durch 560 gezeigt, um jegliche Ladung unter der Floating-Diffusion 334 auszulassen. Als nächstes wird das Signal SHR 564 zugesichert, um das Reset-Potential für jeden Pixel 240 in der ersten Zeile 550 des ersten Unterfensters in den Kondensator 372 der entsprechenden Spaltenausleseschaltung 342 zu leiten. Als nächstes wird das Signal PG 354 zugesichert, wie durch 566 gezeigt, um unter den Photogates 330 akkumulierte Ladung zu den Floating-Diffusions 334 zu transferieren. Das Signal SHS 374 wird dann zugesichert, wie durch 568 gezeigt, um das Beleuchtungspotential für den Pixel 240 in den Kondensator 378 der entsprechenden Spaltenausleseschaltung 342 zu leiten. Die Integrationsperiode 569 ist die Zeit zwischen dem Deassertieren des Signals PG 354 während des Resets 569 und dem Assertieren des Signals PG 354 während des Auslesens 566.
  • Der Konvertierungsprozess für jede Spalte in der ersten Zeile 550 des ersten Unterfensters kann nun beginnen. Die Spaltenadresse (COL) 380 wird auf die erste Spalte des ersten Fensters gesetzt, wie durch 570 gezeigt. Das Signal CONVST 410 wird dann bei 572 zugesichert. Dies bewirkt, dass ADC 406 die Konvertierung beginnt, ASIC 414 sieht eine Sequenz von Taktimpulsen an ADCLK 412 vor und empfängt seriell den digitalisierten Beleuchtungswert bei ADDATA 408. ASIC 414 verschiebt die Daten sofort zu dem Prozessor 66 über MOST 420, wie durch 574 gezeigt. In dem in 19 gezeigten Beispiel umfasst jedes Unterfenster nur vier Spalten. Die Adressen für die zweite Spalte 576, dritte Spalte 578 und vierte Spalte 580 des ersten Unterfensters werden aufeinanderfolgend als Spaltenadresse 380 verwendet und der Konvertierungsprozess wird wiederholt.
  • Die Zeilenadresse 344 kann dann auf die erste Zeile 554 des zweiten Unterfensters gesetzt werden und die Sequenz der Zusicherungen für die Signale RR 360, SHR 368, PG 354 und SHS 374 kann wiederholt werden, um Spaltenausleseschaltungen 342 mit Reset- und Beleuchtungspotentialen zu laden. Die Spaltenadresse 380 kann auf die erste Spalte 382 des zweiten Unterfensters gesetzt werden und die Konvertierungssequenz kann wiederholt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, da der Konvertierungsprozess in Ausleseschaltungen 342 und der Spaltenadresse 380, aber nicht der Zeilenadresse 344 gespeicherte Reset- und Beleuchtungspotentiale verwendet, und da der Zeilenreset die Zeilenadresse 344, aber nicht die Spaltenadresse 380 oder die Ausleseschaltungen 342 benötigt, der Zeilenreset mit dem Konvertierungsprozess verknüpft werden kann. Dies ist in 19 zu sehen, wo nach der Zusicherung des SHS Signals 374 bei 568 die Zeilenadresse 344 auf die nte Zeilenadresse 584 des ersten Unterfenster gesetzt wird und die Signale RR 360 und PG 354 bei 586 zugesichert werden, um alle Pixel 240 in der nten Zeile 584 des ersten Unterfensters zuzusichern werden.
  • Mit Bezug zu 20 ist ein Umgebungslichtsensor gezeigt, welcher verwendet werden kann, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Der Umgebungslichtsensor kann in das Bildgebungssystem 42 integriert werden. Der Umgebungslichtsensor ist ausführlicher in der US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 093,993 und dem Titel „Bildgebungssystem zur Fahrzeugscheinwerfersteuerung" an J. Bechtel, J. Starr und J. Roberts beschrieben, welches hier als Referenz genannt ist.
  • Das Umgebungslichtlinsensystem 54 umfasst eine Platte 600, welche an der Vorderseite des Gehäuses 280 angebaut ist. Die Platte 600 ist mit einem Winkel θ von ungefähr 45° zur Horizontale des gesteuerten Fahrzeugs 20 gewinkelt. Die Platte 600 begrenzt eine Öffnung 602, welche sich zu der Vorderseite des gesteuerten Fahrzeugs 20 hin öffnet. Die Öffnung 602 kann trapezförmig sein, sodass die Projektion der Öffnung 602 auf eine vertikale Fläche ein Rechteck auf der vertikalen Fläche bilden würde. Die Linse 604 ist an einer Seite der Öffnung 602 angebracht. Die Weite der Linse 604 entspricht in etwa dem Durchmesser der Rotlinse 286 oder der Cyanlinse 288. Die Linse 604 akzeptiert Lichtstrahlen über einen großen Höhenbereich, wie beispielsweise den vertikalen Strahl 606 und den horizontalen Strahl 608 und richtet diese Strahlen in eine ungefähr horizontale Richtung. Die Linse 604 ist so positioniert, dass ein verschwommenes, umgekehrtes Bild der Linse 604 durch die Rotlinse 286 auf einen Bereich des Bildbereichsensors 52 zwischen dem oberen Rand 302 und dem Rand 316 projiziert wird, um das rote Himmelsbild 610 zu bilden. Die Linse 604 ist ferner so positioniert, dass ein verschwommenes, umgekehrtes Bild der Linse 604 durch die Cyanlinse 288 zwischen den unteren Rand 304 und den Rand 320 projiziert wird, um ein cyanfarbenes Himmelsbild 612 zu bilden. Die aktive Länge der Linse 604 ist so kurz gehalten, dass die gesamte aktive Länge auf das rote Himmelsbild 610 und auf das cyanfarbene Himmelsbild 612 projiziert werden kann.
  • Das rote Himmelsbild 610 und das cyanfarbene Himmelsbild 612 werden im Prozessor 66 untersucht, um eine Umgebungslichtstärke zu bestimmen. Die Intensitätswerte können im Durchschnitt berechnet werden, um die Umgebungslichtstärken zu bestimmen. Die Linse 604 kann so ausgebildet sein, dass Licht 56 von verschiedenen Höhenwinkelbereichen in verschiedenen Bereichen der Linse 604 erscheint. In diesem Fall können Lichtniveaus von bestimmten Höhenwinkelbereichen höher gewichtet werden als von anderen Höhenwinkelbereichen, wenn ein Durchschnitt bestimmt wird. Beispielsweise kann ein nahes vertikales Licht am höchsten gewichtet werden und ein nahes horizontales Licht am niedrigsten gewichtet werden. Da das rote Himmelsbild 610 und das cyanfarbene Himmelsbild 612 ferner zusammenhängen, können Intensitäten als eine Funktion von Farbe erhalten werden. Beispielsweise kann das tatsächliche Umgebungslicht bei einem blauen Himmel im Vergleich zu einem wolkigen Himmel verstärkt werden.
  • Mit Bezug zu 21 ist ein Diagramm gezeigt, das die Anbringung eines Feuchtigkeitssensors zeigt, welcher verwendet werden kann, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Der Feuchtigkeitssensor 74 sowie das Bildgebungssystem 42 können in den Anbringungsbügel 620 des Innenrückspiegels 622 integriert sein. Der Feuchtigkeitssensor 74 kann zwei oder drei Zoll hinter der Windschutzscheibe des gesteuerten Fahrzeugs 20 angebracht sein.
  • Mit Bezug zu 22 ist ein Diagramm gezeigt, welches den Betrieb eines Feuchtigkeitssensors zeigt, welcher verwendet werden kann, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Der Feuchtigkeitssensor 74 und das zugehörige Steuerungssystem sind in der US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 931,118 und dem Titel „Feuchtigkeitssensor und Windschutzscheibenbeschlagdetektor" von J. Starr, J. Bechtel und J. Roberts beschrieben, welche hier als Referenz genannt ist.
  • Der Feuchtigkeitssensor 74 umfasst den Bildbereichsensor 630, die Linse 632 und die Lichtquelle 634. Die Linse 632 ist dafür ausgebildet, die Windschutzscheibe 624 auf den Bildbereichsensor 630 zu fokussieren. Der Feuchtigkeitssensor 74 funktioniert in zwei Modi, einem zum Erfassen von Tröpfchen auf der Windschutzscheibe 624 und einem zum Erfassen von Beschlag auf der Windschutzscheibe 624. Der erste Modus nutzt den Fokussierungseffekt eines Wassertropfens. Wenn die Windschutzscheibe 624 trocken ist, wirkt die auf dem Bildbereichsensor 630 erscheinende Szene verschwommen, da die Szene eine effektive unendliche Brennweite hat und die Linse 632 auf die Windschutzscheibe 624 fokussiert ist. Liegen aufgrund von Niederschlag, wie beispielsweise Regen oder Schnee, Wassertropfen auf der Windschutzscheibe 624 vor, so sind Teile der von dem Bildbereichsensor 630 erfassten Szene schärfer fokussiert. Da eine nicht fokussierte Szene Komponenten mit höherer Raumfrequenz aufweist als eine scharf fokussierte Szene, gibt die Untersuchung des Ausgangs des Bildbereichsensors 630 nach Komponenten mit hoher Raumfrequenz einen Hinweis auf Tropfen auf der Windschutzscheibe 624. Im zweiten Betriebsmodus gibt die Lichtquelle 634 einen Lichtstrahl, im Allgemeinen durch 636 gezeigt, auf die Windschutzscheibe 624 ab. Liegt kein Beschlag auf der Windschutzscheibe 624 vor, gelangt der Strahl 636 durch die Windschutzscheibe 624 und wird von dem Bildbereichsensor 630 nicht erfasst. Liegt Beschlag auf dem Inneren des Fensters 624 vor, wird der Strahl 636 als innerer Lichtpunkt 638 reflektiert, welcher von dem Bildbereichsensor 630 erfasst wird. Liegt außen, aber nicht innen, am Fenster 624 Beschlag vor, wird der Strahl 636 als äußerer Lichtpunkt reflektiert, welcher von dem Bildbereichsensor 630 erfasst wird. Wird der Lichtpunkt 638, 640 von dem Bildbereichsensor 630 erfasst, kann die relative Höhe des Lichtpunkts 638, 640 im Bild genutzt werden, um zu bestimmen, ob sich Beschlag innen oder außen an der Windschutzscheibe 624 befindet.
  • Der Bildbereichsensor 630 kann ähnlich ausgebildet sein wie der Bildbereichsensor 52. Die Anzahl der für den Bildbereichsensor 630 benötigten Pixel ist jedoch signifikant geringer als für den Bildbereichsensor 52. Eine 64×64 Pixelanordnung wird für den Bildbereichsensor 630 als geeignet betrachtet. Der Winkel der Windschutzscheibe 624 in gängigen Personenkraftwagen beträgt ungefähr 27°. Eine solche Ausbildung kann bewirken, dass sich Regentropfen und andere Feuchtigkeit abhängig vom Ort der Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe 624 in unterschiedlicher Entfernung zum Bildsensor befinden. Um dazu beizutragen, dieses Problem zu kompensieren, kann sich der obere Bereich des Bildbereichsensors 630 in einem Winkel von 10° zur Windschutzscheibe 624 befinden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Linse 632 eine einzelne bikonvexe Linse mit einem Durchmesser von 6 mm, einem vorderen und hinteren Krümmungsradius von 7 mm für jede Fläche und einer zentralen Dicke von 2,5 mm. Die vordere Fläche der Linse 632 kann 62 mm von der Außenfläche der Windschutzscheibe 624 entfernt positioniert sein. Der Anbringungsbügel 620 kann einen Anschlag von ungefähr 5 mm direkt vor der Linse 632 bilden. Der Bildbereichsensor 630 kann ungefähr 8,55 mm von der hinteren Fläche der Linse 632 entfernt angeordnet sein. Die Lichtquelle 634 ist vorzugsweise eine Leuchtdiode (LED). Die Lichtquelle 634 gibt entweder hoch kollimiertes Licht ab oder die Linse 642 wird, wie in der in 22 gezeigten Ausführungsform, verwendet, um das Licht von der Lichtquelle 634 auf die Windschutzscheibe 624 zu bündeln. Die Lichtquelle 634 kann sichtbares Licht abgeben oder vorzugsweise Infrarotlicht, um keine Ablenkung für den Fahrer des gesteuerten Fahrzeugs 20 darzustellen. Die Lichtquelle 634 kann einige Millimeter über der Linse 632 positioniert sein und so gewinkelt sein, dass der Strahl 636 die Windschutzscheibe 624 in einem von dem Bildbereichsensor 630 abgebildeten Bereich trifft.
  • Der Ausgang des Bildbereichsensors 630 muss in einer ähnlichen Weise verarbeitet werden, wie der Ausgang des Bildbereichsensors 52. Eine separate Bildbereichkontrolle und ADC, ähnlich der Steuerung und ADC 64, und ein Prozessor, ähnlich dem Prozessor 66, können zu diesem Zweck vorgesehen sein. Alternierend können eine separate Bildbereichsteuerung und ADC mit dem Prozessor 66 verwendet werden. Eine weitere Ausführungsform verwendet dieselbe Steuerungseinheit 44 für den Ausgang des Bildbereichsensors 52 und des Feuchtigkeitssensors 74. Der Prozessor 66 steuert, welcher Bildbereichsensor 52, 630 untersucht wurde.
  • Während die besten Modi zum Ausführen der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, existieren andere Möglichkeiten im Rahmen der Erfindung. Fachleute im Bereich der Erfindung werden die Möglichkeit verschiedener alternativer Ausbildungen und Ausführungsformen der Umsetzung dieser Erfindung, wie in den Ansprüchen beschrieben, erkennen.

Claims (53)

  1. Verfahren zum automatischen Steuern von Fahrzeugscheinwerfern (22), umfassend: Empfangen eines Signals, das eine Umgebungslichtstärke repräsentiert; Ermöglichen der automatischen Steuerung des Scheinwerferbetriebs, wenn die Umgebungslichtstärke unter einem ersten Schwellenwert liegt; Erfassen eines Bilds vor den Fahrzeugscheinwerfern; und Steuern der Fahrzeugscheinwerfer, um eine Lichtstärke in Reaktion auf das erfasste Bild zu erzeugen, wenn die automatische Steuerung des Scheinwerferbetriebs durch Ausführen der folgenden Unterschritte ermöglicht ist: (a) Empfangen eines Bilds von einem Bildgebungssystem, wobei das Bild den Blendbereich umfasst, einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer in einem Fahrzeug (26, 28) vor den Scheinwerfern bemerken würde, dass durch die Scheinwerfer eine übermäßige Blendung entstünde, wenn die Scheinwerfer über einer Abblendlicht-Beleuchtungsstärke betrieben würden; (b) Verarbeiten des Bilds, wenn sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, durch Erfassen der Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge (26) und der Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge (28); und (c) falls sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, automatisches Steuern der Fahrzeugscheinwerfer.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungslichtstärke auf der Basis des erhaltenen Bilds erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Einstellen der Scheinwerfer auf Tageslichtmodus, wenn die Umgebungslichtstärke größer ist als ein zweiter Schwellenwert; und Einstellen der Scheinwerfer auf Abblendlicht, wenn das Umgebungslicht geringer ist als der zweite Schwellenwert, aber größer als der erste Schwellenwert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Scheinwerferabblenden umfasst: Bearbeiten des Bilds, um zu erfassen, ob sich ein Fahrzeug im Blendbereich befindet; und Verringern der Fahrzeugscheinwerfer-Beleuchtungsstärke, wenn sich ein Fahrzeug im Blendbereich befindet, andernfalls Einstellen der Fahrzeugscheinwerfer auf den vollen Beleuchtungsstärkebereich.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke durch Verändern der Intensität des durch die Scheinwerfer abgegebenen Lichts modifiziert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke durch Verändern der Richtung des durch die Scheinwerfer abgegebenen Lichts modifiziert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Fahrzeugscheinwerfer eine Hochdruck-Gasentladungslampe (HID-Lampe) umfasst, wobei die Richtung des abgegebenen Lichts unter Verwendung der magnetodynamischen Positionierung verändert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheinwerfer wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer umfassen, wobei das Verringern der Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke das schrittweise Verringern der Beleuchtungsstärke des kontinuierlich variablen Scheinwerfers umfasst und wobei das Erfassen des Bilds, das Bearbeiten des Bilds und das schrittweise Verringern der Beleuchtungsstärke wiederholt werden bis durch die Beleuchtungsstärke bei der Fahrzeugposition eine Lichtstärke erzeugt wird, die von dem Fahrer in dem Fahrzeug vor den kontinuierlich variablen Scheinwerfern nicht als übermäßig blendend empfunden wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die volle Beleuchtungsstärke verringert wird, wenn wenigstens eine Form des Niederschlags aus der Gruppe Nebel, Regen und Schnee erfasst wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verringern der Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke und das Einstellen der Scheinwerfer auf die volle Beleuchtungsstärke graduell erfolgen.
  11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen eines Bildes unter Verwendung eines Multipixel-Bildsensors erfolgt, der bezüglich eines die Scheinwerfer umfassenden gesteuerten Fahrzeugs einen Höhenwinkel aufweist, wobei das Verfahren ferner umfasst: Erfassen einer Bildsequenz; Auffinden einer stationären Lichtquelle in jedem Bild; Berechnen eines Höhenmaßes für die stationäre Lichtquelle auf jedem Bild; und Bestimmen des Höhenwinkels auf der Basis der berechneten Höhenmaße.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffinden der stationären Lichtquelle beinhaltet, dass bestimmt wird, dass die Lichtquelle mit Wechselstrom versorgt wird, indem die Lichtquellenstärke auf aufeinander folgenden Bildern der Bildsequenz untersucht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bestätigen, dass die Bildsequenz während einer relativ gleichmäßigen Fortbewegung bei relativ konstanter Geschwindigkeit erfasst wurde; und Wiederholen des Erfassens, Auffindens und Berechnens, falls die Bildsequenz nicht während einer relativ gleichmäßigen Fortbewegung bei relativ konstanter Geschwindigkeit erfasst wurde.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Höhenwinkels auf dem Untersuchen der Unterschiede der Höhenmaße basiert, die für aufeinander folgende Bilder der Bildsequenz berechnet wurden.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder eine effektive Beleuchtungsstärke aufweist, die durch Verändern der angesteuerten vertikalen Richtung variiert wird, wobei jede effektive Beleuchtungsstärke eine Höhenrichtung aufweist, die einem oberen Bereich des hellen Teils des Scheinwerferstrahls entspricht, wobei das Verfahren ferner umfasst: Erfassen einer Bildsequenz; Bestimmen der Höhenrichtung bei wenigstens einem Scheinwerfer; Bestimmen, ob die Bildsequenz während einer Fortbewegung über eine relativ gerade, gleichmäßige Oberfläche erfasst wurde, basierend auf der bestimmten Sequenz der Höhenrichtungen; und falls die Bildsequenz während einer Fortbewegung über eine relativ gerade, gleichmäßige Oberfläche erfasst wurde, Berechnen des Durchschnitts der bestimmten Höhenrichtungen, um eine Schätzung der tatsächlichen Höhenrichtung zu erhalten.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Steuerns das graduelle Verringern der von den Scheinwerfern erzeugten Lichtstärke mit einer vorbestimmten Rate umfasst, nachdem ein Fahrzeug erfasst wurde.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Steuerns das Erhöhen der Scheinwerferlichtstärke umfasst, wenn kein anderes Fahrzeug erfasst wird.
  18. Beleuchtungssteuerungssystem (40) zum Steuern von Außenleuchten (22) eines gesteuerten Fahrzeugs (20), wobei die Außenleuchten wenigstens zwei Beleuchtungsmuster (24) erzeugen können, umfassend wenigstens ein Abblendbeleuchtungsmuster und ein zusätzliches Beleuchtungsmuster höherer Intensität als das Abblendmuster, wobei das Steuerungssystem umfasst: ein Bildgebungssystem (42), das in der Lage ist, Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge (26) und Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge (28) zu erfassen; und einen Steuerungsschaltkreis (44) in Verbindung mit dem Bildgebungssystem, wobei das Beleuchtungssteuerungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass der Steuerungsschaltkreis betreibbar ist, um ein Signal zu empfangen, das eine Umgebungslichtstärke repräsentiert, und um eine automatische Veränderung des Beleuchtungsmusters zu ermöglichen, wenn die Umgebungslichtstärke geringer ist als ein erster Schwellenwert, wenn die automatische Veränderung möglich ist; der Steuerungsschaltkreis (44) ist ferner betreibbar, um: (a) ein Bild durch das Bildgebungssystem (42) zu erfassen, wobei das Bild einen Blendbereich abdeckt, welcher Punkte umfasst, an welchen ein Fahrer eines Fahrzeugs vor dem gesteuerten Fahrzeug (20) empfindet, dass die Außenleuchten eine übermäßige Blendung bewirken; (b) das Bild zu bearbeiten, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug (20) in dem Blendbereich befindet; und (c) falls sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug (20) in dem Blendbereich befindet, das Beleuchtungsmuster der Außenleuchten zu einem aus den wenigstens zwei Beleuchtungsmustern (24) gewählten zu verändern, um hierdurch den Blendbereich so zu verändern, dass sich das wenigstens eine Fahrzeug nicht mehr in dem Blendbereich befindet.
  19. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenleuchten kontinuierlich variable Scheinwerfer umfassen, wobei jeder eine effektive Beleuchtungsstärke aufweist, die durch Verändern wenigstens eines Parameters aus einem Satz, umfassend die angestrebte horizontale Richtung, die angestrebte vertikale Richtung und die abgegebene Intensität, variiert wird.
  20. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich wenigstens ein Fahrzeug vor dem gesteuerten Fahrzeug in dem Blendbereich befindet, der Steuerungsschaltkreis die Beleuchtungsstärke der kontinuierlich variablen Scheinwerfer verändert, um dadurch das von den wenigstens zwei Beleuchtungsmustern gewählte zu verändern.
  21. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um die wenigstens eine Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke zu verringern und den wenigstens einen Scheinwerfer graduell auf die volle Beleuchtungsstärke einzustellen.
  22. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Scheinwerfer wenigstens ein Abblendscheinwerfer mit variabler Intensität und wenigstens ein Fernscheinwerfer mit variabler Intensität ist und dass der Steuerungsschaltkreis betreibbar ist, um die Beleuchtungsstärke durch Verringern der Intensität des wenigstens einen Fernscheinwerfers zu verringern, während die Intensität des wenigstens einen Abblendscheinwerfers vergrößert wird.
  23. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Scheinwerfer eine Beleuchtung durch Erhitzen wenigstens eines Glühdrahts erzeugt, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um zu bewirken, dass eine geringe Menge Strom durch den wenigstens einen Glühdraht fließt, wenn der Motor des gesteuerten Fahrzeugs läuft und der wenigstens eine Scheinwerfer nicht gesteuert wird, um Licht abzugeben, wobei die geringe Menge Strom den wenigstens einen Glühdraht heizt und dadurch die Versprödung des Glühdrahts verringert.
  24. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungssystem in der Rückspiegelhalterung (620) integriert ist und dabei das Bildgebungssystem durch einen Teil der Windschutzscheibe (624) gerichtet ist, der durch wenigstens einen Scheibenwischer gereinigt wird.
  25. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungssystem in der Lage ist, eine laterale Ortsbestimmung und Höhenortsbestimmung der Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge sowie der Rückleuchten voranfahrender Fahrzeuge durchzuführen.
  26. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenleuchte wenigstens einen Scheinwerfer mit einer variablen vertikalen Ausrichtung umfasst, wobei das System ferner wenigstens einen Sensor (70) umfasst, der betreibbar ist, um die Neigung des gesteuerten Fahrzeugs bezüglich der Straßenfläche zu bestimmen, wobei der wenigstens eine Sensor in Verbindung mit dem Steuerungsschaltkreis steht, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um den wenigstens einen Scheinwerfer auszurichten, um Neigungsvariationen des gesteuerten Fahrzeugs auszugleichen.
  27. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 26, welches ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (72) in Verbindung mit dem Steuerungsschaltkreis umfasst, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um die Neigung des gesteuerten Fahrzeugs auf der Basis von Veränderungen der Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs zu antizipieren.
  28. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenleuchten wenigstens einen Scheinwerfer mit einer variablen horizontalen Ausrichtung umfassen, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: zu bestimmen, ob sich ein voranfahrendes Fahrzeug auf einem Seitenstreifen auf der entgegengesetzten Seite des gesteuerten Fahrzeugs im entgegenkommenden Verkehr und im Blendbereich befindet; und falls sich kein voranfahrendes Fahrzeug auf dem Seitenstreifen und im Blendbereich befindet, die wenigstens eine Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke zu verringern, indem der wenigstens eine Scheinwerfer von der Richtung des entgegenkommenden Verkehrs weg gerichtet wird.
  29. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungssystem einen Multipixel-Bildsensor mit einem Höhenwinkel bezüglich des gesteuerten Fahrzeugs umfasst, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: eine Sequenz von Bildern zu erhalten; eine stationäre Lichtquelle auf jedem Bild zu finden; und ein Höhenmaß für die stationäre Lichtquelle auf jedem Bild zu berechnen; und auf der Basis der berechneten Höhenmaße den Höhenwinkel zu bestimmen.
  30. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Lichtquelle durch den Steuerungsschaltkreis gefunden wird, welcher ferner betreibbar ist, um zu bestimmen, dass die Lichtquelle durch Wechselstrom betrieben wird, indem die Lichtquellenintensität über aufeinander folgende Bilder in der Bildsequenz untersucht wird.
  31. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: zu bestätigen, dass die Bildsequenz während einer relativ gleichmäßigen Fortbewegung bei relativ konstanter Geschwindigkeit erfasst wurde; und Wiederholen des Erfassens, Auffindens und Berechnens, falls die Bildsequenz nicht während einer relativ gleichmäßigen Fortbewegung bei relativ konstanter Geschwindigkeit erfasst wurde.
  32. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Höhenwinkels auf der Basis der Unterschiede der Höhenmaße erfolgt, die für aufeinander folgende Bilder der Bildsequenz berechnet wurden.
  33. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: die Außenleuchten auf Tageslichtmodus einzustellen, wenn die Umgebungslichtstärke größer ist als ein zweiter Schwellenwert; die Außenleuchten auf Abblendmodus einzustellen, wenn die Umgebungslichtstärke geringer ist als der zweite Schwellenwert, aber größer ist als der erste Schwellenwert.
  34. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeder kontinuierlich variable Scheinwerfer eine effektive Beleuchtungsstärke aufweist, die durch Verändern der vertikalen Ausrichtung verändert wird, wobei jede effektive Beleuchtungsstärke eine Höhenrichtung aufweist, die einem oberen Bereich des hellen Teils des Scheinwerferstrahls entspricht, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: eine Bildsequenz zu erfassen; die Höhenrichtung für wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer zu bestimmen; zu bestimmen, ob die Bildsequenz während einer Fortbewegung über eine relativ gerade, gleichmäßige Oberfläche erfasst wurde, basierend auf der bestimmten Sequenz der Höhenrichtungen; und falls die Bildsequenz während einer Fortbewegung über eine relativ gerade, gleichmäßige Oberfläche erfasst wurde, Berechnen des Durchschnitts der bestimmten Höhenrichtungen, um eine Schätzung der tatsächlichen Höhenrichtung zu erhalten.
  35. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um die wenigstens eine Scheinwerfer-Beleuchtungsstärke mit einer vorbestimmten Rate über eine vorbestimmte Übergangszeit zu verringern.
  36. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchtigkeitssensor (74) in Verbindung mit dem Steuerungsschaltkreis vorgesehen ist, wobei der Feuchtigkeitssensor in der Lage ist, wenigstens eine Form der Feuchtigkeit aus der Gruppe Nebel, Regen und Schnee zu erfassen, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um die Beleuchtungsstärke der Außenleuchten zu verringern, falls Feuchtigkeit erfasst wird.
  37. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Fahrzeugscheinwerfer eine Hochdruck-Gasentladungslampe (HID-Lampe) umfasst, wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um die Richtung des abgegebenen Lichts unter Verwendung der magnetodynamischen Positionierung des Lampenbogens zu verändern.
  38. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenleuchten zwei Scheinwerfer umfassen, wobei der Steuerungsschaltkreis wenigstens einen der Scheinwerfer steuert, um das gewählte der wenigstens zwei Beleuchtungsmuster zu erzielen.
  39. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis die vertikale Ausrichtung wenigstens eines der Scheinwerfer ändert, um das gewählte der wenigstens zwei Beleuchtungsmuster zu erzielen.
  40. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis zusätzlich die Menge des Lichtausgangs aus einer Lichtquelle in den Scheinwerfern verändert, um das gewählte der wenigstens zwei Beleuchtungsmuster zu erzielen.
  41. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis die Menge des Lichtausgangs aus einer Lichtquelle in den Außenleuchten verändert, um das gewählte der wenigstens zwei Beleuchtungsmuster zu erzielen.
  42. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der wenigstens zwei Beleuchtungsmuster eine unterschiedliche Beleuchtungsstärke vorsieht.
  43. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenleuchten kontinuierlich variable Beleuchtungsmuster erzeugen, und wobei der Steuerungsschaltkreis die Beleuchtungsmuster der Außenleuchten durch das Kontinuum der Beleuchtungsmuster in Reaktion auf Lichter variiert, die in den von dem Bildgebungssystem erfassten Bildern erfasst werden.
  44. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenleuchten kontinuierlich variable Lichtausgangswerte vorsehen, und wobei der Steuerungsschaltkreis die Lichtausgangswerte durch das Kontinuum der Beleuchtungsmuster in Reaktion auf Lichter variiert, die in den von dem Bildgebungssystem erfassten Bildern erfasst werden.
  45. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungssystem in der Lage ist, eine laterale Ortsbestimmung und Höhenortsbestimmung der Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge durchzuführen, wobei das Bildgebungssystem vertikal beabstandet über dem wenigstens einen variablem Scheinwerfer angebracht ist und wobei der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: (a) ein Bild vor dem wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer zu erfassen, wobei das Bild den Blendbereich umfasst, einschließlich der Punkte, an welchen der Fahrer in einem Fahrzeug vor dem wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer bemerken würde, dass der wenigstens eine kontinuierlich variable Scheinwerfer übermäßig blendet, (b) das Bild zu bearbeiten, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein entgegenkommendes Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, (c) wenn sich wenigstens ein entgegenkommendes Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, den Höhenwinkel zwischen dem Bildgebungssystem und den Scheinwerfern jedes des wenigstens einen entgegenkommenden Fahrzeugs zu bestimmen, und (d) wenn sich wenigstens ein entgegenkommendes Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, den wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer so auszurichten, dass die Höhenrichtung im Wesentlichen parallel zu oder unterhalb einer Linie zwischen dem Bildgebungssystem und den Scheinwerfern des entgegenkommenden Fahrzeugs ist, welche den größten des wenigstens einen bestimmten Höhenwinkels erzeugen.
  46. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: (a) ein Bild vor dem wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer zu erfassen, wobei das Bild den Blendbereich umfasst, einschließlich der Punkte, an welchen ein Fahrer in einem Fahrzeug vor dem wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer bemerken würde, dass der wenigstens eine kontinuierlich variable Scheinwerfer übermäßig blendet, (b) das Bild zu bearbeiten, um zu bestimmen, ob sich wenigstens ein voranfahrendes Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, (c) wenn sich wenigstens ein voranfahrendes Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, den Höhenwinkel zwischen dem Bildgebungssystem und den Rückleuchten jedes des wenigstens einen voranfahrenden Fahrzeugs zu bestimmen, und (d) wenn sich wenigstens ein voranfahrendes Fahrzeug innerhalb des Blendbereichs befindet, den wenigstens einen kontinuierlich variablen Scheinwerfer so auszurichten, dass die Höhenrichtung im Wesentlichen parallel zu oder unterhalb einer Linie zwischen dem Bildgebungssystem und den Rückleuchten des entgegenkommenden Fahrzeugs ist, welche den größten des wenigstens einen bestimmten Höhenwinkels erzeugen.
  47. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um: Lichtquellen in einem von dem Bildsensor erfassten Bild zu erkennen, zu unterscheiden, ob jede erfasste Lichtquelle eine Fahrzeuglichtquelle oder keine Fahrzeuglichtquelle ist, zu bestimmen, ob Fahrzeuglichtquellen erfasst sind, die sich innerhalb oder nahe des Blendbereichs befinden, falls eine Fahrzeuglichtquelle als nahe des oder innerhalb des Blendbereichs erfasst ist, ein Beleuchtungsmuster für die Außenleuchten zu wählen, um den Blendbereich so einzustellen, dass der Fahrer des Fahrzeugs keiner übermäßigen Blendung ausgesetzt ist, und falls keine Fahrzeuglichtquelle als nahe des oder innerhalb des Blendbereichs erfasst ist, ein Beleuchtungsmuster für die Außenleuchten zu wählen, das eine volle Beleuchtungsstärke vorsieht.
  48. Beleuchtungssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 18 und 47 dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis ferner betreibbar ist, um ein Beleuchtungsmuster zu wählen, welches die größtmögliche Beleuchtungsstärke vorsieht, ohne zu bewirken, dass sich ein Fahrzeug in dem Blendbereich befindet.
  49. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis eine einer Mehrzahl wählbarer Raten wählt, mit der sich das Beleuchtungsmuster zu dem gewählten der wenigstens zwei Beleuchtungsmuster verändert.
  50. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsschaltkreis die Rate wählt, mit der sich das Beleuchtungsmuster als eine Funktion der geschätzten Entfernung der in dem von dem Bildgebungssystem erfassten Bild identifizierten Fahrzeugleuchten zu dem Abblendbeleuchtungsmuster verändert.
  51. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Mehrzahl wählbarer Raten bewirkt, dass die Außenleuchten zwischen einer und zwei Sekunden benötigen, um von einem zum andern Beleuchtungsmuster überzugehen.
  52. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem eine Linse umfasst, die aus einem Polymer gebildet ist, einschließlich Infrarotfilter, UV-Filter oder beiden.
  53. Beleuchtungssteuerungssystem nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildgebungssystem Linsen umfasst, die aus einer einzelnen Polymerplatte hergestellt sind.
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