Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines Scheinwerfers in einem Kraftfahrzeug.

Aus der EP 2 420 408 B1 ist ein Verfahren zum automatischen Steuern von

Fahrzeugscheinwerfern bekannt, umfassend einen Bildsensor, der eine Vielzahl von

Bildpunktebenen eines abgebildeten Schauplatzes bzw. Orts erzeugt, und eine Steuerung zum Erzeugen von Scheinwerfersteuersignalen umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Empfangen von Bildpunktpegeln von dem Bildsensor;

Analysieren des Bilds, das von dem Bildsensor eingespeist wurde, um die Anzahl

wechselnder aktueller Lichtquellenobjekte in dem Bild zu bestimmen; und

selektives Erzeugen eines Scheinwerfersteuersignals gemäß den Ergebnissen der Schritte des Analysierens, des Unterbindens des Betriebs der Fernlichter, wenn die Anzahl von Wechselstrom-Lichtquellen einen Schwellwert übersteigt.

Aus der WO 2012/130715 A1 ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines Signals für eine Lichtsteuerungseinheit zumindest eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs bekannt, das eine Kamera zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds aufweist, wobei das Verfahren einen Schritt des Bestimmens eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug unter Verwendung der Kamera umfasst. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Ermitteins einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug unter Verwendung eines kameraunabhängigen Sensors. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des

Plausibilisierens des Abstands unter Verwendung der Distanz, wobei der Abstand

plausibilisiert wird, wenn eine Differenz zwischen dem Abstand und der Distanz kleiner als ein Toleranzwert ist. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens des Abstands über eine Schnittstelle für eine Lichtsteuerungseinheit des Scheinwerfers. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Steuerung mindestens eines Scheinwerfers in einem Kraftfahrzeug anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Scheinwerfers in einem Kraftfahrzeug umfasst ein Steuergerät und mindestens einen Sensor, mittels dessen

Informationen über in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte erfassbar und dem Steuergerät zuführbar sind, wobei der Scheinwerfer in Abhängigkeit von mindestens einem erfassten Objekt vom Steuergerät verstellbar ist. Eine Entfernung zwischen mindestens einer Lichtquelle des Scheinwerfers und mindestens einer Linse des Scheinwerfers ist vom Steuergerät verstellbar, um eine Abbildung der Lichtquelle auf eine bestimmte, von dem mindestens einen erfassten Objekt abhängige Entfernung zu fokussieren.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung mindestens eines Scheinwerfers in einem Kraftfahrzeug werden mittels mindestens eines Sensors Informationen über in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte erfasst und einem Steuergerät zugeführt, wobei der Scheinwerfer in Abhängigkeit von mindestens einem erfassten Objekt vom

Steuergerät verstellt wird, wobei eine Entfernung zwischen mindestens einer Lichtquelle und mindestens einer Linse des Scheinwerfers vom Steuergerät verstellt wird, um eine Abbildung der Lichtquelle auf eine bestimmte, von dem mindestens einen erfassten Objekt abhängige Entfernung zu fokussieren.

Herkömmliche Scheinwerfer sind sogenannte, afokale Systeme, das heißt sie bilden eine Lichtquelle, zum Beispiel eine Glühwendel einer Halogenlampe, einen Lichtbogen einer Entladungslampe oder eine LED-Oberfläche ungefähr nach unendlich ab. Zwischen einer Austrittsfläche des Lichts und Auftrefffläche, beispielsweise einer Fahrbahn, einem

Verkehrszeichen u.a., gibt es keinen Punkt, an dem ein scharfes Bild der Lichtquelle entsteht. Es sind Scheinwerfersysteme bekannt, bei denen ein Array aus Leuchtdioden (LED) als elektronisch steuerbare Lichtquelle verwendet wird. Das LED-Array beziehungsweise eine Austrittsfläche einer Primäroptik des LED-Arrays wird typischerweise in einem endlichen Abstand abgebildet, beispielsweise 25 m. Andere Abstände sind auch möglich, im Stand der Technik aber nach Fertigung des Scheinwerfers nicht mehr änderbar. Bei eher geringen Pixelzahlen von weniger als 100 oder bei grober Auflösung von mehr als 1 ° pro Pixel ist dies relativ unkritisch. Um feinere Auflösungen, das heißt größere Pixelzahlen ausnutzen zu können, ist eine noch schärfer abbildende Optik wünschenswert. Dies führt jedoch dazu, dass ein wirklich scharfes Lichtbild nur in genau einer Entfernung möglich ist, ähnlich wie bei einem Dia- oder Videoprojektor. Je nach Verkehrssituation können aber unterschiedliche Abstände wünschenswert sein. Von optischen Geräten, beispielsweise Fotoapparaten oder

Diaprojektoren, ist bekannt, den korrekten Abbildungsabstand nachträglich zustellen. Dabei wird regelmäßig der Abstand zwischen Objekt-/Bildebene und Linse korrigiert. In

Fotoapparaten wird dazu beispielsweise der maximale Kontrast verwendet. Zur Einstellung eines Scheinwerfers ist der bei Kameras übliche Kontrast-Autofokus jedoch ungeeignet, da es keine definierte Projektionsfläche gibt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Autofokussierung des Lichts eines Scheinwerfers erreicht, so dass beispielsweise die Abbildung der Lichtquelle genau auf ein bestimmtes Objekt fokussiert werden kann, um die Wahrnehmbarkeit des Objektes zu verbessern. Ebenso kann die Abbildung der Lichtquelle so außerhalb dieses Objektes fokussiert werden, dass die Blendungsgefahr für das Objekt verringert oder minimiert wird. Die Abbildung der Lichtquelle wird an das bestimmte Objekt angepasst.

In einer Ausführungsform ist die Lichtquelle als eine Reihe oder ein Array von Leuchtdioden ausgebildet und/oder umfasst ein Array beweglicher Mikrospiegel, insbesondere auf einem einzelnen Chip. Die Vorrichtung und das Verfahren sind jedoch auch mit herkömmlichen Glühfadenlampen oder Gasentladungslampen verwendbar.

In einer Ausführungsform ist zum Verstellen der Entfernung zwischen der Lichtquelle und der Linse ein Stellmotor angeordnet, der vom Steuergerät ansteuerbar ist. Ebenso ist eine andere Art von Aktor für diese Verstellung möglich, beispielsweise ein pneumatischer oder hydraulischer Aktor.

In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor als ein Radarsensor und/oder als ein Lidarsensor und/oder als eine Stereokamera ausgebildet. In modernen Kraftfahrzeugen sind solche Sensoren häufig für Assistenzsysteme bereits vorgesehen. Beispielsweise werden in der automobilen Lichtsteuerung Kameras eingesetzt, die Gegenverkehr erkennen und entsprechende Winkelbereiche aus der Lichtverteilung ausblenden (so genanntes Teilfernlicht). Außerdem sind Radarsysteme zur Abstandsmessung bekannt. Diese Sensoren können durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mitbenutzt werden, so dass keine zusätzlichen Sensoren benötigt werden.

In einer Ausführungsform umfassen die mittels des mindestens einen Sensors ermittelten Informationen einen Lagewinkel und/oder eine Entfernung und/oder eine

Entfernungsänderungsrate mindestens eines in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekts. Auf diese Weise erhält das Steuergerät Informationen zu bei der Fokussierung zu berücksichtigenden Objekten.

In einer Ausführungsform ist das Steuergerät dazu ausgebildet, aus den Informationen eine Objektliste zu erstellen, mindestens eines der Objekte aus der Objektliste als relevantes Objekt auszuwählen, und eine Entfernung zu bestimmen, auf die entsprechend dem ausgewählten Objekt die Abbildung der Lichtquelle fokussiert werden soll und den Stellmotor entsprechend anzusteuern.

Bei zahlreichen Objekten mit Relativbewegung zum Scheinwerfer sollte entschieden werden, welches der Objekte für den Fokus des Scheinwerfers besonders relevant ist. Dies kann anhand eines bestimmten Kriteriums, beispielsweise einer größten Blendungsgefahr für das jeweilige Objekt, entschieden werden. Das Steuergerät bestimmt dann eine Entfernung, auf die entsprechend dem ausgewählten Objekt und dem Kriterium die Abbildung der Lichtquelle fokussiert werden soll und steuert den Stellmotor oder einen anderen Aktor entsprechend an.

In einer Ausführungsform ist mittels des mindestens einen Sensors eine

Entfernungsänderungsrate mindestens eines in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekts bestimmbar, so dass die Entfernung zwischen der mindestens einen Lichtquelle und der mindestens einen Linse vom Steuergerät nachführbar ist, um die

Abbildung der Lichtquelle im Verhältnis zum ausgewählten Objekt bei einer Relativbewegung zwischen dem ausgewählten Objekt und dem Kraftfahrzeug fokussiert zu halten. Auf diese Weise werden Latenzen im System vermieden.

In einer Ausführungsform können mindestens zwei Scheinwerfer mit entsprechenden Stellmotoren vorgesehen sein, wobei das mindestens eine Steuergerät ausgebildet ist, die Abbildungen der Lichtquellen der mindestens zwei Scheinwerfer bezüglich unterschiedlicher Objekte unterschiedlich zu fokussieren. Auf diese Weise kann beispielsweise einer der Scheinwerfer auf ein Verkehrsschild fokussiert werden, während der andere so fokussiert wird, dass ein anderer Verkehrsteilnehmer oder ein erkanntes Wildtier nicht geblendet wird. In dieser Ausführung gibt es zwei Varianten hinsichtlich der Anzahl der eingesetzten

Steuergeräte Eine Variante bei der ein Steuergerät beide Scheinwerfer steuert und eine Variante mit zwei Steuergeräten wobei dann jeder Scheinwerfer von einem eigens zugeordneten Steuergerät angesteuert wird.

In einer Ausführungsform ist die Lichtquelle gegenüber der Linse kippbar. Im Gegensatz zu optischen Geräten wie Fotoapparaten und Projektoren, bei denen Objekt- und Bildebene zumindest näherungsweise parallel sind, kann im Straßenverkehr auch eine möglichst scharfe Abbildung auf die Fahrbahn gewünscht sein, insbesondere in unterschiedlichen Abständen. In der klassischen Fotografie können nicht parallele Objekt- und Bildebenen durch Verkippung des Objektivs scharf aufeinander abgebildet werden. Dies würde bei einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs jedoch zu einem "Schielen" der design-relevanten Linsen führen. Durch das Kippen der Lichtquelle, gegebenenfalls mittels eines weiteren Aktors, insbesondere eines Stellmotors, kann eine scharfe Projektion abweichend von der Senkrechten ohne diesen Nachteil erzielt werden.

Statt der verkippbaren Lichtquelle kann auch eine fest angeordnete Lichtquelle mit einem weiteren verstellbaren, insbesondere verkippbaren, optischen Element zwischen der

Lichtquelle und der Linse vorgesehen sein, das eine virtuelle Verkippung der Ebene der Lichtquelle zur Ebene der Linse bewirkt.

Weiterhin umfasst die Erfindung einen Scheinwerfer ausgestattet mit einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 9. Die Integration der Vorrichtung in den Scheinwerfer oder zusammen mit dem Scheinwerfer ermöglicht es, das Scheinwerfersteuergerät und die Betriebssoftware für das Scheinwerfersteuergerät speziell auf den Scheinwerfertyp zu optimieren. Hierdurch wird eine weitgehende Unabhängigkeit vom Steuergerätenetzwerk des Gesamtfahrzeugs erreicht. Der Scheinwerfer kann als Plug and Play Modul konzipiert werden und als komplett Modul inclusive vollständiger Ansteuerung entwickelt werden. Die hat besondere Vorteile in der Zusammenarbeit der Automobilhersteller mit den Scheinwerferlieferanten. Der

Scheinwerferlieferant kann in diesem Fall die Scheinwerfersteuerung weitgehend

eigenständig testen. Ein weiterer Vorteil dieser integrierten Lösung liegt beim Vorhalten und Fertigen von Scheinwerfern als Ersatzteile. Die Ersatzscheinwerfer inclusive Ansteuerung können auch noch Jahre nach Ersteinsatz, wenn in den Fahrzeugbaureihen längst

Nachfolgegenerationen eingesetzt werden, als Modul gefertigt und als Ersatzteile eingebaut werden. Auch hier hilft die Plug and Play Funktionalität einer integrierten Lösung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Scheinwerfersteuerung für ein

Kraftfahrzeug,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Lichtquelle und einer Linse eines Scheinwerfers und einer im Wesentlichen senkrechten Abbildung der Lichtquelle, und

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Lichtquelle und einer Linse eines Scheinwerfers und einer im Wesentlichen waagerechten Abbildung der Lichtquelle.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Scheinwerfersteuerung für ein Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Steuergerät 2, mindestens einen Sensor 3.1 , 3.2, 3.3 und mindestens einen Stellmotor 4 für mindestens einen Scheinwerfer 5. Der Stellmotor 4 dient dem Einstellen einer Entfernung zwischen mindestens einer Lichtquelle und mindestens einer Linse des Scheinwerfers 5, um eine Abbildung der Lichtquelle auf eine bestimmte Entfernung zu fokussieren.

Dem Steuergerät 2 sind aus dem mindestens einen Sensor 3.1 , 3.2, 3.3, insbesondere aus mehreren Sensoren 3.1 , 3.2, 3.3, Informationen über in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte zuführbar. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Sensoren 3.1 , 3.2, 3.3 vorgesehen, wobei der Sensor 3.1 als ein Radarsensor, der Sensor 3.2 als ein

Lidarsensor und der Sensor 3.3 als eine Stereokamera ausgebildet sind.

In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann eine andere Anzahl an Sensoren 3.1 , 3.2, 3.3, beispielsweise nur ein Sensor, zwei Sensoren oder mehr als drei Sensoren vorgesehen sein. Die mittels der Sensoren 3.1 , 3.2, 3.3 ermittelten Informationen können beispielsweise einen Lagewinkel, eine Entfernung und/oder eine Entfernungsänderungsrate mindestens eines in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekts umfassen.

Das Steuergerät 2 ist dazu ausgebildet, aus diesen Informationen eine Objektliste zu erstellen, beispielsweise in Form eines dreidimensionalen Umgebungsmodells des

Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät 2 kann weiter dazu ausgebildet sein, mindestens eines der Objekte aus der Objektliste als relevantes Objekt auszuwählen, beispielsweise anhand eines bestimmten Kriteriums wie einer größten Blendungsgefahr für das jeweilige Objekt. Das Steuergerät 2 bestimmt dann eine Entfernung, auf die entsprechend dem ausgewählten Objekt und dem Kriterium die Abbildung der Lichtquelle fokussiert werden soll und steuert den Stellmotor 4 entsprechend an. Beispielsweise kann die Abbildung der Lichtquelle genau auf dieses Objekt fokussiert werden, um die Wahrnehmbarkeit des Objektes zu verbessern. Ebenso kann die Abbildung der Lichtquelle so außerhalb dieses Objektes fokussiert werden, dass die Blendungsgefahr für das Objekt verringert oder minimiert wird.

Insbesondere wird mittels des mindestens einen Sensors 3.1 , 3.2, 3.3 eine

Entfernungsänderungsrate mindestens eines in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekts bestimmt, so dass das Steuergerät 2 den Stellmotor 4 zur Vermeidung von Latenzen nachführen kann und die Abbildung der Lichtquelle im Verhältnis zum ausgewählten Objekt auch bei einer Relativbewegung zwischen dem ausgewählten Objekt und dem Kraftfahrzeug entsprechend dem gewählten Kriterium fokussiert bleibt.

In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung 1 zwei oder mehr Scheinwerfer 5 mit entsprechenden Stellmotoren 4 auf, die vom Steuergerät 2 bezüglich unterschiedlicher Objekte, insbesondere auf unterschiedliche Entfernungen fokussiert werden.

Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Lichtquelle 6 und einer Linse 7 eines

Scheinwerfers 5. Die Lichtquelle 6 kann im Wesentlichen linienförmig oder flächig ausgebildet sein und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zur Linse 7 ausgerichtet, so dass eine Ebene der Lichtquelle 6 und eine Ebene der Abbildung 8 der Lichtquelle 6 im Wesentlichen parallel sind, insbesondere so, dass die Abbildung 8 der Lichtquelle 6 im Wesentlichen senkrecht auf einer Fahrbahn 9 steht. Durch Ansteuern des Stellmotors 4 (siehe Figur 1) kann der Abstand zwischen der Lichtquelle 6 und der Linse 7 und damit auch der Abstand zwischen der Linse 7 und der Abbildung 8 variiert werden. Figur 3 zeigt eine weitere schematische Ansicht einer Lichtquelle 6 und einer Linse 7 eines Scheinwerfers 5. Die Lichtquelle 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gegenüber Figur 2 gekippt, so dass sie nicht parallel zur Ebene der Linse 7 ausgerichtet ist. Eine Ebene der Lichtquelle 6 und eine Ebene der Abbildung 8 der Lichtquelle 6 sind daher ebenfalls nicht parallel. Die Lichtquelle 6 ist derart gekippt, dass die Abbildung 8 der Lichtquelle 6 von der Senkrechten abweicht, beispielsweise im Wesentlichen waagerecht auf der Fahrbahn 9 liegt. Durch Ansteuern des Stellmotors 4 (siehe Figur 1 ) kann der Abstand zwischen der Lichtquelle 6 und der Linse 7 und damit auch der Abstand zwischen der Linse 7 und der Abbildung 8 der Lichtquelle 6 variiert werden.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann statt der verkippbaren Lichtquelle 6 eine fest angeordnete Lichtquelle 6 mit einem weiteren optischen Element zwischen der Lichtquelle 6 und der Linse 7 vorgesehen sein, das eine virtuelle Verkippung der Ebene der Lichtquelle 6 zur Ebene der Linse 7 bewirkt.

Zum Kippen der Lichtquelle 6 oder des weiteren optischen Elements kann ein weiterer Stellmotor vorgesehen sein. Dieser kann ebenfalls durch das Steuergerät 2 oder durch ein weiteres Steuergerät angesteuert werden.

Die Lichtquelle 6 kann insbesondere als eine Reihe oder ein Array von Leuchtdioden (LED) ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, einzelne dieser Leuchtdioden oder einzelne Reihen oder Teilarrays dieser Leuchtdioden abzuschalten, um die Blendungsgefahr für erkannte Objekte zu verringern oder zu minimieren.

Ebenso kann die Lichtquelle 6 ein Array beweglicher Mikrospiegel, insbesondere auf einem einzelnen Chip, umfassen (nicht dargestellt).