Die vorliegende Erfindung betrifft ein Scheinwerfermodul für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug, ein Scheinwerfersystem für ein Fahrzeug und ein Betriebsverfahren für ein Scheinwerfermodul.

Stand der Technik

Bei modernen Kraftfahrzeugen finden LiDAR-Systeme zahlreiche

Einsatzmöglichkeiten, etwa bei der Geschwindigkeitsmessung von weiteren

Verkehrsteilnehmern, bei der Erkennung von Hindernissen, zur Verwendung bei Einparkassistenten oder zur Detektion von Fahrbahnoberflächen. So ist etwa aus der WO 2010000751 AI ein Verfahren zur Messung von Geschwindigkeiten bekannt. Die LiDAR-Systeme bilden hierbei eigene Module, welche in dem Fahrzeug angeordnet werden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schafft ein Scheinwerfermodul für einen Scheinwerfer eines

Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7, ein Scheinwerfersystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, und ein

Betriebsverfahren für ein Scheinwerfermodul mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 10.

Die Erfindung schafft demnach ein Scheinwerfermodul für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, welches dazu ausgelegt ist, ein zumindest teilweise im sichtbaren Spektrum liegendes Licht in mindestens einen Teilbereich einer

Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs zu emittieren, wobei das Scheinwerfermodul eine Lichtdetektionseinrichtung umfasst, welche dazu ausgelegt ist, mindestens eine Größe bezüglich einer räumlichen und/oder zeitlichen Intensitätsverteilung und/oder einer Wellenlängenverteilung einer auf das Scheinwerfermodul

auftreffenden Reflexion zumindest eines Teils des emittierten Lichts zu ermitteln und unter Berücksichtigung der mindestens einen ermittelten Größe eine

Information bezüglich der Fahrzeugumgebung zu ermitteln.

Weiter schafft die Erfindung einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug, mit mindestens einem Scheinwerfermodul.

Weiter schafft die Erfindung ein Scheinwerfersystem für ein Fahrzeug, mit mindestens einem Scheinwerfer und einer Steuereinrichtung, welche ausgebildet ist, den mindestens einen Scheinwerfer zu steuern.

Schließlich schafft die Erfindung ein Betriebsverfahren für ein Scheinwerfermodul, mit einem ersten Verfahrensschritt des Emittierens eines zumindest teilweise im sichtbaren Spektrum liegenden Lichts in mindestens einen Teilbereich einer Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs durch das Scheinwerfermodul. Ein zweiter Verfahrensschritt umfasst das Ermitteln mindestens einer Größe bezüglich einer räumlichen und/oder zeitlichen Intensitätsverteilung und/oder einer Wellenlängenverteilung einer auf das

Scheinwerfermodul auftreffenden Reflexion zumindest einen Teils des emittierten Lichts. Ein dritter Verfahrensschritt umfasst das Ermitteln einer Information bezüglich der Fahrzeugumgebung unter Berücksichtigung der mindestens einen ermittelten Größe.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unter anspräche.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung stellt ein sehr kompaktes Scheinwerfermodul bereit, welches

einerseits als Fahrzeuglicht zur Beleuchtung einer Fahrzeugumgebung ausgebildet ist und andererseits eine Lichtdetektionseinrichtung umfasst, wodurch das

Scheinwerfermodul gleichzeitig beispielsweise als LiDAR-System verwendet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Scheinwerfermodul

mindestens eine Laserlichtquelle, eine erste Abrastereinrichtung und

eine Konvertiereinrichtung, wobei von der mindestens einen Laserlichtquelle emittiertes Laserlicht mit mindestens einer Ausgangswellenlänge auf die erste Abrastereinrichtung oder auf die Konvertiereinrichtung fällt, und das von dem Scheinwerfermodul in den mindestens einen Teilbereich der Fahrzeugumgebung emittierte Licht ein mittels der ersten Abrastereinrichtung abgelenktes erstes Licht und ein mittels der

Konvertiereinrichtung spektral gestreutes zweites Licht mit mindestens einer von der Ausgangswellenlänge abweichenden Wellenlänge umfasst. Das Scheinwerfermodul ist somit dazu ausgelegt, den mindestens einen Teilbereich der Fahrzeugumgebung mit dem ersten Licht, das heißt mit Laserlicht, abzurastem und gleichzeitig mit dem zweiten Licht zumindest teilweise zu beleuchten. Somit ist ein besonders vorteilhafter und kompakter Aufbau möglich, da ein LiDAR-System, umfassend das Aussenden des ersten Lichts und das Auswerten durch die Lichtdetektionseinrichtung, mit einer Beleuchtung einer Fahrzeugumgebung durch das zweite Licht kombiniert werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Scheinwerfermodul nur die eine Laserlichtquelle, deren Laserlicht zumindest teilweise mittels eines Strahlteilers als erster Teilstahl auf die erste Abrastereinrichtung und als zweiter Teilstrahl auf die Konvertiereinrichtung gerichtet ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Scheinwerfermoduls ist die erste

Abrastereinrichtung dazu ausgelegt, einen ersten Raumwinkelbereich als mindestens einen Teilbereich der Fahrzeugumgebung mit dem ersten Licht abzurastem.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Scheinwerfermodul eine zweite Abrastereinrichtung, auf welche das mittels der Konvertiereinrichtung spektral gestreute zweite Licht trifft und mittels welcher ein zweiter Raumwinkelbereich mit dem spektral gestreuten zweiten Licht abrasterbar ist. Somit kann sowohl das erste als auch das zweite Licht gerastert ausgesendet werden. Dadurch wird der Energieverbrauch des Scheinwerfermoduls gegenüber einem kontinuierlichen Aussenden in einen

Raumwinkelbereich reduziert. Weiter kann vermieden werden, dass Gegenverkehr geblendet wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Scheinwerfermoduls ist der erste

Raumwinkelbereich größer als der zweite Raumwinkelbereich. Mittels des ersten Lichts kann der erste Raumwinkelbereich abgerastert und ausgewertet werden, während andererseits ein kleinerer Raumwinkelbereich durch das zweite Licht ausgeleuchtet wird. Insbesondere wird aufgrund des größeren ersten Raumwinkelbereiches ein breiter Bereich der Fahrzeugumgebung überwacht, welcher selbst solche Bereiche umfasst, welche nicht mit Fahrzeuglicht bestrahlt werden, um beispielsweise Gegenverkehr nicht zu blenden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Scheinwerfersystems ist eine erste Teilmenge der Scheinwerfermodule des mindestens einen Scheinwerfers dazu ausgelegt, anhand von den von Lichtdetektionseinrichtungen einer zweiten Teilmenge der Scheinwerfermodule des mindestens einen Schweinwerfers ermittelten Größen einen dritten Raumwinkelbereich als mindestens einen Teilbereich der

Fahrzeugumgebung mit mindestens einem ersten Licht der Scheinwerfermodule der ersten Teilmenge abzurastern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

eine schematische Ansicht eines Scheinwerfermoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; schematische Schnittansichten von Lichtaussendeeinrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; eine schematische Ansicht eines Scheinwerfers gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; ein Blockschaltbild eines Scheinwerfersystems gemäß einer

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsverfahrens für ein Scheinwerfermodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Scheinwerfermoduls 100 für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs. Das Scheinwerfermodul 100 umfasst eine

Lichtaussendeeinrichtung 101 mit einem optionalen Gehäuse 105, welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Licht 103 und ein zweites Licht 104 in eine Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs zu emittieren. Das erste Licht 103 kann hierbei durch die

Lichtaussendeeinrichtung 101 um einen ersten horizontalen Winkel αι in einer horizontalen x-y-Ebene und einen ersten vertikalen Winkel ßi in einer vertikalen y-z- Richtung ausgelenkt werden. Die horizontale x-y-Ebene ist hierbei beim Fahren des Fahrzeugs auf einem Untergrund parallel zu diesem Untergrund. Das erste Licht 103 kann somit durch die Lichtaussendeeinrichtung 101 in einen ersten Raumwinkelbereich

106 ausgesendet werden, welcher sich jeweils bis zu einem maximalen ersten horizontalen Winkel ai, _ma x und einem maximalen ersten vertikalen Winkel ßi, _ma x erstreckt.

Analog kann das zweite Licht 104 durch in der x-y-Ebene um einen zweiten horizontalen Winkel a ₂ und in der y-z-Ebene um einen zweiten vertikalen Winkel ß ₂ ausgelenkt werden. Das zweite Licht 104 kann in einen zweiten Raumwinkelbereich

107 ausgesendet werden, welcher sich bis zu einem maximalen zweiten horizontalen Winkel a ₂ , _max und einem maximalen zweiten vertikalen Winkel ß ₂ , _max erstreckt.

Vorzugsweise ist hierbei der erste Raumwinkelbereich 106 größer als der zweite Raumwinkelbereich 107.

Weiter umfasst das Scheinwerfermodul 100 eine Lichtdetektionseinrichtung 102, welche ausgelegt ist, ein reflektiertes Licht 103' als Reflexion von mindestens einem Teil des emittierten ersten Lichts 103 zu empfangen und mindestens eine Größe bezüglich einer räumlichen und/oder zeitlichen Intensitätsverteilung und/oder einer Wellenlängenverteilung des reflektierten Lichts 103' zu ermitteln. Die

Lichtdetektionseinrichtung 102 ist weiter ausgebildet, unter Berücksichtigung der ermittelten Größe eine Information bezüglich der Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs zu ermitteln. Insbesondere kann die Lichtdetektionseinrichtung 102 ausgebildet sein, weitere Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse in der Fahrzeugumgebung zu detektieren, oder eine Straßenbeschaffenheit sowie relative Geschwindigkeiten des Fahrzeugs zu weiteren Objekten zu bestimmen. Die Lichtdetektionseinrichtung 102 bildet zusammen mit einem das erste Licht 103 aussendenden Element der Lichtaussendeeinrichtung 101 ein LiDAR-System.

In Fig. 2 ist eine Lichtaussendeeinrichtung 101 gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Lichtaussendeeinrichtung 101 umfasst hierbei eine Laserlichtquelle 201, beispielsweise einen GaN-Laserchip, welcher zum Aussenden eines Laserlichts 202 mit einer Ausgangswellenlänge ausgebildet ist. Das ausgesendete Laserlicht 202 trifft teilweise auf eine Konvertiereinrichtung 204, welche dazu eingerichtet ist, das ausgesendete Laserlicht 202 spektral zu streuen. Die

Konvertiereinrichtung 204 kann beispielsweise ein Phosphorschirm sein. Die

Konvertiereinrichtung 204 dient als Weißlichtwandler, das heißt, das emittierte Laserlicht 202 mit einer Ausgangswellenlänge wird in ein konvertiertes Licht 208 mit einem kontinuierlichen, zumindest teilweise im sichtbaren Bereich liegenden Spektrum umgewandelt.

In einem Teil des Strahlengangs des emittierten Lichts 202 befindet sich weiter ein Strahlteiler 207, etwa ein Prisma oder ein Spiegelsystem. Der Strahlteiler 207 ist derart angeordnet, dass ein Teil 202' des emittierten Lichts 202 auf den Strahlteiler 207 trifft und in ein erstes Teillicht 203a und ein zweites Teillicht 203b geteilt wird. Das zweite Teillicht 203b trifft ebenfalls auf die Konvertiereinrichtung 204 und wird in

konvertiertes Licht 208 umgewandelt. Das erste Teillicht 203a trifft auf eine erste Abrastereinrichtung 206 und wird abgelenkt und als das erste Licht 103 ausgesendet und somit der erste Raumwinkelbereich 106 abgerastert. Die Abrastereinrichtung 206 kann insbesondere einen Mikrospiegel umfassen, welcher vorzugsweise den ersten Raumwinkelbereich 106 in diskreten Stufen abrasiert.

Das konvertierte Licht 208 wird durch eine zweite Abrastereinrichtung 205, insbesondere einen Mikrospiegel, abgelenkt und somit als das zweite Licht 104 ausgesendet und der zweite Raumwinkelbereich 107 abgerastert.

Durch eine geeignete Positionierung des Strahlteilers 207 kann das Verhältnis von einer Intensität des ersten Lichts 103 zu einer Intensität des zweiten Lichts 104 eingestellt werden. Vorzugsweise liegt die Intensität des ersten Lichts 103 zwischen einem und zehn Prozent der Intensität des zweiten Lichts 104. Wird das zweite Licht 104 zur Beleuchtung der Fahrzeugumgebung verwendet und das erste Licht 103 als Laserlicht für ein LiDAR-System, so kann verhindert werden, dass weitere Verkehrsteilnehmer durch eine zu hohe Intensität des für das LiDAR-System verwendeten ersten Lichts 103 geblendet werden.

In Fig. 3 ist eine Lichtaussendeeinrichtung 201 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist hierbei die Reihenfolge von Konvertiereinrichtung 204 und erster Abrastereinrichtung 205 vertauscht, so dass emittiertes Licht 202 bzw. zweites Teillicht 203b zuerst auf die Abrastereinrichtung 205 trifft und dann auf die Konvertiereinrichtung 204.

In Fig. 4 ist eine Lichtaussendeeinrichtung 301 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Lichtaussendeeinrichtung 301 umfasst hierbei eine erste Laserlichtquelle 401a und eine zweite Laserlichtquelle 401b. Von der ersten Laserlichtquelle 401a emittiertes erstes Laserlicht 402 wird analog zu den oben beschriebenen Ausführungsformen von einer ersten Abrastereinrichtung 206 abgelenkt und als erstes Licht 103 emittiert. Von der zweiten Laserlichtquelle 401b emittiertes zweites Laserlicht 403 wird von einer Konvertiereinrichtung 204 konvertiert und von der zweiten Abrastereinrichtung 205 abgelenkt und als zweites Licht 104 emittiert.

Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. So kann wiederum die Reihenfolge von Konvertiereinrichtung 204 und zweiter Abrastereinrichtung 205 vertauscht sein.

In Fig. 5 ist ein Scheinwerfer 500 für ein Fahrzeug illustriert. Der Scheinwerfer 500 weist eine obere Reihe 501 und eine untere Reihe 502 von Scheinwerfermodulen 100 auf. Die obere bzw. untere Reihe 501 bzw. 502 ist hierbei in der horizontalen x-y- Ebene, das heißt, beim Fahren des Fahrzeugs auf einem Untergrund parallel zu diesem Untergrund, in dem Scheinwerfer 500 des Fahrzeugs angeordnet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt. Beispielsweise kann die erste und zweite Reihe 501, 502 von Scheinwerfermodulen 100 auch vertikal angeordnet sein oder es können andere Arten von Anordnungen, beispielsweise mit mehr Reihen von Scheinwerfermodulen 100 vorgesehen sein.

In Fig. 6 ist Blockschaltbild eines Scheinwerfersystems 600 für ein Fahrzeug illustriert. Das Scheinwerfersystem 600 umfasst vier Scheinwerfer 500, welche derart in dem Fahrzeug angeordnet sind, dass die Scheinwerfer 500 vorzugsweise eine komplette 360°-Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs abrastern können. Die jeweils oberen Reihen 501 der Scheinwerfer 500 bilden eine erste Teilmenge 601 der Scheinwerfermodule 100 und die unteren Reihen 502 bilden eine zweite Teilmenge 602 der Scheinwerfermodule 100. Die Scheinwerfer 500 werden weiter über eine zentrale Steuereinrichtung 603 gesteuert.

Die Lichtdetektionseinrichtungen 102 der zweiten Teilmenge 602 der

Scheinwerfermodule 100 ermitteln, wie oben erläutert, wenigstens eine Größe bezüglich einer räumlichen und/oder zeitlichen Intensitätsverteilung und/oder einer

Wellenlängenverteilung eines reflektierten Teils des ersten Lichts 103. Anhand dieser ermittelten Größen kann die Steuereinrichtung 603 mindestens ein Objekt in der Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs 600 ermitteln. Die Steuereinrichtung 603 ist weiter ausgebildet, die Scheinwerfermodule 100 der ersten Teilmenge 601 derart anzusteuern, dass mindestens ein erstes Licht 103 der Scheinwerfermodule 100 der ersten Teilmenge 601 einen dritten Raumwinkelbereich als mindestens einen Teilbereich der

Fahrzeugumgebung abrasiert, wobei sich das anhand der ermittelten Größen erkannte Objekt in dem dritten Raumwinkelbereich befindet. Mit anderen Worten dient die zweite Teilmenge 602 der Scheinwerfermodule 100 der Bereitstellung eines

Überblickbildes, anhand dessen von der Steuereinrichtung 603 Objekte erkannt werden, und die zweite Reihe der Scheinwerfermodule 100 dient der Detailverfolgung, wodurch erkannte Objekte verfolgt, optisch erfasst und die erfassten Daten ausgewertet werden können. Die Steuereinrichtung 603 kann insbesondere ausgebildet sein, anhand von durch die Lichtdetektionseinrichtungen 102 der zweiten Teilmenge 602 ermittelten Größen das erkannte Objekt genauer zu bestimmen.

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsverfahrens für ein

Scheinwerfermodul 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In einem ersten Schritt Slwird ein zumindest teilweise im sichtbaren Spektrum liegendes Licht in mindestens einen Teilbereich einer Fahrzeugumgebung des

Fahrzeugs durch das Scheinwerfermodul 100 emittiert, wobei das Scheinwerfermodul 100 beispielsweise einer der oben beschriebenen Ausführungsformen entsprechen kann. Insbesondere kann das Scheinwerfermodul 100 eine in Fig. 1 gezeigte

Lichtaussendeeinrichtung 101 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Licht 103 und ein zweites Licht 104 zu emittieren. In einem zweiten Schritt S2 wird mindestens eine Größe bezüglich einer räumlichen und/oder zeitlichen Intensitätsverteilung und/oder einer Wellenlängenverteilung einer auf das Scheinwerfermodul 100 auftreffenden Reflexion des mindestens einen Teils des emittierten Lichts, beispielsweise des ersten Lichts 103, ermittelt.

In einem dritten Schritt S3 wird eine Information bezüglich der Fahrzeugumgebung unter Berücksichtigung der mindestens einen ermittelten Größe ermittelt.