BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug, ein Computerprogrammprodukt für dieses Verfahren und ein Kraftfahrzeug mit einer Scheinwerfervorrichtung.

In Kraftfahrzeugen werden für Nebelscheinwerfer Lampen eingesetzt, welche ein breites Lichtspektrum aussenden. Dieses Lichtspektrum ist zwar mehrfarbig, erscheint jedoch für das menschliche Auge aufgrund der Überlagerung der Farben als weißes Licht. Andere Lampen für Nebelscheinwerfer weisen ein unveränderliches monochromatisches Licht auf. Bei Nebel oder Starkregen kann es zur Streuung des Lichts an den Wassertröpfchen kommen, wodurch ein großer Anteil des Lichtes diffus zurückgestrahlt werden kann. Ein Fahrer kann daher in vielen Fällen von seinem eigenen Nebelscheinwerfer geblendet werden. Bei entsprechendem Starknebel kann eine Blendung auch bei Benutzung des Fernlichtes auftreten. Derzeit wird dieser Problematik dadurch begegnet, indem eine Lichtstärke und/oder Geometrie des Nebelscheinwerfers basierend auf einer zurückreflektierten Lichtstärke angepasst wird. Die entsprechende Lichtquelle wird in diesem Fall automatisch abgeschaltet, wenn eine Blendung für den Fahrer dadurch eintritt. Ein weiterer Ansatz stellt eine Anpassung der Intensität in Abhängigkeit von der zurückreflektierten Lichtmenge dar.

In diesem Zusammenhang beschreibt die Offenlegungsschrift DE 10 2011 077 282 A1 eine Spektralsteuerung für Leuchtmittel. Darin wird ein Beleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug beschrieben, welches eine Leuchteinrichtung sowie eine damit verbundene Steuereinrichtung aufweist. Mithilfe einer Positionserfassungseinrichtung kann eine Position des Kraftfahrzeugs erfasst werden und über einen Kartenspeicher können Informationen über ein vorherrschendes Farbspektrum in einer Umgebung um die erfasste Position ausgelesen werden. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, das Farbspektrum des ausgesendeten Lichts in Abhängigkeit von dem vorherrschenden Farbspektrum der Umgebung zu steuern.

Eine mögliche Reduktion der Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichte der Nebelscheinwerfer oder gar deren Abschaltung kann zwar eine zurückreflektierte Lichtmenge reduzieren und somit den Fahrer vor einer unnötigen Blendung bewahren, jedoch kann dieses Licht dann im weiteren Verlauf in der Ausleuchtung der Umgebung fehlen. In diesem Fall wäre der Fahrer durch widrige Witterungsbedingungen wie zum Beispiel Nebel oder Starkregen weiterhin in seiner Sichtweise erheblich eingeschränkt. Entsprechendes kann für eine Sensorik von autonomen Fahrfunktionen gelten. Beispielsweise kann eine Frontkamera des Kraftfahrzeugs in einer derartigen Situation keine brauchbaren Bilder oder Videos mehr aufzeichnen. In diesem Fall ist der Fahrer meistens dazu gezwungen, die Fahrweise entsprechend anzupassen. In der Regel wird in diesem Fall die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert.

Eine Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Scheinwerfervorrichtung auch bei ungünstigen Wetterverhältnissen betreiben zu können, wobei eine Blendung für einen Fahrer und/oder eine Sensorik reduziert wird.

Ein erster Aspekt der Erfindung sieht daher ein Verfahren zum Betreiben einer Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug vor. Dabei werden bevorzugt folgende Verfahrensschritte ausgeführt. In einem ersten Schritt a werden mehrere Lichtquellen bereitgestellt, wobei jede einzelne dieser mehreren Lichtquellen ausgebildet ist, jeweils monochromatisches Licht zu vorgegebenen unterschiedlichen Wellenlängen zu emittieren. Dies bedeutet insbesondere, dass die mehreren Lichtquellen zwar unterschiedliches Licht in Form verschiedener Wellenlängen erzeugen können, zugleich jedoch bei einem Emissionsvorgang Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge, also monochromatisches Licht erzeugen und/oder emittieren kann. Beispielsweise können bis zu 100 unterschiedliche Wellenlängen für das jeweilige monochromatische Licht vorgesehen sein. Ausgehend von 300 nm könnte zum Beispiel in Abständen von 10 nm jeweils unterschiedliches Licht durch die Lichtquellen ausgestrahlt werden. Dies geschieht bevorzugt Schritt für Schritt, also sukzessive. Die Lichtquellen können dazu eine oder mehrere LEDs umfassen. Dabei kann jede einzelne LED oder Lichtquelle monochromatisches Licht mit einer oder mehrerer vorgegebenen Wellenlängen emittieren. Licht kann insbesondere durch Photonen beschrieben werden, welche eine jeweilige Frequenz aufweisen. Andererseits kann Licht auch eine elektromagnetische Welle sein. Im Rahmen des aus der Quantenphysik bekannten Welle-Teilchen-Dualismus kann Licht ein Teilchen und/oder eine Welle sein. Das Licht oder Lichtstrahlen können Eigenschaften eines Teilchens und/oder Eigenschaften einer elektromagnetischen Welle aufweisen.

Bei monochromatischem Licht weisen die dazugehörigen Photonen dieselbe Frequenz auf. Monochromatisches Licht kann als einfarbiges Licht bezeichnet werden. Monochromatisches Licht ist insbesondere eine elektromagnetische Strahlung oder Welle mit einer genau definierten Frequenz beziehungsweise einer fest vorgegebenen Vakuumwellenlänge. In der Regel ist es schwierig, perfekt monochromatisches Licht bereitzustellen, jedoch reicht es aus, wenn das monochromatische Licht lediglich geringfügig um eine vorgegebene Frequenz oder Wellenlänge schwankt. Hier kann ein Toleranzbereich von 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Nanometer um die definierte Wellenlänge noch als monochromatisches Licht betrachtet werden. Es ist möglich Licht, welches um bis zu 10 Prozent um die vorgegebene Wellenlänge schwankt, als monochromatisches Licht anzusehen. Der Toleranzbereich kann bis zu 10 Prozent um die vorgegebene Wellenlänge betragen. Das monochromatische Licht kann entweder mittels der dazugehörigen Wellenlänge oder mittels der Frequenz charakterisiert werden. Der Begriff des „Lichts“ kann dasselbe bedeuten wie „Lichtstrahlen“. Mithilfe der Beziehung f = c/A kann eine Frequenz des monochromatischen Lichts in die Wellenlänge umgerechnet werden sowie umgekehrt, f bedeutet die Frequenz, c bedeutet die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und A repräsentiert die Wellenlänge.

In einem weiteren Schritt b des Verfahrens wird jeweils monochromatisches Licht oder monochromatische Lichtstrahlen zu einer Vielzahl von den mehreren vorgegebenen Wellenlängen emittiert. Insbesondere können mehrere Teststrahlen unterschiedliche Farbe ausgesandt werden. Bevorzugt werden die unterschiedlichen Lichtstrahlen durch die Lichtquellen zeitlich nacheinander emittiert. Ein Lichtspektrum von monochromatischem Licht, also Licht mit vorgegebenen Wellenlängen kann nacheinander, also sukzessive emittiert werden, wobei zu einem bestimmten Zeitpunkt nur Licht der vorgegebenen Wellenlänge ausgestrahlt werden kann. Die Lichtquelle kann zum Beispiel zu einem ersten Zeitpunkt Licht nur mit einer ersten Wellenlänge emittieren und zu einem späteren zweiten Zeitpunkt Licht nur mit einer zweiten Wellenlänge emittieren. Jede unterschiedliche Farbe wird dabei bevorzugt durch entsprechende monochromatische Lichtstrahlen repräsentiert. Insbesondere kann ein vorgegebenes Lichtspektrum sukzessive emittiert werden. Beispielsweise kann monochromatisches Licht beginnend von 300 Nanometern emittiert werden und im weiteren Verlauf kann monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge von 350, 400 ... 1 .200 Nanometer emittiert werden. Die Wellenlänge des monochromatischen Lichts kann bis zu 2 Millimeter betragen. Somit kann ein vorgegebener Satz monochromatischer Lichtstrahlen nach und nach ausgesandt oder emittiert werden.

In einem weiteren Schritt c kann insbesondere jeweils eine zurückgestreute Lichtmenge und/oder zurückgestreute Leuchtdichte bezüglich der jeweils emittierten Wellenlänge bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise mithilfe eines Lichtsensors die zurückgestrahlte Lichtmenge gemessen werden. Mit einem Lichtsensor oder einem Spektralsensor kann die Lichtmenge gemessen werden. Als Lichtsensor kann beispielsweise ein „Active Pixel Sensor“ (aktiver Pixelsensor) eingesetzt werden. Ein aktiver Pixelsensor ist insbesondere ein Halbleiterdetektor zur Lichtmessung. Der aktive Pixelsensor wird häufig als CMOS-Sensor bezeichnet. Mithilfe des Lichtsensors und/oder des CMOS- Sensors kann eine zurückgestreute Lichtstärke und/oder eine zurückgestreute Leuchtdichte gemessen werden.

In einem weiteren Schritt d werden insbesondere jene Wellenlängen des monochromatischen Lichts der mehreren unterschiedlichen Wellenlängen ermittelt, welche ein vorgegebenes Maß an zurückgestreuter Lichtmenge unterschreiten. In diesem Schritt kann insbesondere ermittelt werden, welche Wellenlänge und/oder Frequenz des dazugehörigen monochromatischen Lichts ein Minimum an Rückstreuung hervorruft. Es kann somit ermittelt werden, bei welcher Frequenz die zurückgestreute Lichtstärke oder Leuchtdichte minimal ist. In der Regel reicht es jedoch aus, sofern das vorgegebene Maß an Rückstreuung unterschritten wird. Die Leuchtdichte einer Fläche bestimmt insbesondere, mit welcher Flächenhelligkeit eine Fläche wahrgenommen wird. Die Einheit der Leuchtdichte beträgt Candela pro Quadratmeter (cd/m ² ). Die Leuchtdichte ist insbesondere als Quotient aus der Lichtstärke und der leuchtenden Fläche definiert. Dagegen ist die Lichtstärke eine Basisgröße des internationalen Einheitssystems und wird in Candela (cd) angegeben. Dabei wird Candela bevorzugt mithilfe einer Strahlungsquelle definiert. Ein Candela ist jene Lichtstärke einer Strahlungsquelle, die in einer bestimmten Richtung monochromatisches Licht der Frequenz 540 Terahertz mit der Strahlstärke 1/683 Watt/sr (sr = Steradiant) aussendet. Die zurückgesteuerte Lichtmenge kann je nach Zusammenhang sich auf die Lichtstärke oder die Leuchtdichte beziehen. Die Lichtstärke gibt somit insbesondere darüber Auskunft, wie viel Licht in eine bestimmte Richtung ausgestrahlt wird, während die Leuchtdichte die Lichtstärke auf eine vorgegebene Fläche normiert.

Dahingegen bezieht sich der Begriff der Beleuchtungsstärke auf den Lichtstrom, welcher bezüglich einer vorgegebenen Fläche normiert wird. Der Lichtstrom wird durch ein Produkt aus Lichtstärke und einem durchstrahlten Raumwinkel repräsentiert. Die Einheit des Lichtstroms wird bevorzugt in Lumen angegeben, die Einheit der Beleuchtungsstärke wird bevorzugt in Lux (Lumen pro Quadratmeter) angegeben. Die zurückgestreute Lichtmenge kann basierend auf der Lichtstärke, der Leuchtdichte, des Lichtstroms und/oder der Beleuchtungsstärke angegeben oder gemessen werden. Je nach Scheinwerfervorrichtung kann eine Größe oder Einheit verwendet werden, welche einfacher zu messen ist. Der Begriff Lichtmenge kann Lichtstärke, Leuchtdichte, Beleuchtungsstärke und/oder Lichtstrom bedeuten. Insbesondere kann die die Leuchtdichte gemessen und für das Verfahren verwendet werden.

In einem weiteren Schritt e wird die Scheinwerfervorrichtung bevorzugt ausschließlich mit jenem monochromatischen Licht betrieben, welches die ermittelten Wellenlängen aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Scheinwerfervorrichtung nur jenes monochromatische Licht aussendet, welches eine geringe Rückstreuung aufweist, also das vorgegebene Maß an zurückgestreuter Lichtmenge unterschreitet. Somit wird insbesondere ein Teil des Lichtspektrums nicht durch die Scheinwerfervorrichtung ausgestrahlt. Die Scheinwerfervorrichtung kann dann entsprechend so eingestellt werden, dass nur noch jenes monochromatische Licht mit genau dieser besonders streuungsarmen Lichtfarbe ausgesandt wird. Hierdurch kann beispielsweise ein Nebelscheinwerfer oder ein Fernlicht trotz ungünstiger Wetterumstände betrieben werden, ohne dabei eine Blendung des Fahrers oder des Fahrzeugsensors hervorzurufen. Damit kann eine Sichtweite für den Fahrer beziehungsweise für den Fahrzeugsensor erhalten oder gesteigert werden. Somit kann ein deutliches Plus an Verkehrssicherheit gewonnen werden.

Als Sichtweite oder auch Sicht wird in der Regel eine maximale horizontale Entfernung bezeichnet, welche es gerade noch erlaubt, ein dunkles Objekt in Bodennähe vor hellem Hintergrund zu erkennen. Die Sichtweite kann visuell geschätzt werden oder instrumentell per Messung erfolgen. Beispielsweise können Sichtweitensensoren eine Lichtstreuung durch Partikel in einer Atmosphäre messen und daraus eine Sichtweite ermitteln. Beispielsweise kann zur Messung der Sichtweite ein vorwärtsstreuendes Verfahren zum Einsatz kommen. Im Bereich der Verkehrstechnik und/oder Wettertechnik sind Sichtweitensensoren bekannt und werden regelmäßig eingesetzt. Insofern sind dem Fachmann entsprechende Sichtweitensensoren, beispielsweise aus der Wetter-Technik, bekannt. Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Schritte b, c und/oder d in vorgegebenen Zeitabständen erneut ausgeführt werden. Diese Ausführungsform wird bevorzugt bei einem bewegten Fahrzeug durchgeführt. Dadurch kann die Scheinwerfervorrichtung sich auf veränderte Umgebungsbedingungen erneut optimal einstellen. Beispielsweise können sich die Wetterbedingungen um das Fahrzeug ändern, was entsprechend zu einer Änderung der zurückgestreuten Lichtmenge für entsprechende monochromatische Wellenlängen führen kann. In diesem Fall kann es nötig sein, andere monochromatische Lichtstrahlen zum Betreiben der Scheinwerfervorrichtung zu verwenden. Durch eine erneute Ausführung der genannten Verfahrensschritte kann flexibel auf neue Umgebungsbedingungen um das Fahrzeug herum reagiert werden.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Ausführen der Schritte b, c und/oder d in Abhängigkeit von einem Umgebungsparameter erneut ausgeführt werden. Der Umgebungsparameter kann beispielsweise eine Nebeldichte, eine Umgebungsatmosphäre der Scheinwerfervorrichtung und/oder eine Sichtweite im Bereich der Scheinwerfervorrichtung sein. Die Umgebungsatmosphäre der Scheinwerfervorrichtung kann beispielsweise eine Helligkeit, eine Temperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit einer Umgebung des Fahrzeugs umfassen. Die Nebeldichte kann insbesondere anhand einer Sichtbeeinträchtigung eines Beobachters mit Blickrichtung zum Azimut beschrieben werden. Somit kann anstelle der Nebeldichte eine abgeleitete Größe der Sichtweite für die Nebeldichte verwendet werden. Der Umgebungsparameter kann so gewählt sein, dass sich ändernde Wetterbedingungen rasch erkannt werden. So kann jene Lichtfrequenz oder Lichtwellenlänge für das Betreiben der Scheinwerfervorrichtung bestimmt werden, welche die geringste Streuung aufweist oder zumindest ein vorgegebenes Maß an Rückstreuung nicht überschreitet. Dadurch kann eine Umgebung um das Fahrzeug oder die Scheinwerfervorrichtung besser ausgeleuchtet werden und die Fahrfunktionen oder eine autonome Fahrfunktion kann anhand einer höheren Sichtweite effektiver betrieben werden. Ein besserer Kontrast kann dadurch erreicht werden und umgebende Objekte um die Scheinwerfervorrichtung können früher erkannt werden, was der Verkehrssicherheit zugutekommt. Unter Umständen kann sogar eine höhere Fahrgeschwindigkeit möglich sein, ohne dabei Einbußen bei der Fahrsicherheit in Kauf nehmen zu müssen.

Dabei kann die ausgewählte oder ermittelte Lichtfrequenz beziehungsweise Wellenlänge für das monochromatische Licht dynamisch beziehungsweise hochfrequent angepasst werden. Ändern sich beispielsweise abrupt die Wetterbedingungen beispielsweise in Form einer geringeren Sichtweite oder eines plötzlich einsetzenden Starkregens, so kann durch eine entsprechende Anpassung der monochromatischen Lichtstrahlen in Form einer veränderten Lichtfrequenz schnell darauf reagiert werden. Insbesondere kann das Ausführen der Schritte b, c und/oder von einer Änderungsrate oder eines Gradienten betreffend den Umgebungsparameter abhängig sein. Die Änderungsrate oder der Gradient kann eine Wiederholungsfrequenz beeinflussen.

Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Scheinwerfervorrichtung bezüglich des monochromatischen Lichts mit einer ersten Wellenlänge in einem für eine Person sichtbaren Bereich und mit einer zweiten Wellenlänge für eine Person nicht-sichtbaren Bereich betrieben wird. Die erste Wellenlänge ist insbesondere ein Wert aus dem Bereich 380 nm und 800 nm. Es sei angenommen, die Person kann Licht im Bereich 380 nm und 800 nm sehen. Der Bereich von 380 nm bis zu 800 nm kann als sichtbarer Bereich betrachtet werden. Die zweite Wellenlänge ist insbesondere zwischen 900 nm und 2 Millimeter definiert. Die Person kann als eine Normperson oder Durchschnittsperson mit durchschnittlichen Sehvermögen betrachtet werden. Im Falle einer Fehlsichtigkeit sei angenommen, dass die Person eine Sehhilfe wie Brille oder Kontaktlinsen trägt. Es sei angenommen, dass die Person Licht der zweiten Wellenlänge nicht sehen kann. Wellenlängen mit der zweiten Wellenlänge können demnach einen nicht-sichtbaren Bereich zugeordnet werden. Es ist möglich, die Scheinwerfervorrichtung insbesondere nur mittels Licht dieser beiden Wellenlängen zu betreiben. Die Scheinwerfervorrichtung kann nur Licht der ersten und/oder zweiten Wellenlänge emittieren. Dabei wird die zweite Wellenlänge insbesondere für einen Betrieb eines Fahrzeugsensors verwendet. Zwischen diesen beiden Wellenlängen wird bevorzugt mit einer Frequenz von mindestens 60 Hertz dynamisch umgeschaltet.

Der sichtbare Bereich kann sich insbesondere in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 780 Nanometer erstrecken. Die zweite Wellenlänge kann insbesondere in einem Wellenlängenbereich von 850 Nanometer bis 1 Millimeter befinden. Der sichtbare Bereich entspricht insbesondere einer Frequenz von 380 bis 700 THz. Die zweite Wellenlänge entspricht bevorzugt einem Frequenzbereich zwischen 300 Gigahertz und 375 THz. Der sichtbare Bereich entspricht insbesondere Licht, welches ein menschliches Auge registrieren kann, während die zweite Wellenlänge insbesondere im Bereich der Wärmestrahlung beziehungsweise Infrarotstrahlung verortet ist. Insbesondere dient Licht der ersten Wellenlänge zum Ausleuchten einer Umgebung des Fahrzeugs für einen menschlichen Fahrer, während die zweite Wellenlänge für eine Kamera, insbesondere eine Infrarotkamera, ausgelegt sein kann. Somit kann die erste Wellenlänge die für das menschliche Auge geeignetste Lichtfrequenz darstellen, während die zweite Wellenlänge die beste Lichtfrequenz für eine bildgebende Sensorik wie zum Beispiel die Kamera darstellen kann.

Die Kamera ist insbesondere ein Fahrzeugsensor. Dies kann deshalb von besonderem Vorteil sein, da beispielsweise im nahen Infrarotbereich besonders wenig Licht durch Wasser reflektiert wird. Reflexionstechnisch ergibt die zweite Wellenlänge für eine Infrarotkamera durchaus Sinn. Allerdings ist die zweite Wellenlänge im Infrarotbereich nicht geeignet, die Umgebung des Fahrzeugs für einen Fahrer auszuleuchten. Dadurch kann die Umgebung der Scheinwerfervorrichtung beziehungsweise des Fahrzeugs optimal sowohl für das menschliche Auge als auch für den Fahrzeugsensor, insbesondere die Kamera, ausgeleuchtet werden. Wird genügend schnell zwischen diesen beiden Wellenlängen oder Frequenzen umgeschaltet, also hin und her geschaltet, so erscheint die Scheinwerfervorrichtung optimaler Weise als homogene Lichtquelle. Eine gute Ausleuchtung der Umgebung des Fahrzeugs kann somit sowohl für den Fahrer als auch für den Fahrzeugsensor erreicht werden. Bei einer hinreichend hohen Umschaltfrequenz von 60 Hertz oder mehr bemerkt ein menschlicher Fahrer, die Person, dieses Umschalten im Idealfall gar nicht.

Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass der Fahrzeugsensor eine Kamera ist und genau dann ein Bild oder eine Videosequenz mit mehreren Bildern erfolgt, wenn die zweite Wellenlänge emittiert wird oder zurückgestrahlt wird. Die Videosequenz kann als Abfolge mehrere Bilder zu unterschiedlichen Zeitpunkten angesehen werden. Die Kamera kann eine Infrarotkamera sein. Der Fahrzeugsensor oder die Kamera wird bevorzugt genau dann aktiviert, wenn das nicht-sichtbare Licht, also die zweite Lichtwellenlänge, ausgestrahlt wird. Alternativ kann die Kamera immer genau dann aktiviert werden, wenn das nicht-sichtbare Licht zurückgestreut wird. Das Ermitteln der idealen monochromatischen Lichtstrahlen kann auch unter Berücksichtigung anderer Materialien wie zum Beispiel Staub oder Sand eingesetzt werden. Somit kann die Scheinwerfervorrichtung flexibel unter verschiedenen Umweltszenarien optimal betrieben werden. Eine entsprechende Anpassung der Scheinwerfervorrichtung an neue Situationen ist möglich.

Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass Licht mit genau der ersten Wellenlänge und Licht mit genau der zweiten Wellenlänge ermittelt werden. Das Licht kann in Form von Lichtstrahlen mit der ersten und/oder zweiten Wellenlänge emittiert werden. Das Licht mit der ersten und zweiten Wellenlänge weist in ihren jeweiligen Bereichen jeweils die geringste zurückgestreute Lichtmenge und/oder Leuchtdichte auf. Bei einem Betreiben der Scheinwerfervorrichtung wird zwischen diesen beiden Wellenlängen dynamisch umgeschaltet. Bevorzugt wird mit einer Frequenz von mindestens 60 Hertz zwischen diesen beiden Wellenlängen hin und her geschaltet. Für das Umschalten kann eine Frequenz von 80, 90, 100 oder 1.000 Hertz zum Einsatz kommen. Dadurch kann sowohl für den Fahrer als auch für eine autonome Fahrfunktion, also für den Fahrzeugsensor, eine bestmögliche Ausleuchtung der Umgebung erzielt werden. Eine dynamische Umschaltung zwischen diesen beiden Wellenlängen ist von besonderem Vorteil, weil sowohl der Fahrzeugsensor als auch der Fahrer von einer guten Ausleuchtung profitieren können. Aufgrund des Umschaltens kann der Fahrzeugsensor dennoch aufgrund der optimalen Ausleuchtung im Bereich der zweiten Wellenlänge optimal betrieben werden.

Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht insbesondere vor, dass Licht mit Wellenlängen, das bei der Rückstreuung einen vorgegebenen Grenzwert betreffend die zurückgestreute Lichtmenge und/oder zurückgestreute Leuchtdichte übersteigt, beim Betreiben der Scheinwerfervorrichtung während des Emittierens der jeweiligen monochromatischen Lichtstrahlen zu der Vielzahl von den vorgegebenen unterschiedlichen Wellenlängen (Schritt b) für ein vorgegebenes Zeitintervall ausgeschlossen wird. Bei dem Schritt des Ermittelns der Wellenlängen, welcher ein vorgegebenes Maß an zurückgestreuter Lichtmenge unterschreiten (Schritt d), kann zusätzlich festgestellt werden, welche Wellenlängen ein hohes Maß an zurückgestreuter Lichtmenge hervorrufen. Somit kann eine Resonanzwirkung bei der Rückstreuung für bestimmte Wellenlängen detektiert werden. Um im weiteren Verlauf beim Betreiben der Scheinwerfervorrichtung starke Blendeffekte zuverlässig auszuschließen, sieht diese Ausführungsform vor, dass diese Wellenlängen, welche ein hohes Maß an Rückstreuung erzeugen, beim Betreiben der Scheinwerfervorrichtung nicht zum Einsatz kommen, also ausgeschlossen werden. Dieses Ausschließen kann sich auf ein vorgegebenes Zeitintervall beziehen. Bevorzugt bezieht sich das Ausschließen auf das Emittieren des monochromatischen Lichts, was dem Bestimmen der zurückgestreuten Lichtmenge vorausgeht. Dadurch kann verhindert werden, dass bereits beim Emittieren der monochromatischen Lichtstrahlen zum Ermitteln der jeweils zurückgestreuten Lichtmenge es zu kurzzeitigen Blendeffekten kommt. Ist beispielsweise in einer sehr nebligen Umgebung bekannt, dass eine bestimmte Wellenlänge zu einer hohen Blendung führt, so kann genau diese Wellenlänge beim Ermitteln der zurückgestreuten Lichtmenge ausgeschlossen werden, da in diesem Fall ohnehin bekannt ist, dass eine Blendung hervorgerufen werden würde. Dadurch kann zusätzlich während des Schritts des Ermittelns jener Wellenlängen (Schritt d) eine unerwünschte Blendung zuverlässig vermieden werden.

Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform kann vorsehen, dass während des Betreibens der Scheinwerfervorrichtung des Fahrzeugs eine Sichtweite ermittelt wird und eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Sichtweite eingestellt wird. Diese Ausführungsform kann bei autonom fahrenden Fahrzeugen oder teilautonom fahrenden Fahrzeugen eingesetzt werden. Insbesondere wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei einer geringeren Sichtweite entsprechend reduziert. Der Begriff der Sichtweite kann sich dabei auf die erste Wellenlänge oder die zweite Wellenlänge beziehen. Somit kann die Sichtweite eine Sichtweite des menschlichen Auges repräsentieren als auch eine Sichtweite des Fahrzeugsensors. Ist beispielsweise für den menschlichen Fahrer keine Reduzierung der Sichtweite gegeben, jedoch für den Fahrzeugsensor, so kann in diesem Fall dennoch eine Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgen. Dadurch können sich autonome Fahrfunktionen automatisch auf eine reduzierte Sichtweite einstellen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass bei einer reduzierten Sichtweite im sichtbaren Bereich, also im Bereich der ersten Wellenlänge, ebenfalls zu einer Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorgesehen ist. In diesem Fall kann eine Steuereinheit des Kraftfahrzeugs ein entsprechendes Steuerungssignal für das Kraftfahrzeug erzeugen. Im Idealfall kann durch das neue Verfahren zum Betreiben der Scheinwerfervorrichtung eine Reduzierung der Sichtweite vermindert oder vermieden werden. Dadurch kann sich die Notwendigkeit einer Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vermindern oder im besten Fall gar entfallen.

Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug. Die Scheinwerfervorrichtung weist bevorzugt eine Lichtquelle oder mehrere Lichtquellen auf. Die Lichtquelle ist insbesondere ausgebildet, monochromatisches Licht mehrerer vorgegebener unterschiedlicher Wellenlängen zu emittieren. Jede einzelne Lichtquelle der mehreren Lichtquellen kann monochromatisches Licht zu den vorgegebenen unterschiedlichen Lichtquellen emittieren. Die Lichtquelle kann eine Lichtleiste, mehrere LED-Elemente, eine Halogenlampe und/oder eine Gasentladungslampe sein. Die Lichtquelle kann ebenfalls in Form eines Pixellichtscheinwerfers realisiert sein. All diese Lichtquellen sind insbesondere ausgebildet, vorgegebene monochromatische Lichtwellenlängen zu emittieren. Die Scheinwerfervorrichtung weist ferner einen Lichtsensor zum Messen einer zurückgestreuten Lichtmenge und/oder Leuchtdichte auf. Die Scheinwerfervorrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit ist insbesondere eingerichtet, monochromatische Lichtstrahlen zu einer Vielzahl von den mehreren vorgegebenen Wellenlängen mittels der Lichtquelle zu emittieren. Die Steuereinheit kann insbesondere in Verbindung mit dem Lichtsensor bezüglich der jeweils emittierten Wellenlänge des monochromatischen Lichts je eine zurückgestreute Lichtmenge und/oder Leuchtdichte bestimmen. Die Steuereinheit kann ferner jede Wellenlänge des monochromatischen Lichts ermitteln, die ein vorgegebenes Maß an zurückgestreuter Lichtmenge unterschreiten. Das vorgegebene Maß kann 1 , 2, 3, 4 oder 5 Prozent der emittierten Lichtstärke oder des Lichtstroms sein beziehungsweise eine gemessene zurückgestreute Leuchtdichte kann zum Ermitteln des vorgegebenen Maß in die Größen Lichtstrom oder Lichtstärke umgerechnet werden. Darüber hinaus kann die Steuereinheit die Scheinwerfervorrichtung so ansteuern, dass die Scheinwerfervorrichtung ausschließlich mit jenem monochromatischen Licht betrieben wird, welches die ermittelten Wellenlängen aufweist.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt. Das Computerprogrammprodukt umfasst insbesondere Befehle, die bewirken, dass die Steuereinheit der Scheinwerfervorrichtung jede beschriebene Ausführungsform ausführt. Somit kann die Steuereinheit Befehle umfassen, welche jede beschriebene Ausführungsform umsetzen können.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Scheinwerfervorrichtung und/oder mit einem Computerprogrammprodukt. Das Computerprogrammprodukt kann in der Steuereinheit integriert sein. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für die Scheinwerfervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, dem Computerprogramm[produkt] gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung sowie dem Fahrzeug gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung und umgekehrt. Dies bedeutet, dass Vomchtungsmerkmale als Verfahrensmerkmale interpretiert werden können sowie umgekehrt.

Das Fahrzeug kann ein Computerprogramm[produkt], umfassen, welches Befehle beinhaltet, die bewirken, dass jede Ausführungsform des Verfahrens ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein.

Zu der Erfindung gehört auch die Steuereinheit für das Fahrzeug. Die Steuereinheit kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Das Fahrzeug ist bevorzugt als Kraftfahrzeug, Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder Flugzeug sein.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Die Erfindung wird nun anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen lediglich beispielhafte Möglichkeiten angeben, wie die Erfindung umgesetzt werden kann. In keinem Fall sind die Zeichnungen als einschränkende oder gar ausschließliche Möglichkeiten anzusehen. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer Scheinwerfervorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Skizze zu der Scheinwerfervorrichtung.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt beispielsweise ein Fahrzeug 1 mit einer Scheinwerfervorrichtung 100. Die Scheinwerfervorrichtung 100 beinhaltet insbesondere einen linken Scheinwerfer 2, einen rechten Scheinwerfer 3, einen Bildsensor 4, eine Steuereinheit 6 sowie einen Fahrzeugsensor 7. Die Scheinwerfer 2, 3 können jeweils eine oder mehrere Lichtquellen aufweisen oder als Pixellichtscheinwerfer ausgebildet sein. Die Scheinwerfervorrichtung kann Teil des Fahrzeugs 1 sein. Der Fahrzeugsensor 7 ist als Kamera ausgebildet. Der Fahrzeugsensor 7 kann ebenfalls ein Ultraschallsensor, Radarsensor und/oder Lidarsensor sein. In dem Fahrzeug 1 ist eine Person 8 zu sehen. Der linke Scheinwerfer 2 sowie der rechte Scheinwerfer 3 strahlen Licht 10 ab. Am Beispiel von Fig. 1 wird auf die jeweiligen Lichtwellenlängen oder Frequenzen des Lichts 10 noch nicht eingegangen. Das Licht 10 ist häufig weißes Licht, das bei typischen Scheinwerfern eine Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen aufweist. Vor dem Fahrzeug 1 ist eine Art Wolke 9 angedeutet. Die Wolke 9 kann beispielsweise einen Nebel, Starkregen, Staub und/oder Sand repräsentieren.

In der Wolke 9 und/oder in der Umgebung des Fahrzeugs 1 kann Streumaterial 5 vorhanden sein. Das Streumaterial 5 kann als Wassertröpfchen, Staub und/oder Sand ausgebildet sein. Das Streumaterial 5 kann als Streupartikel 5 angesehen werden. Jedes Material, welches das ausgesandte Licht 10 zurückstreuen kann, kann als Streumaterial 5 infrage kommen. Die Scheinwerfer 2, 3 beziehungsweise Scheinwerfervorrichtung 100 wird insbesondere eingesetzt, um für den Fahrer 8 oder den Fahrzeugsensor 7 eine optimale Ausleuchtung beziehungsweise eine hohe Sichtweite zu ermöglichen.

Jedoch können die Streupartikel 5 zu unangenehmen Rückstreuungen führen, welche den Fahrer 8 oder den Fahrzeugsensor 7 beeinträchtigen oder gar behindern können. Dabei kann das Maß an Zurückstreuung, also die zurückgestreute Lichtmenge, von der Frequenz des ausgesandten Lichts beziehungsweise der Licht der Wellenlänge des ausgesandten Lichts 10 abhängig sein.

In Fig. 2 ist die Scheinwerfervorrichtung 100 mit den Scheinwerfern 2, 3 sowie dem Fahrzeugsensor 7 und dem Bildsensor 4 sowie der Steuereinheit 6 angedeutet. Der Bildsensor 4 kann als Lichtsensor, CMOS-Sensor sowie aktiver Pixelsensor ausgebildet sein. Die Steuereinheit 6 kann ein Computerprogrammprodukt beinhalten oder im Rahmen eines Computerprogrammprodukts umgesetzt sein. Die Scheinwerfer 2, 3 weisen insbesondere jeweils mindestens eine Lichtquelle auf. Diese Lichtquelle kann insbesondere unterschiedliche monochromatische Lichtwellenlängen erzeugen und aussenden. Im rechten Bereich von Fig. 2 sind unterschiedliche Lichtstrahlen 10b bis 10y angedeutet. 10b steht für blaues, 10g für grünes, 10r für rotes, 10y für gelbes Licht. 10ir repräsentiert Infrarotlicht, das für Menschen nicht sichtbar ist. Diese unterschiedlichen Lichtstrahlen 10b bis 10y stellen Photonen unterschiedlicher Frequenz dar. Häufig werden unterschiedliche Lichtstrahlen nicht anhand ihrer Wellenlänge oder Frequenz, sondern anhand ihrer Farbe klassifiziert. Dabei repräsentiert jede Farbe eine dazugehörige Frequenz oder Wellenlänge des dazugehörigen Lichtstrahls 10b bis 10y.

Bestimmte Lichtstrahlen sind gestrichelt eingezeichnet, wobei der reflektierte Lichtstrahl 10br, 10rr zurück zur Scheinwerfervorrichtung 100 weist. Diese Lichtstrahlen können durch die Streupartikel 5 zurückgestreut werden. Im Fall von Fig. 2 betrifft dies die Lichtstrahlen 10rr sowie 10br. Dies bedeutet, dass rote Lichtstrahlen 10r sowie blaue Lichtstrahlen 10b durch die Streupartikel 5 rückreflektiert werden können.

Beim Ermitteln jener monochromatischer Lichtstrahlen, welche zu einem Minimum und/oder Maximum an zurückgestreuter Lichtmenge führen, kann die Steuereinheit 6 anhand einer vorgegebenen Reihenfolge ein vorgegebenes Spektrum an Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen emittieren. Mithilfe des Lichtsensors 4 kann zugleich festgestellt werden, welche Wellenlänge zu einer entsprechenden Rückstreuung an Lichtmenge führt. Die Lichtmenge kann durch Messen der Lichtstärke, der Leuchtdichte, des Lichtstroms und/oder der Beleuchtungsstärke bestimmt werden. Dies bedeutet, dass zu jeder Wellenlänge eine dazugehörige Rückstreuung bestimmt werden kann. Im Beispiel von Fig. 2 führen die roten sowie blauen Lichtstrahlen 10b, 10r zu einer erhöhten Lichtrückstreuung (reflektierte Lichtstrahlen 10br, 10rr). Dahingegen zeigen die gelben Lichtstrahlen 10y sowie die grünen Lichtstrahlen 10g keine Rückstreuung. Zusätzlich sind in Fig. 2 infrarote Lichtstrahlen 10ir eingezeichnet. Die infraroten Lichtstrahlen 10ir weisen beispielsweise eine Wellenlänge von mehr als 1.000 Nanometer auf. Die Infrarotstahlen 10ir sind für ein menschliches Auge nicht zu sehen. Jedoch können die Infrarotstrahlen 10ir für den Fahrzeugsensor 7 optimal sein.

Die Steuereinheit 6 kann anhand der erfassten Rückstreuung durch den Bildsensor 4 auswerten oder bestimmen, welche Lichtstrahlen beziehungsweise welche dazugehörige Wellenlänge zu einer minimalen Rückstreuung führt beziehungsweise ermitteln, welche Wellenlängen ein vorgegebenes Maß an Rückstreuung nicht überschreiten. Dabei kann die optimale Frequenz oder optimale Wellenlänge im nicht sichtbaren Spektrum sein. Im Fall von Fig. 2 wären dies die Lichtstrahlen des Infrarotbereichs 10ir. Auch wenn die Infrarotstrahlen 10ir die geringste Rückstrahlung aufweisen, so sind die Infrarotstrahlen 10ir für den Fahrer 8 nicht geeignet, die Umgebung des Fahrzeugs 1 auszuleuchten.

Daher ist vorgesehen, dass die Steuereinheit 6 eine weitere Wellenlänge oder Frequenz für das Licht ermittelt, die im sichtbaren Bereich, also im Wellenlängenbereich zwischen 380 und 780 Nanometern liegt, die ebenfalls das vorgegebene Maß an Rückstreuung nicht überschreitet. Das vorgegebene Maß an Rückstreuung kann weniger als 10 Prozent der emittierten Lichtstärke oder des Lichtstroms betragen, insbesondere weniger als 5 Prozent, bevorzugt weniger als 2 Prozent. Im Folgenden sei angenommen, dass die grünen Lichtstrahlen 10g die geringste Rückstreuung im sichtbaren Bereich aufweisen. In diesem Fall kann die Steuereinheit zwischen den grünen Lichtstrahlen 10g und den Infrarotstrahlen 10ir hin und her schalten. Die Steuereinheit 6 kann dafür sorgen, dass zwischen diesen beiden Lichtstrahlen 10g und 10ir im sichtbaren und unsichtbaren Spektrum gewechselt wird. Dazu kann die Steuereinheit 6 die Scheinwerfer 2, 3 entsprechend ansteuern. Der Fahrzeugsensor 7 wird bevorzugt immer genau dann getriggert, wenn das unsichtbare Licht, also die Infrarotstrahlen 10ir, ausgestrahlt werden. Der Fahrzeugsensor 7 kann insbesondere eine Frontkamera sein, welche nur im Infrarotbereich sensitiv ist. Dadurch kann eine Umgebung für die Infrarotkamera als Fahrzeugsensor 7 optimal ausgeleuchtet werden. Aufgrund der dynamischen Umschaltung zwischen dem sichtbaren Licht (grüne Lichtstrahlen 10g) sowie dem unsichtbaren Licht (Infrarotstrahlen 10ir) kann sowohl für den Fahrer 8 als auch für den Fahrzeugsensor 7 eine optimale Umgebungsausleuchtung ermöglicht werden. Somit kann eine Sichtweite sowohl für den Fahrer 8 als auch für den Fahrzeugsensor 7, wie zum Beispiel für die Infrarotkamera, gesteigert werden.

Die Scheinwerfervorrichtung 100 kann nicht nur in einer nebligen Umgebung oder bei Starkregen eingesetzt werden. Die Scheinwerfervorrichtung 100 kann ihre Vorteile auch in einer Umgebung mit Staub oder Sand ihre Vorteile entfalten. In diesem Fall kann die Steuereinheit 6 die entsprechenden Wellenlängen ermitteln, bei welchen das Licht 10 an den Streupartikeln 5 reflektiert wird. Dementsprechend können, wie zuvor beschrieben, jene Lichtstrahlen bestimmt werden, die das vorgegebene Maß an Rückstreuung nicht überschreiten und der linke Scheinwerfer 2 sowie der rechte Scheinwerfer 3 können entsprechend mit jenem monochromatischen Licht betrieben werden, der eine geringe Rückstreuung an Licht aufweist. Somit kann auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen stets eine optimale Ausleuchtung für den Fahrer sowie den Fahrzeugsensor 7 erreicht werden, was der Verkehrssicherheit zugutekommt.