DE60316074T2

DE60316074T2 - Aktives Nachtsichtsystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE60316074T2
Application number: DE60316074T
Authority: DE
Inventors: Craig Hammann Ann Arbor Stephan; Jeffrey Thomas Ypsilanti Remillard
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: EP1376154B1; US20030230705A1; US6828544B2; EP1376154A1; DE60316074D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nachtsichtsystem, um Objekte bei relativ geringen Pegeln sichtbaren Lichts zu detektieren. Speziell betrifft die Erfindung ein aktives Nachtsichtsystem das ein Anti-Blend-Schema aufweist, das gepulste Beleuchtung und Synchronisierung mit detektierten, gepulsten Lichtquellen von entgegenkommenden Fahrzeugen einsetzt.
Nachtsichtsysteme werden eingesetzt, um es einem Benutzer zu erlauben Objekte bei relativ geringen Pegeln sichtbaren Lichts zu sehen. Nachtsichtsysteme sind typischerweise entweder als passive Nachtsichtsysteme oder aktive Nachtsichtsysteme klassifiziert. In bekannten, in Automobilanwendungen benutzten, passiven Nachtsichtsystemen werden Kameras für mittleres Infrarot benutzt, um Objekte unter Verwendung des von den Objekten in der Umwelt ausgesandten Umgebungs-Infrarotlichts abzubilden. Nachtsichtsysteme im mittleren Infrarot weisen relativ wenig Pixel auf, und dementsprechend besitzen unter Verwendung solcher Kameras gebildete Bilder eine geringe Videoauflösung und ein relativ enges Gesichtsfeld. Bekannte aktive Nachtsichtsysteme setzen eine Nahinfrarot-Laserdiode (NIR; Near Infra Red; Nahinfrarot) oder eine gefilterte Glühlichtquelle ein, um NIR-Licht zu erzeugen. Das NIR-Licht wird nachfolgend von Objekten in der Umwelt reflektiert und wird von einer NIR-sensitiven Kamera empfangen. Die Kamera erzeugt ein auf das empfangene Licht reagierendes Videosignal.
Ein verbessertes aktives Nachtsichtsystem wird in der U.S.-Patentanmeldung mit Seriennummer 09/598,484 offengelegt, betitelt „A Night Vision System Utilizing A Diode Laser Illumination Module And A Method Related Thereto", welches hierin durch Erwähnung eingeschlossen wird. Diese Anwendung beschreibt ein aktives Nachtsichtsystem, das einen NIR-Diodenlaser benutzt um die Bereich vor dem Fahrzeug zu beleuchten, und eine CCD-Kamera um Bilder innerhalb des beleuchteten Bereiches zu verarbeiten und anzuzeigen. Weil NIR-Licht dem menschlichen Auge unsichtbar ist, kann das Laserlicht in das Muster eines Aufblendstrahls geformt werden, um mögliche Gefahren zu beleuchten ohne entgegenkommende Fahrzeugführer zu blenden. Derartige Systeme sind jedoch anfällig auf Blendung durch entgegenkommende Fahrzeuge, die in ähnlicher Art und Weise mit einer Nachtsicht-NIR-Lichtquelle ausgerüstet sind.
Eine Lösung für die Nachtsichtsystem-Blendung durch entgegenkommende, in ähnlicher Art und Weise mit einer NIR-Lichtquelle ausgerüstete Fahrzeuge wird in der U.S.-Patentanmeldung mit Seriennummer 09/683-840 bereitgestellt, betitelt „GPS-Based Anti-Blinding System For Active Night Vision". In dieser Anwendung wird GPS benutzt um die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu bestimmen, ebenso wie eine absolute Zeitreferenz. Einander nahe Fahrzeuge synchronisieren ihre gepulsten Lichtquellen auf Grundlage der Bewegungsrichtung der jeweiligen Fahrzeuge mit der Phase des Lichtpuses auf das absolute Zeitreferenzsignal. In dieser Art und Weise werden zwei sich nähernde Fahrzeuge ihre NIR-Lichtquellen zueinander phasenversetzt gepulst bei Arbeitszyklen von unterhalb 50% aufweisen, um zu vermeiden daß ihre Lichtquellen „An" sind, wenn die Kamera des Fahrzeugs gegenüber ebenfalls „An" ist. Das offenbarte Anti-Blend-Schema erfordert es jedoch, daß alle mit Nachtsicht ausgerüsteten Fahrzeuge auch mit GPS-Systemen ausgerüstet sein müssen.
Weitere nicht zufriedenstellende Lösungen werden in DE 100 02 069 und DE 100 33 103 bereitgestellt.
Es ist ein Gegenstand dieser Erfindung ein verbessertes System und Verfahren zur Milderung oder Beseitigung einer Blendung des Nachtsichtsystems eines Fahrzeugs durch ein ähnlich ausgerüstetes, sich näherndes Fahrzeug bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Nachtsichtsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das umfaßt: eine gepulste Lichtquelle zur Beleuchtung eines Bereichs nahe des Fahrzeugs, die in einer vorherbestimmten Puls-Zeiteinstellung arbeitet; einen Empfänger einschließlich einer Kamera; und einen Lichtsensor zur Erzeugung mindestens eines Signals in Reaktion auf Detektion von Licht; eine Anzeige; und einen Regler, der programmiert ist um das mindestens eine Signal von diesem Lichtsensor zu empfangen und diese Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung auf Grundlage des empfangenen Signals oder der Signale von dem Lichtsensor zu modifizieren; dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor arbeitet um in Reaktion auf die Detektion von Licht bei ungefähr der gleichen Wellenlänge wie das Licht von der Lichtquelle erste und zweite Lichtintensitätssignale zu erzeugen, die ersten und zweiten Zeitdauern zwischen Pulsen der Lichtquelle entsprechen; und der Regler weiterhin arbeitet um diese ersten und zweiten Lichtintensitätssignale zu vergleichen und die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als eine Funktion entweder einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Lichtintensitätssignalen oder eines Verhältnisses zwischen den ersten und zweiten Lichtintensitätssignalen zu modifizieren.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß eine weniger komplizierte und weniger teure Lösung für das Problem bereitgestellt wird als von Systemen der bisherigen Technik bereitgestellt, und speziell daß GPS nicht erforderlich ist.
Der Regler kann programmiert sein, um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen festgelegten Betrag zu modifizieren, wenn der Verhältnis- oder Unterschiedswert einen Schwellenwert übersteigt.
Der Regler kann programmiert sein um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen variablen Betrag zu modifizieren, der mit dem Verhältnis- oder Unterschiedswert in Beziehung steht. Der Regler kann programmiert sein um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung zu modifizieren, um früher aufzutreten wenn das erste Lichtintensitätssignal größer ist als das zweite Lichtintensitätssignal.
Alternativ kann der Lichtsensor arbeiten um ein Lichtveränderungssignal zwischen Pulsen der Lichtquelle in Reaktion auf die Detektion einer Veränderung in der Intensität des Lichts bei ungefähr der gleichen Wellenlänge wie Licht von der Lichtquelle zu erzeugen; und der Regler kann programmiert sein um das Lichtveränderungssignal von dem Lichtsensor entsprechend einer Zeitdauer zwischen Pulsen der Lichtquelle zu empfangen, und die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als eine Funktion des Lichtveränderungssignals zu modifizieren.
Der Lichtveränderungswert kann ein Signal High-Low oder ein Signal Low-High sein, und der Regler kann programmiert sein um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen festgelegten Betrag in eine dem Lichtveränderungssignal entsprechende Richtung zu modifizieren.
Der Lichtveränderungswert kann ein Signal High-Low oder ein Signal Low-High sein, und der Regler kann programmiert sein um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen variablen Betrag in einer dem Lichtveränderungssignal entsprechenden Richtung zu modifizieren.
Der Lichtveränderungswert kann ein Signal High-Low oder ein Signal Low-High sein, und der Regler kann programmiert sein um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung zu modifizieren, um früher aufzutreten wenn das Lichtveränderungssignal ein Signal High-Low ist.
In jedem Fall kann das System einen gegatterten Empfänger umfassen, um von Objekten reflektiertes Licht zu empfangen, die in der Umgebung von der gepulsten Licht quelle beleuchtet werden, und um ein auf das empfangene Licht reagierendes Signal zu erzeugen; und die gepulste Lichtquelle ist eine Laserdiode, die bei einem Arbeitszyklus von weniger als 50% arbeitet.
In jedem Fall kann der Lichtsensor entweder eine Photozelle, eine Photodiode oder eine Kamera sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für ein aktives Nachtsichtsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Pulsaktivierung einer Lichtquelle umfaßt, um einen Bereich nahe des Fahrzeugs zu beleuchten, wobei die Lichtquelle bei einer ersten Wellenlänge und einer vorherbestimmten Puls-Zeiteinstellung arbeitet; Licht bei der ersten Wellenlänge während einer ersten Zeitdauer zwischen jeweiligen Pulsen der Lichtquelle zu detektieren, um einen ersten Lichtwert zu erzeugen; und die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung mindestens auf Grundlage des ersten Lichtwertes zu modifizieren; dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lichtwert ein erster Lichtintensitätswert ist; und das Verfahren es weiterhin umfaßt während einer zweiten Zeitdauer zwischen jeweiligen Pulsen der Lichtquelle Licht bei der ersten Wellenlänge zu detektieren, um einen zweiten Lichtintensitätswert zu erzeugen; und die Modifizierung der Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung es umfaßt die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als Funktion entweder eines Verhältnisses zwischen den ersten und zweiten Lichtintentsitätswerten oder einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Lichtintensitätswerten zu modifizieren.
Die Modifizierung kann es einschließen die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen festgelegten Betrag zu modifizieren, wenn das Verhältnis oder der Unterschiedswert einen Schwellenwert übersteigt.
Die Modifizierung kann es einschließen die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen variablen Betrag zu modifizieren, der mit dem Verhältnis oder dem Unterschiedswert in Beziehung steht.
Pulsaktivierung einer Lichtquelle kann es einschließen eine Laserdiode bei einem Arbeitszyklus von weniger als 50% zu betreiben.
Alternativ kann der erste Lichtwert ein Lichtveränderungssignal sein, das eine Lichtveränderung High-Low oder eine Lichtveränderung Low-High darstellt, und Modifizierung der Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung kann es umfassen die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als eine Funktion des Lichtveränderungssignals zu modifizieren.
Die Modifizierung kann es einschließen die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen festgelegten Betrag in einer mit dem Lichtveränderungssignal in Beziehung stehenden Richtung zu modifizieren.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Nachtsichtsystems im Einklang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
2 ein schematisches Diagramm einer Fahrzeug-Arbeitsumgebung ist, in welcher die vorliegende Erfindung zum Vorteil genutzt werden kann.
3 ein Graph ist, der die Zeiteinstellung der Nachtsichtsignale für die Fahrzeuge von 2 im Einklang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ein Logik-Ablaufdiagramm eines Betriebsverfahrens des Nachtsichtsystems im Einklang mit der vorliegenden Erfindung ist.
Unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugsnummern benutzt werden um identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren, veranschaulicht 1 nun ein Nachtsichtsystem 10, um Objekte bei relativ geringen Pegeln sichtbaren Lichts zu detektieren. Das System 10 kann in einer Mehrzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann das System 10 in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um es einem Fahrer zu erlauben bei Nacht Objekte zu sehen, die dem nackten Auge ansonsten nicht sichtbar wären. Wie veranschaulicht schließt das System 10 einen Regler 11, ein Beleuchtungs-Untersystem 13, einen Empfänger 15, und – in einer alternativen, unten beschriebenen Ausführungsform – eine Sekundärlichtquelle 21 ein.
Mehrere der Systemkomponenten können innerhalb eines Gehäuses 12 eingeschlossen sein. Es sollte jedoch klar sein, daß die innerhalb von Gehäuse 12 enthaltenen Komponenten an verschiedenen Orten innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein könnten, in welchem Fall das Gehäuse 12 möglicherweise nicht gebraucht wird. Zum Beispiel könnten die Komponenten des Systems 10 an verschiedenen Arbeitsorten in dem Kraftfahrzeug derart angeordnet sein, daß ein einzelnes Gehäuse 12 nicht notwendig wäre. Gehäuse 12 wird bereitgestellt um die verschiedenen Komponenten des Systems 10 zu umschließen und zu schützen. Gehäuse 12 kann aus einer Mehrzahl von Materialien – einschließlich Metalle und Kunststoffe – konstruiert sein.
Wie unten genauer besprochen wird, kann das System 10 benutzt werden um irgendein reflektierendes Objekt in Betriebsnähe zu dem System 10 zu detektieren, wie etwa Objekt 24.
Der Regler 11 ist bevorzugt ein Regler auf Mikroprozessorbasis einschließlich Treiberelektronik für das Beleuchtungs-Untersystem 13 und Empfänger 15, und Bildverarbeitungslogik für das Anzeigesystem 30. In einer unten beschriebenen, alternativen Ausführungsform schließt Regler 11 außerdem eine Treiberelektronik für die Sekundärlichtquelle 21 ein. Alternativ kann Anzeigeeinheit 30 ihre entsprechende eigene Regellogik einschließen, um Bilddaten zu erzeugen und zu rendern.
Das Beleuchtungs-Untersystem 13 schließt eine NIR-Lichtquelle 14, eine strahlbildende Optik 16 und eine Koppler 17 zwischen diesen beiden ein. Durch die vorliegende Erfindung werden viele Lichtquellen und Optikanordnungen in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann die Lichtquelle 14 ein NIR-Diodenlaser sein; die strahlbildende Optik 16 kann ein optisches Dünnschichtbauteil gefolgt von einem holographischen Diffusor sein, deren gemeinsamer Zweck es ist ein Strahlenmuster in der Richtung von Pfeil A zu bilden, das mit dem für normale Fahrzeug-Frontscheinwerfer verwendeten Aufblendmuster vergleichbar ist; und der Koppler 17 zwischen der Lichtquelle 14 und Optik 16 kann ein Glasfaserkabel sein.
Das Beleuchtungs-Untersystem beleuchtet die Fahrumgebung ohne Fahrer in entgegenkommenden Fahrzeugen zu blenden, weil das NIR-Licht dem menschlichen Auge nicht sichtbar ist. Die Lichtquelle 14 kann einen NIR-Diodenlaser oder eine Licht emittierend Diode umfassen; oder irgendeine andere NIR-Quelle, die mit Frequenzen üblicher Video-Bildgebungsraten (30–60 Hz) oder höher ein- und ausgeschaltet werden kann. Zum Beispiel kann die Lichtquelle 14 einen Einzelstreifen-Diodenlaser, Modellnummer S-81-3000-C-200-H, hergestellt von Coherent Inc, in Santa Clara, Kalifornien, einschließen. Weiterhin kann der Koppler ein Glasfaserkabel sein, oder die Lichtquelle könnte durch einen steifen Verbinder direkt an das optische Bauteil 16 gekoppelt sein, in welchem Fall der Koppler eine einfache Linse oder eine reflektierend Komponente wäre. Abhängig von den Streucharakteristika der Lichtquelle 14 kann der Koppler 17 möglicherweise ganz weggelassen werden.
Obwohl das System 10 vorzugsweise eine NIR-Laserlichtquelle verwendet, kann eine alternative Ausführungsform von System 10 an Stelle des Infrarot-Diodenlasers eine herkömmliche NIR-Lichtquelle mit Licht emittierender Diode oder jeglichen anderen Typ von NIR-Lichtquelle einsetzen, so lange sie zu einem gepulsten Betrieb in der Lage ist.
Die Sekundärlichtquelle 21 wird als eine Triggerpuls-Lichtquelle benutzt. Die Sekundärlichtquelle kann jeglichen Typ von gepulster Lichtquelle umfassen, ist bevorzugt aber eine Infrarotlichtquelle, die bei einer anderen Wellenlänge arbeitet wie Primärlichtquelle 14. Die Sekundärlichtquelle 21 kann benutzt werden um die Gatterung der Primärlichtquelle und des Empfängers 15 zu synchronisieren, um die Blendeffekte zu beseitigen, welche möglich sind wenn zwei ähnlich ausgerüstete Fahrzeuge sich einander aus entgegengesetzten Richtungen nähern.
Die Sekundärlichtquelle 21 ist außerdem konfiguriert um Licht in der gleichen Richtung wie das Beleuchtungs-Untersystem 13 auszusenden, was durch Richtungspfeil A angedeutet ist, welcher der Vorwärts-Fahrtrichtung des Fahrzeugs entspricht.
Die Sekundärlichtquelle kann außerdem konfiguriert sein um Licht in der Richtung von Anzeigepfeil B auszusenden, welcher der Richtung rückwärts des Fahrzeugs entspricht. Der rückwärts gerichtete Triggerpuls wird benutzt um die Nachtsicht-Beleuchtungssysteme von gewöhnlich ausgerüsteten, in gleicher Richtung fahrender Fahrzeuge – wie unten unten unter Bezug auf 4 genauer beschrieben – zu synchronisieren. Kann die gleiche Lichtquelle physisch nicht konfiguriert werden, um Licht bei der zweiten Wellenlänge sowohl in Richtung A wie auch in Richtung B auszusenden, können zwei getrennte Lichtquellen notwendig sein.
In einem derartigen Fall würde die zusätzliche Lichtquelle eine mit der Sekundärlichtquelle identische Tertiärlichtquelle sein. Um von der Sekundärlichtquelle 21 in Richtung A ausgesandtes Licht von in Richtung B ausgesandtem Licht zu unterscheiden, ist die Sekundärlichtquelle in der Lage Pulse unterschiedlicher Dauer zu senden. Die Pulsweite kann dann von anderen Fahrzeugen benutzt werden, um zu bestimmen ob das von der Sekundärlichtquelle eines anderen Fahrzeugs detektierte Licht von der Vorderseite des Fahrzeugs oder von der Rückseite des anderen Fahrzeugs kam. Selbstverständlich können andere – oder zusätzliche – Charakteristika als die Pulsweite einen vorwärts gerichteten Triggerpuls (T_F) von einem rückwärts gerichteten Triggerpuls (T_R) unterscheiden. Zum Beispiel kann sich die Wellenlänge des Lichts unterscheiden.
Es kann mehr als ein rückwärts gerichteter Triggerpuls (T_R1, T_R2) notwendig sein, um Synchronisierinformationen zu einem Referenzfahrzeug folgenden Fahrzeugen zu befördern. Somit schließt die Sekundär-(oder Tertiär-)Lichtquelle die Fähigkeit ein weiterhin den normalen, rückwärts gerichteten Triggerpuls (T_R1) von dem synchronisierten, rückwärts gerichteten Triggerpuls (T_R2) zu unterscheiden. Diese Charakteristika können wieder eine unterschiedliche Pulsweite und/oder Wellenlänge des Lichts (dritte Lichtwellenlänge) sein. Eine andere Unterscheidungscharakteristik kann einen Doppelpuls einschließen.
Der Empfänger 15 schließt eine NIR-empfindliche Kamera 20 und einen optischen Bandpaßfilter 22 ein. Die NIR-empfindliche Kamera 20 liefert ein auf von Kamera 20 empfangenes, reflektiertes Infrarotlicht reagierendes Videosignal. Die Kamera 20 kann eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera umfassen. In einer Ausführungsform des Systems 10 ist die CCD-Kamera die Kamera mit Modellnummer STC-H720, hergestellt von Sentech Sensor Technologies America Inc.
Von dem Beleuchtungs-Untersystem 13 ausgesandtes und von Objekt 24 in der Umgebung reflektiertes Infrarotlicht wird von der NIR-empfindlichen Kamera 20 empfangen. Das Videosignal wird zu dem Regler 11 oder direkt zu dem Anzeigemodul 30 übermittelt, wo es verarbeitet und angezeigt wird, um es dem Fahrzeugführer zu erlauben das Objekt 24 zu sehen. Die Anzeige 30 kann ein Fernsehschirm, ein CRT, LCD oder ähnliches sein, oder ein innerhalb des Kraftfahrzeugs positioniertes Heads-Up-Display sein, um es dem Benutzer zu erlauben von dem System 10 beleuchtete Objekte zu sehen.
Der optische Bandpaßfilter 22 wird bereitgestellt um das von dem Objekt 24 reflektierte Licht zu filtern. Speziell erlaubt es der Filter 22 nur Licht innerhalb des NIR-Lichtspektrums von der Kamera 20 empfangen zu werden, Vorzugsweise gestattet der Filter 22 eine maximale Lichmansmission bei einer Wellenlänge gleich jener von der NIR-Lichtquelle 14 erzeugten Wellenlänge. Ein Vorteil der Benutzung des Filters 22 ist es, daß der Filter 22 eine Sättigung der Pixelelemente (d.h. Ausblühungen) in der Kamera 20 durch sichtbares, von den Frontscheinwerfern anderer Kraftfahrzeuge emittiertes Licht verhindert. Der Filter 22 ist vorzugsweise nahe einer Empfängslinse in der Kamera 20 angeordnet.
Der Lichtsensor 19 schließt in einer ersten Ausführungsform eine Photodiode oder Photozelle oder einen ähnlichen, in dem Empfängermodul 15 eingebauten und – wie etwa durch Bandpaßfilter 22 – gefilterten Lichtsensor ein, um nur auf Licht bei der gleichen Wellenlänge wie Primärlichtquelle 14 empfindlich zu sein. Alternativ könnte das durchschnittliche Ausgabesignal der Kamera 20, räumlich über einen Teil oder ihr gesamtes Sehfeld hinweg integriert, als der Lichtsensor 19 dienen. In einer Ausführungsform ist der Lichtsensor 19 konfiguriert um Licht bei jener der Sekundärlichtquelle 21 entsprechenden Wellenlänge zu detektieren. Die Wellenlänge des von der Sekundärlichtquelle emittierten Lichts ist vorzugsweise verschieden von der Wellenlänge des von der Primärlichtquelle 14 emittierten Lichts.
Unter Bezug auf 2 ist dort nun eine Fahrzeug-Betriebsumgebung gezeigt, in der die vorliegende Erfindung zum Vorteil genutzt werden kann. In 2 sind zwei Fahrzeuge 50, 52 sich einander aus entgegengesetzten Richtungen nähernd gezeigt, und ein Fahrzeug 51 ist dem Fahrzeug 52 folgend gezeigt. Beide Fahrzeuge 50, 52 sind ähnlich mit einem Nachtsichtsystem 10 im Einklang mit der vorliegenden Erfindung augerüstet. Wären die Beleuchtungsquellen der Fahrzeuge 50 und 52 gleichzeitig an, so würden die jeweiligen Empfänger beider Fahrzeuge 50, 52 von den Beleuchtungsvorrichtungen des Fahrzeugs gegenüber gesättigt oder „geblendet". In der vorliegenden Erfindung wird dies vermieden, indem die Beleuchtungsvorrichtung und der Empfänger als Funktion eines von Lichtsensor 19 bestimmten Taktsignals Ein oder Aus gegattert wird.
Unter Bezug auf 3 ist dort nun ein Taktungsgraph gezeigt, der die Nachtsichtsignale für die Fahrzeuge 50, 52 von 3 im Einklang mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der obere Abschnitt von 3 veranschaulicht die in dem aktiven Nachtsichtsystem benutzte Pulsfolge für die Primärlichtquelle von Fahrzeug 50 (2). Die Primärlichtquellen-Pulse sind als Bezugsnummern 60 angedeutet. Die gepulste Lichtquelle wird mit einem Arbeitszyklus von weniger als 50% betrieben. Ähnlich arbeiten der Empfänger 15 – und speziell die Kamera 20 – nur während dem Abschnitt des Zyklus, wenn die Primärlichtquelle an ist. Ähnlich ist die gepulste Lichtquelle des sich nähernden Fahrzeugs 52 (2) in dem unteren Abschnitt von 3 veranschaulicht, wobei die Primärlichtquellen-Pulse mit Bezugsnummer 62 angedeutet sind. Fahrzeug 52 betreibt seine Primärlichtquelle ebenfalls mit einem Arbeitszyklus unterhalb 50%. Sind die beiden sich nähernden Fahrzeuge in der Lage ihre jeweiligen Lichtpulse derart zu synchronisieren, daß sie zueinander außer Phase liegen, so wird Blendung der Nachtsichtsysteme vermieden. Wie hierin beschrieben wird der Lichtsensor 19 benutzt, um sicherzustellen daß die einander gegenüberliegenden Nachtsichtsysteme phasenversetzt zueinander synchronisiert werden.
Speziell wird der Lichtsensor 19 in der ersten Ausführungsform während des Intervalls 64 zwischen Zeitabschnitten t₃ und t₅ aktiviert, wenn die Primärlichtquelle nicht aktiv ist. In anderen Worten werden Lichtquellendaten zwischen benachbarten Pulsen der Primärlichtquelle gesammelt. Das Intervall 64 zwischen den Laserpulsen wird in zwei Zeitfenster 66, 68 ungefähr gleicher Länge aufgeteilt. Der Lichtsensor 19 und die zugehörige Elektronik integrieren das in jedem Fenster 66, 68 empfangene Licht, um ein jeweiliges Lichtintensitätssignal zu erzeugen. Das Lichtintensitätssignal für das erste Fenster 66 wird von Bezugsnummer 70 dargestellt, und das Lichtintensitätssignal für das nachfolgende Fenster 68 wird von Bezugsnummer 72 dargestellt. Das Lichtintensitätssignal 70 ist größer als das Lichtintensitätssignal 72, weil der Lichtsensor das von der Primärlichtquelle des Fahrzeugs gegenüber ausgesandte Licht (als Lichtpuls 62 gezeigt) für die Dauer des ersten Zeitfensters 66 „sieht". Im Gegensatz dazu wird der Lichtsensor für die Dauer des zweiten Zeifensters 68 nur einen Teil der Zeit durch die Primärlichtquelle des Fahrzeugs gegenüber erregt. Dieser Unterschied in den Lichtintensitätssignalen 70, 72 deutet dem Regler des Nachtsichtsystems von Fahrzeug 50 an, daß ein sich näherndes Fahrzeug bei der Wellenlänge der Primärlichtquelle Licht aussendet, welches nicht genau in Phase oder phasenversetzt mit der Primärlichtquelle des ersten Fahrzeugs ist.
Auf Grundlage der für die gepulsten Primärlichtquellen von Fahrzeug 50 und Fahrzeug 52 gezeigten anfänglichen, zufälligen Phasenbeziehung detektiert der Regler von Fahrzeug 50 folglich, daß die erste Hälfte 66 des Fensters 64 „heller" ist als die zweite Hälfte 68 des Fensters 64. Ähnlich detektiert der Regler von Fahrzeug 52 die umgekehrte Situation. Speziell detektiert Fahrzeug 52, daß das Lichtintensitätssignal 74 in der ersten Zeitdauer weniger intensiv ist als das Lichtintensitätssignal 76 in der zweiten Zeitdauer des Intervalls zwischen Lichtpulsen von der Primärlichtquelle.
Wieder unter Bezug auf Fahrzeug 50 verlegt der Regler von Fahrzeug 50 den nächsten Lichtpuls 80 von dort vor, wo er ansonsten aufgetreten wäre, wie durch Bezugsnummer 82 angedeutet, weil das Lichtintensitätssignal 70 während der ersten Zeitdauer 66 größer ist als das Lichtintensitätssignal 72 während der zweiten Zeitdauer 68. Unter Bezug auf Fahrzeug 52 wird der nächste Lichtpuls 84 in der Folge ähnlich von der Zeit verzögert, zu welcher er sonst aufgetreten wäre, wie von Bezugsnummer 86 angedeutet, weil während des Intervalls zwischen jeweiligen Lichtpulsen das Lichtintensitätssignal 74 während der ersten Zeitdauer kleiner war als das Lichtintensitätssignal 76 während der zweiten Zeitdauer. In darauf folgenden Pulsen werden weitere Anpassungen wie erforderlich vorgenommen, um die beiden Pulsfolgen in einen möglichst phasenversetzten Zustand zu bringen. Der Betrag der Pulsverzögerung oder Pulsvorverlegung kann entweder fest oder im Fall des Fahrzeugs 50 als eine Funktion des relativen Unterschieds zwischen oder des Verhältnisses der beiden Lichtintensitätssignale 70, 72 variabel sein; und der Signale 74, 76 im Fall des Fahrzeugs 52.
Alternativ werden der Lichtsensor 19 und die zugehörige Elektronik wie zuvor während der Zeitdauern t₃ und t₅ aktiviert, wenn die Primärlichtquelle nicht aktiv ist; anstatt das während dieser Dauer empfangene Licht zu integrieren schauen der Sensor und die Elektronik jedoch nach Übergängen in der Lichtintensität, die eine Schwellenhöhe und -schroffheit übersteigen. Die Übergänge können von niedriger Intensität zu hoher Intensität oder umgekehrt sein. Unter Bezug auf 3 detektiert Fahrzeug 50 zum Beispiel zu Zeit t₄ einen einzelnen Übergang von High zu Low, da der Strahl von Fahrzeug 52 ausgeschaltet wird, und Fahrzeug 52 detektiert zu Zeit t₅ einen einzigen Übergang von Low zu High, da der Strahl von Fahrzeug 50 eingeschaltet wird. Die Detektion eines einzigen Übergangs von High zu Low bringt Fahrzeug 50 dazu seine Pulse zu geringfügig früheren Zeiten zu verschieben; die Detektion eines einzigen Übergangs von niedrig zu hoch bringt Fahrzeug 52 dazu seine Pulse zu geringfügig späteren Zeiten zu verschieben. An irgendeinem Punkt werden die Lichtpulse aufhören sich zu überlappen, und jedes Fahrzeug wird einen Übergang von niedrig zu hoch sehen, gefolgt von einem Übergang von hoch zu niedrig. Jedes Fahrzeug fährt fort die Phase seiner Lichtpulse anzupassen, bis die Pulse des anderen Fahrzeugs genau zwischen seinen eigenen zentriert sind.
Alternativ schaltet ein Fahrzeug, das ein anderes mit Nachtsicht ausgestattetes, sich ihm näherndes Fahrzeug detektiert, die Phase seiner Pulsfolge – unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren – sofort genau so, um phasenversetzt mit dem sich nähernden Auto zu liegen.
Unter Bezug auf 4 ist dort nun ein Logik-Ablaufdiagramm eines Betriebsverfahrens eines Nachtsichtsystems im Einklang mit dem Anti-Blend-Schema von 3 gezeigt. Die Logik beginnt in Schritt 200 mit Betrieb der Primärlichtquelle des mit Nachtsich ausgestatteten Fahrzeugs in einem Pulsmodus bei einem Lastzyklus von weniger als ungefähr 50%. In Block 202 bestimmt der Lichtsensor während der „Aus"-Zeit der Nachtsicht-Primärlichtquelle erste und zweite Lichtintensitätswerte, welche der detektierten Lichtmenge in der ersten Hälfte der Zeitdauer „Aus" und der zweiten Hälfte der Zeitdauer entsprechen, wenn die Primärlichtquelle aus ist. Diese beiden Werte werden in Block 204 verglichen, um einen Verhältnis- oder Unterschiedswert zu erzeugen. In Block 206 wird die Zeiteinstellung der Primärlichtquellen-Pulse als eine Funktion des in Block 204 erzeugten Unterschiedswerts oder -verhältnisses modifiziert.
Alternativ kann die Primärlichtquellen-Pulseinstellung so lange in festen Inkrementen modifiziert werden, bis der Verhältnis- oder Unterschiedswert einen Schwellenbetrag übersteigt. Auf diese Weise wird die Nachtsicht-Primärlichtquelle des Fahrzeugs zu jeglicher detektierten Nachtsicht-Lichtquelle von einem ähnlich ausgerüsteten Fahrzeug phasenversetzt sein, wenn die Lichtintensitätswerte in den ersten und zweiten Zeitfenstern ungefähr gleich sind.
Aus dem vorstehenden ist zu erkennen daß der Technik ein neues und verbessertes aktives Fahrzeug-Nachtsichtsystem erbracht wurde, welches gegenüber bisherigen Fahrzeug-Nachtsichtsystemen Vorteile besitzt. Die vorliegende Erfindung stellt ein aktives Nachtsichtsystem und ein damit in Beziehung stehendes Verfahren bereit, welches die Blendeffekte naher, ähnlich ausgerüsteter Fahrzeuge mildert. Das Anti-Blend-Schema der vorliegenden Erfindung synchronisiert die gepulsten Lichtquellen jeweiliger, sich einander aus entgegengesetzten Richtungen nähernder Fahrzeuge ohne die Verwendung von GPS oder irgendeiner anderen externen Referenzquelle, um phasenversetzt zu liegen. Ein Nachtsichtsystem im Einklang mit der vorliegenden Erfindung schließt eine Beleuchtungsvorrichtung wie etwa eine NIR-Lichtquelle und eine strahlenbildende Optik zur Beleuchtung eines Bereichs in Richtung der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs ein. Ein Empfänger, wie etwa eine Kamera, empfängt von Objekten in dem beleuchteten Bereich reflektiertes Licht und erzeugt ein auf das empfangene Licht reagierendes Videosignal. Ein Lichtsensor, wie etwa eine Photodiode, erzeugt ein Lichtintensitätssignal in Reaktion auf die Detektion von Licht bei ungefähr der gleichen Wellenlänge wie das von der gepulsten Lichtquelle ausgesandte Licht. Der Regler ist angepaßt um das Lichtintensitätssignal während erster und zweiter Zeitdauern zwischen Pulsen der Lichtquelle zu empfangen. Die Lichtintensitätssignale werden währen ersten und zweiten Zeitdauern verglichen, und die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung wird in Reaktion auf einen Unterschied in den jeweiligen Lichtintensitäts-Niveaus während der ersten und zweiten Zeitdauern modifiziert. Der Unterschied in den Lichtintensitäts-Niveaus während den jeweiligen Zeitdauern deutet an, daß eine andere Lichtquelle bei ungefähr der gleichen Wellenlänge wie die gepulste Lichtquelle vorhanden ist, sich aber nicht genau in Phase oder phasenversetzt zu der gepulsten Lichtquelle des Referenzfahrzeugs befindet. Folglich wird die Zeiteinstellung der gepulsten Lichtquelle derart modifizier, daß die Lichtintensitäts-Niveaus während der inaktiven Zeitdauer im Wesentlichen konstant sind. Dies ist dafür bezeichnend, daß die gepulste Lichtquelle des entgegenkommenden Fahrzeugs genau phasenversetzt zu der gepulsten Lichtquelle des gegenwärtigen Fahrzeugs ist.
Während die Erfindung in Verwindung mit einer oder mehrerer Ausführungsformen beschrieben wurde, wird man erkennen daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränk ist, und daß verschiedene Alternativen, Modifikationen oder Äquivalente konstruiert werden könnten, ohne sich vom Gegenstand der Erfindung zu entfernen.

Claims

Ein Nachtsichtsystem (10) für ein Fahrzeug, das umfaßt: eine gepulste Lichtquelle (14) zur Beleuchtung eines Bereichs nahe des Fahrzeugs, die in einer vorherbestimmten Puls-Zeiteinstellung arbeitet; einen Empfänger (15) einschließlich einer Kamera (20); und einen Lichtsensor (19) zur Erzeugung mindestens eines Signals in Reaktion auf Detektion von Licht; eine Anzeige (30); und einen Regler (11), der programmiert ist um das mindestens eine Signal von diesem Lichtsensor (19) zu empfangen und diese Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung auf Grundlage des empfangenen Signals oder der Signale von dem Lichtsensor (19) zu modifizieren; dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (19) arbeitet um in Reaktion auf die Detektion von Licht bei ungefähr der gleichen Wellenlänge wie das Licht von der Lichtquelle (14) erste und zweite Lichtintensitätssignale zu erzeugen, die ersten und zweitem Zeitdauern zwischen Pulsen der Lichtquelle entsprechen; und der Regler weiterhin arbeitet um diese ersten und zweiten Lichtintensitätssignale zu vergleichen und die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als eine Funktion entweder einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Lichtintensitätssignalen oder eines Verhältnisses zwischen den ersten und zweiten Lichtintensitätssignalen zu modifizieren.
Ein Nachtsichtsystem wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem der Regler (11) programmiert ist um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen festen Betrag zu modifizieren, wenn der Verhältnis- oder Unterschiedswert einen Schwellenwert übersteigt.
Ein Nachtsichtsystem wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem der Regler (11) programmiert ist um die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung um einen variablen Betrag zu modifizieren, das zu dem Verhältnis- oder Unterschiedswert in Beziehung steht.
Ein Nachtsichtsystem wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem der Lichtsensor (19) arbeitet um ein Lichtveränderungssignal zwischen Pulsen der Lichtquelle in Reaktion auf die Detektion einer Veränderung in der Intensität des Lichts bei ungefähr der gleichen Wellenlänge wie Licht von der Lichtquelle (14) zu detektieren, und der Regler (11) programmiert ist um das Licht veränderungssignal von dem Lichtsensor (19) zu empfangen, das einer Zeitdauer zwischen Pulsen der Lichtquelle entspricht, und die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als eine Funktion des Lichtveränderungssignals zu modifizieren.
Ein Nachtsichtsystem wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, in dem das System einen gegatterten Empfänger zum Empfang Licht umfaßt, das von durch die gepulste Lichtquelle beleuchteten Objekten (24) in der Umgebung reflektiert wird; und ein auf das empfangene Licht reagierendes Signal zu erzeugen; und die gepulste Lichtquelle (14) eine Laserdiode ist, die bei einem Arbeitszyklus von weniger als 50% arbeitet.
Ein Nachtsichtsystem wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, in dem der Lichtsensor (19) entweder eine Photozelle, Photodiode oder eine Kamera ist.
Ein Verfahren für ein aktives Nachtsichtsystem für ein Fahrzeug, das umfaßt: Pulsaktivierung einer Lichtquelle (14), um einen Bereich nahe des Fahrzeugs zu beleuchten, wobei die Lichtquelle (14) bei einer ersten Wellenlänge und einer vorherbestimmten Puls-Zeiteinstellung arbeitet; Detektion von Licht bei der ersten Wellenlänge während einer ersten Zeitdauer zwischen jeweiligen Pulsen der Lichtquelle (14), um einen ersten Lichtwert zu erzeugen; und die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung mindestens auf Grundlage des ersten Lichtwertes zu modifizieren; dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lichtwert ein erster Lichtintensitätswert ist; und das Verfahren es weiterhin umfaßt während einer zweiten Zeitdauer zwischen jeweiligen Pulsen der Lichtquelle Licht bei der ersten Wellenlänge zu detektieren, um einen zweiten Lichtintensitätswert zu erzeugen; und die Modifizierung der Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung es umfaßt die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als Funktion entweder eines Verhältnisses zwischen den ersten und zweiten Lichtintentsitätswerten oder einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Lichtintensitätswerten zu modifizieren.
Ein Verfahren wie in Anspruch 7 beansprucht, in dem der erste Lichtwert ein Lichtveränderungssignal ist, das eine Veränderung von High nach Low oder eine Veränderung Low nach High darstellt, und die Modifizierung der Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung es umfaßt die Lichtquellenpuls-Zeiteinstellung als eine Funktion des Lichtveränderungssignals zu modifizieren.