机动车的前照灯系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于机动车的前照灯系统，其包括至少一个光源和光束成形器件，所述光束成形器件用于产生具有基本水平的明暗界限(11)的主光束(10)和在主光束(10)的明暗界限(11)之上的、在限定的方位角范围内的标记光束(12、13)。所述光束成形器件能够在至少两个静止状态之间切换，这两种状态通过标记光束(12、13)的上部明暗界限(14)的走向变化而相互区分。
【专利说明】机动车的前照灯系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于机动车的前照灯系统，借助该前照灯系统可以产生所谓的标记光线。
【背景技术】
[0002]在行驶的车辆中所使用的支持两种适合的工作状态(即远光和近光)的机动车的前照灯系统在近几十年来得以推广。在远光模式中射出更宽地散开的光束，其中不仅位于车辆前方的车道、而且在车道上方或车道边缘的物体可以被清楚地看到，但是其缺点在于，对面驶来的交通参与者被炫目。近光基本仅指向车道，因此能够避免使迎面的交通人员炫目，但是对没有直接位于车道表面的物体的可识别性却受到限制。
[0003]为了改善对这种物体的感知度，在近年来提出一种额外支持标记光线的前照灯系统，该标记光线通常是较窄地受限的光束，借此可以有针对性地照射机动车周围被检测的物体，使得驾驶员可以注意到它的存在或快速安全地识别上述物体。尤其由DE 10 2009035 743 Al已知一种具有光源和移动光阑形式的光束成形器件的前照灯系统,该器件可以产生具有基本水平的明暗界限的主光束，同时产生在主光束明暗界限之上的、在限定的方位角范围内的标记光束。这些光阑之一包括其上构成凹口的水平棱边,其中光线从上述凹口射出以构成标记光束。
[0004]所述凹口和由其限定的标记光束尤其在垂直方向上越宽，则驾驶员能够越快速和可靠地看到被标记的物体，但是人员被标记光束炫目的危险也越大。比炫目作用更危险的是，人员将标记光束错误地理解为驾驶员的信号，即该人员已经被看到并且允许横跨车道。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于机动车的前照灯系统，其一方面能够产生竖向延展的标记光束，该光束使得机动车驾驶员快速和可靠地感知到被标记光束照到的物体，而另一方面可以避免人员被标记光束炫目。
[0006]本发明通过一种用于机动车的前照灯系统得以解决，其具有至少一个光源和光束成形器件，所述光束成形器件用于产生具有基本水平的明暗界限的主光束和在主光束的明暗界限之上的、在限定的方位角范围内的标记光束。所述光束成形器件能够在至少两个静止状态之间切换，这两种状态通过标记光束的上部的明暗界限的走向变化而相互区分。当标记光束的明暗界限位于被照射的人员的头部高度以下时，可以避免人员的炫目并且在理想情况下人员也不会觉察到标记光束。即使被照射的人员觉察到其身体的一部分被光线照至IJ，而只要该标记光束不照到他的眼睛，便不会识别出该光线的来源。所以该人员不会将照到他的光与特定的机动车相关联，因此也不会错误地认为该光线表示对他发出的信号。
[0007]根据本发明的第一技术方案，前照灯系统包括多个可以由光束成形器件开关的光源，其中至少两个用于形成标记光束。当在第一静止状态中所述至少两个光源被接通时，能够大面积地标记对象；如果待标记的对象是人，则所述至少两个光源中的至少一个光源被关闭，使人员的头部不会被照射，因此标记光束不会被已标记的人员觉察或人员至少不会识别出该光束的来源。在该技术方案中光束成形器件主要是电气的或电子的装置。
[0008]根据第二种技术方案，所述光束成形器件包括至少一个移动的第一光阑，所述第一光阑在第一和第二静止状态中分别保持在不同的位置上。
[0009]所述光束成形器件还可以包括第二光阑，所述第二光阑具有伸长的棱边，该棱边至少在第一或第二静止状态中界定所述主光束的明暗界限，并且所述第二光阑还具有与所述棱边邻接的、被留空的、限定标记光束的开口。这种开口优选是在第二光阑中朝向棱边打开的凹口。
[0010]为了避免人员的头部被照射，第一光阑在第二静止状态中遮盖第二光阑的开口的局部。如果第一光阑也在第一静止状态中遮挡所述开口的局部，则第二静止状态中的遮挡大于第一静止状态中的遮挡。
[0011]根据一种扩展设计，所述第一光阑具有在第二静止状态中伸入到所述开口内的尖部。因此尤其可以产生标记光束的一种横截面，其虽然将人员的头部留在黑暗处，但是头部右侧和左侧的环境仍可被照亮。
[0012]在前照灯系统的第三静止状态中，尤其当不射出标记光线时，第一光阑完全遮住所述开口。
[0013]根据一种实用的扩展设计，第二光阑也可以运动。在上述第一至第三状态中，第二光阑的位置始终相同。优选通过第二光阑的运动使主光束的明暗界限移动，尤其在近光和远光之间切换。
[0014]为了驱使第一光阑运动，第一光阑可以与滑槽耦连，第一光阑通过摆动的凸块被驱动。如果第二光阑如上述也是可运动的时，相同的凸块或与其耦连运动的第二凸块可以与第二光阑的滑槽配合作用。
[0015]为了能够将标记光束指向机动车周围的对象，所述光束成形器件优选构成至少沿方向角的方向可转动的组件。至少一个光源优选也属于这种组件。
[0016]所述系统优选还包括环境传感器(例如摄像头)和与环境传感器相连接的处理和控制单元，所述处理和控制单元用于根据环境传感器的信息在至少第一和第二静止状态中进行选择。处理和控制单元尤其是微处理器，其中可以执行用于识别人员和其它可能的待标记对象的图像处理程序。
[0017]该处理和控制单元可以被设定为，根据环境传感器的信息控制组件的转动，尤其将标记光束指向根据环境传感器的信息识别出的对象。
[0018]处理和控制单元还可以实用地与车辆转向装置耦连，用于当处理和控制单元没有检测到被标记光束照射的对象时，组件与转向装置耦连地转动。
[0019]为了合理地决定是否应调整至第一或第二静止状态，处理和控制单元应该可以对环境传感器检测到的对象进行分类。这种分类可以包括一方面人与动物之间的不同，另一方面人与无生命对象之间的不同，也可以考虑的是，在有生命的对象和无生命的对象之间的分类，因此即使是在车道边缘的动物也可能不会被标记光束刺激。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]根据如下附图对实施例的说明，获得本发明的其它特征和优点。由说明和附图还可知未在权利要求中提及的实施例的特征。这些特征也能够以与此处特定公开的组合不同的方式出现。在相同的语句中或者以另一种上下文的方式相互涉及了本发明的多个特征，但是这种情况并不证明，这些特征只能以特定公开的组合出现；取而代之的是，只要不影响本发明的功能性，也可以从多个这种特征中去除或更换单个特征。在附图中:
[0021]图1示出按照本发明的第一种结构设计的、具有电子光线成形器件的前照灯系统的不意图；
[0022]图2示出被前照灯系统照明的场景的示意图；
[0023]图3示出具有机械光束成形器件的前照灯系统的第一结构设计；
[0024]图4示出具有机械光束成形器件的前照灯系统的第二结构设计；
[0025]图5a_c示出图4的前照灯系统的变型方案；和
[0026]图6示出具有机械光束成形器件的前照灯系统的第三结构设计。
【具体实施方式】
[0027]在图1中示意显示的前照灯系统包括两个用于机动车的前照灯1，它们基本相同或相互镜像构造，并且为了简单仅显示了其中之一，所述前照灯系统还包括电子摄像头2或雷达系统，以及微处理器3。前照灯I和摄像头2通常这样安装在机动车上，使得车辆前部的环境被照射或覆盖。
[0028]前照灯I包括多个布置成二维矩阵的光源，尤其是白光LED4，以及透镜5或透镜装置，其布置在LED4的前面，用于将该矩阵映射到位于车辆前部的环境中。微处理器3控制LED4的运行。其支持远光工作模式，其中矩阵的全部LED4处于工作状态，用于产生在车道和环境的宽度上散射的光束，并且支持近光模式，其中仅位于矩阵上部的、用稀疏的阴影表示的区域6中LED4处于工作状态，用于照亮位于车辆前部的车道，但是其中不会射出向上的、能够使迎面交通者炫目的光线。
[0029]摄像头2向微处理器3持续提供车辆前方道路和其附近环境的图像。图2示意显示了这种在车辆前方延伸的车道8和在车道边站立的人员9的图像。由于透镜的成倒像的功能，区域6的LED照亮了位于水平线或地平线以下的一半的图像，如在图1和图2中通过分别对应的阴影所示，也就是说产生了具有上部的明暗界限11的近光束10，该明暗界限11在图2中接近在水平线或地平线以下延伸。
[0030]微处理器3针对由摄像头2提供的图像使用已知的且不再赘述的图像分析方法，用以识别在车道上或在车道附近的潜在的与安全性相关的对象，尤其是自身没有光源的可能被车辆驾驶员轻易忽略的对象。若识别出这种对象，则微处理器3进一步决定，识别出的对象是否是人员9。若断定该对象不是人员，则微处理器3选择在近光工作模式下通常关闭的矩阵区域7中的LED下方的较小的一组LED(在此称为4’和4”)，其在矩阵中这样定位，使得其被透镜5映射到已识别的对象上。通过接通LED4’、4”使其产生标记光束12，借助该标记光束12根据已设别对象的大小，全部地或至少大部分地照亮已识别对象。通过已识别对象的突然地发亮，可以使驾驶员对其注意，从而驾驶员可以判定若有必要可以采取机动，用以避开由对象而导致的危险。
[0031]如果微处理器3判定，被识别的对象是人员9，则LED4’、4”中的各个LED4”保持断开，它们离区域6最远并且当接通时它们的光将照到人员的头部。由此获得横截面减小了的标记光束13，该标记光束13的上部明暗界限14在被识别的人员的身体躯干上延伸，使得尽管腿部和可能的小腹被照射，但是人员9的头部留在暗处。
[0032]图3示出按照本发明的第二结构设计的前照灯15的示意图。这种前照灯15包括单独的光源(例如卤素灯16)、能够将卤素灯16的光线集合成指向前的光线的反射器17、透镜5以及多个安置在灯16和透镜5之间的可活动的光阑18、19、20。驱使光阑18、19、20运动的马达未在附图中显示。所述马达通过未在该附图中示出的微处理器3进行控制，该微处理器3如图1所述接收摄像头2的环境图像，用于在这些图像中识别可能与安全性相关的对象并且决定其是否是人员。
[0033]灯16、反射器17、透镜5和光阑18、19、20的马达安装在为了图2中视线而未示出的框架中，并由此构成组件21，该组件21相对于固定在车辆中的安装框架(在此示意地显示为环22)能够方位角地围绕轴线23转动。而驱使组件21围绕轴线23转动的另一个马达同样由微处理器3控制。
[0034]光阑18在图3所示的位置中隐藏在反射器17的下半部。经过光阑18上方的光线被透镜5斜向下地折射至车道上，并且对应于图2的视图构成近光光束10，其明暗界限11在此由光阑18的上棱边24界定。棱边24上的凹口 25在图3的配置中被可围绕轴线26转动的光阑20遮挡。光阑20包括三个具有不同半径的扇形27、28、29。在图3的配置中朝上指向的扇形27具有最大的半径。当具有最小半径的扇形28向上转动时，光阑20开放凹口 25，若具有中等半径的扇形29向上转动时，则凹口 25被部分遮挡。
[0035]光阑19同样是可围绕轴线26转动的圆盘，在其圆周的局部上切割出凹口 30。
[0036]若微处理器3在摄像头2的图像中识别到潜在与安全相关的、待标记的对象，则其首先控制组件21的马达，使其光学轴线31指向该对象。然后根据该对象是否被识别为人员，微处理器控制光阑20的马达，用于将扇形29或28置于凹口 25的前面。然后当光阑19围绕轴线26转动一次时，被识别对象如此频繁地被标记光束照到，其频率与光阑19的凹口30的数量相匹配。如借助图1的构造，标记光束能够从未被近光照射的空间角中射出。在此，或将扇形28、或将扇形29置于凹口 25前，从而确定是产生标记光束12、还是产生明暗界限14位于已标记人员的头部高度以下的标记光束13。
[0037]图4示出图3的结构设计的变型方案，其中可转动的光阑20被薄片状的光阑32代替，该光阑32通过围绕侧向错开的轴线33的转动可以基本垂直地运动。图5a在沿光学轴线31的前视图中示出这种变形方案的光阑18、19、32。光阑32可以在图5a所示的被光阑32遮盖住凹口 25的下部区域的位置和完全开放凹口 25的光阑32的下降位置之间运动。在光阑32的下降位置中，光线通过凹口 25，在前照灯的前方形成标记光束12，其竖向延伸量足够从头到脚地照射车道边的人员。但是当微处理器3检测到这样的人员时，则将光阑32置于所示位置，其中光阑32将人员的头部隔开并且产生高度减小的标记光束13。
[0038]在图4和5a的结构设计中，光阑32比凹口 25宽，因此其能够完全遮盖其下部区域。如在图5b或5c中可见，光阑32也可以是尖形走向的或者与凹口 25窄，使得光阑32的侧面仍能通过光线，但是前照灯的光学轴线31所指向的人员的头部停留在阴影中。
[0039]只要微处理器3没有识别到车辆周围中待标记的对象，则光阑19如此转动，使得其周向上没有凹口 30的部段遮挡凹口 25，因此不产生标记光束。
[0040]图6显示了按照本发明的另一种结构设计的前照灯15的沿光学轴线31的前视示意图。卤素灯16和反射器17与图2和图3相同，并且还具有成倒像的透镜5，并且通过可转动悬挂的支架与组件17相连。两个光阑34、35安装在灯16和透镜5之间并且可以围绕相对支架固定的轴线36转动。在两个光阑34、35中分别切割出切口状的滑槽37、38，凸块39可以穿过滑槽37、38。所述凸块39由臂40支承，臂40在其一侧能够被马达驱动而围绕另一固定轴线41转动。
[0041]两个光阑之一、在此是面向观察者的光阑34在其上边缘具有凹口 25。另一光阑35具有基本直线形的上部边缘并且在图5所示的配置中遮盖凹口 25的局部，使得经过凹口25的保持开放的部分的光线构成适于标记人员的标记光束13。
[0042]前面的光阑34的滑槽37具有与轴线41同心的部段42和远离轴线41的部段43。在图2的配置中，凸块30位于同心部段42的中央的位置，因此光阑34在臂40转动时(凸块39不离开部段42)保持不动。
[0043]后面的光阑35的滑槽38具有两个半径不同的同心部段44、45和连接所述同心部段的部段46。在图2中，凸块位于部段46中。当臂40从所示位置沿逆时针转动时，由此使得光阑35向上运动，直至其完全遮盖凹口 25。在该位置不产生标记光束。因此只要没有检测到待标记的对象，则凸块处于正常位置，即滑槽37、38的左端。若微处理器检测到待标记的人员，则臂40在短时间内从正常位置向图2所示的位置如箭头47所示转动一次或多次。只要臂40位于图6的位置中，便会产生适于标记人员9的、空出人员头部的标记光束13。
[0044]若待标记的对象不是人员，则转臂40被驱动从正常位置越过图6所示的位置、在同心的部段42的整个延伸量上更为大幅度地转动，如通过箭头48所示。其中，当凸块39到达滑槽38的同心部段45时，光阑35向下翻转，使得凹口 25完全释放。
[0045]若臂40继续沿顺时针方向转动，则其凸块39到达部段43，随之光阑34也向下转动，这可以将前照灯切换至远光模式。
[0046]附图标记清单
[0047]I前照灯
[0048]2摄像头
[0049]3微处理器
[0050]4 LED
[0051]5 透镜
[0052]6 区域
[0053]7 区域
[0054]8 车道
[0055]9 人员
[0056]10近光光束
[0057]11明暗界限
[0058]12标记光束
[0059]13标记光束
[0060]14明暗界限
[0061]15前照灯
[0062]16卤素灯[0063]17反射器
[0064]18 光阑
[0065]19 光阑
[0066]20 光阑
[0067]21 组件
[0068]22安装框架
[0069]23 轴线
[0070]24 棱边
[0071]25 凹口
[0072]26 轴线
[0073]27 扇形
[0074]28 扇形
[0075]29 扇形
[0076]30 凹口
[0077]31光学轴线
[0078]32 光阑
[0079]33 轴线
[0080]34 光阑
[0081]35 光阑
[0082]36 轴线
[0083]37 滑槽
[0084]38 滑槽
[0085]39 凸块
[0086]40 臂
[0087]41 轴线
[0088]42同心部段
[0089]43较远部段
[0090]44同心部段
[0091]45同心部段
[0092]46连接部段
[0093]47 箭头
[0094]48 箭头
【权利要求】
1.一种用于机动车的前照灯系统，其具有至少一个光源(4 ；16)和光束成形器件(3 ；18、19、20、32、34、35)，所述光束成形器件用于产生具有基本水平的明暗界限(11)的主光束(10)和在主光束(10)的明暗界限(11)之上的、在限定的方位角范围内的标记光束(12、13)，其特征在于，所述光束成形器件(3 ;18、19、20、32、34、35)能够在至少两个静止状态之间切换，这两种状态通过标记光束(12、13)的上部明暗界限(14)的走向变化而相互区分。
2.按照权利要求1所述的前照灯系统，其特征在于，所述前照灯系统包括多个可以由所述光束成形器件开关的光源(4、4’、4’’)，其中至少两个光源(4’、4’’)用于形成标记光束，所述至少两个光源(4’、4’’)在第一静止状态中被接通，并且在第二静止状态中所述至少两个光源(4’、4’’)中的至少一个光源(4’ )被接通并且至少一个光源(4’’)被关闭。
3.按照权利要求1所述的前照灯系统，其特征在于，所述光束成形器件(18、19、20、32、34、35)包括至少一个移动的第一光阑(20 ;32 ;35),所述第一光阑(20 ;32 ；35)在第一和第二静止状态中分别保持在不同的位置上。
4.按照权利要求3所述的前照灯系统，其特征在于，所述光束成形器件(18、19、20、32、34,35)包括第二光阑(18 ;34)，所述第二光阑(18 ；34)具有伸长的棱边(24)，该棱边(24)至少在第一和第二静止状态中界定所述主光束(10)的明暗界限(11)，并且所述第二光阑(18 ；34)还具有与所述棱边(24)邻接的、被留空的、限定标记光束(12,13)的开口(25)。
5.按照权利要求4所述的前照灯系统，其特征在于，所述第一光阑(20;32 ；35)在第二静止状态中遮盖所述开口(25)的局部。
6.按照权利要求4或5所述的前照灯系统，其特征在于，所述第一光阑(32)具有在第二静止状态中伸入到所述开口 (25)内的尖部。
7.按照权利要求4或5所述的前照灯系统，其特征在于，所述第一光阑(20;35)在第三静止状态中完全遮盖所述开口(25)。
8.按照权利要求4至7之一所述的前照灯系统，其特征在于，所述第二光阑(34)可移动。
9.按照权利要求8所述的前照灯系统，其特征在于，通过所述第二光阑(34)的运动可以移动主光束的明暗界限。
10.按照权利要求3至9之一所述的前照灯系统，其特征在于，所述第一光阑(35)耦连在滑槽(38)上，所述滑槽(38)与摆动地被驱动的凸块(39)共同作用。
11.按照权利要求3至10之一所述的前照灯系统，其特征在于，所述光束成形器件(18、19、20、32、34、35)和至少一个光源(16)构成至少沿方位角的方向可转动的组件(17)。
12.按照前述权利要求之一所述的前照灯系统，其特征在于环境传感器(2)和与所述环境传感器(2)相连接的处理和控制单元(3)，所述处理和控制单元(3)用于根据所述环境传感器的信息在至少第一和第二静止状态中进行选择。
13.按照权利要求11或12所述的前照灯系统，其特征在于，所述处理和控制单元(3)被设定为，根据所述环境传感器(2)的信息控制所述组件(17)的转动。
14.按照权利要求13所述的前照灯系统，其特征在于，所述处理和控制单元(3)被设定为，将标记光束(12、13)指向被所述环境传感器(2)检测到的对象(9)。
15.按照权利要求12至14之一所述的前照灯系统，其特征在于，所述处理和控制单元(3)被设定为，对所述环境传感器(2)检测到的对象进行分类，并且根据分类的结果调整到第一或第二静 止状态。
【文档编号】F21V14/08GK103542348SQ201310291084
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月11日
【发明者】A.巴思, F.兰格卡贝尔, I.施奈德, J.伊利乌姆 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司