用于保护车辆乘员、尤其是驾驶员以防眩目的传感器装置、系统和方法以及机动车与流程

本发明涉及一种用于保护车辆乘员、尤其是驾驶员以防被位于车辆之外的光源眩目的传感器装置、系统和方法以及机动车。

背景技术：

由外部光源、如阳光直射、阳光反射或其它车辆的前照灯引起的机动车驾驶员眩目可构成巨大的交通危险，尤其是当驾驶员因为眩目效果不能再正确观察交通状况时。

de19824084a1公开了一种用于机动车的防眩目装置，在其中矩阵状构造的过滤板的各个矩阵元件可变暗，从而可在过滤板上产生变暗区域，该区域依循眩目物体的运动并且在其尺寸及其变暗性能中匹配眩目物体。眩目物体借助两个分别设置在过滤板边缘区域中的传感器来检测。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种传感器装置、系统、方法以及机动车，借助其可以简单且可靠的方式保护车辆乘员、尤其是驾驶员以防被位于车辆之外的光源眩目。

所述任务通过根据独立权利要求的传感器装置和方法以及包括这种传感器装置的系统和包括这种系统的机动车来解决。

根据本发明的用于保护车辆乘员、尤其是驾驶员以防被位于车辆之外的光源眩目的系统所用的传感器装置包括：投影面；阴影投射物体，其设置和/或构造为使得在物体被至少一个位于车辆之外的光源照射时物体的至少一个阴影投射到投影面上；图像检测装置，其构造用于检测物体的投射到投影面上的阴影的图像；和控制装置，其构造用于借助检测到的、物体的投射到投影面上的阴影的图像确定所述至少一个光源的至少一个特性。

根据本发明的用于保护车辆乘员、尤其是驾驶员以防被位于车辆之外的光源眩目的系统包括：遮光装置，其构造用于减弱或遮暗由所述至少一个位于车辆之外的光源发出的并且射向乘员的光线；和至少一个根据本发明的传感器装置，所述控制装置构造用于根据所确定的所述至少一个光源的所述至少一个特性来控制遮光装置。

根据本发明的机动车包括根据本发明的系统。优选地，机动车包括至少一个车窗玻璃、尤其是挡风玻璃和/或后窗玻璃和/或侧窗玻璃，所述遮光装置集成到车窗玻璃中并且所述传感器装置安装在车窗玻璃的朝向机动车内部的内侧上。

本发明意义中的机动车优选是非永久有轨的陆上交通工具、尤其是道路车辆、如轿车、载重汽车或公共汽车。但原则上根据本发明的传感器装置可用于所有类型的车辆、如空中、水上交通工具和空间飞行器。

根据本发明的用于保护车辆乘员、尤其是驾驶员以防被位于车辆之外的光源眩目的方法包括下述步骤：当物体被至少一个位于车辆之外的光源照射时，在投影面上产生物体的至少一个阴影；检测物体投射到投影面上的阴影的图像；借助检测到的、物体投射到投影面上的阴影的图像确定所述至少一个光源的至少一个特性；并且根据所确定的所述至少一个光源的所述至少一个特性减弱或遮暗由所述至少一个位于车辆之外的光源发出的并且射向车辆乘员的光线。

本发明基于下述方法：为了确定位于车辆之外的光源的至少一个特性设置传感器装置，其包括阴影投射物体(如一个或多个图案)、投影面和图像检测装置。物体、投影面和图像检测装置以这样的方式相对于彼此设置和/或构造，使得在物体被位于车辆之外的光源、如对向行驶车辆的前照灯照射时物体的至少一个阴影投射到位于物体后方的投影面上，图像检测装置对准该投影面，从而可检测物体投射到投影面上的阴影的图像。借助由图像检测装置检测到的、物体投射到投影面上的阴影的图像，在相应构造的控制装置中确定光源的特性、如其方向、位置、尺寸和/或强度。基于在此确定的光源特性，随后可这样控制例如位于车辆车窗玻璃区域中的、例如具有可单独控制的遮光元件的遮光装置，以便减弱或遮暗由光源发出的并且射向车辆乘员的光线。在此尤其是这样控制遮光装置，使得避免或至少减弱光线射到车辆乘员的眼睛区域中。

借助根据本发明的控制装置可以简单的方式确定用于可靠控制遮光装置所需的、位于车辆之外的眩目光源的特性。由此可以简单且可靠的方式保护车辆乘员、尤其是驾驶员以防被位于车辆之外的光源眩目。

位于车辆之外的、可导致车辆乘员眩目的光源原则上可以是任意形式的光源。但在许多情况下，光源是直接或间接的、如反射的阳光射线或其它车辆的前照灯。

本发明意义中的“保护车辆乘员以防眩目”可理解为用于避免或至少减少乘员眩目的任何措施。

传感器装置的投影面优选是凹曲面或凸曲面或平面。替代或附加地，投影面具有大致均匀的结构，即除了投影面的凹形或凸形或平的基本形状外不再设置其它结构、如凹陷和/或突起。替代或附加地，投影面的颜色优选是均匀的。例如投影面可统一为白色或浅灰色。替代或附加地，投影面构造为反射光像面，在其中入射光被漫散射地反射。替代地，投影面也可构造为透射光像面，在其中入射光被漫散射地透射。但原则上，投影面可具有任何几何形状和/或不均匀地结构化或涂色、如图案化。优选地，在校准传感器装置时借助图像检测装置拍摄投影面的无阴影校准图像并存储，以便可在分析所拍摄的、由被照射物体投射的阴影的阴影图像之前考虑该校准图像，例如通过从阴影图像减去校准图像。

作为传感器装置的阴影投射物体原则上可使用任何物体，其可在位于车辆之外的光源的光入射时在投影面上产生阴影。物体可具有任意形状和透光度。作为物体也可设置透明单色或电致变色的显示器，通过其可产生静态和/或随时间变化的阴影投射图案。原则上物体可包括一个或多个阴影投射元件或图案，使得在通过单个光源照射时通常在投影面上投射出一个或多个阴影。阴影投射元件或图案优选可以是定义的元件、如点、线、和/或几何图形、如十字、圆形、椭圆形或矩形。替代或附加地，阴影投射物体优选是静态的、即不随时间变化的元件，其形状和/或尺寸和/或相对于投影面的位置不随时间变化。因此当装备有根据本发明的传感器装置的车辆相对于位于车辆之外的光源移动时，由物体投射到投影面上的阴影在此可仅基于车辆和光源的相对运动改变。

图像检测装置优选涉及一个或多个相机，其构造用于拍摄静态和/或动态图像。

优选地，控制装置构造用于借助物体的阴影在投影面上的位置确定所述至少一个光源的光射到传感器装置上的至少一个方向。为此通过图像分析首先确定阴影在投影面上的位置。通过这种方式可简单且可靠地确定光源相对于传感器的位置。

在另一种优选方案中，控制装置构造用于借助检测到的、物体的阴影在投影面上的图像的清晰度确定所述至少一个光源的尺寸和/或距离的大小。优选地，在此首先确定在所拍摄图像中的阴影的清晰度，例如通过确定在投影面上阴影区域和照亮区域之间的边缘边界的对比度。由此也可简单地确定用于可靠遮暗所需的光源特性。

优选地，控制装置构造用于借助在检测到的图像的位于物体阴影内的区域和检测到的图像的位于物体阴影外的区域之间的亮度差确定所述至少一个光源的强度大小。所确定的强度大小尤其是光源强度的相对大小。尽管确定方法很简单，但可借助所确定的强度大小可靠地确定相应所需要的光入射遮暗程度并且相应控制遮光装置。

此外优选地，控制装置构造用于借助在检测到的图像中的物体投射到投影面上的多个不同阴影推导出在车辆之外多个光源的存在。尤其是，控制装置构造用于借助在检测到的图像中的物体投射到投影面上的不同阴影确定在车辆之外的光源的数量。可在考虑所确定的眩目光源数量的情况下控制遮光装置，由此能够可靠遮暗由光源发出的光线。

优选地，投影面构造为所谓的反射光像面，其对于入射光基本上不可透并且漫散射地反射它们。

替代或附加地，投影面可构造为部分透光的，即投影面在此构造为所谓的透射光像面，其对于入射光至少部分可透并且漫散射地透射它们。

在投影面构造为透射光像面的情况下，图像检测装置(其尤其是包括相机)关于物体向投影面的阴影投射方向设置在部分可透光的投影面后方。阴影投射物体的阴影因此不受到位于物体和投影面之间的相机的影响。

在投影面构造为反射光像面的情况下，图像检测装置(其尤其是包括相机)关于物体向投影面的阴影投射方向设置在投影面前方。在此可以特别高的清晰度和亮度拍摄投影面的图像。

优选地，阴影投射物体至少部分由相机构成。在此情况下，相机代替或附加于阴影投射图案或元件拍摄其自身在投影面上的阴影。在该实施方式中可省却单独的阴影投射图案。当除了单独图案的阴影还检测相机图案时，可由此特别精确地确定光源特性。

附图说明

本发明的其它特征、优点和应用可能性由下述结合附图的说明给出。附图如下：

图1为包括传感器装置的第一种示例的车辆挡风玻璃的示意性侧视图；

图2为图1所示侧视图的局部放大图；

图3为包括传感器装置的车辆挡风玻璃的示意性前视图；

图4为阴影投射物体的示例和由该物体投射到投影面上的阴影；

图5为包括传感器装置的第二种示例的车辆挡风玻璃的示意性侧视图；

图6为由一个阴影投射物体的两个偏移开的图案投射到投影面上的阴影的示例；

图7为包括多个传感器装置的车辆挡风玻璃的示意性前视图。

具体实施方式

图1示出包括传感器装置的第一种示例的车辆(未示出)挡风玻璃20的示意性侧视图。该传感器装置包括设置在挡风玻璃20上的投影面1和设置在挡风玻璃20和投影面1之间的阴影投射物体2。为清楚起见，物体2稍微偏移开挡风玻璃20并且原则上也可设置在挡风玻璃20本身上或中。投影面1在所示示例中具有凹形形状和漫反射表面。优选地，投影面1的表面具有浅色、如白色或浅灰色。在所示示例中，传感器装置在后视镜22上方的区域中设置在挡风玻璃20上。

当由位于车辆之外的光源21(如太阳)发出的光射到传感器装置上时，基本上不透光或部分透光的物体2在沿光的行进方向看位于物体2后方的投影面1上投射出阴影。根据物体2的设计、例如以一个或多个图案的形式，物体在投影面1上投射出一个或多个相应阴影。这些阴影由在所示实施例中位于投影面1和挡风玻璃20之间的相机6检测，为清楚起见，该相机仅通过圆表示。相应静态或动态的相机图像被传输至控制装置8并且在那里被分析。例如在此确定物体2在投影面1上的阴影的位置并由此确定光源21相对于传感器装置的方向和/或位置。替代或附加地，也可借助检测到的、物体2在投影面1上的阴影的图像的清晰度来估算光源21与传感器装置的相对尺寸和/或距离。替代或附加地，也可在检测到的图像中确定投影面的阴影区域和照亮区域之间的亮度差，随后借助该亮度差可推导出光源21的强度。

在所示示例中，投影面1优选构造为所谓的反射光像面，其对于入射光基本上不可透并且漫散射地反射它们。但替代或附加地，投影面1也可构造为所谓的透射光像面，其对于入射光可透并且漫散射地透射它们。物体2的投射到投影面1上的阴影的相应图像在此情况下也可由沿光的行进方向看位于投影面1后方的、仅通过虚线示出的相机7来拍摄。此外，上述结合相机6的说明也相应适用于该实施方式。

基于一个或多个通过这种方式确定的光源21特性，这样控制设置在挡风玻璃20的区域中的遮光装置23，使得由光源21发出的光线通过遮光装置23被减弱或遮暗，从而防止或至少减少车辆乘员、尤其是驾驶员被光源21眩目。

优选地，遮暗装置23包括多个可单独控制的且可变暗的遮光元件，其透光性根据所确定的光源21特性而改变。在此尤其是降低位于光源21的穿过挡风玻璃射向驾驶员眼睛方向的光的光路上的遮光元件的透光性。在确定相关遮光元件时，除了所确定的光源特性外也可考虑由另一相机(未示出)拍摄的驾驶员眼睛或脸部的图像。

图2示出图1所示的挡风玻璃20和安装在其上的传感器装置的侧视图的局部放大图，该传感器装置包括投影面1、阴影投射物体2和相机6和7，所述相机可替代或共同设置，也就是说可设置相机6或相机7或者可设置两个相机6和7。

在所示示例中，相机6这样成形和/或相对于投影面1这样设置，使得相机6本身在投影面1上投射出阴影，其图像由其本身检测并且可传输至控制装置(未示出)用于进一步处理。在该实施方式中必要时可省却附加的阴影投射物体2、如图2中示意性所示的图案。但原则上也可如示例所示不仅以例如图案形式的阴影投射物体2而且位于投影面1和挡风玻璃20之间的相机6均用作阴影投射物体并且在拍摄到的投影面1图像中分析两个阴影，以便确定位于车辆之外的光源21的一个或多个特性。

图3示出包括传感器装置的车辆挡风玻璃20的示意性前视图，该传感器装置大致居中设置在挡风玻璃上边缘上并且其阴影投射物体2具有十字形图案。在所示示例中，该图案被椭圆形边缘9包围。位于该图案后方的凹形投影面(未示出)优选具有椭圆体节段的形状。原则上，该投影面也可具有其它形状、如圆柱体、球体或任意曲面的节段的形状。

图4示出一种具有十字形图案的物体2的示例以及在物体2被位于物体2前方的光源照射时投射到位于物体2后方的投影面上的阴影4。在所示示例中，未示出的投影面具有椭圆体节段的形状，因此物体2的十字形图案的阴影4由两条相交的曲线构成。在借助相机拍摄阴影4的图像后，可通过图像分析确定阴影4的特性、如阴影的位置、形状、清晰度和/或数量。借助在此获得的阴影4的特性，随后可推导出照射物体2的光源的特性并且基于所述特性这样控制遮光装置的遮光性能，使得由光源发出的光线不射向车辆乘员的眼睛区域或至少被充分减弱。

图5示出包括传感器装置的第二种示例的车辆挡风玻璃20的示意性侧视图，该传感器装置具有第一图案2和第二图案3作为阴影投射物体。第一图案2例如可设置在挡风玻璃20上或中，尽管为清楚起见其在当前稍微偏移开挡风玻璃20。第二图案3相对于第一图案2以特定距离d在空间上偏移开。通过两个图案2和3之间的空间偏移确保在光非90°入射到图案2或3上时第一图案2和第二图案3在投影面1上的两个相继的点相互偏移开特定值v。也就是说，基于两个相互偏移开的图案2和3，在照射图案时根据外部光源21的光线入射角度在投影面1上产生相应偏移开的阴影。

这借助图6示出，该图示出由一个阴影投射物体的两个在空间上相互偏移开的图案2和3投射到位于其后方的投影面(未示出)上的阴影4和5的示例。上述结合图4所示实施例的说明相应适用于投影面的形状。

第一图案2在所示示例中是椭圆形的，因此其在被位于图案2前方的光源照射时在位于其后方的投影面上的阴影也基本上是椭圆形的。而十字形的第二图案3在椭圆体投影面上投射出相交阴影曲线形式的阴影5。

通过使用包括两个或更多个阴影投射元件或图案的阴影投射物体和在投影面上的相应两个或更多个阴影尤其实现下述优点：与仅使用一个阴影投射元件的情况相比，传感器装置的校准可显著更简单地进行。这主要是因为，控制装置在校准传感器时始终可比较两个阴影并且由此不需要图案的“绝对阴影”的图像，而只需要所投射阴影彼此间的相对位置。通过该效果，相对于相机、阴影投射物体以及投影面的可能较小的相对运动提高了装置的鲁棒性。此外，由此简化了光源和车辆之间的相对运动的确定，即，通过在图像分析相应检测到的阴影图像时简单地跟踪相应获得的阴影相对于彼此的位置。这在结合使用预测算法以便在时间上分段遮光时尤为有利。

图7示出包括多个传感器装置的车辆挡风玻璃20的示意性前视图，该传感器装置在所示示例中设置在上边缘的中间区域以及分别设置在挡风玻璃20的左下角和右下角区域中。通过在挡风玻璃20的不同区域、尤其是边缘区域中设置两个或更多个传感器装置，可共同分析相应检测到的图像和/或由其推导出的相应投射出的阴影的特性，从而总体上可确定关于位于车辆之外的光源特性的更加精确的信息。这尤其适用于确定光源的精确位置及其相对于车辆的运动。基于通过这种方式确定的特性，尤其是可在使用预测算法的情况下更简单且快速地遮暗由眩目光源发出的光线。此外，通过使用多个传感器装置，总体上提高系统的冗余度和因此也提高运行安全性。

附图标记列表

1投影面

2阴影投射物体、第一图案

3阴影投射物体、第二图案

4阴影

5阴影

6相机

7相机

8控制装置

9边缘

20挡风玻璃

21光源

22后视镜

23遮光装置

d图案的空间偏移

v阴影的空间偏移