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Dokumentenidentifikation DE10210091B4 15.07.2004
Titel Vorrichtung, Verfahren und System zur Blendverringerung und Sichtverbesserung in Fahrzeugen
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Gruhle, Andreas, Dr.-Ing., 89081 Ulm, DE;
Jorke, Helmut, Dipl.-Phys., 89547 Gerstetten, DE
DE-Anmeldedatum 08.03.2002
DE-Aktenzeichen 10210091
Offenlegungstag 02.10.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.2004
IPC-Hauptklasse B60J 3/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein System zur Verringerung der Blendwirkung im Straßenverkehr durch die Beleuchtungsanlagen anderer Fahrzeuge sowie mit dieser Vorrichtung ausgestattete Fahrzeuge.

Insbesondere bei Nacht und schlechten Wetterverhältnissen stellt die Blendung von Verkehrsteilnehmern durch die Scheinwerfer entgegenkommender oder nachfolgender Fahrzeuge eine erhebliche Gefährdung dar. Die dabei auftretenden schnellen Wechsel zwischen hell und dunkel führen zur vorzeitigen Ermüdung des Fahrers und damit steigendem Unfallrisiko.

Um dieser Problematik zu begegnen, wurden in der Vergangenheit verschiedene Systeme vorgeschlagen. So bietet beispielsweise der ADAC als Brillen ausgestaltete Neutralgraufilter zur Blendvermeidung für Fahrzeugführer an. Ferner werden in der DE 2 229 600 Blenden vorgestellt, die ebenfalls als Brillen ausgestaltet sind. Dabei sind diese Brillen in denjenigen räumlichen Bereichen der Brillengläser, die vom Licht entgegenkommender Fahrzeuge passiert werden, wahlweise als Neutralgraufilter (spektral nicht selektiv) oder Spektralfilter mit einem Absorptionsmaximum im Bereich des spektralen Emissionsmaximums der üblichen Fahrzeugscheinwerfer ausgebildet. Außerhalb der beschriebenen Bereiche bestehen die Brillen aus Klarglas.

Diese Blenden weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, die die Umsetzung eines derartigen Systems in die Praxis bislang verhindert haben. So führt die Ausgestaltung des Filters als räumlich begrenzter Bereich innerhalb eines Brillenglases zu hohen Helligkeitsunterschieden innerhalb des Gesichtsfeldes und läßt das Auge vor allem in Bereichen mit vielen Lichtquellen außerhalb der Fahrbahn (z. B. in Städten) rasch ermüden. Undefinierte optische Eigenschaften an den Grenzflächen zwischen Filter- und Klarglasteil der Brille beeinträchtigen die Sicht zusätzlich. Die Grau- bzw. Spektralfilterung führt zu einer generellen Verdunkelung der Umgebung (auch des Lichtes der eigenen Scheinwerfer) und erschwert somit die Wahrnehmung nicht selbstleuchtender Objekte auf der Fahrbahn (Fußgänger, Tiere, sonstige Hindernisse, Verkehrszeichen). Im Fall der in der o. g. Schrift vorgeschlagenen spektral selektiven Filterung wird insbesondere die Wahrnehmung von Verkehrszeichen in ihren Originalfarben erheblich erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Blendung von Fahrzeugführern bei Nacht oder schlechten Sichtverhältnissen durch andere Verkehrsteilnehmer möglichst zu vermeiden, ohne die Sicht des Fahrers oder seine Farbwahrnehmung erheblich einzuschränken.

Diese Aufgabe ist durch die in Hauptanspruch 1 und in den nebengeordneten Ansprüchen 12, 13, 14 und 15 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Erfindungsgemäß werden in den Lichtweg zwischen den Scheinwerfern der anderen Verkehrsteilnehmer und den Augen des Fahrers ein oder mehrere spektrale Filter angebracht. Das Transmissionsspektrum dieser Filter zeigt ein Linienmultiplett aus wenigstens zwei Linien und weist keine ausgeprägte Eigenfarbe auf. Die Filter lassen sich als sogenannte Interferenzfilter realisieren und sind im Fachhandel erhältlich; typische Transmissionsspektren und Spezifikationen sind in den 1 und 2 dargestellt.

Dabei stellt 1 das Transmissionsspektrum eines selektiv blockenden Filters dar. Hier werden zwei Linien im sichtbaren Bereich ausgeblendet. Bei geeigneter Wahl von spektraler Lage, Breite und Intensität der Linien weist das resultierende Spektrum keine ausgeprägte Eigenfarbe auf. Gut erkennbar ist hier die hohe Kantensteilheit der beiden Peaks und die damit verbundene scharfe Abgrenzung der Linien. 2 zeigt ein Beispiel eines selektiv transmissiven Interferenzfilters, wie es beispielsweise im 3D-Projektionssystem „Infitec" von TAN und DaimlerChrysler verwendet wird. Die spektrale Halbwertsbreite der Linien liegt hier im Bereich von ca. 20 nm bis ca. 55 nm. Auch hier sind die Flanken der Transmissionsmaxima steil und damit scharf abgegrenzt.

Die Wahrnehmung der Umgebung durch diese Filter entspricht bei richtiger Wahl von Lage und Form der Linien im Wesentlichen der von handelsüblichen Klarglasbrillen her bekannten; somit wird die Umgebung und insbesondere Verkehrszeichen weitgehend in ihren Originalfarben wahrgenommen. Da hier das Filter keine Helligkeitsunterschiede innerhalb des Gesichtsfeldes verursacht, entfällt die im vorigen Absatz angesprochene Ermüdungsproblematik vollständig; ebenso entfallen die angesprochenen Grenzflächen zwischen Klarglas und Filter. Es ist vorteilhaft, das Transmissionsspektrum der Filter so zu wählen, dass das Licht von im Straßenverkehr üblicherweise auftretenden Lichtquellen (konventionelle Fahrzeugscheinwerfer, Ampeln, Straßenbeleuchtung) weitgehend unabgeschwächt und farblich nicht verfälscht transmittiert wird.

Für eine ausreichende Wahrnehmung der Umgebung ist es besonders vorteilhaft, die Transmissionsbereiche der Filter in den Spektralbereichen zu wählen, in denen die Farbrezeptoren des menschlichen Auges ihre maximale Empfindlichkeit besitzen. Diese Bereiche und ihre jeweilige spektrale Breite sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Eine mit geringem Aufwand zu realisierende und leicht handhabbare Ausgestaltung der Filter besteht darin, sie als Brille zu gestalten. Dadurch werden keine Umbaumaßnahmen im Interieur des Fahrzeuges notwendig und der Fahrer kann selbst auf einfache Weise über den Einsatz der Filter entscheiden. Die Blendverringerung erfolgt auf diese Weise immer in der Blickrichtung des Fahrers, somit wird auch an Einmündungen und Kreuzungen die Blendung durch Querverkehr verringert bzw. vermieden. Für Brillenträger haben sich Aufsteckgläser in ähnlicher Weise, wie sie bereits zum Sonnenschutz verwendet werden, bewährt.

Falls das Tragen der Brille als störend empfunden wird, lassen sich die Filter entweder ausklappbar als Teil der bereits vorhandenen Sonnenblende oder in diese integriert zu realisieren. Auch hier kann der Fahrer durch Hoch- oder Herunterklappen der Filter die Entscheidung über deren Einsatz selbst treffen.

Eine Blendvermeidung in jeder gewünschten Richtung ohne die Notwendigkeit des Tragens eine Brille läßt sich dadurch erreichen, daß Teile der Fahrzeugscheiben die angesprochene Filtercharakteristik aufweisen.

Zusätzlich zur Blendvermeidung wird eine weitere Verbesserung der Sicht des Fahrzeugführers dadurch erreicht, dass die Scheinwerfer des zugehörigen Fahrzeuges in ihrer Emissionscharakteristik auf die Transmissionseigenschaften des Filters abgestimmt sind.

Die Abstimmung wird dabei so gewählt, daß die Emissionscharakteristik des Scheinwerfers und die Filtercharakteristik einen hohen Überlapp zeigen, d. h. wesentliche Anteile des emittierten Lichtes liegen im Bereich hoher Durchlässigkeit des Filters und werden somit nur wenig oder gar nicht gedämpft.

So wird von Objekten im Bereich der eigenen Scheinwerfer zurückgeworfenes Streulicht nahezu ohne jede Abschwächung transmittiert und die Wahrnehmung etwaiger beleuchteter Hindernisse oder Verkehrszeichen nicht eingeschränkt.

Unter nicht überlappenden Filtern oder Emissions-/Filtercharakteristiken wird im folgenden verstanden, daß emittiertes bzw. durch Filter transmittiertes Licht im Bereich geringer oder keiner Durchlässigkeit des Filters liegt und somit stark oder vollständig gedämpft wird.

Die Abstimmung von Filter und Scheinwerfer auf einander kann auf zwei mögliche Arten geschehen:

Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Filter ein Transmissionspektrum von der Art des in 1 dargestellten aufweist. Hier wird der überwiegende Teil des sichtbaren Spektrums nahezu ungehindert transmittiert und es werden nur einzelne selektive Linien ausgeblendet. Für eine Sichtverbesserung genügt es hier, wenn der Großteil der spektralen Anteile des eigenen Scheinwerferlichtes außerhalb der durch die Filter ausgeblendeten Spektralbereiche liegt (3). Das Licht entgegenkommender Fahrzeuge wird hier durch die Filter in den beschriebenen Spektralbereichen abgeschwächt. Eine besonders wirksame Blendvermeidung wird hierbei erreicht, wenn die Intensitätsmaxima des von den Scheinwerfern der entgegenkommenden Fahrzeuge emittierten Lichtes im Bereich der selektiv geblockten Frequenzbereiche der Filter liegen.

Besonders bewährt hat sich neben dem statischen Beibehalten der Emissions- und Filtercharakteristik, diese einzeln oder gemeinsam situationsabhängig anzupassen. Hierdurch wird es möglich, die Wahrscheinlichkeit einer Blendung durch entgegenkommende Fahrzeuge weiter zu verringern, indem durch Anpassung die blendenden Frequenzbereiche adaptiv geblockt werden.

Die Anpassung des Emissionsspektrums der Scheinwerfer kann z. B. entweder durch die Vorschaltung drehbarer Filterscheiben mit segmentweise unterschiedlichen Transmissionseigenschaften oder durch die Modifikation des Emissionsspektrums der zugehörigen Lichtquelle selbst erreicht werden. LEDs oder Halbleiterlaser bieten hierzu gute Möglichkeiten. Die steigende Verfügbarkeit solcher Bauteile, ihr sinkender Preis sowie ihre vorteilhaften spektralen Eigenschaften wie einfache Ansteurbarkeit und schmalbandige Lichtemission werden einen Einsatz von LEDs oder Halbleiterlasern als Fahrzeuglichtquellen in naher Zukunft bewirken.

Für den Fall spektral einstellbarer Scheinwerfer und statischer, d. h. spektral nicht variabler Filter kann beispielsweise über ein Kommunikationssystem die eigene Filtercharakteristik an ein entgegenkommendes Fahrzeug übermittelt werden, so dass dieses das Emissionsspektrum seiner Scheinwerfer so anpasst, daß ein Großteil des von ihm emittierten Lichtes von den Filtern gedämpft wird. Bei der Verwendung von unterschiedlichen Filtern in den beteiligten Fahrzeugen wird die Sicht der jeweiligen Fahrzeugführer im von den eigenen Scheinwerfern ausgeleuchteten Bereich nicht beeinträchtigt (4).

Bei der Begegnung von Fahrzeugen gleicher Filtercharakteristik kann entweder eine Anpassung des emittierten Scheinwerferlichtes vorgenommen oder darauf verzichtet werden. Im ersten Fall erfolgt eine Blendung, die die von konventionellen Fahrzeugen her bekannte nicht übersteigt; im zweiten Fall wird die Blendung verringert, allerdings wird auch die Sicht beider Fahrzeugführer durch die Abschwächung des eigenen Scheinwerferlichtes durch die Filter beeinträchtigt.

Die Verwendung von fünf unterschiedlichen spektral nicht überlappenden Filtern würde es bei flächendeckender Verwendung des Systems in 80% aller Fälle ermöglichen, die Fahrbahn ohne Blendung des Gegenverkehrs und ohne Beeinträchtigung der eigenen Sicht auszuleuchten. Bei einer Begegnung mit konventionell ausgestatteten Fahrzeugen ergeben sich keine Nachteile.

Eine andere Möglichkeit der Gestaltung statischer Filter besteht darin, die Transmissionseigenschaften wie in 2 dargestellt zu wählen. Hier wird der größte Teil des sichtbaren Spektrums stark oder vollständig abgeschwächt und nur einzelne Linien werden weitgehend ungehindert transmittiert. Die Sichtverbesserung wird hier dadurch erreicht, dass die Emissionsmaxima der eigenen Scheinwerfer in den spektralen Bereichen der Transmissionsmaxima der Filter liegen (5). Die Verwendung von fünf unterschiedlichen spektral nicht überlappenden Filtern würde bei flächendeckender Verwendung des Systems Blendung im Mittel in 80% aller Fälle reduzieren; eine dynamische Anpassung der Emissionscharakteristik ist nicht zwingend erforderlich. Auch hier treten bei der Begegnung mit konventionellen Fahrzeugen keine Nachteile auf.

Eine vollständige Vermeidung der Blendung in Verbindung mit Sichtverbesserung läßt sich durch den Einsatz spektral einstellbarer Filter in Verbindung mit spektral einstellbaren Scheinwerfern erreichen. Im Fall eines in die Sonnenblende integrierten oder daran angebrachten Filters, der als Interferenzfilter ausgebildet ist, läßt sich eine Änderung der Transmissionseigenschaften des Filters durch einfaches Verkippen realisieren. Für in Fahrzeugscheiben integrierte Filter ist die Änderung der Transmissionscharakteristik durch elektrooptische (elektrochrome) Effekte realisierbar.

Bereits die Auswahlmöglichkeit aus zwei möglichen Filter-/Emissionscharakteristiken reicht zur durchgängigen Blendvermeidung aus. Dabei werden über eine Steuereinheit die Emissions-/ und Filtercharakteristiken zweier einander entgegenkommenden Fahrzeuge in der Weise dynamisch angepaßt, dass die Filter/Emissionscharakteristiken wechselseitig keinen Überlapp aufweisen und somit weder gegenseitige Blendung noch eine Einschränkung der Sicht erfolgt. Die Ansteuerung der Steuereinheit kann beispielsweise über Funk, Ultraschall oder optische Signale wie beispielsweise Infrarotpulse geschehen; noch einfacher läßt sich dies mittels der Auswertung der spektralen Eigenschaften des Lichtes des entgegenkommenden Verkehrs selbst realisieren. Da es in diesem Fall keiner detaillierten spektroskopischen Untersuchung, sondern lediglich der Unterscheidung zweier Zustände bedarf, ist der erforderliche apparative Aufwand gering. Eine oder mehrere wellenlängenselektive Photodioden sind als Detektor ausreichend. Darüber hinaus wird ein zusätzliches Kommunikationssystem überflüssig und der Abgleich würde aufgrund der notwendigen Sichtverbindung in der überwiegenden Anzahl der Fälle nur zwischen den beiden unmittelbar beteiligten Fahrzeugen erfolgen.

Bei der Annäherung der beiden Fahrzeuge detektiert die Empfangseinheit eines der beiden Fahrzeuge als erste einen möglichen Überlapp und erzeugt ein Signal, das über eine geeignete Steuereinheit Scheinwerfer und vorzugsweise den Filter des eigenen Fahrzeuges in der Weise anpaßt, dass kein wechselseitiger Überlapp der jeweiligen spektralen Charakteristiken mehr auftritt. Eine Aktion seitens des anderen beteiligten Fahrzeuges ist in diesem Fall nicht mehr notwendig. In 6 ist die Vorgehensweise schematisch dargestellt.

Eine weitere Lösung, bei der keine Übermittlung von Signalen zwischen den Fahrzeugen erforderlich ist, besteht darin, die Einstellungen der Filter und Scheinwerfer aufgrund der Fahrtrichtung der Fahrzeuge vorzunehmen. Dabei wird beispielsweise für Fahrzeuge mit Fahrtrichtung Norden der eine, für Fahrzeuge mit Fahrtrichtung Süden der andere Zustand der Scheinwerfer und Filter gewählt, so dass für sich begegnende Fahrzeuge eine Blendung von vorne herein ausgeschlossen werden kann. Die Detektion der Fahrtrichtung kann über einen Kompaß, ein Navigationssystem oder GPS erfolgen und ist bereits in zahlreichen Serienfahrzeugen Standard.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Reduktion der Blendung von Fahrzeugführern durch andere Fahrzeuge, mit an Fahrzeugen angebrachten Fahrzeuglichtquellen, insbesondere Scheinwerfer, mit einem im Lichtweg zwischen den Augen eines blendgefährdeten Fahrers und den Scheinwerfern eines potentiell blendenden Fahrzeuges im oder am Fahrzeug angeordneten spektralen Filter, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter eine spektrale Charakteristik zeigt, die ein ein Linienmultiplett enthaltendes Transmissionsspektrum aufweist, das keine ausgeprägte Eigenfarbe besitzt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter für das Linienmultiplett nicht oder nur in geringem Maße, für die anderen Teile des sichtbaren Spektrums in höherem Maße durchlässig ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter für das Linienmultiplett in höherem Maße, für die anderen Teile des sichtbaren Spektrums nicht oder nur in geringem Maße durchlässig ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass spektrale Anteile des von den Scheinwerfern des mit dem Filter ausgestatteten Fahrzeuges emittierten Lichtes in denjenigen Wellenlängenbereichen liegen, in denen die Filter in einem hohen Maße durchlässig sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wesentliche spektrale Anteile des von den Scheinwerfern des mit dem Filter ausgestatteten Fahrzeuges emittierten Lichtes von dem Filter gering oder nicht gedämpft werden.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Charakteristik ein Linientriplett zeigt.
  7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter im Lichtweg als Brille ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter in die Sonnenblende integriert oder daran angebracht ist.
  9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter im Lichtweg eine Fahrzeugscheibe oder ein Teil davon ist.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter und/oder die Fahrzeugscheinwerfer hinsichtlich ihrer spektralen Charakteristik über eine oder mehrere Steuereinheiten umschaltbar sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheiten geeignet sind, die emittierte spektrale Charakteristik und/oder die Filter in Abhängigkeit von einem der folgenden Parameter umzuschalten:

    – Fahrtrichtung

    – Funksignale

    – Akustische Signale

    – Optische Signale

    – Spektrale Charakteristik einfallenden Lichtes
  12. Verfahren zur Verringerung der Blendung von Fahrzeugführern mit einem in den Ansprüchen 1–11 beschriebenen System, wobei das Licht anderer Fahrzeuge mit einem Filter gefiltert wird, das eine spektrale Charakteristik zeigt, die ein ein Linienmultiplett enthaltendes Transmissionsspektrum aufweist, das keine ausgeprägte Eigenfarbe besitzt.
  13. Verwendung einer Brille zur Blendverringerung in Fahrzeugen, die ein Transmissionsspektrum mit einem Linienmultiplett aufweist, das keine ausgeprägte Eigenfarbe besitzt.
  14. Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Blendverringerung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–11.
  15. System aus mehreren Fahrzeugen, von denen jedes mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–-11 ausgestattet ist, wobei die spektralen Filter/Emissionscharakteristiken wechselseitig keinen Überlapp aufweisen.
  16. System aus mehreren Fahrzeugen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermeidung des Überlapps dadurch realisiert wird, dass die Filter- und/oder Emissionscharakteristiken über eine oder mehrere Steuereinheiten zwischen mehreren Zuständen wählbar sind und die Fahrzeuge mit einem System ausgestattet sind, das einen Überlapp der Filter/Emissionscharakteristiken sich begegnender Fahrzeuge durch die dynamische Auswahl der geeigneten Zustände verhindert.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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