Umfeldbezogene Stabilisierung von Fahrzeugscheinwerferprojektionen

Abstract

Der Fahrzeugscheinwerfer ist seit der Erfindung des Automobils Bestandteil aller Fahrzeuge und ein zunehmend bedeutendes Designelement. Wie auch alle anderen Komponenten im Auto ist er im Zuge der technischen Entwicklung, vor allem im elektronischen Bereich, weiter verbessert worden und seiner Rolle als reine Ausleuchtfunktionalität entwachsen. Im Laufe der Zeit kamen schnell Signal- und Warnaufgaben dazu, beispielsweise in Form eines Blinkers oder des Fernlichts, welche durch zusätzliche manuell aktivierte Lichtquellen umgesetzt wurden. Heute stellen die neuesten Scheinwerfermodelle eine Ansammlung vieler verschiedener Teilkomponenten und -funktionen dar, welche intelligent mit dem Insassen, dem restlichen Fahrzeug und der Umwelt kommunizieren.

Ein Beispiel hierfür stellen adaptive Fernlichtfunktionen dar, welche andere Verkehrsteilnehmer entblenden, oder die Projektionsfunktion, welche Hilfs- und Warnsymbole anzeigen. Ermöglicht werden diese Innovationen durch immer leuchtstärkere, besser ansteuerbare und vor allem höher auflösende Lichtmodule, die im Scheinwerfer integriert sind.

Diese Systeme sind jedoch immer stark von der Fahrzeugdynamik beeinflusst. Das Fahrzeug und seine Umgebung stellen zwei unterschiedliche Systeme dar, die durch das Fahrwerk dynamisch und damit zeitlich variabel gekoppelt sind. Hierdurch kommt es während der Fahrt, vor allem bei Änderungen des Fahrbahnuntergrundes, zu äußerst starken und schnellen Veränderungen der relativen Scheinwerferposition und damit zu Variationen der dargestellten Lichtverteilungen.

In dieser Arbeit soll ein System zur Stabilisierung der durch die Fahrzeugscheinwerfer projizierten Lichtverteilung entworfen und beschrieben werden. Die Funktion besteht darin, das Lichtbild stabil an der gewünschten Position in der frontseitigen Umgebung des Fahrzeugs zu halten, um somit unabhängig von den Fahrzeug- und damit den Scheinwerferbewegungen eine für den Fahrzeugführer möglichst gleichbleibende Beleuchtungs- und Projektionscharakteristik zu erreichen.

Darüber hinaus lässt sich hierdurch die Qualität intelligenter Lichtfunktionen verbessern, welche auf eine exakte Positionierung im Umfeld, wie beispielsweise fahrbahnbezogene Markierungen, angewiesen sind.

Since the invention of the car, headlights (or alternatively called headlamps) are a part of its base functionality and a design feature with growing import ance. As with every other component, the headlights also expanded their range of functions with every technological advancement and outgrew the purpose of solely illuminating the scene. In the course of time, first signal ling and warning functions like turn indicators and high-beam were added. These functions were always limited to manually activatable additional light sources. Today, newest high-end headlamps are a intricate collection and combination of many different sub-components and -functions, which interact and communicate intelligently with the occupants and other cars in the vicinity. An example for this are adaptive high-beam functions, which elimate glare of other cars, or projections showcasing assisting and warning symbols. These functions are made possible with the help of more powerful and individually selectable and controllable light modules inside the headlamps. The output of the headlamps however is highly affected by the vehicle dynamics. Due to the movement of the car body and with it of the headlights, the light distributions on the environment experiences rapid and stark changes. This effect is further amplified by changes of the driving ground. This work describes and showcases a system for the stabilization of the light distribution projected by the car headlights. Its main function is to keep a constant distance of the light distribution in the environment, independent from the vehicle dynamics and street changes, to allow for a illumination and projection characteristic as constant as possible from the viewpoint of the driver and the occupants. An additional side effect of this stabilization is the improvement of already existent light functions which are dependent on the positioning of light in the environment.