防止眩光的前燈控制的制作方法

專利名稱：防止眩光的前燈控制的制作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及控制機動車的外部車燈，更具體地說，涉及控制機動車的外部車燈以便降低對其他機動車的乘客和/或行人的眩光，以及提供用于各種道路/環境狀況的最佳照明。
背景技術：
通常，在夜間駕駛時，來自在后車輛的后視鏡眩光是重大的安全和麻煩重點。通常具有安裝得比乘客車輛高得多的前燈的運動型多功能車(SUV)和卡車會比一般的家用轎車產生高得多的后視眩光。在SUV或卡車正跟隨小型家用轎車的交通繁忙情況下，這種眩光特別有干擾。由于家用轎車的駕駛員所經受的眩光，當其后緊跟有SUV或卡車時，已經提出了各種解決方案，諸如降低前燈的安裝高度限制以幫助減輕這一問題。不幸的是，諸如降低SUV或卡車的前燈的安裝高度限制的解決方案通常要求有害地改變SUV或卡車的前端設計。另外，大型SUV或卡車的物理構造使得不可以有效地降低安裝高度。
因此，所需要的是用于降低由SUVs和卡車的短焦距光前燈引起的眩光的技術，該技術不涉及降低SUV/卡車的短焦距光的安裝高度。另外，期望這種技術可對前面和迎面而來的車輛起作用并可應用于所有車輛類型、道路和環境狀況。

發明內容
本發明的實施例涉及用于控制受控車輛的至少一個外部車燈并包括傳感器陣列和控制單元的系統。傳感器陣列能檢測受控車輛前面的光強級(light level)。控制單元與傳感器陣列和至少一個外部車燈進行通信并確定從受控車輛的該至少一個外部車燈到在前車輛的大約距離和角度。該控制單元還用來基于來自傳感器陣列的輸出，將該至少一個外部車燈的操作控制為所述距離和角度的函數，以及防止該至少一個外部車燈對在前車輛的駕駛員提供有害的眩光。
根據本發明的另一實施例，用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括傳感器陣列和控制單元。該傳感器陣列生成被提供到控制單元的電信號，其與該至少一個外部車燈通信。控制單元用來獲得和處理從傳感器陣列接收的電信號以便確定與路面上的該至少一個外部車燈有關的照明梯度(illumination gradient)。控制單元將基于照明梯度的檢測的照明范圍與所需的照明范圍比較并用來控制該至少一個外部車燈以便實現希望的照明范圍。
根據本發明的另一實施例，用于受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括離散光傳感器和控制單元。離散光傳感器生成被提供到與該至少一個外部車燈通信的控制單元的電信號。控制單元用來獲得和處理來自離散光傳感器的電信號以便確定該至少一個外部車燈何時應當轉變成城鎮照明模式。該離散光傳感器提供存在于環境光中的AC分量的表示，以及當該AC分量超出預定AC分量閾值時，控制單元使得該至少一個外部車燈轉變成城鎮照明模式。
根據本發明的另一實施例，用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括成象系統和控制單元。成象系統獲得受控車輛前面的圖象以及包括傳感器陣列，其中每一個生成表示由傳感器檢測的光強級的電信號。控制單元與該至少一個外部車燈通信并用來獲得從傳感器陣列接收的電信號以及分別地處理所述電信號。控制單元用來檢查如由傳感器陣列提供的電信號所表示的、迎面而來車輛車燈的隨時間過去的位置和亮度，以便確定中線寬度何時適合于啟動高速公路照明模式，以及響應所確定的中線寬度，使該至少一個外部車燈轉變成高速公路照明模式。
在另一實施例中，用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括成象系統、空間受控變量衰減濾光器和控制單元。成象系統獲得受控車輛前面的圖象以及包括傳感器陣列，其每個生成表示由傳感器檢測到的光強級的電信號。濾光器位于該至少一個外部車燈附近以及控制單元與該至少一個外部車燈和該濾光器通信。控制單元用于獲得從傳感器陣列接收的電信號并處理所述電信號，以及響應電信號控制濾光器改變該至少一個外部車燈的照明范圍以及控制濾光器區分車輛光源和非車輛光源。
在一個實施例中，用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括成象系統、空間受控反光鏡和控制單元。成象系統獲得受控車輛前方的圖象并包括傳感器陣列，每個傳感器生成表示由傳感器檢測的光強級的電信號。反光鏡位于該至少一個外部車燈附近，控制單元與該至少一個外部車燈和反光鏡通信。控制單元用來獲得從傳感器陣列接收的電信號并處理所述電信號，以及響應所述信號控制反光鏡改變該至少一個外部車燈的照明范圍以及控制反光鏡區分車輛光源和非車輛光源。
在另一實施例中，用于控制受控車輛的至少一個前燈的系統包括傳感器陣列和控制單元。該傳感器陣列能檢測受控車輛前方的光強級，控制單元與傳感器陣列和該至少一個前燈通信。該前燈具有高色溫，以及控制單元接收表示由傳感器陣列檢測的光強級的數據以便識別潛在光源以及將從前燈發射并由物體反射的光與其他潛在光源區分開來。控制單元還用于將該至少一個前燈的操作控制為從傳感器陣列輸出的光強級的函數。
在另一實施例中，可控前燈包括至少一個光源以及位于該至少一個光源附近的空間受控變量衰減濾光器。控制該濾光器以便提供用于該至少一個光源的可變照明范圍以及區別車輛光源和非車輛光源。
在另一實施例中，可控前燈包括至少一個光源和位于該至少一個光源附近的空間受控反光鏡。控制該反光鏡以便提供用于該至少一個光源的可變照明范圍以及被區別車輛和非車輛光源。
通過參考下述說明書、權利要求書和附圖，本領域的技術人員將進一步理解和意識到本發明的這些和其他特征、優點及目的。


在圖中圖1A是示例性成象系統的電子框圖；圖1B是示例說明各種幾何考慮因素的在前車輛的側視圖；圖2是在圖1B的在前車輛的后視鏡位置處的表面上，將照明描述為在后車輛的短焦距光前燈的安裝高度的函數的圖；圖3是將路面照明示例為用于各種前燈安裝高度的距離的函數的圖；圖4是示例說明各種幾何考慮因素的另一在前車輛的側視圖；圖5是將由受控車輛中的傳感器陣列捕獲的、迎面而來的前燈圖象的位置相對于圖象中心的關系描述為用于各種中線寬度的、車輛與迎面而來的車輛的距離的函數的圖；圖6A是根據本發明的實施例，實現屏蔽罩的高性能前燈的側視圖；圖6B是圖6A的屏蔽罩的前視圖；圖6C是根據本發明的另一實施例，實現屏蔽罩的高性能前燈的側視圖；圖7A-7B是根據本發明的一個實施例，用來控制由車輛的前燈產生的照明的可變透射設備的前視圖；圖8是包括多個單個發光二極管的前燈的側視圖；圖9是利用空間受控反光鏡的前燈的圖；圖10描述各種車輛外部燈的光譜分布圖；圖11描述各種有色道路標志的光譜反射率圖；圖12描述根據本發明一個實施例的紅色和紅外濾光鏡材料的透射率的圖；圖13描述根據本發明一個實施例的用于光學系統的量子效率與波長的圖；圖14描述根據本發明一個實施例的用于由光學系統檢測的各種光源的紅色-無色比率(red-to-clear)的圖；
圖15A是根據本發明的一個實施例，實現可旋轉屏蔽罩的前燈的側視圖；圖15B是圖15A的屏蔽罩的前視圖；圖16A是根據本發明的另一實施例，實現可旋轉屏蔽罩的前燈的側視圖；圖16B是在第一位置中，圖16A的屏蔽罩的前視圖；圖16C是在第二位置中，圖16A的屏蔽罩的前視圖。
具體實施例方式
本發明涉及用于控制受控車輛的至少一個外部車燈(例如，短焦距光前燈、遠光燈、尾燈、霧燈，等等)并包括傳感器陣列和控制單元的系統。控制單元與傳感器陣列和該一個外部車燈通信，并能確定從受控車輛的該至少一個外部車燈到在前車輛的距離和角度。控制單元用來基于來自傳感器陣列的輸出，將該至少一個外部車燈的操作控制為距離和角度的函數，以及防止該至少一個外部車燈向在前車輛的駕駛員提供破壞性的眩光。
在本發明的另一實施例中，用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括傳感器陣列和控制單元。控制單元用來獲得和處理從傳感器陣列接收的電信號以便確定與路面上該至少一個外部車燈有關的照明梯度。該控制單元將基于照明梯度的檢測到的照明范圍與所需照明范圍比較，并用來控制該至少一個外部車燈以便實現所需照明范圍。
在本發明的另一實施例中，用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括離散光傳感器和控制單元。控制單元用來獲得和處理來自離散光傳感器的電信號，該離散光傳感器提供存在于環境光中的AC分量的表示。當該AC分量超出預定AC分量閾值時，控制單元使得該至少一個外部車燈轉變為城鎮照明模式。
根據本發明的另一實施例，用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統包括成象系統和控制單元。成象系統獲得受控車輛前面的圖象并且包括傳感器陣列，每個傳感器生成表示由傳感器檢測的光強級的電信號。控制單元用來檢查如由傳感器陣列提供的電信號表示的、迎面而來的車輛前燈的隨時間過去的位置和亮度以便確定中線寬度何時適合于起動高速公路照明模式。
現在，參考圖1A，其示出了根據本發明的一個實施例的控制系統的框圖。用于連續可變前燈的控制系統40包括成象系統42、控制單元44和至少一個連續可變前燈系統46。控制單元44可以采取各種形式，諸如包括具有應用適當數量的易失和非易失存儲器、專用集成電路(ASIC)或可編程邏輯設備(PLD)的存儲子系統的微處理器。成象系統42包括用來聚焦來自通常在圖象陣列傳感器52上的受控車輛前方的區域的光50的車輛成象透鏡系統48。成象系統42能確定迎面而來的車輛的前燈和在前車輛的尾燈的橫向及高度位置。車輛成象透鏡系統48可包括兩個透鏡系統，一個透鏡系統具有紅色濾光器以及一個透鏡系統具有青色濾光器，這允許圖象陣列傳感器52同時觀察受控車輛前面的相同區域中的紅色圖象和青色圖象，從而區分尾燈和前燈。圖象陣列傳感器52可包括像素傳感器陣列。
成象系統42可包括環境光透鏡系統54，其用來聚焦大范圍仰角中的光56，以便由一部分圖象陣列傳感器52觀察。替代地，通過車輛成象透鏡系統48聚焦的光50可以用來確定環境光強級。另外，完全與成象系統42分開的光傳感器可以用來確定環境光強級。在另一實施例中，成象系統42包含在內部后視鏡支架中。在這種情況下，可以通過由至少一個風擋刮水器清潔的受控車輛的風檔的一部分來對準成象系統42。
控制單元44接受像素灰度級58以及生成圖象傳感器控制信號60和前燈照明控制信號62。控制單元44包括成象陣列控制和模擬數字轉換器(ADC)64以及處理器66。處理器66經串行鏈路68從成象陣列控制和ADC 64接收數字化圖象數據以及將控制信號傳送到該成象陣列控制和ADC 64。
控制系統40可包括車輛俯仰傳感器70，以便檢測受控車輛相對于路面的俯仰角。典型地，需要兩個車輛俯仰傳感器70。每個傳感器70安裝在受控車輛的底盤上，接近前軸或后軸，以及將傳感器元件固定到該軸上。當軸相對于底盤移動時，傳感器70測量旋轉或線性位移。為提供另外的信息，控制單元44還可以連接到車速傳感器72、一個或多個濕度傳感器74上，以及還可以連接到GPS接收機、羅盤變換器和/或方向盤角度傳感器上。
諸如霧、雨或雪的降水會導致來自前燈22的過多光反射回受控車輛的駕駛員。降水也會降低可以檢測迎面而來的車輛和在前車輛的范圍。因此，來自濕度傳感器74的輸入可以用來降低照明的整個范圍。
前燈控制器76控制連續可變前燈22的至少一個。當利用多個前燈控制器76時，每個前燈控制器76從控制單元44接收前燈照明控制信號62，以及使得前燈22相應地改變離開前燈22的光78的照明范圍。根據所使用的連續可變前燈22的類型，前燈控制器76可以改變離開前燈22的光78的強度，可以改變離開前燈22的光78的方向，或改變兩者。
控制單元44可以獲得覆蓋眩光區的圖象，其包括迎面而來的車輛或在前車輛的駕駛員將感知前燈22引起過多眩光的各點。控制單元44處理圖象以便確定至少一輛車是否在眩光區內。如果該至少一輛車在眩光區內，控制單元44改變照明范圍。否則，前燈22被設置成全(full)照明范圍。
由于駕駛員可能不知道精確的轉換時間，當照明范圍中的急劇轉變會驚擾受控車輛的駕駛員時，通常逐漸改變照明范圍和將前燈22設置成全照明范圍。為從相應于短焦距光前燈的暗淡的照明范圍返回到全照明范圍，期望1至2秒間的轉變時間。照明范圍的這種軟轉變還允許控制系統40從對迎面而來的車輛或在前車輛的錯誤檢測中恢復。由于圖象采集時間約30ms，校正可能發生在受控車輛的駕駛員沒有注意到變化的情況下。
對具有遠光燈和短焦距光前燈22的受控車輛，可通過減小遠光燈前燈22的強度同時增加短焦距光前燈22的強度來實現降低照明范圍。替代地，對低于某一閾值的環境光強級，能連續開著短焦距光前燈。對具有可變水平定向方向的至少一個前燈22的受控車輛，當減小或改變照明范圍時，前燈22的定向可偏離迎面而來的車輛的定向。這允許受控車輛的駕駛員更好地看見可能在受控車輛的路邊上的道路、路標、行人、動物等等的邊緣。控制單元44可確定任一在前車輛是否相對于迎面而來的車輛處于受控車輛的相對側的外側車道(curb lane)中。如果在前車輛不處于外側車道中，降低照明范圍包括使前燈22指向遠離迎面而來的車輛的方向。如果在外側車道中檢測到在前車輛，則可在不改變前燈22的水平指向的情況下降低照明范圍。
自動對準短焦距光前燈以便防止對其他車輛的眩光下面闡述一些計算例子，它們示例說明由在前車輛所看到的、由標準客車短焦距光前燈上方高處安裝的短焦距光前燈提供的相對后視眩光增加。這些例子僅是近似計算并且不是特定度量的結果。在這些計算中，假定在在后車輛的短焦距光前燈和在前車輛的后視鏡面之間沒有阻礙，以及未考慮后窗透射損失。圖1B描述相對于在后車輛的短焦距光前燈以及在前車輛的內部后視鏡，由相距約15米處的在后車輛(未示出)正跟隨的在前車輛102。
通過以下方式確定位于路面之上約1.2米處的在前車輛的內部后視鏡處的照明計算至每個前燈的水平和垂直角(假定約1.12m的前燈間距)，確定在那個角度處的前燈的強度以及將所確定的強度除以距離平方。可從M.Reed，M.Lehto和M.Flannagan的論文，名為“Fieldof View in Passenger Car Mirrors”(由University of MichiganTransportation Research Institute[UMTRI-2000-23]出版)獲得有關汽車后視鏡的平均位置的信息。能從由B.Schoettle，M.Sivak和M.Flannagan，名為“High-Beam and Low-Beam Headlighting Patternsin the U.S.and Europe at the Turn of the Millennium”的論文(由UMTRI[UMTRI 2001-19]出版)獲得有關平均短焦距光前燈的強度的信息。
圖2是假定無阻礙以及基于如上所述的信息描述在前車輛的后視鏡位置處的表面上的照明(作為在后車輛的短焦距光前燈的安裝高度的函數)的圖。圖2的圖示例說明在FMVSS 108中規定的、0.56米至1.37米的法定范圍上的短焦距光前燈安裝高度。通常的客車可以具有在約0.62米處安裝的前燈。在這種情況下，在前車輛的后視鏡上的眩光為約2.4lux。對具有在1米處安裝的前燈的車輛，在前車輛的后視鏡上的眩光增加到5.8lux。對具有高于1米的短焦距光前燈安裝高度的大型卡車和SUV，這種情況會更嚴重。對于當前的U.S.最大前燈安裝高度，即1.37米，后視鏡處的眩光為約91lux。這種大的增加是由于在低于水平約1.5度處，短焦距光前燈的強度最大，并且隨著垂直角度增加而快速減小。
當在預定高度上安裝時，通過要求較大車輛的制造商進一步向下對準它們的前燈，能解決隨著增加的前燈安裝高度而增加后視鏡眩光的問題。然而，當不存在在前車輛時，這一解決方案以在正常駕駛期間降低照明范圍為代價。例如，為使具有安裝在1米的前燈的車輛產生與具有安裝在0.62米處的前燈的車輛等同的眩光(即在15米)，其前燈安裝在1米處的車輛必須向下對準附加的1.4度。圖3描述分別用于具有安裝在0.62米處的短焦距光前燈的客車、具有安裝在1米處的短焦距光前燈的卡車或SUV、以及安裝在1米處并向下對準附加的1.4度的短焦距光前燈的卡車或SUV的作為距離的函數的道路照明的三條曲線。如圖3所示，這種向下對準顯著地降低了短焦距光前燈的能見距離。因此，當無在前車輛存在時，在正常駕駛條件下，簡單地使前燈向下對準通常是不能接受的。
能在汽車設計師協會(SAE)出版物J2584，名為“PassengerVehicle Headlamp Mounting Height”中找到有關由不同安裝高度引起的反射鏡眩光的影響的其他信息。這一研究建議前燈安裝高度限制到0.85米以便避免將過度的眩光投射到在前車輛上。
限制到在前車輛的眩光的同時保持前燈的所需安裝高度的解決方案包含檢測在前車輛存在以及相應地調整在后車輛的短焦距光前燈的指向。改變前燈的指向的系統目前在許多生產車輛上可商業地獲得。這些系統通常使用車輛車軸中的傳感器來檢測道路間距的變化以及改變在前車輛的指向以確保恒定的能見距離。其他系統提供用于調整前燈的指向的電動機，但依賴于駕駛員通過手動調整位于車輛上的按鈕來手動地調整前燈的指向。盡管這些系統未設計成或使用成協同用于檢測在前車輛的裝置來自動地降低前燈的角度，當檢測到這些車輛時，這些系統也能用于這一目的。
在一個實施例中，這種在前車輛檢測裝置可以包括攝像機(即，傳感器陣列)和圖象處理系統，如在Joseph S.Stam等的U.S.專利No.6,281,632，名為“CONTINUOUSLY VARIBABLE HEADLAMPCONTROL”，2001年8月28公布，以及PCT申請No.PCT/US01/08912，名為“SYSTEM FOR CONTROLLINGEXTERIOR VEHICLE LIGHTS”，2001年9月27日公開(WO01/70538)中所述。這些系統能檢測在前車輛的尾燈，以及可通過圖象中尾燈的亮度或通過在前車輛的兩個尾燈間的間距來確定到在前車輛的近似距離。由于尾燈通常安裝在大多數車輛的后窗之下，圖象中尾燈的位置也能用來確定是否過多眩光可能投射到在前車輛的后視鏡上。
圖4描述其后視鏡在在后車輛(未示出)的短焦距光前燈前方15米處的(具有位于路面上1米處的尾燈)在前車輛402。能由圖象中尾燈的位置確定在前車輛的尾燈與在后車輛的攝像機之間的角度。應當理解，安裝在車輛內的攝像機與車輛的短焦距光之間的安裝高度的差值是固定的，因此，能根據任何指定車輛了解到。如上所述，能用各種方式確定到在前車輛的距離。例如，能通過圖象中在前車輛尾燈的亮度估算到在前車輛的距離。替代地，對大多數具有兩個尾燈的車輛來說，仍然保持在用于生產車輛的合理范圍內的兩個尾燈間的距離能用來估算到在前車輛的距離。對僅具有一個尾燈的摩托車或機動車，能使用亮度來估算在后車輛和在前車輛之間的距離。最后，可以使用用于確定距離的其他設備諸如雷達、激光或超聲波傳感器。這些系統已經包含在結合例如停車輔助和自適應穩速控制系統中使用的許多生產車輛中。對這種系統的一個例子見U.S.專利No.6,403,942，名為“AUTOMATIC HEADLAMP CONTROL SYSTEM UNILIZINGRADAR AND AN OPTICAL SENSOR”。
只要確定從在后車輛到在前車輛的距離的估算值，就能確定受控車輛的前燈和在前車輛(例如在前車輛的后視鏡)間的角度。在PCT申請No.PCT/US01/08912中闡述了用于分析圖象以便確定圖象內光源的位置的詳細方法。然后，如果在后車輛與在前車輛足夠近，以致于眩光干擾了在前車輛的駕駛員，能將在前車輛的指向向下設置到不產生破壞性眩光的程度(替代地，或者此外，可以調整前燈的強度)。當無在前車輛在接近的范圍內時，在后車輛的前燈可以正常對準以得到適當的路面照明。對上述實施例的改進可以包括用于降低指向被檢測光源的光的強度的各種方法。這些方法包括但不限于改變前燈指向的水平方向，改變前燈指向的垂直方向，改變前燈的強度，允許或禁止多個外部燈中的一個，以及有選擇地擋住或減小來自被檢測光源的方向中外部燈的光。
使用圖象傳感器自動對準前燈隨著前燈技術改進和車輛前燈已經變得更亮，產生對迎面而來和在前的駕駛員的眩光的可能性變得更大。被設計成防止對迎面而來的駕駛員的眩光的短焦距光前燈通常向下對準1.5度以及向右約1.5度，高于峰值的強度銳減。然而，道路和車輛負載的變化會有規律地導致這些在前車輛燈的峰值直接照射到迎面而來的駕駛員的眼中。這一問題隨著新技術前燈，諸如高強度放電(HID)前燈而變得更嚴重，因此，已經嘗試設計執行這些更亮前燈的有效測平(active leveling)的系統。目前的自動測平系統在每個軸上提供傳感器以便確定相對于道路的車輛的間距。這些系統還可包含車速檢測以便隨著加速預計車輛間距的變化。這些系統要求相對于車輛前燈指向是已知的并且被校準以使前燈適當地對準，從而補償車距變化。
本發明的一個實施例通常通過單獨地檢測由例如短焦距光前燈提供的、道路上的實際光束圖案，或結合檢測車輛間距來改進現有的自動前燈測平系統。通過查看道路上的照明梯度，可以將實際照明范圍與所需照明范圍進行比較，以及通過調整前燈的指向來補償偏差。所需照明范圍可以是恒定的或者可以是當在前車輛速、環境光強級、天氣條件(雨/霧/雪)、存在或不存在其他車輛、車行道類型或其他車輛和/或環境條件的函數。例如，以高速行駛的車輛的駕駛員可從較長照明范圍受益，而在霧天行駛的駕駛員可從對準更低的前燈受益。因為道路反射率通常是可變的，僅查看道路上的照明來確定照明范圍通常是不夠的。相反，隨著路面上距離的增加查光光強級梯度通常很有用。
如圖3所示，當離車輛的距離增加時，道路照明減小。通過查看對應于特定水平角度和垂直角度范圍的圖象中各像素的垂直條，以及基于特定車輛的短焦距光前燈的安裝高度，將通過該條的亮度變化與圖3中的適當曲線進行比較，能確定并調整前燈的當前指向以便提供適當的照明范圍。
替代地，能使用光傳感器的垂直線性陣列來成象道路照明，由此提供道路照明梯度。
另外，在某些情況下，能使用來自車道標志線的反射來表示道路彎曲何時在受控車輛的前方，以便能將受控車輛的前燈的方向控制成隨道路而彎曲。替代地，在包括導航系統，例如，基于地面的系統(諸如Loran)或基于衛星的系統(諸如全球定位系統(GPS))的車輛中，能根據車輛的位置改變受控車輛的前燈的方向。
使用圖象傳感器的AFS照明控制自適應順光照明系統(AFS)是新一代正向照明系統，其包含用于改進車輛的正向照明的各種技術。除標準的短焦距和遠光燈外，AFS照明系統可包括例如下述照明模式●彎曲燈-水平地改變其指向的燈或分立的燈被點亮，以便當打開時提供更好的照明；●壞天氣燈-在車輛的緊前方的道路上提供良好散射照明(spread illumination)的燈，用以幫助駕駛員在雨天和霧天看清障礙物；●高速公路照明-當在高速公路(即具有在相反方向中由中線分開的車道的道路)上行駛時，為較高速度提供較好照明范圍的燈；以及●城鎮照明-具有適合于在城鎮內駕駛的較短和較寬照明范圍并降低對行人和其他駕駛員的眩光的燈。
典型的AFS照明系統的目的是提供不同照明模式的自動選擇。例如，能使用雨天檢測或霧天檢測來啟動壞天氣燈，以及能使用方向盤角來啟動彎曲燈。然而，其他照明模式的啟動不是直接的。即，啟動高速公路照明模式和城鎮照明模式要求環境知識。能使用車速來啟動城鎮照明。然而，當以低速駛出城時，可能不必降低照明范圍。同時，環境光強級可以是在城鎮中行駛的有用指示。最后，如在U.S.專利申請No.09/800,460，名為“SYSTEM FOR CONTROLLINGEXTERIOR LIGHTS”中所公開的，可以使用包括具有表示車輛正行駛的道路的類型的地圖數據庫的全球定位系統(GPS)的車輛來確定適當的照明模式。然而，這些系統很昂貴而且地圖數據不適合于全世界的所有地區。另外，GPS系統的不準確性有時可能導致這種系統不正確地表示車輛正行駛的道路。
根據本發明，通過使用光傳感器來檢測城鎮。可以利用諸如在由RobertH.Nixon等提交，2000年7月27日公開的PCT申請No.PCT/US00/00677，名為“PHOTODIODE LIGHT SENSOR”中所述的離散光傳感器。可以使用這一傳感器，通過在強度波動的不同階段獲得若干光強級度量，從而測量環境光以及還測量由60Hz交流電源供電的放電街道照明產生的120Hz(或歐洲的100Hz)強度波動分量。如果在環境光強級中有顯著的AC分量以及車速很低(例如，低于30mph)，很可能車輛正行駛在具有顯著城鎮照明的城鎮中并且能啟動城鎮照明。通過檢查AC光量以及車速，能精確地確定城鎮駕駛條件。AC分量的大小可以結合環境光強級和車速使用以對使用城鎮照明做出正確判定。例如，如果環境光強級充足以致于降低照明范圍沒有顯著的安全風險，車速表示正在城鎮中駕駛(例如低于30mph)，以及在環境照明中有顯著的AC分量，可以啟動城鎮照明。
替代地，從正常短焦距光照明到城鎮照明的轉變可以與作為環境光和車速的連續函數的照明范圍是相連續的，以便產生用于指定條件的足夠的照明范圍。這提供了確保安全照明范圍和最小化對行人或其他車輛的眩光的好處。最后，作為使用離散光傳感器的另一替代方案，可以使用傳感器陣列，諸如圖象傳感器來識別街燈，并且如果在一段時間間隔內檢測的街燈的數量超出閾值(連同考慮車速和環境光)，則啟動城鎮照明。用于使用圖象傳感器檢測街燈的方法在上述引用專利和專利申請中詳細地進行了描述。在遍及機動車的各種位置可以提供光傳感器，諸如可以在后視鏡外殼中提供。另外，這種光傳感器也可以用于各種其他功能(例如，太陽負荷)，諸如在U.S.專利No.6,379,013，名為“VEHICLE EQUIPEMNT CONTROL WITHSEMICONDUCTOR LIGHT SENSOR”中闡述的那些。
通過使用圖象傳感器也可以確定高速公路狀況以便檢測高速公路的車道分隔或中線。這能通過直接查看在幾個連續圖象中的迎面而來的車輛的前燈的角運動來實現。在Joseph S.Stam等2001年3月5日提交的U.S.專利申請No.09/799,310，名為“IMAGE PROCESSINGSYSTEM TO CONTROL VEHICEL HEADLAMPS OR OTHERVEHICEL EQUIPMENT”中進一步描述了在一系列圖象中檢測物體的運動。圖5示例說明三條曲線，其表示不同的高速公路中線寬度，以及圖象中迎面而來的前燈的位置如何作為正會合的、正在不同方向中行駛的兩個車輛之間的距離的函數而改變。通過檢查圖象中前燈的位置和亮度，以及通過檢查對于指定受控車輛的速度前燈圖象的位置如何隨時間改變，能確定中線的適當間隔，以及如果中線寬度足夠，則啟動高速公路照明。最后，如果不存在前燈，以及不存在在前車輛的尾燈，則能啟動遠光燈。
具有可控光束圖案的前燈圖6A示意性地表示結合屏蔽罩603使用的、通常被稱為投射前燈的示例性高性能前燈。燈泡602位于反光鏡601的前面。燈泡602可以是常規的白熾(例如鹵素-鎢(tungsten-halogen))型、高強度放電(HID)型或其他適合的燈泡類型，或可以為遠程光源的輸出(如下面進一步所述)。透鏡604從燈泡602引導光并由反光鏡601向下反射到道路上。屏蔽罩603確定分界點(cutoff point)以防止高于地平線605的光向下指向道路。屏蔽罩603吸收或反射會對另一車輛產生眩光的光線，諸如光線607。在分界點下方投射的光線，諸如光線606通過透鏡604，因為它們不被屏蔽罩603擋住。屏蔽罩603通常具有諸如圖6B所示的形狀，其包含允許車輛右邊稍微高于分界點的階梯。
對這種燈結構的改進包括螺線管以便控制屏蔽罩603。使用螺線管，可以從燈泡602的前方的位置移出屏蔽罩603。當移出時，諸如光線607的光線通過透鏡604向下投射至道路，從而建立更長的照明范圍。用這種方式，具有移出的屏蔽罩603的燈能充當遠光前燈。
在本發明中，也能由電動機控制屏蔽罩603以使其相對于燈泡602、透鏡604和反光鏡601垂直移動，如圖6C所示。通過降低屏蔽罩603，提高了分界角以及擴展了照明范圍。能使用屏蔽罩603的運動來建立不同的照明函數，諸如城鎮或高速公路照明，或隨著增加的速度逐步增加照明范圍。另外，也能使用屏蔽罩603的運動來確定前燈的垂直指向，因此補償如前所述的車輛間距變化。對準前燈的這一方法是有利的，因為僅相對小的屏蔽罩603要求運動，而不是象在當今某些自動測平系統中那樣移動的整個燈裝置。
在本發明的另一實施例中，用空間受控可變衰減濾光器來替換屏蔽罩603。這一濾光器能形成為電致變色(electrochromic)可變透射窗，其具有可選擇地變暗該窗的不同區域的能力。該窗可包含液晶或固態(例如，氧化鎢)電致變色材料，其能承受燈泡附近獲得的高溫。替代地，該窗可以是液晶設備(LCD)、懸浮粒子設備或其他電子、化學或機械可變透射設備。在名為“ELECTROCHROMIC MEDIUMCAPABLE OF PRODUCING A PRE-SELECTED COLOR”的U.S.專利No.6,020,987中公開了適合的電致變色設備。
這種可變透射設備700的一個例子如圖7A和7B所示。設備700使用具有在其間包含的電致變色材料的兩片玻璃制成。每片玻璃的內表面上是在至少一個表面上成形的透明的導電電極，諸如氧化銦錫(ITO)，以便通過電子控制有選擇地使該窗的不同區域變暗。在圖7A中，這些區域是水平帶701，其可以有選擇地包含細長階梯。通過有選擇地使低于某一水平的所有帶701變暗，能獲得與先前參考圖6C所述的向上或向下移動屏蔽罩603類似的可變分界。盡管為清楚起見在每個帶701間有一些空間，實際上，這一間隔非常小。因此，低于分界的吸收區實際上是連續的。最后，可以僅部分地使不同帶變暗，從而形成更平緩的分界。
替代的，窗700可以包含若干獨立的受控塊702，如圖7B所示。可以有許多塊，由所需的控制的粒度而定。通過有選擇地使這些塊變暗，能獲得幾乎所有所需的光束圖案。例如，可以使低于分界的所有塊變暗以實現短焦距光圖案。所有塊可以是透明的以便實現遠光燈圖案。如果由圖象傳感器檢測到迎面而來的車或在前車輛，則如前所述，有選擇地使各塊變暗以便擋住對應于檢測車輛的角度的光，以及由此能防止對這一車輛的眩光，而不損壞對正前方區域其他部分的照明。另外，如在此所使用的，可以用各種方式實際不同光束圖案，例如，改變一個或多個光源的強度，改變一個或多個光源的對準方向，改變由一個或多個光源提供的光的分布和/或組合啟動多個光源。
另一可選方案是將屏蔽罩603構造成空間受控反光鏡。這種反光鏡可以是可逆電化學反光鏡，諸如在U.S.專利No.5,903,382；5,923,456；6,166,847；6,111,685和6,301,039中描述的。在這種設備中，有選擇地在表面上涂上反射金屬和除去涂在表面上的反射金屬以便在反射狀態和透射狀態之間轉換。可從Philips電子公司獲得的氫化物金屬(metal-hydride)可開關(switchable)反光鏡也可用來提供空間受控反光鏡。空間受控反光鏡可以形成為單個鄰近反光鏡，允許從遠光燈切換到短焦距光或可以形成圖案，諸如圖7A和7B所示，以便允許啟動反光鏡的各個段，從而提供透射光束的空間控制。使用空間受控反光鏡提供的益處是，反射設備將光線607反射回反光鏡601，從而保留而不是吸收這些光線，這樣，這些光線可用于在光束的其他各區中投射。與吸收光線以提供所需照明圖案的前燈相比，這提供了提高效率的前燈。另外，通過反射光線而不是吸收光線，屏蔽罩不會變熱，因此，前燈變得更耐用。
在另一實施例中，使用空間受控反光鏡來根據圖9構造前燈。燈泡901和反光鏡902形成光源，其將入射光線906投射到空間受控反光鏡903上。光源可以是適用于汽車使用的任何類型的光源，諸如鹵源、高強度放電(HID)源或發光二極管(LED)源。入射光線906可以通過光纖束或光導管來自遠程光源。空間受控反光鏡903包含能導通并反射入射光線906(作為反射光線907，這些反射光線然后由透鏡904向下投射到道路上)的多個可開關反射鏡905。當關掉時，使入射光線906反射遠離透鏡904，通過反光鏡903透射或吸收，從而不由透鏡904投射。替代地，可以使光線重新定向以增加前燈光束其他部分的照明。
空間受控反光鏡可以是例如可從Texas Instruments獲得的用戶定制的數字微反射鏡設備(DMD)。DMD是能在兩個角度間轉換以及當前廣泛用于視頻投影儀的微小反射鏡的微機電(micro-machined)陣列。應用DMD來產生空間可配置前燈與視頻投影儀類似。然而，對視頻投影儀來說必要的高分辨率、可調色和視頻幀頻在利用DMD的前燈中是不必要的。因此，用于前燈的控制系統能比用于視頻投影儀的控制系統更簡單。然而，本發明不限于任何特定的多個反射鏡或開關率。至少可以使用用于在兩個光束圖案間切換的一個反射鏡，至多可使用用于提供完全可配置的光束圖案的上千個反射鏡段。
作為DMD的另一替代方案，如上所述，空間受控反光鏡可以構造成可開關電化學反光鏡或氫化金屬可開關反光鏡。最后，可以使用位于反光鏡前方的具有成形衰減濾光器的固態反光鏡(諸如電致變色濾光器或LCD)來提供相同的功能。應當理解，基于一個或多個驅動條件，可以使用可控反光鏡和/或衰減器來選擇反射光束圖案，在該點，控制單元(基于從傳感器陣列接收的輸入)可以導致反光鏡和/或衰減器重定向或禁止產生對檢測到的物體的眩光的光。如在此所述，結合傳感器陣列實現控制單元的系統被配置成通過操作受控車輛前燈的光源或多個光源來區分反射光和來自另一光源的光。通常，能循環圖8和9的前燈實施例的光源以便能將反射光與來自另一光源的光區分開來。另外，根據前燈的結構，也可以循環圖7A-7B的實施例以便將反射光與來自另一光源的光區分開來。
圖9的實施例通常用與先前描述的實施例類似的方式起作用。通過選擇導通哪一些反射鏡或反射鏡分段、反射鏡分段的開/關占空比，或是否反射鏡分段連續可變，能實現任何可觀察到的光束圖案的反射率級別。該燈能提供基本短焦距光功能和/或提供遠光燈、彎曲燈、高速公路照明、壞天氣照明或任何中間狀態。另外，當與攝像機一起使用來檢測其他車輛的方向時，能關掉各反射鏡以防止投射那個方向中的光線，以及因此防止對另一車輛產生眩光。另外，如上所述，可以控制各反射鏡以便能將反射光，例如非車輛光源與由另一光源，例如車輛光源提供的光區分開來。
參考圖8描述適合于與本發明一起使用的另一前燈結構。在這一實施例中，用位于透鏡604的焦平面附近中的高強度LED陣列801代替反光鏡601、燈泡602和屏蔽罩603。適合于用作汽車前燈的高強度LED陣列在PCT申請PCT/US01/089012以及在Roberts等2001年4月13日提交的U.S.專利申請09/835,238中有描述。這些陣列可以通過淡黃色和青綠LED發射器的二進制互補組合產生白光照明。
LED陣列801中的LED 802或LED 802組被構造成由電子控制單元獨立和可選地可變供能。來自LED 802(或接近隔開的LED組)的光由透鏡604投射到燈前方中的特定區域。通過有選擇地為這LED802供電，用與在先前描述的圖7B的實施例中通過有選擇地使各塊702變暗類似的方式，能實現所需光束圖案。例如，可以為低于分界點的所有LED供電以便產生所需照明范圍。如果由成象系統識別出其他車輛，可以關掉在所識別的車輛的方向中投射光的LED或降低其強度以便防止到車輛的眩光。所有其他LED仍然發光以便提供在不存在車輛的區域中的照明。另外，在包含LED的前燈中，可以變暗或關掉一部分LED，以便將迎面而來的車輛與光源，諸如反光鏡區分開來。
上述實施例提供具有可控和可配置光束圖案的前燈。這些前燈可以與如上所述的方法一起使用以提供全自動汽車正向照明系統，其能提供多種功能，包括短焦距光、遠光燈、高速公路照明、城鎮照明、壞天氣照明、彎曲燈、自動測平和防眩光控制，以便防止對迎面而來的或在前駕駛員的眩光。這些特定的照明模式僅是示例性的，并且控制可以在離散模式間切換或控制可以是連續的。
各種傳感器可以提供控制系統的輸入以便確定用于指定駕駛條件的適當的光束圖案。這些傳感器可以包括例如，攝像機、環境光傳感器、速度傳感器、方向盤角度傳感器、溫度傳感器、羅盤、導航系統(例如，基于地面(諸如Loran)或基于衛星(諸如GPS))、間距傳感器和各種用戶輸入開關。另外，預想可以提供用于設置各種偏好，諸如用于在不同光束圖案間切換的閾值、燈的亮度、光束分界的銳度、燈的顏色、彎曲程度等等的駕駛員輸入。可以提供GPS、用戶輸入或工廠設置以便表示車輛的位置確保服從各種法律。因此，通過簡單地選擇位置，可以在各個國家中使用相同的燈組件。
在此描述的控制方法可以與在此描述的燈的各實施例或其他燈類型結合使用。類似地，在此描述的燈的各實施例也可以用各種方法控制。最后，在此描述的燈的各實施例可以單獨用在許多結構中，或結合各種標準燈、固定彎曲燈、霧燈、惡劣天氣燈或其他類型燈一起使用。這些控制方法可以控制可配置燈和其他類型的燈。
在本發明的一個實施例中，使用各種外部車燈，諸如高強度放電(HID)前燈、鹵素-鎢前燈和藍色增強鹵素前燈以便提供更強的能力來將來自各種路邊反光鏡的反射與來自迎面而來的車的前燈和在前車輛的尾燈的標志分開。另外，可以結合外部車燈采用特定光譜濾光器材料來提供所需結果。
通常期望自動車輛外部燈控制系統將迎面而來的車輛的前燈和在前車輛的尾燈與非車輛光源或標記或路邊反光鏡的反射區分開來。可以通過各種顏色、紫外和紅外光譜濾光器的最佳組合來增強區別這些不同物體的能力。圖10描述與車有關的光源的各種不同類型的光譜內容的圖，以及圖11描述各種有色標志的光譜反射的圖。圖12描述用在本發明的一個實施例中的紅色和紅外光譜濾光器的百分透射率的圖，以及圖13描述根據本發明的一個實施例的可選系統的量子效率的圖。如下面進一步所述，利用由圖10-13的圖描述的數字數據來分類各種光源。
通過將圖10所示的光源的光譜輸出乘以圖12所示的紅外光譜濾光器透射率、乘以圖13所示的像素陣列的光譜響應，可估計指定被檢測光源的亮度。對紅色過濾像素來說，這一值進一步乘以紅色光譜濾光器的透射率。通過將圖10所示的受控車輛前燈的光譜輸出乘以圖11所示的標志的光譜反射因子、圖12所示的紅外光譜濾光器透射率以及圖13所示的光學系統的光譜響應，可估計所檢測的來自道路標志的反射的亮度。對紅色光譜過濾像素，在前結果然后乘以圖12所示的紅色光譜濾光器透射率。
能使用投射到紅色過濾像素上的物體與投射到非紅色過濾像素上的物體間的亮度之比來確定物體的相對紅色。然后，利用這一比率來確定物體是尾燈還是前燈。圖14描述相對于投射到紅色過濾像素上的那些物體的亮度相對于投射到非紅色過濾像素上的那些相同物體的亮度之間的計算比。如圖14所示，尾燈具有比前燈，或大多數其他物體高得多的紅色-無色比率。
通過使用藍色增強前燈，能進一步提高光源間的識別力。這種前燈燈泡能在市面上獲得并且產生更接近于自然光的更藍或更冷的彩色光。這些前燈燈泡有時結合高強度放電(HID)、短焦距光使用以便更接近地與顏色匹配。最后，包含將紅外光反射回燈泡的涂層的鹵素紅外線(HIR)燈泡具有更冷光輸出并可以被使用。HIR燈泡具有發出占它們總輸出的百分比更少的紅光的優點，如圖10所示。因此，反射光的標記的圖象將在紅色過濾像素上具有比非紅色過濾像素上更低的亮度。與光的總量的成比例發出更少紅光的其他光源可以有利地用來最小化對道路標志的錯誤檢測以及其他物體的反射。HID遠光燈和LED前燈是這種光源的例子。
按它們的色溫或相關色溫來分類白光源(諸如前燈)的顏色是公知的。具有高色溫的光源具有更帶藍色的色調，并通常令人誤解地稱為“冷白光”源。具有更黃色或桔色(orangish)色調的光源可以具有較低的色溫并通常令人誤解地稱為“暖白光”源。較高色溫光源具有相對較高的短波長可見光與長波長可見光的比率。由于降低了將由標志或可能被檢測到的其他物體反射的紅光的比例，本發明受益于使用較高色溫前燈。
通過計算光源的顏色坐標以及找出Planckian軌跡上最接近的溫度值，能估計用于非最佳Planckian源的相關色溫。計算顏色坐標在本領域是非常公知的。R.W.G.Hunt的名為MEASURING COLOUR的文章(第二版)是用于計算顏色坐標的已知教導的一個來源。使用CIE 1976 USC(u′，v′)顏色空間，測量標準的鹵素前燈具有顏色坐標u′＝0.25&v′＝0.52。從這些坐標估計相關色溫為3100Kelvin。圖10的藍色增強前燈具有u′＝0.24以及v′＝0.51的顏色坐標，因此，相關色溫為約3700kelvin。所測量的高強度放電(HID)前燈具有u′＝0.21&v′＝0.50的顏色坐標，因此，相關色溫為4500kelvin。一般來說，當受控車輛具有高于3500kelvin的相關色溫的前燈時，本發明可取得有益效果。
圖15A示意性地表示前燈1500，其包括可旋轉屏蔽罩1503和位于反光鏡1501前方的燈泡1502。燈泡1502可以是傳統的白熾(例如鹵素-鎢)型、高強度放電(HID)型或其他適合的燈泡類型，或可以是來自遠程光源的輸出，如上所述。透鏡1504引導來自燈泡1502的光以及由反光鏡1501向下反射到道路上。屏蔽罩1503確定分界點以防止垂直高于地平面1505的光向下射到道路上。屏蔽罩1503吸收或反射會產生到另一車輛的眩光的光線，諸如光線1507，并允許改變由前燈1500提供的照明圖案。在分界點下方投射的光線，諸如光線1506，由于它們不被屏蔽罩1503擋住，因此通過透鏡1504。
屏蔽罩1503可具有多種不同的形狀，諸如圖15B所示的橢圓形，以及可以實現為耦合到電動機M諸如步進電動機的偏心的不規則圓柱，以便當旋轉屏蔽罩1503時實現可變照明圖案，即，當屏蔽罩1503旋轉時改變其阻擋的光量。用這種方式，當屏蔽罩1503實現為橢圓柱時，屏蔽罩1503能提供垂直方向中的長方形輪廓。
在實現前燈1500的典型照明系統中，控制單元從傳感器陣列接收電信號以及通過將控制信號發送到電動機M來控制屏蔽罩1503的旋轉位置，從而實現所需照明圖案。應理解，可以采用自動導引或反饋技術來確保屏蔽罩1503處于已知位置，因此，能提供所需照明圖案。當旋轉屏蔽1503時，由屏蔽罩1503衰減的光量改變，用這種方式，能使用屏蔽罩1503的運動來確定多種不同照明功能。由于能使用屏蔽罩1503的旋轉來確定前燈1500的垂直指向，也能實現垂直間距變化補償，如前所述。對準前燈的這一技術由于僅需要移動相對小的屏蔽1503，而不是像在一些商業上可獲得的自測平系統中那樣移動整個燈裝置，因此很有利。
圖16A示意性地表示根據本發明另一實施例的前燈1600，其包括可旋轉屏蔽罩1603，該屏蔽罩包括多個剖面。這些剖面允許在水平和垂直方向兩者中控制照明圖案。前燈1600包括位于反光鏡1601前方的燈泡1602。燈泡1602可以是傳統的白熾(例如鹵素-鎢)型、高強度放電(HID)型或其他適合的燈泡類型，或可以是來自遠程光源的輸出，如前所述。透鏡1604引導來自燈泡1602的光以及由反光鏡1601向下反射到道路上。屏蔽罩1603確定分界點以防止高于地平面1605的光向下被引導到道路上。屏蔽罩1603吸收或反射會產生對另一車輛的眩光的光線，諸如光線1607。在分界點下方投射的光線，諸如光線1606，由于它們不被屏蔽罩1603阻擋，因此通過透鏡1604。
屏蔽罩1603可以同時具有多個不同合成剖面，諸如圖16B和16C所示的剖面，并在一末端耦合到電動機M，諸如步進電動機，以便當旋轉屏蔽罩1603時實現可變照明圖案以便選擇所需剖面。例如，通過提供不同水平剖面，可實現光對準何處，例如向左或向右，和/或改變光束的寬度。與前燈1500類似，前燈1600可以與控制單元一起起作用，該控制單元從傳感器陣列接收電信號以及通過將控制信號發送到電動機M來控制屏蔽罩1603的旋轉位置，以便實現所需照明圖案。應理解，也可以采用自動導引或反饋技術來確保屏蔽罩1603處于已知位置，并因此能提供所需照明圖案。
與屏蔽罩1503的旋轉一樣，也能使用屏蔽罩1603的旋轉來建立不同照明功能，諸如城鎮或高速公路照明，或隨著速度增加逐步增加照明范圍。另外，還能使用屏蔽罩1603的旋轉來確立前燈的垂直和水平指向，因此還補償垂直間距變化，如上所述。對準前燈的這一方法由于僅需要旋轉相對小的屏蔽罩1603，因此也非常有利。
上述描述僅視為優選實施例的描述。本領域以及制造或使用本發明的技術人員將想到本發明的改進。因此，應理解，圖中和如上所述的實施例僅是示例目的并不意在限制本發明的范圍，本發明的范圍由根據專利法，包括等同原則的原理解釋的下述權利要求限定。
權利要求
1.一種用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的系統，所述系統包括所述受控車輛前面的傳感器陣列，其能檢測光強級；以及控制單元，其與所述傳感器陣列和所述至少一個外部車燈通信，所述控制單元確定從所述受控車輛的所述至少一個外部車燈到在前車輛的距離和角度，其中，所述控制單元用來基于所述傳感器陣列的輸出，按照所述距離和角度的一個函數控制所述至少一個外部車燈的操作，以及防止所述至少一個外部車燈對所述在前車輛的駕駛員提供破壞性的眩光。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述至少一個外部車燈包括兩個短焦距光前燈。
3.如權利要求1所述的系統，其中，所述控制單元通過使所述至少一個外部車燈向下對準或降低其強度來防止破壞性的眩光。
4.如權利要求1所述的系統，其中，所述控制單元通過以下至少一種方式來確定到所述在前車輛的距離確定在前車輛的尾燈的亮度、確定所述在前車輛的兩個尾燈間的距離，以及利用由雷達、激光和超聲波傳感器中的一種提供的輸出信號。
5.如權利要求1所述的系統，其中，所述傳感器陣列是包含在攝像機內的二維傳感器陣列。
6.如權利要求1所述的系統，其中，所述至少一個外部車燈是以多于兩種不同光束圖案提供照明的前燈。
7.如權利要求6所述的系統，其中，所述傳感器陣列是包含在攝像機內的二維傳感器陣列。
8.如權利要求1所述的系統，其中，所述控制單元包括處理器和耦合到所述處理器的、用于存儲處理器可執行代碼的存儲子系統，所述處理器可執行代碼當被執行時，使得所述處理器執行下述步驟基于來自傳感器陣列的輸出，確定從受控車輛的至少一個外部車燈到在前車輛的距離和角度；以及按照所述距離和角度的一個函數控制所述至少一個外部車燈的操作以便防止所述至少一個外部車燈對所述在前車輛的駕駛員提供破壞性的眩光。
9.如權利要求8所述的系統，其中，所述處理器通過使得所述至少一個外部車燈向下對準或者降低其強度來防止破壞性的眩光。
10.如權利要求8所述的系統，其中，所述處理器通過以下至少一種來確定到所述在前車輛的距離確定在前車輛的尾燈的亮度、確定所述在前車輛的兩個尾燈間的距離，以及利用由雷達、激光和超聲波傳感器中的一種提供的輸出信號。
11.一種用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統，所述系統包括傳感器陣列，用于生成電信號；以及與所述至少一個外部車燈通信的控制單元，其用來獲得和處理從所述傳感器陣列接收的電信號以確定路面上與所述至少一個外部車燈有關的照明梯度，所述控制單元將基于所述照明梯度的檢測的照明范圍與所需照明范圍進行比較，并用來控制所述至少一個外部車燈來實現所需照明范圍。
12.如權利要求11所述的系統，其中，所述至少一個外部車燈包括兩個短焦距光前燈。
13.如權利要求11所述的系統，其中，所述控制單元實現所需照明范圍，以及通過控制所述至少一個外部車燈的指向和強度中的至少一種來防止破壞性的眩光。
14.如權利要求11所述的系統，其中，所述控制單元通過下述方式中的至少一種來確定到所述在前車輛的距離確定在前車輛尾燈的亮度、確定所述在前車輛的兩個尾燈間的距離，以及利用由雷達、激光和超聲波傳感器中的一種提供的輸出信號。
15.如權利要求11所述的系統，其中，所述傳感器陣列是二維傳感器陣列。
16.如權利要求11所述的系統，其中，所需照明范圍基于常數、受控車速度、環境光強級、天氣條件、存在另一車輛、不存在另一車輛和車行道類型中的至少一個。
17.一種用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統，所述系統包括用于生成電信號的離散光傳感器；以及與所述至少一個外部車燈通信的控制單元，其用來獲得和處理從所述離散光傳感器接收的電信號以確定所述至少一個外部車燈何時應當轉變成城鎮照明模式，其中，所述離散光傳感器提供存在于環境光中的AC分量的表示，以及其中，當所述AC分量超出預定AC分量閾值時，所述控制單元使所述至少一個外部車燈轉變成所述城鎮照明模式。
18.如權利要求17所述的系統，其中，所述至少一個外部車燈包括兩個短焦距光前燈。
19.如權利要求17所述的系統，進一步包括耦合到所述控制單元并提供所述受控車輛的速度表示的車速傳感器，其中，當所述受控車輛的速度低于受控車速閾值時，所述控制單元僅使所述至少一個外部車燈轉變成所述城鎮照明模式。
20.一種用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統，所述系統包括成象系統，用于獲得所述受控車輛前方的圖象，所述成象系統包括傳感器陣列，每個傳感器生成表示由所述傳感器檢測的光強級的電信號；以及與所述至少一個外部車燈通信的控制單元，其用來獲得從所述傳感器陣列接收的電信號以及分別地處理所述電信號，其中，所述控制單元用來檢查由所述傳感器陣列提供的所述電信號表示的、迎面而來的車輛前燈隨時間過去的位置和亮度，以便確定所述中線寬度何時適合于啟動高速公路照明模式，以及其中，所述控制單元響應于所確定的中線寬度使所述至少一個外部車燈轉變成高速公路照明模式。
21.如權利要求20所述的系統，其中，所述至少一個外部車燈包括兩個短焦距光前燈。
22.如權利要求20所述的系統，其中，所述控制單元包括處理器和耦合到所述處理器的、用于存儲處理器可執行代碼的存儲器子系統，所述處理器可執行代碼當被執行時，使得所述處理器執行下述步驟檢查由傳感器陣列提供的電信號表示的、迎面而來的車輛的前燈隨時間過去的位置和亮度，以便確定中線寬度何時適合于啟動高速公路照明；以及響應于所確定的中線寬度，使得所述至少一個車燈轉變成所述高速公路照明模式。
23.一種用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的照明控制系統，所述系統包括成象系統，用于獲得所述受控車輛前面的圖象，所述成象系統包括傳感器陣列，每個傳感器生成表示由所述傳感器檢測的光強級的電信號；從以下組中選擇的至少一個空間受控設備空間受控可變衰減濾光器、空間受控反光鏡和空間光調制器；所述空間受控設備位于所述至少一個外部車燈附近；以及控制單元，其與所述至少一個外部車燈和所述至少一個空間受控設備通信，其中，所述控制單元用來獲得從所述傳感器陣列接收的電信號并處理所述電信號，以及控制所述至少一個空間受控設備以響應于所述電信號來改變所述至少一個外部車燈的照明范圍，以及其中，所述控制單元用來控制所述至少一個空間受控設備以區分車輛光源和非車輛光源。
24.如權利要求23所述的系統，其中，所述衰減濾光器是液晶設備和電致變色設備中之一。
25.如權利要求23所述的系統，其中，控制所述衰減濾光器以響應于所述電信號改變所述至少一個外部車燈的方向。
26.如權利要求23所述的系統，其中，所述傳感器陣列包含在攝像機內。
27.如權利要求23所述的系統，其中，所述反光鏡是氫化金屬可開關反射鏡。
28.如權利要求23所述的系統，其中，所述反光鏡是數字微反射鏡設備。
29.如權利要求23所述的系統，其中，還控制所述反光鏡以響應于所述電信號來改變所述至少一個外部車燈的方向。
30.如權利要求23所述的系統，其中，所述傳感器陣列包含在攝像機內。
31.如權利要求23所述的系統，其中，所述至少一個外部車燈是前燈，以及所述反光鏡包含在所述前燈內。
32.如權利要求23所述的系統，其中，所述控制單元包括處理器和耦合到所述處理器的、用于存儲處理器可執行代碼的存儲子系統，所述空間可控設備是空間光調制器，以及所述處理器可執行代碼當被執行時，使得所述處理器執行步驟從傳感器陣列接收電信號；控制所述空間光調制器以響應于所接收的電信號來改變所述至少一個外部車燈的照明圖案。
33.如權利要求32所述的系統，其中，還控制所述空間光調制器以便向所述空間光調制器的一部分提供重定向光，所述空間光調制器有助于由所述至少一個外部車燈提供的照明圖案。
34.一種用于控制受控車輛的至少一個前燈的系統，所述系統包括能檢測所述受控車輛前方的光強級的傳感器陣列；以及與所述傳感器陣列和所述至少一個前燈通信的控制單元，所述前燈具有高色溫，以及所述控制單元接收表示由所述傳感器陣列檢測的光強級的數據以識別潛在的光源，所述控制單元將從所述前燈發出的光與來自其他潛在光源、由物體反射的光區分開來，其中，所述控制單元用來將所述至少一個前燈的操作控制為來自所述傳感器陣列的光強級輸出的函數。
35.如權利要求34所述的系統，其中，所述色溫大于3500Kelvin。
36.如權利要求34所述的系統，其中，所述色溫為3700Kelvin。
37.如權利要求34所述的系統，其中，所述色溫大于4500Kelvin。
38.如權利要求34所述的系統，其中，所述至少一個前燈是高強度放電前燈。
39.如權利要求34所述的系統，其中，所述至少一個前燈是至少一個發光二極管。
40.如權利要求34所述的系統，其中，所述至少一個前燈是鹵素紅外前燈。
41.如權利要求34所述的系統，其中，所述至少一個前燈是鹵素前燈。
42.如權利要求34所述的系統，其中，所述至少一個前燈是藍色增強的鹵素前燈。
43.一種可控前燈，包括至少一個光源；以及一個從下述組中選擇的空間受控設備空間受控可變衰減濾光器和空間受控反光鏡；所述空間受控設備位于所述至少一個光源附近，其中，控制所述空間受控設備以提供用于所述至少一個光源的可變照明范圍，以及其中，控制所述空間受控設備以區分車輛光源和非車輛光源。
44.如權利要求43所述的前燈，其中，所述衰減濾光器是液晶設備和電致變色設備中的一種。
45.如權利要求43所述的前燈，其中，所述空間受控設備是衰減濾光器，以及控制所述衰減濾光器以便響應于所述電信號改變所述至少一個光源的方向。
46.如權利要求43所述的前燈，其中，所述傳感器陣列包含在攝像機內。
47.如權利要求43所述的前燈，其中，所述反光鏡是氫化金屬可開關反射鏡。
48.如權利要求43所述的前燈，其中，所述反光鏡是數字微反射鏡設備。
49.如權利要求42所述的前燈，其中，所述空間可變設備是反光鏡，以及所述反光鏡還被控制以響應于所述電信號來改變所述至少一個光源的方向。
50.一種可控前燈，包括至少一個光源；以及可旋轉屏蔽罩，其位于所述至少一個光源附近，其中，與所述至少一個光源和所述可旋轉屏蔽罩通信的控制單元，用來獲得對應于由傳感器陣列檢測的光強級的電信號并處理所述電信號，以及控制所述可旋轉屏蔽罩以響應于所述電信號來改變所述至少一個光源的照明范圍。
51.如權利要求50所述的前燈，其中，所述可旋轉屏蔽罩包括多個剖面并在末端耦合到一個電動機，所述電動機耦合到所述控制單元，以及其中，每個剖面提供不同照明圖案。
52.如權利要求50所述的前燈，其中，所述可旋轉屏蔽罩的表面偏離中心耦合到一個電動機，該電動機耦合到所述控制單元，以及其中，通過旋轉所述屏蔽罩實現不同照明圖案。
53.一種用于控制受控車輛的至少一個外部車燈的控制系統，所述系統包括處理器；以及耦合到所述處理器的存儲子系統，用于存儲處理器可執行代碼，所述處理器可執行代碼當被執行時，使得所述處理器執行步驟基于來自所述傳感器陣列的輸出，確定路面上與所述至少一個外部車燈有關的照明梯度；將基于所述照明梯度的檢測的照明范圍與所需照明范圍比較；以及控制所述至少一個外部車燈以實現所需照明范圍。
54.如權利要求53所述的系統，其中，所述處理器實現所需照明范圍，以及通過控制所述至少一個外部車燈的方向和強度中的至少一種來防止破壞性的眩光。
55.如權利要求53所述的系統，其中，所述處理器通過以下至少一種方式來確定到所述在前車輛的距離確定在前車輛的尾燈的強度、確定所述在前車輛的兩個尾燈間的距離、以及利用由雷達、激光和超聲波傳感器的一個提供的輸出信號。
56.如權利要求53所述的系統，其中，所需照明范圍基于常數、受控車速度、環境光強級、天氣條件、存在另一車輛、不存在另一車輛和車行道類型中的至少一個。
57.一種用于控制機動車的前方照明的方法，包括步驟接收車輛輸入，該輸入包括車速、車輛偏轉速率、車輪角度、車輛羅盤方向、車距、車輛位置、天氣條件和環境光強級中的至少一個；基于所述車輛輸入確定所需光束圖案；從圖象傳感器接收所述機動車的前方視場的圖象；分析所接收的圖象；以及基于所分析的圖象修改所需光束圖案，其中，能提供多于兩個不同的光束圖案。
58.如權利要求57所述的方法，其中，所述分析步驟包括檢測迎面而來的車輛光源或在前車輛光源。
59.如權利要求57所述的方法，其中，修改所述光束圖案以防止對所檢測的迎面而來的車輛或在前車輛的眩光。
60.如權利要求57所述的方法，其中，所述分析步驟包括確定道路上的光梯度。
61.如權利要求57所述的方法，其中，修改所述光束圖以便基于所述道路上的光梯度實現所需照明范圍。
全文摘要
用于控制受控車輛的至少一個外部車燈(22)的系統(40)包括傳感器陣列(52)和控制單元(44)。傳感器陣列(52)能檢測受控車輛前方的光強級。控制單元(44)與傳感器陣列(52)和至少一個外部車燈通信以及確定從受控車輛的至少一個外部車燈到在前車輛的距離和角度。基于來自傳感器陣列(52)的輸出，控制單元(44)用來將至少一個外部車燈(22)的操作控制為距離和角度的函數，并防止至少一個外部車燈(22)對在前車輛的駕駛員提供有破壞性的眩光。
文檔編號F21V14/00GK1602260SQ02824572
公開日2005年3月30日 申請日期2002年12月9日 優先權日2001年12月10日
發明者約瑟夫·S·斯塔姆 申請人:金泰克斯公司