专利名称：确定控制信号的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于根据测量的环境光条件确定控制信号的方法，该控制信号用于由至少一个电子元件进行的后续处理，尤其是用于控制图像输出装置的成像单元。本发明进一步涉及确定用于电子元件的控制信号的设备，尤其是用于图像输出装置的成像单元的控制信号，该设备包括至少一个光传感器和包括评估单元。
背景技术：
先前已知类型的方法和设备通常用于提供控制信号给图像输出装置的成像单元， 如机动车辆中的平视显示器的成像仪。例如，图像输出装置的亮度能够通过控制信号与车辆外部存在的光条件相匹配。由此特别是在相对高的发光强度下，能够确保通过输出装置通常投影到挡风玻璃上的图像数据的充分可读性或可识别性。此外，在相对低的发光强度时也调整亮度，如在夜间进行驾驶时，以使车辆的驾驶员不会眼花，并由此不会进一步限制他在黑暗中的视觉能力。上述类型的方法和设备通常使用由近场传感器输出的近场信号，其中该近场传感器检测更近的周边环境中的光条件，如机动车辆的光条件，而且还调整图像输出装置的亮度。这样的近场传感器通常安装在机动车辆的前挡风玻璃区域中，仅从所述传感器输出可靠的控制信号，然而其仅在前挡风玻璃的倾斜角度在22度和26度之间时适用。如果该挡风玻璃的倾斜按照平的和陡峭的方式延伸，则近场传感器的功能不再可靠，因为它不再检测所限定的近场及车辆前方的光条件，典型地不再检测针对这个场的光条件。

发明内容
本发明的目的在于改进上述类型的方法和设备，从而总是以可靠并且同时简单的方式确定控制信号。根据本发明通过权利要求I所述的方法以及权利要求6所述的设备实现该目的。 权利要求2至权利要求5以及权利要求7至权利要求11公开了本发明有利的进步和实施例。提供一种根据测量的环境光条件确定控制信号的方法，该控制信号用于由至少一个电子元件进行的后续处理，尤其是用于控制图像输出装置的成像单元，在该方法中主导的光条件通过多个光传感器来检测，根据光传感器记录的光条件的强度输出测量信号，然后根据至少一个预定义的比例将各个光传感器的测量信号组合成至少一个控制信号。借助根据本发明的这样的方法，该方法的步骤以预定顺序运行，可以按照有利地简单的方式确定控制信号，尤其是用于控制图像输出装置的成像单元。由此可以有利地免除使用专门为此目的而需要的近场光传感器来识别该控制信号。首先通过不同的光传感器记录光条件，特别是通过光传感器的检测范围，其中每个光传感器执行不同的基本的主要功能并且通常彼此取向不同。然后，根据记录的电磁辐射的强度将例如以相应大小的电信号形式的测量信号从光传感器传输到例如评估单元，电磁辐射例如是可见光或红外辐射。然后从不同光传感器的测量信号中计算控制信号，其中根据预定义的比例，不同光传感器的测量信号在该计算中具有不同的权重。根据本发明的改进，有利地考虑至少一个光传感器的取向来调整控制信号，然后将该控制信号输出用于后续处理。由于不同机动车辆制造商之间前挡风玻璃的偏离的倾斜角度以及所导致的检测光条件的光传感器的不同取向，有必要调整控制信号。在从所测量的变量或信号中计算出控制信号之前，可以通过预定义的系数或者参数来调整由至少一个光传感器直接测量的至少一个变量，如识别的前方信号或环境光信号。同样可以想到对已经计算出的控制信号进行后续调整，其中从光传感器的测量信号中计算的控制信号接着形成带有系数的函数或方程。要考虑的每个系数的幅度总是取决于前挡风玻璃的倾斜。替代数学调整，可选地可以通过具有遮光效果的覆盖部件来影响由光传感器测量的辐射强度， 并由此从一开始就限制所述辐射的一部分对传感器表面产生作用。优选在不同距离处和/或在不同光谱范围内记录通过光传感器检测的光条件。除了直接在机动车辆周围存在的光条件之外，该光条件如由于桥梁而经常在驾驶期间无规律地改变，根据本发明还考虑在行驶方向上机动车辆前方一定距离处的光条件以用于确定控制信号。由此，除其它之外，在机动车辆中使用的图像输出装置-如平视显示器-的亮度可以根据改变的光条件及时地调整，使得确保输出图像的显示得到改善。为此目的优选地参考车辆上方存在的光条件以及在车辆前方大约50米的距离处提供的光条件。此外，在计算期间还区分可见光和红外辐射。特别地，根据测量的环境光，用所检测的测量信号彼此之间的不同比例来计算控制信号。其优点在于，可以有利地将模拟的控制信号调整到否则以传统方式通过近场光传感器产生的控制信号，该模拟的控制信号和近场光传感器产生的控制信号的测量曲线在比较时展现可忽略的相互偏差。光条件是分等级的或者分成特定的区域，从而可以特别是在多个不同照明状态之间进行区分，在每个所述照明状态中，预定的照明强度处于支配地位。 特别地，在至少两个白天状态、至少两个黄昏状态以及至少两个夜晚状态之间区分，在这些状态的每一个中，在计算控制信号时从前方光传感器输出的测量信号，从环境光传感器输出的测量信号和从太阳传感器输出的测量信号具有不同的权重。所述至少六个主要状态的每一个也可以具有多达两个子状态。根据本发明的改进，还使用时差信号来计算控制信号，该时差信号按照改变来自在至少两个不同光传感器之间检测的时间间隔的测量信号的顺序来计算。尤其在机动车辆以常规地不同速度移动的情况下，能够依据所述机动车辆的行驶速度，通过时差信号调整计算的或者模拟的控制信号变化的灵敏度或速度。在确定用于电子元件的控制信号的设备中，特别是用于图像输出装置的成像单元的控制信号，该设备包括至少一个光传感器以及至少一个需要单独保护的评估单元，根据本发明，多个用于测量光条件的光传感器以信号传输的方式耦合到评估单元，其中基于在光传感器上输出的测量信号，利用这些测量信号相互之间的预定比例通过评估单元计算控制信号。利用根据本发明的这样的设备，可以有利地简单地确定控制信号，其中，由于借助特别是以数据传输方式耦合到至少一个前方光传感器、至少一个环境光传感器和至少一个太阳传感器的评估单元来计算控制信号，可以有利地免除使用否则单独需要以确定控制信号的近场光传感器。此外，提供了该设备的简化设计，因此同时减少了生产该设备的成本。 通过可以包括至少一个计算电路的评估单元对由光传感器输出的测量信号特别是赋予不同的权重，因此控制信号总是从测量信号相互之间的预定比例中形成。此外，评估单元包括至少一个具有用于变化的光传感器的取向的调整功能的计算电路。由此，通过改变光传感器的位置而变化的例如前方光传感器或者太阳传感器的检测范围可以有利地以简单的方式得到补偿。特别是通过根据本发明的设备在由不同制造商生产的机动车辆中使用，光传感器出现不同的取向，因为这些机动车辆的前挡风玻璃具有不同的倾斜角度，因此将检测范围转动预定的度数。即使位置上小的改变也对光传感器产生不可忽略的影响，这种影响会歪曲光传感器的测量值。现在利用根据本发明的设备，可以使用所述设备的光传感器在前挡风玻璃上毫无困难地确定控制信号，所述挡风玻璃与表面法线之间的倾斜角度在22°和32°之间。一旦挡风玻璃的倾斜超过32°，不再能借助所述设备实现光传感器的基本功能，然而可毫无困难地使用光传感器来模拟所使用的控制信号， 例如控制平视显示器的亮度。在本发明的范围中，至少两个光传感器具有不同取向的检测范围。例如，用作环境光传感器的光传感器具有相对广、向上指向的检测锥，通过该检测锥可以检测在机动车辆上方存在的光条件。与环境光传感器相比，设计为前方光传感器的另一种光传感器具有相对窄、近似水平形成的检测锥，该检测锥通常在车辆上指向行驶方向，以便及时检测道路的任何阴影部分。特别地两个传感器均检测可见光。根据本发明的另一个改进，至少两个光传感器具有不同的测量范围，用于检测待测量的不同频率范围的辐射。有利地使用至少一个光传感器，其测量范围特别是落在可见光的频率范围之内，还使用另一种光传感器，其测量范围落在红外辐射的频率范围之内。特别是设计为用于检测红外辐射的太阳传感器的光传感器优选地包括近似垂直、向上取向的检测范围，以便以相对简单的方式特别是检测与日光辐射一同入射的红外辐射。根据本发明，在包括至少一个也需要独立保护的图像输出装置的机动车辆中，其中该图像输出装置包括至少一个成像单元，该成像单元以信号传输方式耦合到根据权利要求6到权利要求10的任意一项的设备。在包括根据本发明的这样的设备的机动车辆中，该设备特别是用于确定图像输出装置的成像单元的控制信号，该图像输出装置例如是平视显示器，能够总是以简单的方式根据行驶过程中出现的机动车辆周围的光条件的改变有利地调整所述图像输出装置的亮度。还同样根据当前车辆速度调整所述成像单元。在根据本发明的这样的设备的所述改进中，包括至少一个雨水光传感器，并且该至少一个雨水光传感器包括至少一个前方光传感器，至少一个环境光传感器和至少一个太阳传感器。


例如与实现根据本发明的方法相结合地进行的测量在附图中示出，从该测量中进一步体现发明特征，其中图I示出白天期间的光传感器的测量；图2示出测量的近场信号和根据图I的测量信号得到的模拟近场信号；图3示出黄昏状态期间的光传感器的测量；以及
图4示出测量的近场信号和根据图3的测量信号得到的模拟近场信号。
具体实施例方式图I示出了白天期间的测量示例，其中随着时间的推移而绘制通过前方光传感器记录的测量曲线I、通过环境光传感器记录的测量曲线2以及通过太阳传感器确定的测量曲线3。在驾驶过桥期间的“白天”照明状态被示出，该“白天”照明状态是为在1200和 25400勒克司(Iux)之间的照明强度定义的。特别地，通过剧烈下降的测量曲线可以识别驾驶过桥的粗略时刻。由于以面向前方方式定向的前方光传感器具有另外的测量范围，所述传感器的测量曲线I与测量曲线2和3相比呈现暂时偏移的下降，测量曲线2和3的检测范围直接落在机动车辆周围环境中。时差信号AT可通过该暂时偏移来确定，该暂时偏移的幅度根据驾驶速度而变化，同时，借助确定所计算的近场信号的计算电路来改变图2中作为计算曲线4所示的模拟近场信号的灵敏度或反应速度。为便于比较，除模拟近场信号外，传统测量的近场信号也作为测量曲线5示出。计算曲线4以及测量曲线5相互间仅仅展现较小的偏差。模拟近场信号在“白天”照明状态期间例如可以由以下组成大约20%的环境光，大约10%的阳光福射以及大约70%的前方信号。图3和图4示出了 “黄昏”照明状态，在现有的情况中，该“黄昏”照明状态是为在 400和1200勒克司之间的照明强度定义的。为了模拟近场信号而测量的光信号又在图3 中示出，其中测量曲线6代表前方光信号，测量曲线7代表环境光信号，测量曲线8代表阳光信号。这些测量曲线还示出以与图I和图2所示测量期间相同的速度驾驶过桥的时刻。 由于在黄昏期间光强度减少很多，测量信号的变化以及因此测量曲线6至测量曲线8各自的变化都小得多，模拟近场信号的计算曲线9也反映出上述情况。通过由近场光传感器测量的近场信号的测量曲线10(也在图4中示出)的比较测量表明，两条曲线非常靠近彼此地延伸。用于计算模拟近场信号的权重相比“白天”照明状态有所改变，其中该近场信号现在例如在“黄昏”照明状态期间如下形成:大约15%的环境光，大约25%的阳光辐射和大约 60%的前方信号。
权利要求
1.一种根据测量的环境光条件确定控制信号的方法,该控制信号用于控制机动车辆中的成像单元或图像输出装置，其中通过多个光传感器检测当前光条件，根据由光传感器记录的所述光条件的强度输出测量信号，然后根据至少一个预定义的比例将各个光传感器的测量信号组合成至少一个控制信号。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于考虑至少一个光传感器的取向对所述控制信号进行调整，然后输出该控制信号。
3.如权利要求I或者权利要求2所述的方法，其特征在于通过光传感器检测的光条件在不同的距离处和/或在不同的光谱范围中记录。
4.如权利要求I至3中任一项所述的方法，其特征在于利用所检测的测量信号的彼此不同的比例，根据测量的环境光来计算控制信号。
5.如权利要求I至4中任一项所述的方法，其特征在于为了计算控制信号，还使用时差信号，所述时差信号按照改变来自在至少两个不同光传感器之间检测的时间间隔的测量信号的顺序来识别。
6.一种确定控制信号的设备，该控制信号用于机动车辆的图像输出装置的成像单元， 该设备包括至少一个光传感器和至少一个评估单元，其特征在于多个用于测量光条件的光传感器以信号传输的方式耦合到评估单元，基于在光传感器上输出的测量信号，利用测量信号相互之间的预定比例由评估单元计算控制信号。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于所述评估单元包括计算电路，所述计算电路具备用于光传感器的变化的取向的调整功能。
8.如权利要求6或权利要求7所述的设备，其特征在于至少两个光传感器具有不同取向的检测范围。
9.如权利要求6至8中任一项所述的设备，其特征在于至少两个光传感器包括用于检测不同频率范围的不同测量范围。
10.如权利要求6至9中任一项所述的设备,其特征在于至少一个光传感器是前方光传感器和/或环境光传感器和/或太阳传感器。
11.包括至少一个图像输出装置的机动车辆，所述至少一个图像输出装置包括至少一个成像单元，其特征在于所述成像单元以信号传输的方式耦合到如权利要求6至权利要求10中任一项所述的设备。
全文摘要
在一种根据测量的环境光条件确定控制信号的方法中，该控制信号用于由至少一个电子元件进行的后续处理，尤其是用于控制图像输出装置的成像单元，通过多个光传感器检测当前光条件，根据由光传感器记录的光条件的强度输出测量信号，然后各个光传感器的测量信号根据至少一个预定义的比例组合成至少一个控制信号。考虑至少一个光传感器的取向调整控制信号，然后输出该控制信号。
文档编号G01J1/00GK102543034SQ201110348689
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月26日 优先权日2010年9月24日
发明者A·施拉曼, C·尼切, T·尼曼 申请人:赫拉胡克公司