BRPI0923496B1

BRPI0923496B1 - Módulo ótico, veículo com módulo ótico e processo para a calibragem da distância e da posição entre um parabrisas e um módulo ótico em um veículo

Info

Publication number: BRPI0923496B1
Application number: BRPI0923496-9A
Authority: BR
Inventors: Konrad Rothenhäusler
Original assignee: Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2020-02-11
Also published as: EP2370297A1; JP2012513603A; RU2011130884A; KR20110105837A; US8541732B2; JP5382476B2; EP2370297B1; CN102256836A; WO2010072198A1; DE112009002664A5; DE102008062977A1; BRPI0923496A2; KR101871731B1; RU2516033C2; US20110253917A1; CN102256836B

Abstract

módulo ótico, veículo com módulo ótico e processo para a calibragem da distância e da posição entre um para-brisas e um módulo ótico em um veículo a presente invenção refere-se ao módulo ótico com um elemento semicondutor (4) com superfície sensível para radiação eletromagnética, e uma objetiva (1) para a projeção de radiação eletromagnética sobre a superfície sensível do elemento semicondutor (4), especialmente para o emprego em veículos. em um volume parcial definido no espaço entre a objetiva (1) e a superfície sensível do elemento semicondutor (4), de forma que através de um elemento ótico adicional (11) na primeira área da superfície sensível do elemento do semicondutor (4) seja mostrada uma primeira área de distância (8) e, em uma segunda área da área de visão onde o elemento ótico adicional (11) não se encontra será mostrada uma segunda área de distância (9).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÓDULO ÓTICO, VEÍCULO COM MÓDULO ÓTICO E PROCESSO PARA A CALIBRAGEM DA DISTÂNCIA E DA POSIÇÃO ENTRE UM PARABRISAS E UM MÓDULO ÓTICO EM UM VEÍCULO.

[001] A presente invenção refere-se a um módulo ótico para a detecção de área distante e próxima em uma imagem. Um módulo ótico respectivo será empregado especialmente em um veículo para a observação do ambiente externo através do para-brisa.

[002] Sistemas inteligentes de assistência ao motorista, como por exemplo, a detecção de objetos diferentes no ambiente de trânsito, mostram o emprego flexível de sistemas de câmara.

[003] Modernos, sensores de veículos que são colocados no para-brisas e através dos quais podem-se olhar, são, por exemplo, a câmara de veículo, a câmara de visão noturna ou também diversos sensores óticos de distância. Esses sensores óticos necessitam, como o motorista do veículo, uma visão clara para evitar sinais de medição incorretos.

[004] Pingos de água, neve e sujeira sobre o para-brisa serão, via de regra, retirados por um limpador de para-brisa elétrico com um lábio de borracha. O limpador de para-brisa será ligado e desligado manualmente na maioria dos veículos atualmente no trânsito. Esta tarefa do motorista do veículo será assumida de forma crescente por um sensor de chuva optoeletrônico.

[005] O princípio de funcionamento de um sensor de chuva optoeletrônico baseia-se em um acoplamento de luz no para-brisa em um ângulo que cumpre a condição do reflexo total entre vidro e ar, mas que esteja menor que o ângulo necessário para um reflexo total entre vidro e água. Em um vidro seco, uma grande parte do feixe de luz acoplado no vidro será refletida totalmente na superfície externa do vidro e na superfície interna do vidro desacoplado no receptor.

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2/21 [006] Quando pingos de água são encontrados sobre o vidro, a condição de ângulo para o reflexo total não será mais cumprida. Desta forma, uma parte do feixe de luz será desacoplada através de pingos de água e não poderá mais alcançar o receptor no espaço interno do veículo.

[007] Este princípio para o reconhecimento de chuva é muito sensível para falhas e depende do tamanho dos pingos. Com chuva como a garoa, muitas vezes este princípio de medição é falho, porque o sinal de luz desacoplado, e desta forma, a diferença do sinal do receptor são baixos demais para um reconhecimento seguro de chuva.

[008] O sensor de chuva optoeletrônico também tem problemas com o reconhecimento de flocos de neve que, no encontro com o vidro, se desfazem em pingos pequenos e com sujeira seca, e também insetos que têm impacto com o para-brisa.

[009] O sensor de chuva capacitivo mostra mais um princípio sério pronto para o reconhecimento da chuva. O princípio de sensor baseia-se em uma constante dieletricamente forte, divergindo da água em comparação para vidro ou ar. Uma colocação inteligente de duas placas de capacitores na superfície interna do para-brisa do veículo forma com um material no meio um capacitor. O objetivo aqui é possibilitar o decurso das linhas de campo elétrico de fora através do espaço de ar um pouco acima do para-brisa. Quando se encontra água neste espaço de ar ou sujeira úmida, isso tem como efeito uma constante dielétrica consideravelmente mais alta do meio adicionado e aumenta a capacidade inteira do capacitor formado desta forma. Este sensor tem uma funcionalidade limitada. A diferenciação entre pingos finos e influências de perturbação é também um problema para este sensor, e por esta razão, deve ser reduzida a sensibilidade deste sensor. Uma umidificação do vidro com pingos finos tem como efeito um sinal de limpar relativamente retardado.

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3/21 [0010] Uma desvantagem dos dois sensores é a relativa grande necessidade de superfície no para-brisa. Através de uma redução da superfície do sensor, seria ainda mais reduzida a velocidade de reação do sensor no início de chuva, porque reduz a possibilidade que um dos primeiros pingos encontra-se no menor campo do sensor. O motorista espera da eletrônica, um conforto que na maioria das vezes paga separado, um funcionamento rápido e confiável. Em caso ideal, o sistema automático deve estar em concordância com a sua velocidade de reação e do comportamento de limpar com o comportamento do motorista do veículo, para não ter um efeito desagradável ou perturbante. Por exemplo, o para-brisa já deve ser limpo com chuva de garoa. Quando o para-brisa está muito sujo com insetos, é necessário um programa de lavagem. Quando o vidro tem estrias, este deve ser mais uma vez esfregado.

[0011] Em muitas destas situações, falham os sensores prontos para série desenvolvidos até hoje, por causa da falta de possibilidades em diferenciar pela sua estrutura simples.

[0012] A necessidade de evitar mais um acúmulo de elementos de sensores de diferentes sistemas de assistência ao motorista, e do conforto em condições de espaço estreito na área superior do para-brisa no futuro, a integração de vários sensores para um único sensor multifuncional será forçada.

[0013] Dessa forma, chega-se à conclusão de integrar a função do sensor de chuva em uma câmara de veículo existente que observa o ambiente externo com o sensor de chuva a base de vídeo. É conhecido por combinações com componentes óticos adicionais apresentar a área distante e a área próxima (para-brisas) sobre um sensor de imagem. O início para isso, é uma lente dianteira em um campo de visão parcial na frente da objetiva da câmara do veículo. Dessa forma, a parte do caminho do raio que passa pela lente dianteira, mostra a área

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4/21 próxima nitidamente sobre o sensor de imagem e o resto da área distante (cenário da rua).

[0014] A patente DE 102004037871 B4 mostra um respectivo módulo ótico para um sistema de assistência que detecta o espaço externo em direção do movimento do veículo. Recomenda-se a utilização de um sensor de imagem alternadamente para uma função de assistência do espaço externo e uma funcionalidade de chuva.

[0015] A área de passagem entre a distância próxima e longe mostra nessa conclusão, através do posicionamento muito desfavorável da lente, um pouco antes da pupila de entrada com uma forte falta de nitidez. Essa falta de nitidez na imagem ocupa quase a imagem inteira. O alinhamento exato dos meios óticos (espelho, divisor de raio, ótica de perto ou lente adicional) para a imagem de área próxima torna-se difícil. Para as soluções indicadas, meios óticos adicionais e caros são sempre necessários.

[0016] A tarefa da invenção é uma ótica acessível, estável e confiável para um sensor de câmara.

[0017] O objeto da invenção é um módulo ótico com um elemento de semicondutor com uma superfície sensível para raios eletromagnéticos e uma lente ou uma combinação de lente (objetiva) para projetar radiação eletromagnética sobre a superfície sensível do elemento de semicondutor. Em um volume parcial definido no espaço entre objetiva e a superfície sensível do elemento semicondutor, um elemento ótico adicional está colocado.

[0018] Através desse elemento ótico adicional parcial, uma primeira área de distância será mostrada sobre uma primeira área da superfície sensível do elemento semicondutor, preferencialmente na área distante. Na segunda área do campo de visão e/ou da superfície sensível do elemento semicondutor, onde o elemento ótico adicional não se encontra, uma segunda área de distância será mostrada, preferenPetição 870190093467, de 18/09/2019, pág. 9/32

5/21 cialmente a área próxima.

[0019] Dessa forma, será detectada na superfície sensível do elemento semicondutor a primeira faixa dos raios eletromagnéticos que passam pelo elemento ótico adicional sobre a largura inteira. Na segunda área, serão detectados os raios eletromagnéticos que passam fora, ou seja, não através da largura inteira do elemento ótico adicional. Esse elemento ótico adicional preenche dessa forma uma parte do espaço na frente da superfície sensível do elemento semicondutor, através do qual cheguem os raios eletromagnéticos para a superfície sensível. O elemento ótico adicional não se encontra na largura inteira da objetiva, mas somente em um campo parcial da largura da imagem da objetiva.

[0020] Um processamento de imagem posterior pode avaliar a imagem inteira, que é composta de duas imagens parciais das duas áreas de distância diferentes, em forma de ciclo ou separadamente.

[0021] Conforme uma versão preferencial da invenção, o índice de refração do elemento ótico adicional é maior que o índice de refração do material que envolve o elemento ótico adicional. O meio que envolve o elemento ótico adicional é tipicamente o ar. A imagem da segunda área de distância, somente será influenciada desconsideravelmente pelo elemento ótico adicional e, portanto, depende do meio circundante com menor índice de refração em volta do elemento ótico adicional.

[0022] Preferencialmente, a objetiva é posicionada de tal forma, ou seja, ajustada, e a espessura ou o índice de refração do elemento ótico adicional é predeterminado de tal forma, que na primeira área da superfície sensível seja mostrada uma área longe ótica, e na segunda área uma área ótica próxima. A área próxima se encontra na faixa de centímetros e a área distante corresponde à área a partir de, aproximadamente, dois metros.

[0023] O posicionamento da objetiva, conforme a invenção, causa

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6/21 para a imagem nítida da área próxima, uma imagem fora do foco não nítida da área distante, quando não for colocado um elemento ótico adicional no módulo ótico.

[0024] Através do elemento ótico parcial adicional, a área distante será mostrada. Na área do campo de visão onde o elemento ótico parcial não se encontra, o campo próximo será mostrado.

[0025] A ótica bi ou multifocal do módulo ótico baseia-se no princípio de um deslocamento axial de uma superfície plana de refração. Para isso, a câmara não será focalizada para área distante, como é descrito no nível técnico, mas será focalizada uma distância de objetivo de poucos centímetros. Essa distância do objeto descreve, por exemplo, um nível que se encontra no ponto de cruzamento do campo de visão inferior da câmara, com o nível do para-brisa. Dessa forma, será gerada no sensor de imagem, uma imagem focalizada nitidamente nesse nível de campo próximo. Para possibilitar as outras funções de assistência ao motorista, na parte maior do sensor de imagem, a área distante deve ser mostrada nitidamente. Isso será alcançado através do elemento ótico parcial, colocado na área da passagem de raios na frente do sensor de imagem, que deve ser utilizado para a imagem do campo distante. A espessura do elemento ótico parcial resulta-se independente do índice de refração do material através do deslocamento axial necessário, entre a largura de imagem e da demonstração da área distante e da largura de imagem da demonstração da área próxima.

[0026] Conforme uma versão preferencial da invenção do elemento ótico adicional, é uma placa transparente paralela e plana. Essa placa transparente paralela e plana pode ser fabricada especialmente de vidro, por exemplo, de vidro Bor-Kronglas, vidro de silicato de boro ou similares. De acordo com outra forma de execução preferencial, a placa paralela e plana pode ser fabricada de plástico transparente, por

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7/21 exemplo, em Policarbonato ou Metacrilato de polimetila (PMMA).

[0027] Uma versão especial da invenção é o elemento ótico adicional inteiro ou somente um volume parcial do elemento de uma lente de dispersão, uma colocação de microlentes (array de microlentes) com lentes de dispersão, um filtro de passagem fundo ótico ou um array de micro lentes diferencial. Preferencialmente, encontra-se sobre a superfície sensível do elemento semicondutor direcionado para o lado do elemento ótico adicional. Um array de microlentes formado de lentes de difusão, que amplia e/ou divide a passagem de raios de convergência em forma definida, possibilita a imagem da área distante em um ponto do eixo ótico onde existe a imagem ideal do campo próximo.

[0028] Conforme uma forma de execução alternativa, o elemento ótico adicional consiste em pelo menos duas áreas paralelas planas com espessuras diferentes. O elemento ótico parcial, dessa forma, é em escala. Alternativamente, a escalação pode ser realizada por uma variação de material dentro da placa transparente paralela e plana. Para isso, serão utilizados em pelo menos duas áreas, materiais como índices de refração diferentes.

[0029] Nas duas variações, são possíveis pelo menos duas diferentes áreas de profundidade da nitidez sobreposta em uma imagem de câmara.

[0030] Para uma variação de espessura contínua, o elemento ótico adicional pode ser em forma de cunha, em uma forma de execução preferencial.

[0031] O canto do elemento ótico parcial pode ter preferencialmente uma passagem que está adaptada para a passagem de raios da imagem. Isso pode ser, por exemplo, uma forma de passagem em escalação ou em cunha. Um escurecimento da passagem pode servir para evitar fatores de falhas de luz de dispersão.

[0032] Em uma continuação da invenção, o elemento ótico adicio

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8/21 nal pode ser colocado ciclicamente no espaço entre a objetiva e o sensor de imagem, por exemplo, em forma de uma Roda de Chopper, ou seja, um disco em rotação que possui alternadamente segmentos com uma placa paralela plana e um segmento sem placa. [0033] Um dispositivo similar pode ser utilizado em mais uma forma de execução de colocar elementos óticos adicionais de espessuras diferentes e/ou índices de refração diferentes ciclicamente no espaço entre objetiva e sensor de imagem. Dessa forma, podem ser tiradas imagens cíclicas que mostram uma área de profundidade de nitidez diferente na área longe. A partir das imagens com área de profundidade de nitidez diferente, pode-se concluir em seguida sobre a distância de objetos na área distante.

[0034] Conforme mais uma forma de execução, o elemento ótico adicional pode ser realizado por enchimento de um volume parcial com o meio líquido, por exemplo, água ou óleo, com um índice maior de refração que o meio em volta (tipicamente o ar).

[0035] Preferencialmente, o elemento ótico parcial é dimensionado de tal forma que a primeira área da superfície sensível do elemento semicondutor é maior que a segunda área. A relação entre a imagem distante e a imagem próxima será determinada pela superfície do campo de visão efetivo coberto através do elemento ótico parcial. Recomenda-se uma divisão que garante uma imagem que mostra até 80% a área distante e em 20% a área próxima, dependendo dos componentes a aplicação é vantajosa em uma relação dede 90% a 10%. [0036] Poderá ser vantajoso em pelo menos um lado do elemento ótico adicional, colocar um revestimento pelo qual os reflexos serão evitados.

[0037] Adicionalmente ou alternativamente, o revestimento pode ser aplicado em pelo menos um lado do elemento ótico adicional, que filtra a radiação eletromagnética em uma faixa de ondas compridas.

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Especialmente revestimentos de filtro são imagináveis para a faixa infravermelha e ultravioleta. A área da superfície sensível que será mostrada à área próxima onde a passagem de raios do elemento ótico adicional não passa, recebe dessa forma, as ondas eletromagnéticas sem filtragem, também fora da área visível. Por exemplo, um revestimento do lado de entrada do elemento ótico adicional que filtra a luz ultravioleta, pode proteger o elemento de altas intensidades ultravioletas, especialmente necessário em um elemento ótico adicional, que é de plástico.

[0038] Para a filtragem de uma alta intensidade ultravioleta, pode ser combinado um filtro ultravioleta com o para-brisa, por servir na área dianteira da objetiva. Dessa forma, o sensor de imagem será protegido contra altas radiações intensas ultravioletas. Isso tem a vantagem que acontece uma menor influência da falha de cor lateral, porque as faixas de ondas compridas para a qual a objetiva está otimizada estão limitadas. Uma outra vantagem é uma função de proteção para componentes óticos atrás dos filtros que são necessários, principalmente no emprego de lentes plásticas e para proteção do sensor de imagem em forte radiação solar.

[0039] A invenção provê, preferencialmente que o módulo ótico esteja colocado no ambiente interno de um veículo atrás do para-brisa e detecta em direção do movimento o espaço externo.

[0040] Conforme uma forma de execução preferencial, o módulo ótico está conformado que a segunda área de distância mostra nitidamente no lado externo do para-brisa sobre a segunda área (área próxima) da superfície sensível do elemento semicondutor. Através do elemento ótico adicional, será mostrada na primeira área (área distante) a superfície sensível do elemento semicondutor como a primeira área de distância que se encontra no ambiente à frente do veículo. O elemento semicondutor detecta simultaneamente, dessa forma, o

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10/21 acontecimento no trânsito na área distante, por exemplo, maior que dois metros e o para-brisas na área próxima, por exemplo, menor que 20 centímetros.

[0041] Em um veículo de uma continuação de desenvolvimento preferencial, pode ser previsto um sensor de chuva com base de câmara. As imagens serão avaliadas pela primeira área da superfície sensível do elemento semicondutor (lado externo do para-brisa), onde chuvas ou partículas de sujeira serão reconhecidas sobre o para-brisa. Um sinal de saída para a ativação pode ser enviada para o comando do limpador de para-brisa e/ou para uma limpeza de para-brisa.

[0042] Na versão preferencial, é prevista uma fonte de iluminação que ilumina a área do campo de visão através do para-brisa e que será mostrado na segunda área da superfície sensível do elemento semicondutor. É vantajoso iluminar o campo próximo com uma luz infravermelha. Uma fonte de iluminação pode ser comandada com vantagem especialmente por um diafragma ótico com um tempo variável da iluminação da área inteira sensível do elemento semicondutor, ou especialmente para a área parcial da superfície ativa onde será executada a imagem do campo próximo.

[0043] A radiação da fonte de iluminação pode ser acoplada através de um corpo flexível de condução de luz no para-brisa. Um corpo flexível de condução de luz adequado é, por exemplo, o silicone transparente. A energia de radiação parcial pode ser transformada em calor por elemento de absorção colocado no vidro, que serve para o aquecimento da superfície parcial do para-brisa. Como elementos de absorção, podem ser empregados, por exemplo, os fios de aquecimento colocados em um aquecimento de vidro existente. Os fios de aquecimento utilizados como superfície de absorção, podem servir simultaneamente para fazer sombra de luz do veículo enviado na direção do movimento.

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11/21 [0044] Uma forma de execução preferencial é prevista no módulo ótico com um elemento ótico adicional revestido em pelo menos um lado, onde no filtro de ondas compridas impede a faixa de ondas compridas, que será utilizada pela fonte de iluminação para iluminar a área próxima. Na área do campo de visão através do para-brisa, especialmente a faixa de luz com ondas infravermelhas (IV) é iluminada, e o elemento ótico adicional está revestido com um filtro que impede a transmissão da faixa de ondas infravermelhas. Essa faixa de ondas infravermelhas não será percebida pelo motorista do veículo e outros participantes no trânsito. Simultaneamente, a superfície sensível do elemento semicondutor tem uma alta sensibilidade para a faixa infravermelha, que possibilita uma iluminação do campo próximo com uma intensidade de luz infravermelha relativamente baixa. A colocação da fonte de iluminação é possível em várias áreas. A iluminação pode ser feita em operação permanente ou ciclicamente. Uma iluminação cíclica em um decurso de intensidade em forma de seno ou uma iluminação cíclica é preferencial para evitar e/ou reduzir influências de falha na imagem da área distante.

[0045] Adicionalmente, um sensor de chuva capacitivo pode ser previsto em uma formação vantajosa no veículo. Os sinais do sensor de chuva capacitivo em base de câmara serão avaliados por uma unidade de avaliação em conjunto. Os dois tipos de sensores se complementam muito bem e oferecem na combinação destacadas características de reconhecimento. O sensor capacitivo pode ser executado com vantagem com circuito impresso em uma folha transparente ou em uma almofada de silicone, e a eletrônica pode ser integrada no módulo de iluminação para o sensor de chuva em base de câmara.

[0046] O sensor de chuva em base de câmara, tem por exemplo, vantagens na chuva de garoa muito fina, onde o sensor de chuva capacitivo não recebe quase uma alteração de sinal através da alteração

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12/21 da capacidade. O sensor de chuva capacitivo, ao contrário, por exemplo, tem vantagens sobre um filme de água na superfície inteira do para-brisa e pode detectar com segurança, por causa da forte alteração da capacidade, quando o sensor de chuva em base de câmara achará poucos cantos na imagem sobre os quais pode concluir pingos de chuva.

[0047] Em uma versão vantajosa da invenção, uma placa de cunha pode ser colocada entre o para-brisa e a objetiva no campo de visão da imagem da área próxima. Dessa forma, a placa de cunha é colocada na entrada de raios no lado da objetiva da imagem da área próxima. A placa de cunha desvia radiação eletromagnética de uma área de para-brisa que passa a partir do campo de visão da imagem da área distante para o campo de visão da imagem da área próxima. A placa de cunha pode ser definida por duas superfícies planas ou por uma superfície plana e uma superfície não plana, ou por duas superfícies não planas. Uma superfície não plana significa uma superfície esférica, antiesférica ou com microestrutura. A placa de cunha pode ser especialmente de plástico transparente. A placa de cunha deve ser colocada, preferencialmente, de forma que a parte grossa esteja em cima e a parte fina, embaixo. Dessa forma, será desviada para cima a passagem de raios da imagem da área próxima. A placa de cunha pode ser colocada vantajosamente abaixo ou na área inferior da passagem de raios da imagem da área distante.

[0048] Preferencialmente, a placa de cunha será revestida com um revestimento de filtro onde este impede certas faixas de comprimentos de ondas, como por exemplo, a faixa de ondas visíveis. A parte superior da placa de cunha pode ser escurecida para o impedimento da luz de dispersão.

[0049] A vantagem no emprego de uma placa de cunha, está em um recorte de impressão preta menor necessária do para-brisa e tam

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13/21 bém em menores dimensões do módulo ótico e/ou sistema de câmara. [0050] Em uma forma de execução preferencial, o veículo possui uma fonte de iluminação que será acoplada à radiação eletromagnética através de um elemento de acoplamento (por exemplo, um corpo flexível de condução de luz) no para-brisa. É previsto um elemento de acoplamento que está em contato fixo com o para-brisa por colar ou pressão. Na ausência de pingos de água sobre o para-brisa, a radiação eletromagnética acoplada será refletida totalmente dentro do parabrisa. Através do elemento de desacoplamento, a radiação será desacoplada em direção do módulo ótico e mostrada na área de imagem da área próxima (área parcial para reconhecimento de chuva) sobre o sensor de imagem. Quando se encontram pingos de água sobre o para-brisa, uma parte da radiação eletromagnética acoplada será desacoplada através dos pingos de água e não mais totalmente refletido para o elemento de desacoplamento. Desta forma, pode ser detectada a presença de pingos de água e a quantidade de chuva no para-brisa como diferença de sinal da intensidade desacoplada em para-brisa seco em comparação ao para-brisa molhado.

[0051] O elemento de desacoplamento pode ser revestido preferencialmente com um revestimento de filtro especial que impede determinadas faixas de comprimentos de ondas, por exemplo, a faixa de comprimento de ondas visível.

[0052] O elemento de desacoplamento pode estar colocado vantajosamente de lado virado para a objetiva por um tratamento de superfície adequado, como um vidro opaco, onde a superfície de vidro opaco está posicionada no nível do objeto da imagem da área próxima.

[0053] O elemento de desacoplamento cobre, em uma forma de execução ampliada com vantagem, somente uma superfície parcial definida da área próxima do campo de visão do para-brisa que será detectado pela imagem de área próxima. Desta forma, pode-se execu

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14/21 tar a medição de diferença do sinal desacoplado pelos pingos de chuva e também na outra área parcial medida a parte de sinal dispersivo através dos pingos para a objetiva.

[0054] Os dois processos de medição possibilitam em combinação uma medição exata da umidificação do vidro.

[0055] A invenção inclui também um processo para a detecção da distância e/ou as divergências de posição entre um para-brisa e um ou vários módulos óticos. O módulo ótico forma uma ou várias marcações de mira colocadas no para-brisa, onde na segunda área da superfície sensível será focalizado sobre o elemento semicondutor. A partir de uma unidade de avaliação, pode ser detectada e medida uma alteração da posição do para-brisa relativamente para o eixo ótico do módulo ótico em comparação com uma posição inicial memorizada. Divergências do eixo ótico relativo para o para-brisa podem ser calculadas por um processamento de imagem. Este processo é especialmente vantajoso para monitorar a geometria de um sistema de câmaras estéreo. Divergências de marcas de mira das posições iniciais memorizadas possibilitam uma detecção da alteração da posição dos dois módulos da câmara estéreo.

[0056] A invenção se destaca como uma solução especialmente acessível. Especialmente no emprego de uma plaquinha simples paralela e plana de vidro ou plástico, é oferecida uma variação de solução acessível e com alta capacidade para uma ótica multifocal em um módulo ótico.

[0057] Especialmente a área pequena de formação de estrias e o alinhamento simples do elemento ótico têm nesta configuração ótica uma vantagem. Em comparação com uma vantagem de um elemento ótico adicional na lente da objetiva da câmara, oferece para a montagem proposta aqui, na abertura da imagem, a grande vantagem para que não aconteça um acoplamento direto de fatores de luz perturbanPetição 870190093467, de 18/09/2019, pág. 19/32

15/21 te.

[0058] Em seguida, será explicada a invenção baseada em exemplos de execução e figuras.

[0059] A figura 1: características de imagem de um módulo ótico em um veículo com objetiva e sensor semicondutor [0060] A figura 2: características de imagem de um módulo ótico em um veículo com um elemento ótico parcial adicional entre objetiva e sensor semicondutor.

[0061] A figura 1 mostra uma demonstração esquemática das passagens de raio (8,9) para uma primeira (8) e uma segunda (9) áreas de distância que serão mostradas através de uma objetiva (1) com o nível principal (2) sobre a superfície sensível de um elemento semicondutor (4). O campo de visão (10) é limitado por linhas pontilhadas mostradas. A objetiva (1) é posicionada de tal forma entre para-brisa (5) e a superfície sensível do elemento semicondutor (4), que não será impedido no diafragma de luz de dispersão (7) na área inferior da área de visão (10), e por outro lado focaliza na outra área do lado externo do para-brisa na área próxima (9) sobre a superfície sensível do elemento semicondutor (4). Caso a área distante (8) deva ser mostrada, será focalizado sobre a superfície o elemento semicondutor (4), que deve ser deslocado para à direita da objetiva (1) ou o elemento semicondutor (4) para à esquerda. Nos dois casos, o campo de visão seria limitado (10) através do diafragma de luz de dispersão (7) e a área distante não seria mais mostrada nitidamente sobre a superfície sensível do elemento de semicondutor (4). O módulo ótico, desta forma, corresponde ao nível da técnica.

[0062] Um deslocamento paralelo da passagem de raios através do para-brisa (5) não é considerado nas demonstrações esquemáticas nas figuras 1 e 2.

[0063] A figura 2 mostra um módulo ótico com um elemento ótico

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16/21 adicional (11), que está colocado em um volume parcial definido entre a objetiva (1) e a superfície sensível do elemento semicondutor (4). O volume parcial refere-se ao elemento ótico adicional que divide a área de divisão (10) em duas partes. Uma parte do elemento ótico adicional (11), no lado de saída (à direita) encontra a superfície sensível do elemento semicondutor (4), e uma parte encontra a superfície sensível do elemento semicondutor (4) através do material que envolve o elemento ótico (11). As duas partes do campo de visão (10) definem na superfície sensível do elemento semicondutor (4) duas áreas. A primeira área corresponde à área do elemento semicondutor (4), que é coberto através do elemento ótico adicional (11), onde conforme esta demonstração, será mostrada a área distante (8) focalizada. A segunda área corresponde à área do elemento ótico adicional acima (11) que não é coberta pelo elemento ótico adicional onde, conforme esta demonstração, será mostrada a área próxima (9) focalizada. Desta forma, a imagem recebe o que foi feito através da superfície sensível do elemento semicondutor (4) simultaneamente com uma área com uma imagem nítida da área próxima e uma área com uma imagem da área distante nítida na profundidade. Na imagem da área próxima, pingos de água (6), sujeira, flocos de neve ou similares podem ser detectados e classificados. Simultaneamente, está à disposição na primeira área grande da imagem da câmara, o acontecimento do trânsito em, por exemplo, dois até 50 metros de distância e pode ser utilizado e avaliado em diferentes funções de assistência ao motorista.

[0064] Para um sensor de chuva e sujeira à base de vídeo com um módulo ótico conforme a invenção, está à disposição uma grande quantidade de pixel de imagem. Algoritmos inteligentes possibilitam uma diferenciação entre chuva, sujeira, neve, congelamento de vidro ou orvalho, por um reconhecimento geométrico do objeto.

[0065] Logaritmos de reconhecimento de cantos, como por exem

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17/21 plo Sobel-Operator, podem ser empregados em direção vertical e/ou horizontal. Cantos que reconhecem exclusivamente a direção vertical podem avisar sobre estrias do limpador de para-brisa e iniciar um envio de um sinal para um novo esfregamento ou iniciar uma limpeza do vidro. No aparecimento persistente de estrias, pode ser feito um aviso ao motorista para a troca das folhas do limpador de para-brisa.

[0066] Uma transformada Fourier, especialmente FFT, pode ser empregada para a análise de frequência na imagem da área próxima, especialmente para o reconhecimento de altas frequências. Uma rede de neurônios pode ser pré-treinada para o reconhecimento de amostras nos dados de imagem por classificador com objetos típicos como pingos de chuva de diferentes tamanhos, flocos de neve, partículas de sujeira. Também pode ser executada uma avaliação de histograma para o reconhecimento de objetos.

[0067] Uma iluminação inteligente pode apoiar e fixar a análise da imagem, por exemplo, por uma função de iluminação definida (por exemplo, um decurso de intensidade de luz em forma de seno ou várias fontes de iluminação com diferentes ângulos de entrada).

[0068] Mais uma vantagem desta invenção, é uma influência positiva sobre o problema até agora do deslocamento de foco em dependência da temperatura. Em aumentos de temperatura, existe tipicamente o problema que a objetiva (1) se afasta do sensor da imagem (4). Desta forma, será feito um deslocamento de foco do campo distante (8) para o campo próximo (9). A influência do elemento ótico parcial (11) na abertura de imagem, se mostra em uma refração da passagem de raios convergentes afastando-se perpendicularmente (passagem de ar para o elemento ótico parcial (11) nar < nPOE), onde a demonstração nítida de um objeto será executada mais distante da objetiva (I) , que seria o caso na mesma formação sem elemento ótico parcial (II) . Se o sistema está submetido a um aquecimento, aumenta-se a

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18/21 distância, como descrito acima, entre o sensor de imagem (4) e a objetiva (1). Mas, simultaneamente, dilata-se também o elemento ótico parcial (11) e compensa de uma certa forma a imagem desfocalizada sobre o sensor de imagem (4). Esta combinação se comporta também em temperaturas baixas como compensador positivo para a nitidez da imagem. Através de uma otimização do material, pode-se alcançar aqui uma qualidade de imagem satisfatória sobre a faixa inteira da temperatura.

[0069] Uma câmara sem elemento ótico parcial (11) é focalizada para a área próxima. O elemento ótico parcial (11) possibilita uma imagem nítida da área distante (8). Um deslocamento da objetiva (1) para fora do sensor de imagem (4) por causa de um aumento de temperatura é responsável para uma imagem não nítida da área próxima (9) e distante (8). A imagem da área próxima tem um decurso de demonstração positivo sobre a temperatura, porque com o afastamento da objetiva (1), também será reduzida a distância do objeto (distância do nível principal do objeto (2) para o para-brisa (5)). Mais uma iniciativa positiva para o deslocamento do foco em dependência da temperatura através do aumento da abertura da imagem e que causa uma alteração do campo de visão que reduz o campo de visão (10) através do para-brisa (5) ou desta forma, uma imagem dos pontos de objeto em posição mais alto sobre o mesmo ponto de imagem. Através do para-brisa inclinado (5), não somente será detectado o ponto de objeto mais acima, mas também uma imagem nítida de objetos com uma menor distância do objeto. Uma redução da distância de objeto com distância focal igual causa uma prolongação da distância de imagem. Esta prolongação da distância de imagem mostra na figura próxima uma compensação de temperatura autorregulável. É válido: 1/f = 1/g + 1/b. Com a distância focal da objetiva f, da distância do objeto g (no campo próximo, por exemplo, 5,5cm) e da distância de imagem na

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19/21 imagem do campo próximo b.

[0070] Na imagem do campo distante (8), este mecanismo de correção não funciona. Por um lado, porque a distância do objeto é muito maior e uma alteração somente tem um efeito muito pequeno sobre a distância de imagem, e por outro lado não se observa na distância do objeto um nível inclinado que é no caso para-brisa (5). Por esta razão, deve ser selecionado para o elemento ótico parcial (11) um material adequado, onde a dilatação térmica tem uma influência positiva sobre a focalização.

[0071] Uma área de passagem ideal das duas áreas de imagem será garantida por um canto definido do elemento ótico parcial (11). Em elementos de vidro, será gerada uma passagem irregular para a imagem parcial do campo distante por fragmentação no canto do vidro (8). No emprego de elementos de plástico de policarbonato ou PMMA, aquelas fragmentações no canto podem ser evitadas. A passagem deve ser adaptada para o caminho de raios e pode ser executada, por exemplo, em forma de cunha ou escalada. A área de estrias também depende da espessura do elemento ótico parcial (11). Materiais com um alto índice de refração têm vantagens aqui.

[0072] Desta forma, um módulo ótico, conforme a invenção, tem a possibilidade de reconhecer diferentes objetos também no lado externo do para-brisa e no lado interno do para-brisa, e diferenciar se pode ser colocada à disposição uma funcionalidade automática ampliada de limpador de para-brisa, lavagem e ventilação. Podem ser diferenciados chuva, sujeira, neve, gelo, orvalho e sedimentos de aerossol, por uma grande quantidade de pixels de imagem por determinadas características de reconhecimento. Todas as influências mencionadas prejudicam a visão através do para-brisa (5), e desta forma, também as outras funções de assistência de motorista que trabalham com base nos dados a partir da imagem parcial do campo distante (8).

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20/21 [0073] Em seguida, um processamento de imagem e reconhecimento de objeto, será iniciado em dependência do impedimento da visão reconhecida, um sinal de comando para a instalação de limpador de para-brisa, de lavador de para-brisa, ar condicionado ou ventilação, e desta forma, iniciada uma função de limpeza ou conforto adaptado ao tipo e tamanho causado por um impedimento de visão flexível.

[0074] Mais uma possibilidade para a utilização da ótica multifocal apresentada está, além do reconhecimento de chuva e sujeira em operação, também um scanner e/ou um aparelho de leitura de código para um veículo. Uma marca de mira no para-brisa (5) que possui, por exemplo, um código impresso para a identificação do para-brisa, pode ser tirado e processado. Códigos identificados podem ser enviados através de um condutor de dados, especialmente um sistema Bus para outros aparelhos de comando.

[0075] Recomenda-se a utilização de imagem da área próxima (superfície externa do para-brisa) como interface de comunicação futura entre a pessoa e o veículo, que desta forma apresenta um leitor de código (comparável com um scanner de registro), sobre o qual dados externos podem ser inseridos. Desta forma, poderia ser, por exemplo, utilizada a câmara para a abertura do veículo, de tal forma que seja escaneada, por exemplo, a impressão digital do motorista, com o dedo passado de um caminho memorizado ou ser lido um cartão de código na frente.

[0076] Mais um exemplo é a introdução digital de informações importantes que devem ser transmitidas do proprietário do veículo de um veículo estacionado. Com isto, o proprietário do veículo poderia ver, por exemplo, através de um monitor de bordo.

[0077] Especialmente no emprego futuro de câmaras estéreo, a posição de montagem se afasta mais do centro do para-brisa mais próximo à borda e, desta forma, mais facilmente alcançada pelo pro

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21/21 prietário do veículo. A câmara deve se encontrar em uma fase Standby, para um escurecimento rápido será ativado um campo de visão com o processamento de imagem e da iluminação de área próxima. [0078] Uma possibilidade alternativa de fazer uma ótica multifocal por um elemento ótico parcial (11) de ajustar a abertura de imagem para uma imagem de área distante o máximo possível e utilizar como elemento ótico parcial (11), uma parte de uma lente coletiva. Neste caso, a imagem de área aberta sem elemento ótico parcial (11) está fortemente desfocalizada. Por um lado, uma lente coletiva (lente parcial) na abertura da imagem pode entrar em colisão com a passagem dos raios da imagem na imagem de campo próximo e, desta forma, possibilitar uma imagem similar, como já descrito.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

Objetiva

Nível principal da objetiva

Vidro de cobertura dos elementos semicondutores

Elemento semicondutor com superfície sensível

Para-brisa

Pingos de chuva

Diafragma de luz de refração

Área distante

Área próxima

Área de visão

Elemento ótico parcial adicional

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Módulo ótico incluindo

-um elemento semicondutor (4) com uma superfície sensível para radiação eletromagnética e

-uma objetiva (1) para a projeção de radiação eletromagnética sobre a superfície do elemento semicondutor (4), caracterizado pelo fato de ser destacado que em um volume parcial definido no espaço, entre a objetiva (1) e a superfície sensível do elemento de semicondutor (4), será colocado mais um elemento ótico (11) e a objetiva (1) está posicionada, de tal forma que a espessura do elemento ótico adicional (11) será predeterminada de tal forma, sendo que através do elemento ótico adicional (11) na primeira área da superfície sensível do elemento semicondutor(4), será mostrada uma área distante ótica (8) onde o elemento ótico adicional (11) não se encontra e será mostrada uma área ótica próxima (9).
2. Módulo ótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o índice de refração do elemento ótico adicional (11) é maior que o índice de refração do meio que envolve o elemento ótico (11).
3. Módulo ótico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento ótico adicional (11) é uma placa transparente paralela e plana.
4. Módulo ótico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a placa transparente paralela e plana (11) é de plástico.
5. Módulo ótico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o elemento ótico adicional (11) está dimensionado de tal forma, que a primeira área da superfície sensível do elemento semicondutor é maior que a segunda área.

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6. Veículo com módulo ótico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o módulo ótico no espaço interno do veículo colocado atrás do para-brisas (5) está colocado em direção de movimento para detectar o ambiente externo.
7. Veículo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a objetiva (1) do módulo ótico é posicionada de tal forma, que o lado externo do para-brisas (5) é mostrado nítido sobre a segunda área da superfície sensível do elemento semicondutor (4).
8. Veículo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as imagens da segunda área da superfície sensível do elemento de semicondutor (4) são avaliadas, em que será reconhecida chuva e/ou partículas de sujeira no para-brisas (5) e pode ser enviado um sinal de saída para um comando de limpador de para-brisas e/ou um comando de limpeza de para-brisas.
9. Veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a área (9) do campo de visão (10), através do para-brisas (5), é iluminada com luz na faixa de ondas compridas e o elemento ótico adicional (11) será revestido com filtro que impede a transmissão na faixa de ondas compridas infravermelhas.
10. Processo para a calibragem da distância e da posição entre um para-brisas (5) e um módulo ótico em um veículo, como definido em qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o módulo ótico mostra uma marcação de mira colocada no para-brisas (5), focaliza sobre a superfície sensível do elemento semicondutor (4) de tal forma, que por uma unidade de avaliação será medida uma alteração da posição do para-brisas (5) relativamente para o eixo ótico do módulo ótico em comparação com uma posição inicial memorizada.