CN111512012B - 用于汽车的光学传感器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的光学传感器系统，所述光学传感器系统被构建为用于监测位于所述汽车外部的第一监测区域，并且在检测到被车辆使用者伸到所述第一监测区域中的身体部位或物件时触发所述汽车的门或盖的开启。所述传感器系统进一步被构建为用于监测所述门或盖周围的第二监测区域，并且在所述第二监测区域中检测到障碍物时停止所述门或盖的开启过程。

Description

用于汽车的光学传感器系统
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的光学传感器系统，所述光学传感器系统被构建为用于监测位于所述汽车外部的第一监测区域，并且在检测到被车辆使用者伸到所述第一监测区域中的身体部位或物件时触发所述汽车的门或盖的开启。
背景技术
这样一种光学传感器系统基本上是已知的，其用于提高汽车的使用舒适度，因为车辆使用者不需要使用空着的手来开启汽车的门或盖(特别是后盖)，而是可以例如将脚伸到特定的区域(在此被称为第一监测区域)中来触发门或盖的开启。
发明内容
本发明的目的是改进上述类型的传感器系统。
这个目的通过一种具有如下特征的光学传感器系统而达成：一种用于汽车的光学传感器系统，该光学传感器系统被构建为用于监测位于所述汽车外部的第一监测区域，并且在检测到被车辆使用者伸到所述第一监测区域中的身体部位或物件时触发所述汽车的门或盖的开启，其中，该传感器系统进一步被构建为用于监测所述门或盖周围的第二监测区域，并且在所述第二监测区域中检测到障碍物时停止所述门或盖的开启过程，该光学传感器系统用于将光信号发送到所述第一监测区域和/或所述第二监测区域中的发送单元、用于接收所述发送单元所发送的且在所述第一监测区域和/或所述第二监测区域中被反射的光信号的接收单元以及用于测定所述被接收到的光信号的传播时间的分析单元，所述传感器系统在所述门或盖关闭时在监测所述第一监测区域的第一监测模式下工作，并且在所述门或盖的开启过程中在监测所述第二监测区域的第二监测模式下工作，所述传感器系统在所述门或盖的开启过程被触发时自动从所述第一监测模式切换至所述第二监测模式。
本发明基于以下一般性理念：所述传感器系统不仅用于开启门或盖，而是进一步地也用于检测障碍物。换言之，该传感器系统具有双重功能，这就可以省下额外的独立式障碍物传感机构。与此同时，本发明的传感器系统基于其附加功能而具有更广泛的应用范围。
为能可靠地避免正在开启的门或盖与障碍物发生碰撞，可以理解的是，第二监测区域至少几乎完全包括门或盖的运动区域，特别是枢转区域。
根据第一实施方式，所述光学传感器系统具有用于将光信号发送到所述第一监测区域和/或所述第二监测区域中的发送单元、用于接收所述发送单元所发送的且在所述第一监测区域和/或所述第二监测区域中被反射的光信号的接收单元以及用于测定所述被接收到的光信号的传播时间的分析单元。光信号可例如为激光脉冲。相应地，发送单元可形成为激光二极管的形式，接收单元可形成为相应匹配的光电二极管的形式。为了避免刺激到车辆使用者，光信号优选具有肉眼不可见的波长，该波长可例如处于红外范围。
众所周知，光速是恒定的，因此相比于从不存在物体的监测区域中接收到的光信号，在存在于第一监测区域和/或第二监测区域中的物体上反射后被接收到的光信号的传播时间有所缩短。因此，通过对依次发送并接收到的光信号的测定传播时间进行分析，能够检测到物体(例如车辆使用者的身体部位)进入第一监测区域。在知晓光速的情况下，甚至还能根据光信号的传播时间计算反射物体到发送单元或接收单元的距离，进而例如将在第二监测区域中检测到的物体的重要性判断成潜在障碍物，也就是估测该物体与门或盖之间的距离是否存在碰撞风险。
原则上可以设想的是：在任意位置上进入第一监测区域的物体都会触发门或盖的开启。然而作为替代方案，所述第一监测区域也可以划分成数个彼此间隔开的分区，必须在所述分区中检测到物体才触发所述门或盖的开启，也就是说，在这些分区以外进入第一监测区域的物体不会触发门或盖的开启。举例而言，第一分区可位于地面附近并且特别是从所述地面延伸至所述地面上方数10cm(例如20cm)的高度处，第二分区则可位于传感器附近并且特别是从所述传感器系统的发送单元向下延伸数10cm(例如20cm)。
有利地，所述发送单元和/或所述接收单元的定向是可调节的，从而可以将光信号选择性地发送到所述第一或第二监测区域中，并且可以选择性地从所述第一或第二监测区域中接收光信号。这样就能在监测第一监测区域的第一监测模式与监测第二监测区域的第二监测模式之间切换，换言之就是在开启功能与障碍物识别功能之间切换。举例而言，传感器系统可以在门或盖关闭时正常处于第一监测模式，并且在门或盖的开启过程被触发时自动切换至第二监测模式。
相应地，所述发送单元和/或所述接收单元可以在所述门或盖关闭时对准所述第一监测区域，并且在所述门或盖的开启过程中对准所述第二监测区域。
为了防止受外部因素影响，有利的是：所述传感器系统具有选择性地遮盖或开放所述发送单元和所述接收单元的保护元件。
举例而言，所述发送单元和所述接收单元可以安置在用于摄像头、特别是前视摄像头(Frontfahrkamera)或倒车后视摄像头的壳体中，并且特别是可与可伸出的摄像头一起在不工作位置与活跃位置之间运动。这类可伸出的摄像头处于不工作位置时通常受保护地位于保护元件后面，如此一来，该保护元件也可用于发送单元和接收单元。还可以设想的是：当摄像头从不工作位置运动(例如枢转)至活跃位置时，发送单元和/或接收单元也一同运动，并且例如从监测第一监测区域的位置调节至监测第二监测区域的位置。在此情况下就不需要为发送单元和/或接收单元设置自有的调节机构。
根据第二实施方式，所述光学传感器系统包括用于检测由所述车辆使用者伸到所述第一监测区域中的身体部位或物件以及用于检测所述第二监测区域中的障碍物的摄像头。也就是说，在此情况下不是通过测定发送和接收到的光信号的传播时间来检测物体，而是通过分析摄像头图像来检测物体。
所述摄像头优选为前视摄像头或倒车后视摄像头，也就是说，所述传感器系统使用一般情况下原本就已存在的摄像头，这就可以省去检测物体所需要的附加摄像头。
为了进一步提高操作舒适度，可以设置用于发射可见光的光源，所述光源被构建为用于照亮显示所述第一监测区域的位置的地面区域，特别是将显示所述第一监测区域的位置的光符号投射到所述地面上。
有助于实现紧凑结构的方案是：所述光源布置在标志照明装置的区域中或者整合在所述标志照明装置中。
为了再进一步地提高操作舒适度，所述光学传感器系统可具有传声器，用于接收控制所述门或盖、特别是关闭和/或开启所述门或盖的音频指令，特别是语音指令。这样一个传声器例如在以下情况下是有利的：门或盖完全开启并且传感器系统处于障碍物识别模式，也就是监测第二监测区域中是否有障碍物，或者第一监测区域处于车辆使用者的影响范围以外，因为车辆使用者在此情况下只需要说出关闭或开启门或盖的语音指令或者只需要发出其他的合适的声音信号。
通过以下方案能实现特别紧凑的结构：所述光学传感器系统整合在用于汽车的尾部装饰条模块(Heckleistenmodul)中，特别是整合在进一步包括倒车灯、倒车后视摄像头和/或操作面的尾部装饰条模块中，所述操作面后面设有用于手动解锁或操纵所述门或盖的机械开关或电性(特别是电容式)传感器。相应地，配设有所述光学传感器的尾部装饰条模块形成本发明的独立主题。
作为替代方案，所述光学传感器系统也可以整合在用于汽车的摄像头系统、特别是前视摄像头系统或倒车后视摄像头系统中，特别是整合在独立于上述尾部装饰条模块进行安装的摄像头系统中。这样一种具有传感器系统的摄像头系统同样形成本发明的独立主题。
附图说明
下面借助可能的实施方式并参考附图对本发明进行纯例示性说明。其中：
图1为本发明的光学传感器系统的示意图；
图2A为图1的传感器系统的尾部装饰条模块的透视图；
图2B为图2A的尾部装饰条模块的底视图。
具体实施方式
图1示出汽车10的后部，该汽车具有后盖12，该后盖中装有光学传感器系统14。传感器系统14整合在尾部装饰条模块16(图2)中，并且包括用于发送光信号的发送单元18以及用于接收发送单元18所发送的且在物体上被反射的光信号的接收单元20。在本实施例中，发送单元18形成为激光二极管的形式，该激光二极管发出肉眼感知不到的波长的激光脉冲。相应地，接收单元20形成为波长匹配式光电二极管的形式。
发送单元18和接收单元20与图中未示出的分析单元连接，该分析单元测定发送单元18所发送的且被接收单元20接收到的光信号的传播时间，并且据此计算将被发送的光信号反射的物体到尾部装饰条模块16的距离。
后盖12关闭时，传感器系统处于第一监测模式。在第一监测模式下，发送单元18将时间上间隔开的光信号发送到第一监测区域22(图1)中，该第一监测区域从尾部装饰条模块16开始朝汽车10所在的地面24方向延伸。如果有物体进入第一监测区域22，例如因为车辆使用者将身体部位如脚或手伸入第一监测区域22，分析单元就会记录被发送且被反射的光信号的缩短了的传播时间。
如果测定的传播时间表明将光信号反射的物体处于靠近地面的第一分区26或是处于靠近传感器的第二分区28，分析单元就会触发后盖12的自动开启过程。第一分区26可例如延伸至地面24上方约20cm的高度处，第二分区28则从尾部装饰条模块16开始向下延伸约20cm以上。通过这种方式，第一分区26覆盖了车辆使用者的抬起的脚通常所运动的区域，而第二分区28则覆盖了车辆使用者的手一般情况下为了触发后盖12的开启过程而运动的区域。
在本实施例中，当分析单元检测到物体位于第一分区26与第二分区28之间时，不触发后盖12的开启。然而，原则上也可以在这种情况下触发后盖12的开启过程。
为了车辆使用者能更快地发现第一监测区域22在哪里，而车辆使用者必须将脚或手伸到第一监测区域中才能开启后盖12，传感器系统14包括用于可见光的光源30(图2)，该光源与发送单元18相邻地布置在尾部装饰条模块16中并且将光点或光符号(例如车辆制造商的标志)投射到地面24上。可以理解的是，由光源30所发射的光锥理想情况下至少部分地与第一监测区域22重合，借此确保车辆使用者循着投射到地面24上的光点或光符号也能将脚或手伸入第一监测区域22中。
光源30也可用于照亮车辆标志。作为替代方案，可以在尾部装饰条模块16中整合自有的标志照明装置以作为光源30的补充。尾部装饰条模块16还具有用于手动操纵后盖12的操作面32。此外，尾部装饰条模块16中还安置有倒车后视摄像头34(图2)。
一旦后盖12的开启过程被触发，传感器系统14就切换至第二监测模式，在第二监测模式下不再监测第一监测区域22，而是监测第二监测区域36，该第二监测区域位于正在开启的后盖12上方(图1)。为达此目的，发送单元18和接收单元20以可调节的方式进行布置，使得发送单元和接收单元在第一监测模式下将光信号发送到第一监测区域22中并且从第一监测区域接收光信号，在第二监测模式下将光信号发送到第二监测区域36中并且从第二监测区域接收光信号。
在这个第二监测模式下，可以借助发送单元18所发送的光信号和接收单元20接收到的反射光信号来检测位于后盖12的运动区域(特别是枢转区域)中的障碍物，并且通过在检测到障碍物时中断后盖12的开启过程来避免后盖12与这样的障碍物发生碰撞。
由于在后盖12部分或完全开启时不对第一监测区域22进行监测，并且传感器系统14相应地识别不到车辆使用者的脚部运动或手部运动，因此，在尾部装饰条模块16中安置有图中未示出的传声器，借助该传声器可以检测车辆使用者的例如用于触发后盖12的自动关闭过程的音频指令。
附图标记说明
10 汽车
12 后盖
14 光学传感器系统
16 尾部装饰条模块
18 发送单元
20 接收单元
22 第一监测区域
24 地面
26 第一分区
28 第二分区
30 光源
32 操作面
34 倒车后视摄像头
36 第二监测区域

Claims (24)

1.一种用于汽车(10)的光学传感器系统(14)，所述光学传感器系统被构建为用于监测位于所述汽车(10)外部的第一监测区域(22)，并且在检测到被车辆使用者伸到所述第一监测区域(22)中的身体部位或物件时触发所述汽车(10)的门或盖(12)的开启，
其中，所述传感器系统(14)进一步被构建为用于监测所述门或盖(12)周围的第二监测区域(36)，并且在所述第二监测区域(36)中检测到障碍物时停止所述门或盖(12)的开启过程，
其特征在于
用于将光信号发送到所述第一监测区域(22)和/或所述第二监测区域(36)中的发送单元(18)、用于接收所述发送单元(18)所发送的且在所述第一监测区域(22)和/或所述第二监测区域(36)中被反射的光信号的接收单元(20)以及用于测定被接收到的光信号的传播时间的分析单元，
所述传感器系统(14)在所述门或盖(12)关闭时在监测所述第一监测区域(22)的第一监测模式下工作，并且在所述门或盖(12)的开启过程中在监测所述第二监测区域(36)的第二监测模式下工作，
所述传感器系统(14)在所述门或盖(12)的开启过程被触发时自动从所述第一监测模式切换至所述第二监测模式，
所述发送单元(18)和/或所述接收单元(20)的定向是可调节的，从而将光信号选择性地发送到所述第一或第二监测区域(22、36)中，或者选择性地从所述第一或第二监测区域(22、36)中接收光信号。
2.根据权利要求1所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述第一监测区域(22)包括数个彼此间隔开的分区(26、28)，必须在所述分区中检测到车辆使用者的身体部位或物件才触发所述门或盖(12)的开启。
3.根据权利要求2所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
第一分区(26)位于地面附近，且/或，第二分区(28)位于传感器附近。
4.根据权利要求3所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述第一分区(26)位于从所述地面延伸至所述地面上方数10cm的高度处。
5.根据权利要求3所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述第二分区(28)位于从所述传感器系统(14)的发送单元(18)向下延伸数10cm处。
6.根据权利要求1所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述发送单元(18)和/或所述接收单元(20)在所述门或盖(12)关闭时对准所述第一监测区域(22)，并且在所述门或盖(12)的开启过程中对准所述第二监测区域(36)。
7.根据权利要求1所述的传感器系统(14)，
其特征在于
选择性地遮盖或开放所述发送单元(18)和所述接收单元(20)的保护元件。
8.根据权利要求1所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述发送单元(18)和所述接收单元(20)安置在用于摄像头的壳体中。
9.根据权利要求8所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述摄像头是前视摄像头或倒车后视摄像头。
10.根据权利要求8所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述发送单元(18)和所述接收单元(20)能够与可伸出的摄像头一起在不工作位置与活跃位置之间运动。
11.根据权利要求1所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
用于发射可见光的光源(30)，所述光源被构建为用于照亮显示所述第一监测区域(22)的位置的地面区域。
12.根据权利要求11所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述光源被构建为将显示所述第一监测区域(22)的位置的光符号投射到所述地面上。
13.根据权利要求11所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述光源被构建为所述光源布置在标志照明装置的区域中或者整合在所述标志照明装置中。
14.根据权利要求1所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
传声器，用于接收控制所述门或盖(12)的音频指令。
15.根据权利要求14所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述传声器用于接收关闭和/或开启所述门或盖(12)的音频指令。
16.根据权利要求14所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述音频指令是语音指令。
17.根据权利要求1所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述传感器系统整合在用于汽车(10)的尾部装饰条模块(16)中。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述传感器系统整合在用于汽车(10)的摄像头系统中。
19.根据权利要求18所述的传感器系统(14)，
其特征在于，
所述摄像头系统是前视摄像头系统或倒车后视摄像头系统。
20.一种具有根据权利要求1至16中任一项所述的光学传感器系统(14)的尾部装饰条模块(16)。
21.根据权利要求20所述的尾部装饰条模块(16)，
其特征在于，
所述尾部装饰条模块(16)包括标志照明装置、倒车灯、倒车后视摄像头(34)和/或操作面(32)，所述操作面后面设有用于手动解锁或操纵所述门或盖(12)的机械开关或电性传感器。
22.根据权利要求21所述的尾部装饰条模块(16)，
其特征在于，
所述电性传感器是电容式传感器。
23.一种具有根据权利要求1至16中任一项所述的光学传感器系统(14)的用于汽车(10)的摄像头系统。
24.根据权利要求23所述的摄像头系统，
其特征在于，
所述摄像头系统是前视摄像头系统或倒车后视摄像头系统。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Christian Zammert

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Inventor after: Michael Linner

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Inventor before: Christian Zammert

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