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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sensor hinter
einem Fahrzeugfenster, der in einem Fahrzeugfenster installiert
ist, um ein zu erfassendes Objekt zu erkennen, das sich außerhalb
eines Fahrzeugs befindet.
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In
der
DE 198 05 000
A1 ist eine optische Sensorvorrichtung für Kraftfahrzeuge
offenbart, wobei die Optik oder ein Teil davon integraler Bestandteil
einer Scheibe des Fahrzeugs ist. Die Optik ist in einen oberen und
einen unteren Bereich unterteilt, wobei eine Linse des oberen Bereichs
auf den Nahbereich der Scheibe fokussiert und eine Linse des unteren
Bereichs zur Fokussierung des Fernbereichs dient.
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Die
EP 1 145 905 A2 betrifft
eine Kamera mit einem anpassbaren Sichtbereich. In einer Ausführungsform
werden Lichtstrahlen in einem Prisma reflektiert, bevor sie in die
Kamera gelangen.
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6 ist eine Querschnittsansicht
einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster, die einen herkömmlichen
Sensor hinter einem Fahrzeugfenster darstellt.
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Die
Kamera hinter dem Fahrzeugfenster umfasst eine Linse 1,
die auf der inneren Oberfläche
einer Windschutzscheibe 3 (einer Fensterscheibe) vorgesehen
ist, und einen Kamerahauptkörper 2,
der als ein Sensorhauptkörper
dient, der durch die Linse 1 ein (nicht gezeigtes) zu erfassendes
Objekt erkennt, das sich außerhalb
der Windschutzscheibe 3 befindet.
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Bei
der Kamera hinter einem Fahrzeugfenster gelangen ein oberer einfallender
Strahl 5, ein mittlerer einfallender Strahl 6 und
ein unterer einfallender Strahl 7 von dem zu erfassenden Objekt
in die Linse 1 durch die Windschutzscheibe 3,
und der Kamerahauptkörper 2 fotografiert
das zu erfassende Objekt.
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Die
Kamera hinter dem Fahrzeugfenster stellte jedoch dahingehend ein
Problem dar, dass eine maximale optische Weglänge L1 der Strahlen, die direkt
in die Linse 1 durch die Windschutzscheibe 3 gelangen,
lang ist. Das Referenzzeichen L1 bezeichnet in diesem Fall den horizontalen
Abstand zwischen dem Punkt, an dem der untere einfallende Strahl 7 aus
der inneren Oberfläche
der Windschutzscheibe 3 austritt und der Mittellinie der
Linse 1.
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Wenn
die Strahlen in die Linse 1 durch die Windschutzscheibe 3 gelangen,
werden Phantomstrahlen 11, die von einem Armaturenbrett
oder ähnlichem
reflektiert werden, auf der Windschutzscheibe 3 reflektiert
und gelangen in die Linse 1 entlang des gleichen optischen
Wegs, der durch den oberen einfallenden Strahl 5 gewählt wird,
den mittleren einfallenden Strahl 6 und den unteren einfallenden
Strahl 7, so dass sie somit ein Bild auf dem Armaturenbrett oder ähnlichem
bilden. Dies stellt dadurch ein Problem dar, dass das auf der Armaturentafel
gebildete Bild unerwünscht
mit dem Bild des zu erfassenden Objekts überlagert wird, was zu einer
verschlechterten Qualität
des fotografierten Bilds führt.
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Um
dieses Problem zu lösen,
wurde eine Einrichtung zum Bedecken des Gebiets zwischen dem Kamerahauptkörper 2 und
der Windschutzscheibe 3 in Form einer in 7 gezeigten Haube 9 eingesetzt,
um dadurch die Phantomstrahlen 11 abzublocken, die von
einer Armaturentafel oder ähnlichem
reflektiert werden, wie es beispielsweise in der japanischen nicht
geprüften
Patentveröffentlichung Nr.
4-194827 beschrieben ist.
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In
den vergangenen Jahren bestand jedoch ein Trend in Richtung auf
das Erhöhen
des Einfallswinkels der Windschutzscheibe 3, um den Luftwiderstand
zu verringern. Der Trend hat unvermeidbar zu einem Anstieg in der
optischen Weglänge
L1 mit einer daraus folgenden Vergrößerung der Haube 9 geführt. Dies
hat zu einem Problem geführt,
dass die Haube mit dem Sichtgebiet von Insassen in Wechselwirkung
tritt, und eine Kamera in einem Fahrzeugfenster nicht in einer geeigneten
Position ohne Wechselwirkung mit einem Rückspiegel 12 installiert
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Lösen des
oben beschriebenen Problems getätigt,
und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Sensor hinter einem
Fahrzeugfenster vorzusehen, wobei der Sensor hauptsächlich einen
verringerten maximalen optischen Wegabstand von einer Fensterscheibe
zu einer Linse als Merkmal hat, so dass eine Größenverringerung ermöglicht wird.
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Dazu
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Sensor hinter einem Fahrzeugfenster vorgesehen, wobei
der Sensor eine Linse hat, die auf der inneren Seite einer geneigten
Fensterscheibe vorgesehen ist, um Licht, das von einem zu erfassenden
Objekt, das außerhalb
der Fensterscheibe positioniert ist, zu fokussieren, einen Sensorhauptkörper, der
das zu erfassende Objekt durch das Licht erkennt, das durch die
Linse gelangt ist, und ein transparentes Element, das zwischen der
Fensterscheibe und der Linse vorgesehen ist, um das Licht von dem zu
erfassenden Objekt, das durch die Fensterscheibe gelangt ist, zu
brechen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer herkömmlichen Kamera hinter einem
Fahrzeugfenster; und
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7 ist
eine Querschnittsseitenansicht, die ein anderes Beispiel der herkömmlichen
Kamera hinter einem Fahrzeugfenster zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden werden Beschreibungen einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gegeben, die den optischen Sensor hinter dem Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet, wobei die Elemente oder Bereiche, die gleich zu
denen oder entsprechend denjenigen der herkömmlichen Kamera in einem Fahrzeugfenster
sind, mit gleichen Referenzziffern bezeichnet sind.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
ersten Ausführungsform.
Die Kamera umfasst eine Linse 1, die auf der inneren Seite
einer Windschutzscheibe 3 vorgesehen ist, die eine geneigte Fensterscheibe
ist, einen Kamerahauptkörper 2,
der als ein Sensorhauptkörper
zum Erfassen eines zu erfassenden Objekts (nicht gezeigt), das außerhalb
der Windschutzscheibe 3 positioniert ist, durch die Linse 1 dient,
eine transparente Glasscheibe 4, die ein transparentes
Element ist, das zwischen der Windschutzscheibe 3 und der
Linse 1 vorgesehen ist, um das von dem zu erfassenden Objekt
kommende Licht zu brechen, das durch die Windschutzscheibe 3 gelangt
ist, und eine Haube 9, die das Gebiet zwischen der Windschutzscheibe 3 und
der Linse 1 bedeckt. Die transparente Glasscheibe 4 ist
parallel zur Windschutzscheibe 3 angebracht.
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Bei
der Kamera hinter dem Fahrzeugfenster gelangen ein oberer einfallender
Strahl 5, ein mittlerer einfallender Strahl 6 und
ein unterer einfallender Strahl 7 von dem zu erfassenden
Objekt in die Linse 1 durch die Windschutzscheibe 3 und
die transparente Glasscheibe 4, und der Kamerahauptkörper 2 fotografiert
das zu erfassende Objekt.
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Bei
der Kamera gemäß der ersten
Ausführungsform
erreichen der obere einfallende Strahl 5, der mittlere
einfallende Strahl 5 und der untere einfallende Strahl 7 die
Linse 1 durch die Windschutzscheibe 3 und die
transparente Glasscheibe 4. Diese Strahlen werden nach
unten in der Mitte ihres optischen Wegs versetzt im Vergleich zur
herkömmlichen
Kamera, da der Brechungsindex der transparenten Glasscheibe 4 größer als
derjenige von Luft ist. Wenn somit die Position, an der der Kamerahauptkörper 2 in
bezug auf die Windschutzscheibe 3 installiert ist, unverändert bleibt,
dann werden der obere einfallende Strahl 5, der mittlere
einfallende Strahl 6 und der untere einfallende Strahl 7 nach oben
im Vergleich zur herkömmlichen
Kamera versetzt, wenn sie auf die Linse 1 einfallen. Dies
verringert eine maximale optische Weglänge 2 von der Linsenscheibe 3 zur
Linse 1 (L2: der horizontale Abstand vom Punkt, an dem
der untere einfallende Strahl 7 die innere Oberfläche der
Windschutzscheibe 3 verlässt, zur Mittellinie der Linse 1).
Somit ist es möglich,
die Länge
der Haube 9 zu verringern, die das Gebiet vom Kamerahauptkörper 2 zur
Windschutzscheibe 3 bedeckt, so dass die Phantomstrahlen 11,
die von der Armaturentafel oder ähnlichem
reflektiert werden, abgeblockt werden.
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Die
Haube 9 schützt
die Linse 1 vor Verunreinigungen, die auf Staub oder Zigarettenrauchpartikel zurückzuführen sind,
die in der Luft im Fahrzeuginnenraum vorhanden sind.
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Die
transparente Glasscheibe 4 ist parallel zur Windschutzscheibe 3 angebracht.
Mit anderen Worten ist die transparente Glasscheibe 4 entlang der
Windschutzscheibe 3 so angebracht, dass die transparente
Glasscheibe 4 ohne Notwendigkeit, die Haube 9 zu
vergrößern, installiert
werden kann.
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Zweite Ausführungsform
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2 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die
Haube 9 mit einem luftdurchlässigen, staubdichten Filter 20 versehen
ist.
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Bei
der Kamera hinter einem Fahrzeugfenster, die die oben beschriebene
Konstruktion hat, wird der luftdurchlässige, staubdichte Filter 20 auf
der Haube 9 so installiert, dass Luft sich frei in die
und aus der Haube 9 bewegen kann, wodurch die Temperatur
und die Feuchtigkeit innerhalb und außerhalb der Haube 9 näherungsweise
auf den gleichen Niveaus gehalten werden können.
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Entsprechend
kann die Oberfläche
einer Linse 1 in der Haube 9 ebenso wie eine Windschutzscheibe 3 in
einem entsprechenden Zustand in einem Fahrzeuginnenraum beschlagen;
die oben beschriebene Anordnung verhindert jedoch, dass sich ein Niederschlag
nur auf der Oberfläche
der Linse 1 in der Haube 9 und der inneren Oberfläche der
Windschutzscheibe 3 bildet, wenn sich die Temperatur innerhalb
oder außerhalb
der Haube 9 verändert. Wenn
Tau auf der Oberfläche
der Linse 1 rasch entfernt werden muss, kann der luftdurchlässige, staubdichte
Filter 20 entfernt werden, um manuell den Tau mit einem
Tuch oder ähnlichem
abzuwischen.
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Wenn
die Luft in dem Fahrzeuginnenraum, die Partikel enthält, wie
Zigarettenrauchpartikel, weiter in die Haube 9 strömt, werden
die kleinen Teilchen oder ähnliches
durch den luftdurchlässigen,
staubdichten Filter 20 gesammelt, wodurch die Oberfläche der
Linse 1 in der Haube und die innere Oberfläche der
Windschutzscheibe 3 vor Verunreinigungen geschützt werden.
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Somit
ermöglicht
es die Kamera hinter dem Fahrzeugfenster, ein darzustellendes Objekt
zu fotografieren, d.h. ein zu erfassendes Objekt, ohne dass sich
Tau nur auf der Oberfläche
der Linse 1 in der Haube 9 und auf einem Teil
der Windschutzscheibe 3 (einem durch die Haube 9 bedeckten
Teil der Windschutzscheibe 3) bildet, und ohne die Gefahr,
dass die Oberfläche
der Linse 1 in der Haube 9 und ein Teil der Windschutzscheibe 3 durch
Verunreinigung in dem Fahrzeuginnenraum beeinträchtigt werden.
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Dritte Ausführungsform
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3 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
dritten Ausführungsform.
Die dritte Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine
transparente Glasscheibe 4 an einer Windschutzscheibe 3 durch
ein lichtdurchlässiges
Klebemittel 21 angebracht ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
liegt keine Luftschicht zwischen der Windschutzscheibe 3 und
der transparenten Glasscheibe 4. Daher gelangt Licht in die
transparente Glasscheibe 4 ohne Reflexion. Ferner ist die
Oberfläche
der transparenten Glasscheibe 4, die in Richtung auf die
Windschutzscheibe 3 gerichtet ist, frei von Staub, Tröpfchen usw.,
so dass Bilder mit hoher Qualität
erreicht werden können.
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Vierte Ausführungsform
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4 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
vierten Ausführungsform.
Die vierte Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein
Licht abschirmendes Element 8 zwischen einer Windschutzscheibe 3 und einer
Linse 1 vorgesehen ist. Das Licht abschirmende Element 3 blockiert
unerwünschtes
Licht, außer dem
Licht von einem zu erfassenden Objekt.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird ein unerwünschter
einfallender Strahl 25, der ein nicht gewünschter
Strahl ist, wie ein direkter Sonnenlichtstrahl, durch das Licht
abschirmende Element abgeblockt, so dass Qualitätsbilder erzielt werden können, die
frei von Phantomen oder Schatten sind.
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Fünfte Ausführungsform
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5 ist
eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß einer
fünften
Ausführungsform.
Die fünfte
Ausführungsform
unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass ein
Teil einer transparenten Glasscheibe 4 und ein Teil einer
Windschutzscheibe 3 mit Licht abschirmenden/absorbierenden
Mitteln zum Blockieren oder Absorbieren von unerwünschten
Lichtstrahlen versehen sind, und auch eine Haube 9 zwischen
der transparenten Glasscheibe 4 und einer Linse 1 vorgesehen
ist. Die Licht abschirmenden/absorbierenden Mittel werden einer
Sandstrahloberflächenbehandlung
unterworfen, und dann mit Japantinte 10 beschichtet.
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Gemäß der fünften Ausführungsform
wird ein unerwünschter
einfallender Strahl 25, wie ein direkter Sonnenlichtstrahl,
durch die Japantinte 10 abgeblockt, so dass es möglich wird,
Qualitätsbilder
frei von Phantomen oder Schatten zu erzielen.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
wurden die Beschreibung auf einen optischen Sensor hinter einem
Fahrzeugfenster zum Erfassen eines zu erfassenden Objekts gerichtet,
das sich vor einer Windschutzscheibe befindet. Der optische Sensor
hinter einem Fahrzeugfenster kann jedoch alternativ ein Objekt erfassen,
das sich beispielsweise hinter einer Heckscheibe befindet.
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Ferner
wurden bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Beschreibungen
auf einen Kamerahauptkörper
als Sensorhauptkörper
gerichtet. Es ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt
ist. Beispielsweise kann ein Laserradar als Sensor verwendet werden,
und die durch den Laserradarhauptkörper gemachten Bilder können elektrisch
verarbeitet werden, um dadurch den Abstand zu einem Objekt zu erfassen,
das ein zu erkennendes Objekt außerhalb eines Fahrzeugs ist, oder
um das Vorhandensein eines Hindernisses zu erfassen, das ein zu
erfassendes Objekt darstellt.
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Wie
es oben beschrieben ist, umfasst ein optischer Sensor hinter einem
Fahrzeugfenster gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung: eine Linse, die auf der inneren
Seite einer geneigten Fensterscheibe angeordnet ist, um von einem
zu erfassenden Objekt, das sich außerhalb der Fensterscheibe befindet,
kommendes Licht zu fokussieren, einen Sensorhauptkörper, der
das zu erfassende Objekt durch das durch die Linse gelangte Licht
erkennt, und ein transparentes Element, das zwischen der Fensterscheibe
und der Linse vorgesehen ist, um das von dem zu erfassenden Objekt
kommende Licht, das durch die Windschutzscheibe gelangt ist, zu
brechen. Daher kann der horizontale Abstand zwischen dem Punkt,
an dem Licht von einem zu erfassenden Objekt aus der inneren Oberfläche einer
Fensterscheibe austritt, und der Mittellinie einer Linse verkleinert
werden, so dass der optische Sensor hinter einem Fahrzeugfenster
kleiner gestaltet werden kann.
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Bei
einer bevorzugten Form des optischen Sensors hinter einem Fahrzeugfenster
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Gebiet zwischen der Fensterscheibe und der Linse
durch eine Haube bedeckt, um unerwünschte Lichtstrahlen abzublocken, die
nicht von dem zu erfassenden Objekt kommen. Es ist daher möglich, zu
verhindern, dass Phantomstrahlen, die von einem Armaturenbrett oder ähnlichem
reflektiert werden, durch die Fensterscheibe oder das transparente
Element gelangen.
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Bei
einer anderen bevorzugten Form des optischen Sensors hinter einem
Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das transparente Element parallel zur Fensterscheibe
angeordnet. Dies ermöglicht,
dass das transparente Element zwischen der Fensterscheibe und der
Linse ohne die Notwendigkeit, die Haube zu vergrößern, angeordnet werden kann.
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Bei
noch einer anderen bevorzugten Form des Sensors in einem Fahrzeugfenster
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Licht abschirmendes Element zum Abblocken von
unerwünschtem
Licht, das nicht von dem zu erfassenden Objekt kommt, zwischen der
Fensterscheibe und der Linse vorgesehen. Somit blockt das Licht
abschirmende Element unerwünschte
Lichtstrahlen ab, wie direkt einfallendes Sonnenlichtstrahlen, wodurch
es möglich
wird, Qualitätsbilder
zu erhalten, die frei von Phantomen oder Schatten sind.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Form des optischen Sensors hinter
einem Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das transparente Element an der Fensterscheibe durch
ein lichtdurchlässiges
Klebemittel angebracht. Somit liegt keine Luftschicht zwischen der
Fensterscheibe und dem transparenten Element, so dass Licht in das transparente
Element ohne Reflexion gelangt. Ferner bleibt die Oberfläche des
transparenten Elements, die auf die Windschutzscheibe gerichtet
ist, staubfrei oder tropfenfrei usw.. Somit können Qualitätsbilder erreicht werden.
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Bei
noch einer anderen bevorzugten Form des optischen Sensors hinter
einem Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das transparente Element mit einem Licht abschirmenden/absorbierenden
Mittel zum Blockieren oder Absorbieren von unerwünschtem Licht, das von einem
anderen Objekt als dem zu erfassenden Objekt kommt, versehen. Somit
blockiert das Licht abschirmende/absorbierende Mittel unerwünschte Lichtstrahlen
ab, z.B. direkte Sonnenlichtstrahlen, so dass Qualitätsbilder ohne
Phantome oder Schatten erzeugt werden können.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Form des optischen Sensors hinter einem
Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Licht abschirmende/absorbierende Mittel Japantinte.
Somit können
unerwünschte
Lichtstrahlen einfach unter geringen Kosten abgeblockt oder absorbiert
werden, und Qualitätsbilder,
die keine Phantome oder Schatten haben, können erhalten werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Form des optischen Sensors hinter einem
Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Haube mit einem luftdurchlässigen, staubdichten Filter
versehen. Dies verhindert, dass sich Tau in dem Sensor in einem
Fahrzeugfenster nur auf der Oberfläche der Linse in der Haube
und auf einem Teil der Fensterscheibe bildet, der durch die Haube
bedeckt ist. Ferner kann ein zu erfassendes Objekt ohne die Gefahr
fotografiert werden, dass die Oberfläche der Linse in der Haube
und ein Teil der Fensterscheibe unerwünscht durch Verunreinigung
in einem Fahrzeuginnenraum beeinträchtigt werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Form des optischen Sensors hinter einem
Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das transparente Element eine transparente Glasscheibe.
Es ist daher möglich,
das transparente Element unter geringen Kosten herzustellen.
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Bei
einer anderen bevorzugten Form des optischen Sensors hinter einem
Fahrzeugfenster gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der Sensorhauptkörper
durch einen Kamerahauptkörper
gebildet. Es ist daher möglich,
ein zu fotografierendes Objekt, das außerhalb einer Fahrzeugscheibe
positioniert ist, zu fotografieren.