-
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.
-
Stand der Technik
-
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. Die
DE 197 04 415 A1 betrifft einen Sensor hinter einer Fahrzeugscheibe mit einer Sammeloptik und einem dieser vorgelagerten optischen Element.
-
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.
-
6 ist eine Querschnittsansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster, die einen herkömmlichen Sensor hinter einem Fahrzeugfenster darstellt.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Aufgabenstellung
-
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.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei das dort verwendete Merkmal „fokussieren” entsprechend der ursprünglichen Offenbarung ausschließlich als „kondensieren” zu verstehen ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
3 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
5 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Kamera hinter einem Fahrzeugfenster gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
6 ist eine Querschnittsseitenansicht einer herkömmlichen Kamera hinter einem Fahrzeugfenster; und
-
7 ist eine Querschnittsseitenansicht, die ein anderes Beispiel der herkömmlichen Kamera hinter einem Fahrzeugfenster zeigt.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
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.
-
Erste Ausführungsform
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die Haube 9 schützt die Linse 1 vor Verunreinigungen, die auf Staub oder Zigarettenrauchpartikel zurückzuführen sind, die in der Luft im Fahrzeuginnenraum vorhanden sind.
-
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.
-
Zweite Ausführungsform
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Dritte Ausführungsform
-
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.
-
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.
-
Vierte Ausführungsform
-
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.
-
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.
-
Fünfte Ausführungsform
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
