DE102006003785B4 - Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug-Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung vor einer optischen Empfangseinheit, wobei die Abblendvorrichtung ein photochromatisches und/oder ein elektrochromatisches Medium (5a-5d) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor dazu ausgebildet ist, beim Systemstart des Sensors einen Funktionstest des Sensors durchzuführen, bei dem eine Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung variiert wird, wobei bei dem Systemstart des Sensors eine Intensität einer Strahlung hinter der Abblendvorrichtung für verschiedene Durchlässigkeitswerte bestimmt wird und daraus eine optimale Einstellung der Abblendvorrichtung ermittelt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung vor einer optischen Empfangseinheit. Über die Abblendvorrichtung wird die Strahlungsintensität derart gesteuert, dass die optische Empfangseinheit unterhalb des Sättigungsbereichs arbeitet.
- In Kraftfahrzeugen werden optische Sensoren zur Erfassung der Fahrzeugumgebung und des Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Die Informationen über relevante Objekte im und außerhalb des Fahrzeugs werden in sogenannten Fahrerassistenzsystemen in Fahrhilfen umgesetzt, so dass Unfälle vermieden werden, oder wenn das nicht möglich ist, die Schwere des Unfalls und die Unfallfolgen gemildert werden. Zu den Fahrerassistenzsystemen zählen u.a. ACC (Adaptive Cruise Control), Stop & Go - System, Pre-Crash - System, Sitzbelegungserkennung, Fußgängerkollisionsschutz und die Einparkhilfe. Durch die wiederholte Bestimmung des Abstands eines erfassten Objekts zum Fahrzeug kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs den aktuellen Verkehrsbedingungen angepasst werden. Bevorstehende unausweichliche Kollisionen werden erkannt und schadensmindernde Maßnahmen eingeleitet. Üblicherweise werden Radar-, Lidar-, Ultraschall und Kamerasensoren eingesetzt zur Umgebungserfassung. Alle genannten Sensoren verfügen über einen Empfänger, der nur einen begrenzten dynamischen Messbereich aufweist. Eine untere Schwelle der Strahlungsintensität definiert, ab wann ein Nachweis der ankommenden Strahlung nicht mehr möglich ist. Weiterhin wird der Dynamikbereich von einer oberen Schwelle begrenzt, ab der der Empfänger gesättigt ist und die tatsächliche Signalamplitude nicht mehr abgebildet werden kann. Diese Eigenschaft wirkt sich bei starken Intensitätsschwankungen des eingehenden Signals nachteilig auf den Messprozess aus.
- Die Druckschrift
US 2005 / 0 046 920 A1 bezieht sich auf eine optische Dämpfungseinrichtung für optische Kommunikationssysteme. Dabei wird ein von einer Lichtquelle, beispielsweise einem Laser, emittiertes Licht über ein elektrochromatisches Fenster gedämpft und dieses gedämpfte Licht einem optischen Detektor zugeführt. - Die Druckschrift
US 2004 / 0 188 617 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Begrenzen unerwünschter Strahlung, beispielsweise mittels einem photochromatischen oder elektrochromatischen Material. - Aus der
US 3 495 259 A ist ein elektrisches Heizsystem für ein optisches Element eines optischen Instruments und insbesondere ein solches Heizsystem für die Sichtfenster oder Frontlinsen optischer Instrumente bekannt. - Die
US 2003 / 0 227 664 A1 zeigt verschiedene Anwendungen für elektrochrome Vorrichtungen, die neutrale Farben und gemusterte Elektroden erfordern. - Es ist daher eine Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, einen Sensor mit einer kostengünstigen und effizienten regelbaren Abblendvorrichtung vorzustellen.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine regelbare Abblendvorrichtung vor einer Empfangseinheit eines Sensors genutzt werden kann, um die Strahlungsintensität zu regulieren, die auf die Empfangseinheit trifft. Die Begriffe photo- und elektrochromatische beziehen sich in dieser Anmeldung ausdrücklich auf elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren und nichtsichtbaren Bereich, für die ein Medium mit den genannten Eigenschaften vorliegt, z. B. auch auf den infraroten oder ultravioletten Spektralbereich. Dabei umfasst die Abblendvorrichtung ein photochromatisches und/oder ein elektrochromatisches Medium.
- Wird ein photochromatisches Medium mit elektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen Frequenz und Amplitude bestrahlt, so verändert sich seine „Farbe“ und damit seine Durchlässigkeit für Strahlung in einem vorgegebenen Frequenzbereich. Der Frequenzbereich der Strahlung, die den Farbwechsel des Mediums hervorruft, ist i. d. R. nicht identisch mit dem Frequenzbereich der Dämpfung.
- Analog verhält es sich mit elektrochromatischen Medien, bei denen eine extern angelegte Spannung eine Veränderung der Durchlässigkeit in einem bestimmten Frequenzbereich hervorruft.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung in Abhängigkeit von der am Empfänger detektierten Strahlung geregelt. Eine Anwendung der Erfindung sind z.B. PMD- oder Kamera- oder Infrarotsensoren, die einen Sender und eine Empfangseinheit umfassen. Alternativ wird eine Anwendung in einer Sensorvorrichtung mit Nachtsichtfunktion vorgeschlagen, die eine Empfangseinheit und eine Beleuchtungseinheit, z.B. im infraroten Spektralbereich, aufweist. Ein Betriebsmodus ist insbesondere die Beleuchtungseinheit nur bei Nacht oder bei schlechter Sicht zu aktivieren, wenn nicht ausreichend Umgebungslicht für die Empfangseinheit vorhanden ist. Bei Tag bzw. guten Wetterbedingungen wird nur das Umgebungslicht, z.B. im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich, zur Umgebungsaufnahme genutzt. Insbesondere wird die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung so geregelt, dass der Empfänger im dynamischen Bereich arbeitet.
- Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Sensor passiv ist, d.h. keine Beleuchtungseinheit enthält. Als Empfänger ist insbesondere zumindest ein Bildaufnehmer vorgesehen. Somit kann ein kostengünstiger Bildaufnehmer mit einem normalen Dynamikbereich auch bei extrem unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen, wie sie z. B. bei Tag- und Nachtaufnahmen auftreten, benutzt werden. Alternativ ist natürlich auch ein Strahlungsempfänger mit nur einem oder wenigen Aufnahmekanälen denkbar. D.h. die Empfindlichkeit ist auf Nachtbedingungen ausgelegt und bei Tag wird durch die Blende eine Überbelichtung verhindert.
- In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird das elektrochromatische Medium mit einem Heizelement kombiniert. Das Heizelement beugt z. B. durch eine unmittelbar benachbarte Anordnung zum elektrochromatisches Medium Beschlägen oder Vereisung auf dem elektrochromatischen Medium vor, die durch Kondenswasser hervorgerufen werden. Alternativ wird eine Anordnung von Heizdrähten unmittelbar auf dem elektrochromatischen Medium oder seinem Träger vorgeschlagen. Insbesondere werden elektrische Anschlüsse und / oder Kontakte gleichermaßen für das elektrochromatische Medium und das Heizelement genutzt.
- Insbesondere wird der Sensor in einem Kraftfahrzeug eingesetzt.
- Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Umgebungserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Sensor wie oben beschrieben vor. Dabei detektiert
der Sensor elektromagnetische Strahlung aus der Fahrzeugumgebung oder dem Fahrzeuginnenraum, wobei die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung von der Intensität des Umgebungslichts abhängt. - Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Abblendvorrichtung eine geringe Durchlässigkeit für einfallende Strahlung aufweist, wenn das Fahrzeug außer Betrieb ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein Empfänger nicht durch eine externe Strahlung zerstört wird.
- Zudem wird erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug-Umgebungserfassungssystem sowie ein Verfahren unter Verwendung eines Kraftfahrzeug-Sensors oder eines Kraftfahrezug-Umgebungserfassungssystems mit Sensor wie oben beschrieben beansprucht, das
bei einem Systemstart des Sensors die Intensität der Strahlung hinter der Abblendvorrichtung für verschiedene Durchlässigkeitswerte bestimmt und somit die Funktion des Sensors überprüft. Unter Berücksichtigung des Dynamikbereichs des Empfängers oder eines vorgegebenen Schwellwerts der Strahlungsleistung wird eine optimale Einstellung der Abblendvorrichtung ermittelt. - Die Erfindung wird anhand einer Figur und Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
- Es zeigt
-
1 : Sensor mit Bildaufnehmer und photo- bzw. elektrochromatischen Medium. -
1 zeigt einen Sensor bestehend aus einer Linse 1, einer Blende 2, einem Bildaufnehmer 3 und einem Gehäuse 4. Das photo- bzw. elektrochromatische Medium ist schwarz gefüllt eingezeichnet. In1 sind verschiedenen Positionen dargestellt, die das Medium einnehmen kann. So ist eine Anbringung des Mediums 5a ggf. auf einem Träger vor oder am Gehäuse 4 möglich. Dabei kann z. B. das Gehäuse dicht verschlossen werden. Neben der Funktion als steuerbare Blende schützt das Medium dadurch gleichzeitig vor Umwelteinflüssen. Alternativ kann das Medium 5b, 5d durch ein Beschichtungsverfahren auf die Linsenoptik oder den Bildaufnehmer aufgebracht werden. Ebenso kann das Medium 5c zwischen Linse und Bildaufnehmer ggf. auf einem Träger in den Strahlengang gebracht werden. Die Verwendung eines elektrochromatischen Mediums bietet gegenüber einem photochromatischen Medium den Vorteil einer schnelleren Ansprechzeit. Zudem sind elektrochromatische Medien alterungs- und temperaturbeständig.
Claims (8)
- Kraftfahrzeug-Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung vor einer optischen Empfangseinheit, wobei die Abblendvorrichtung ein photochromatisches und/oder ein elektrochromatisches Medium (5a-5d) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor dazu ausgebildet ist, beim Systemstart des Sensors einen Funktionstest des Sensors durchzuführen, bei dem eine Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung variiert wird, wobei bei dem Systemstart des Sensors eine Intensität einer Strahlung hinter der Abblendvorrichtung für verschiedene Durchlässigkeitswerte bestimmt wird und daraus eine optimale Einstellung der Abblendvorrichtung ermittelt wird.
- Kraftfahrzeug-Sensor nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung in Abhängigkeit von der an der optischen Empfangseinheit detektierten Strahlung geregelt wird. - Kraftfahrzeug-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor passiv ist.
- Kraftfahrzeug-Sensor nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor einen oder mehrere Bildaufnehmer (3) umfasst. - Kraftfahrzeug-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrochromatische Medium (5a-5d) mit einem Heizelement kombiniert wird.
- Kraftfahrzeug-Umgebungserfassungssystem mit einem Kraftfahrzeug-Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor elektromagnetische Strahlung aus einer Sensorumgebung detektiert und dass die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung vom Umgebungslicht abhängt.
- Kraftfahrzeug-Sensor nach einem der
Ansprüche 1 bis5 oder Kraftfahrzeug-Umgebungserfassungssystem nachAnspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abblendvorrichtung eine geringe Durchlässigkeit für einfallende Strahlung aufweist, wenn das Fahrzeug außer Betrieb ist. - Verfahren unter Verwendung eines Kraftfahrzeug-Sensors nach einem der
Ansprüche 1 bis5 oder einem Kraftfahrzeug-Umgebungserfassungssystem mit Kraftfahrzeug-Sensor nach einem derAnsprüche 6 oder7 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Systemstart des Sensors oder des Umgebungserfassungssystems ein Funktionstest des Sensors durchgeführt wird, wobei die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung variiert wird, wobei bei dem Systemstart des Sensors oder des Umgebungserfassungssystems die Intensität der Strahlung hinter der Abblendvorrichtung für verschiedene Durchlässigkeitswerte bestimmt wird und daraus eine optimale Einstellung der Abblendvorrichtung ermittelt wird.
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