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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Umfeldsensors nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und ein Fahrerassistenzsystem.
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Im
Bereich der Fahrerassistenzsysteme ist das dynamische Fahrgeschwindigkeitsregelsystem ACC
(ACC = Adaptive Cruise Control), zumindest für einen auf Autobahnen und
gut ausgebaute Landstraßen
begrenzten Einsatzbereich, bereits erfolgreich in eine Serienanwendung
umgesetzt. Dieses System basiert auf einer Erfassung von Objekten
in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs mit Umfeldsensoren auf Basis
von Radar (Radar = Radio Detecting and Ranging) oder Lidar (Lidar
= Light Detecting and Ranging). Zum Einsatz in einem Fahrerassistenzsystem
werden kontinuierlich neue Assistenzfunktionen entwickelt. Eine
dieser neuen Assistenzfunktionen, die den Fahrer bei einem Spurwechsel
unterstützen soll,
wird als LCA bezeichnet (LCA = Lane Change Assistant). Auch bei
dieser Assistenzfunktion wird das Umfeld des Fahrzeugs, insbesondere
dessen rückwärtiger und
seitlicher Bereich, wiederum mit einem geeigneten Umfeldsensor überwacht.
Als Umfeldsensoren können
wiederum Sensoren auf Basis von Radar, Lidar oder auch Videosensoren
eingesetzt werden. Diese Assistenzfunktion warnt den Fahrer bei
gefährlichen Überhol-
und Spurwechselvorgängen.
Eine kritische Situation wird dem Fahrer beispielsweise durch eine
akustische, optische oder haptische Warnung, beziehungsweise durch
eine Kombination derartiger Warnungen, angezeigt. Ein beabsichtigter
Spurwechsel des eigenen Fahrzeugs wird von dem Fahrerassistenzsystem
in der Regel dadurch erkannt, dass der Fahrer bei dem Einleiten des
Spurwechsels den Blinker setzt. Auch bei einem sorgfältig geplanten
und applizierten Fahrerassistenzsystem kann ein Fehlverhalten nicht völlig ausgeschlossen
werden, das sich in Fehlwarnungen oder auch unkorrekterweise ausgebliebenen
Warnungen äußert. Eine
häufige
Ursache für
ein derartiges Fehlverhalten ist eine fehlerhafte Zuordnung der in
dem Verkehrsraum in dem Umfeld des Fahrzeugs detektierten Objekte
zu den Fahrspuren. Weitere Assistenzfunktionen unterstützen den
Fahrer bei Einparkvorgängen
und beim Rücksetzen
des Fahrzeugs. Auch bei diesen Assistenzfunktionen stützt sich
das Fahrerassistenzsystem auf Sensorsignale von insbesondere optischen
Sensoren und Ultraschallsensoren.
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Aus
DE 202 14 892 U1 ist
eine Überwachungseinrichtung
für ein
Kraftfahrzeug bekannt, gebildet durch mindestens eine im Fahrzeug
gelegene Anzeigevorrichtung und mindestens einer im vorderen und/oder
hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Kamera, mit der
der Bereich seitlich des Kraftfahrzeugs aufgenommen und an der Anzeigeeinrichtung
angezeigt werden kann. Dabei ist die Kamera auf einer mittig des
Kraftfahrzeugs gelegenen Trägereinheit
angeordnet, wobei die Trägereinheit bei
Nichtgebrauch in der Karosserie versenkt und bei Bedarf ausgefahren
werden kann.
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Aus
DE 100 50 002 A1 ist
weiter eine Überwachungseinrichtung
für Kraftfahrzeuge
bekannt. Diese Überwachungseinrichtung
weist eine Anzeigeeinheit in dem Sichtbereich des Fahrers auf, um
ein mit einer Videokamera aufgenommenes Bild darzustellen. Diese
Videokameras sind seitlich im vorderen und/oder hinteren Bereich
des Kraftfahrzeugs angeordnet. Sie werden entweder in die Scheinwerfer
integriert oder an einer Position in deren Nähe montiert und decken einen Übertragungsbereich
ab, welcher sich über
einen Winkelbereich von 30° bis
120° zwischen
einem nach vorne bzw. nach hinten gerichteten, parallel zur Längsachse
verlaufenden Strahl, in horizontaler Ebene erstreckt. Die Videokameras
selber können
unabhängig
voneinander, paarweise oder gemeinsam montiert und/oder angetrieben
werden. Nachteilig an den bisher bekannten Systemen ist, dass die Überwachungseinrichtungen
zumeist in die teuren Eckaufprallbereiche des Kraftfahrzeugs angeordnet
und so nur unzureichend geschützt
sind. Da die Blickrichtung der Kamera seitwärts gerichtet ist, nimmt sie
einen vergleichsweise großen
Raum in dem Scheinwerfer ein und stellt ein Hindernis für dessen
andere Komponenten dar, weil sie deren Strahlführung beeinträchtigt.
Zudem kann das seitwärts
gerichtete Sichtfeld der Kamera in nachteiliger Weise nicht mit
serienmäßigen Scheinwerferreinigungseinrichtungen
gereinigt werden, da diese in der Regel Seitenbereiche des Scheinwerfers
nicht erfassen.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung eines optischen
Sensors eines Fahrerassistenzsystems in einem Scheinwerfer des Fahrzeugs
derart zu verbessern, dass der optische Sensor die Strahlführung weiterer
Komponenten des Scheinwerfers nicht beeinträchtigt und dass trotz seitlich
gerichtetem Sichtfeld des optischen Sensors eine Reinigung des Sichtfelds
mit serienmäßigen Scheinwerferreinigungseinrichtungen
möglich
ist.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass der optische Sensor mit seiner optischen Achse im wesentlichen
parallel zu der optischen Achse des Scheinwerfers in dessen Inneren
angeordnet ist und dass eine mit dem optischen Sensor in Wirkverbindung
stehende Ablenkeinrichtung in dem Strahlengang des optischen Sensors
vorgesehen ist, die es dem optischen Sensor ermöglicht, den seitwärts des Fahrzeugs
gelegenen Verkehrsraum zu erfassen.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine
Raum sparende geschützte
Anordnung des optischen Sensors mitsamt der Ablenkeinrichtung in dem
Inneren eines Scheinwerfers des Fahrzeugs ohne Beeinträchtigung
weiterer Komponenten des Scheinwerfers. Auf diese Weise ist ein
Einbau in serienmäßige Scheinwerfer
ohne gravierende Konstruktionsänderung
des Scheinwerfers möglich.
Der optische Sensor und die Bestandteile der Ablenkeinrichtung sind
durch die Streuscheibe des Scheinwerfers vor Witterungsunbilden
und Verschmutzung geschützt.
Bei mit einer Scheinwerferreinigungseinrichtung ausgestatteten Fahrzeugen
wird auch das Sichtfenster des optischen Sensors in der Streuscheibe
des Fahrzeugs vorteilhaft von einer auftretenden Verschmutzung gereinigt.
Der optische Sensor ist daher vorteilhaft auch bei widrigen Wetterbedingungen
einsetzbar, wodurch die Fahrsicherheit erhöht wird. Weitere Vorteile ergeben
sich aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ein
Fahrerassistenzsystem mit einem in einem Scheinwerfer angeordneten
optischen Sensor und einer aus einem Spiegel und einer Linse bestehenden
Ablenkeinrichtung;
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2 ein
Fahrerassistenzsystem mit einem in einem Scheinwerfer angeordneten
optischen Sensor und einer aus einem Prisma und einer Linse bestehenden
Ablenkeinrichtung;
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3 ein
Fahrerassistenzsystem mit einem in einem Scheinwerfer angeordneten
optischen Sensor und einer aus einer Linsen- und Prismenanordnung
bestehenden Ablenkeinrichtung;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
eines optischen Sensors in vergrößerter Darstellung;
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5 ein
Ausführungsbeispiel
eines optischen Sensors in vergrößerter Darstellung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ausführungsformen
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert. Dabei
zeigt 1 ein Fahrerassistenzsystem 1 eines nicht
dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Fahrerassistenzsystem umfasst
ein Steuergerät 3.
Mit dem Steuergerät 3 sind
zahlreiche, in den Figuren nicht weiter dargestellte Sensoren verbunden,
die eine Erfassung des Fahrzeugumfelds ermöglichen. Zu diesen Sensoren
gehören
beispielsweise Radarsensoren, Lidarsensoren, Videosensoren, Laserscanner, Ultraschallsensoren.
Das Steuergerät 3 wertet
die Signale dieser Sensoren aus und steuert diese. Das Steuergerät ist weiterhin,
vorzugsweise über
einen Datenbus. insbesondere den CAN-BUS mit dem Bordnetz des Fahrzeugs
verbunden. Weiterhin umfasst das Fahrerassistenzsystem 1 mindestens
einen optischen Sensor 2, der in dem Scheinwerfer 1A des
Fahrzeugs angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optischen
Sensor um eine Videokamera auf CCD- oder CMOS-Basis. Der optische
Sensor 2 kann vorteilhaft über das Steuergerät 3 mit
einer in dem Sichtbereich des Fahrers angeordneten Anzeigevorrichtung
verbunden. Auf dieser Anzeigevorrichtung wird dem Fahrer dann das
in dem Sichtbereich S erfasste Umfeld des Fahrzeugs dargestellt.
Als Anzeigevorrichtung kommt beispielsweise ein Videomonitor, ein
Multifunktionsgerät
mit Bildschirmdarstellung oder auch ein Head-Up-Display in Betracht.
Der optische Sensor 2 ist möglichst Raum sparend in dem
Scheinwerfer 1A des Kraftfahrzeugs erfindungsgemäß derart
angeordnet, dass seine optische Achse sich im Wesentlichen parallel zu
der optischen Achse des Scheinwerfers 1A ausgerichtet ist.
Dadurch lässt
sich vermeiden, dass der optische Sensor 2 die Funktion
von Komponenten 1A.1, 1A.2, 1A.3 des
Scheinwerfers 1A in ihrer Funktion beeinträchtigt.
Eine Beeinträchtigung
könnte
beispielsweise dadurch eintreten, dass Teile des optischen Sensors 2,
wie beispielsweise sein Gehäuse, in
den Strahlengang der genannten Komponenten ragen. Bei den Komponenten
kann es sich beispielsweise um Lampen mit ihren Fassungen oder auch Lichtquellen
in Form von Halbleiterdioden oder Arrays aus derartigen Dioden handeln.
Um nun einen seitlich des Fahrzeugs liegenden Sichtbereich S zu erfassen,
umfasst das Fahrerassistenzsystem 1 erfindungsgemäß eine Ablenkungseinrichtung,
die in den Strahlengang des optischen Sensors 2 angeordnet
ist. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst diese Ablenkungseinrichtung einen Spiegel 5 und
eine Linse 4. Der Spiegel 5 ist vorzugsweise um
einen Winkel von 45 Grad in Bezug auf die optische Achse des optischen
Sensors 2 geneigt angeordnet. Auf diese Weise wird der
Strahlengang um 45 Grad auf die lichtempfindliche Oberfläche des
optischen Sensors 2 abgelenkt. In einer konstruktiv einfachen
Varianten können
der optische Sensor 2, der Spiegel 5 und die Linse 4 durch
in 1 nicht dargestellte Gehäuseteile zu einer Baugruppe
verbunden sein. Bei einer komplexeren Ausführungsform der Erfindung kann
die Linse 4 auch einen Teil der Streuscheibe 1A.4 des
Scheinwerfers 1A bilden. In jedem Fall ist der optische
Sensor 2 mitsamt der ihm zugeordneten Ablenkeinrichtung 4, 5 optimal
vor Witterungsunbilden und Verschmutzung geschützt, da er in den Scheinwerfer 1A integriert
ist und von dessen Streuscheibe 1A.4 abgedeckt ist. Bei
mit einer Scheinwerferreinigungseinrichtung ausgerüstetem Kraftfahrzeug
kann zudem der Sichtbereich S des optischen Sensors vorteilhaft
gereinigt werden, da der Sichtbereich S noch in dem Reinigungsbereich der
Scheinwerferreinigungseinrichtung liegt. 2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Ablenkeinrichtung aus einem in dem Strahlengang
angeordneten Prisma 6 besteht. Vorteilhaft kann dabei zumindest
eine Außenfläche 6.1 des
Prismas 6 als Linse ausgebildet sein, um den Sichtbereich
optimal auf den optischen Sensor 2 abzubilden. Auch bei
dieser Ausführungsform
kann das Prisma 6 entweder baulich mit dem optischen Sensor 2 vereinigt
oder alternativ mit der Streuscheibe 1A.4 des Scheinwerfers 1A verbunden
sein. Auch mit dieser Ausführungsform
der Erfindung sind die bereits beschriebenen Vorteile erzielbar.
Trotz baulich kleinem Volumen innerhalb des Scheinwerfers 1A erfasst
der optische Sensor 2 mit seinem Sichtbereich Teile des
Umfelds seitlich des Fahrzeugs ohne Beeinträchtigung der übrigen Komponenten 1A.1, 1A.2, 1A.3 des
Scheinwerfers 1A. Der optische Sensor 2 ist mitsamt
den Komponenten der Ablenkungseinrichtung geschützt in dem Scheinwerfer 1A angeordnet.
Weiterhin ist eine leichte Reinigung bei Vorhandensein einer Scheinwerferreinigungseinrichtung möglich.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, bei der die mit dem optischen Sensor 2 in Wirkverbindung
stehende Ablenkeinrichtung aus einer Prismenanordnung 7 besteht
bei der mehrere lang gestreckte Prismen zu einem Bündelzusammengefasst
sind. Diese Prismenanordnung lenkt die aus dem Sichtbereich S kommenden
Strahlen auf den optischen Sensor 2 um. Die der Streuscheibe 1A.4 des
Scheinwerfers 1A zugewandten Endstücke der Prismenanordnung 7 können vorteilhaft
als Linsen ausgebildet sein, die auftreffendes Licht in das jeweilige
Prisma bündeln.
Alternativ kann auch der der Prismenanordnung 7 zugeordnete
Bereich der Streuscheibe 1A.4 in Gestalt einer Linse, beispielsweise
einer Fresnellinse ausgebildet sein.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung (4) umfasst die Ablenkungseinrichtung ein
vorzugsweise flexibles Bündel 8 von
Lichtleitern 8.1. Die dem optischen Sensor 2 abgewandten
Endstücke
der Lichtleiter 8.1 bilden eine Lichteintrittsfläche 8.2,
die den Sichtbereich S des optischen Sensors 2 definiert.
Da das Bündel 8 flexibel
ist, kann es gekrümmt
innerhalb des Scheinwerfers 1A verlegt werden und damit
den vorhandenen beengten Bauraum noch besser ausnutzen. In den vergrößerten Darstellungen
von 4 und 5 sind die übrigen Komponenten des Scheinwerfers 1A nicht
dargestellt.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, bei der, wie schon bei 4, der optische
Sensor 2 und die ihm zugeordnete Ablenkeinrichtung vergrößert dargestellt
und Teile des Scheinwerfers 1A weggelassen sind. Bei dieser
Ausführungsform
umfasst die Ablenkungseinrichtung ein im Wesentlichen starres Bündel 9 von
Lichtleitfasern 9.1. Die dem optischen Sensor 2 abgewandten
Endstücke
der Lichtleiter 9.1 enden in einer schräg zu der optischen Achse des
optischen Sensors 2 liegenden Lichteintrittsfläche 9.2