DE102007043092B4

DE102007043092B4 - Erkennungsvorrichtung für ultraviolettes Licht

Info

Publication number: DE102007043092B4
Application number: DE102007043092.4A
Authority: DE
Inventors: Makiko Sugiura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: DE102007043092A1; JP2008070161A; US7626492B2; US20080068143A1; JP4650383B2

Abstract

Eine Erkennungsvorrichtung (1, 2) für ultraviolettes Licht, um UV-Licht zu erkennen, das auf einen Insassen eines Fahrzeugs (80) fällt, wobei die Vorrichtung aufweist:
ein Erkennungselement (10) mit einem UV-Detektor (12) zur Erkennung der Intensität von UV-Licht, das in das Innere des Fahrzeugs (80) fällt, wobei der UV-Detektor (12) aus Lanthan-dotiertem Blei-Zirkonat-Titanat (PLZT) ist; und
eine elektrische Einheit (21) zur Ausgabe eines UV-Licht-Erkennungssignals, das angibt, dass eine bestimmte oder größere Menge an UV-Licht auf den Insassen fällt, wobei
der UV-Detektor (12) eine Ultraschallwelle in Richtung Einfallsrichtung des UV-Lichts aussendet und eine von einem zu erkennenden Objekt reflektierte Ultraschallwelle erkennt, und
die elektrische Einheit (21) das UV-Licht-Erkennungssignal ausgibt, wenn das Erkennungselement (10) die bestimmte oder größere Menge an UV-Licht erkennt und wenn das Objekt basierend auf der reflektierten Ultraschallwelle als Insasse des Fahrzeugs (80) bestimmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erkennungsvorrichtung für ultraviolettes Licht (UV-Erkennungsvorrichtung), um UV-Licht, das auf einen Insassen eines Fahrzeugs gestrahlt wird, zu erkennen.
Eine zu große Menge an UV-Licht, das von der Sonne ausgestrahlt wird, kann die menschliche Gesundheit nachteilig beeinflussen, so dass empfohlen wird, dass der Mensch sich nicht zuviel UV-Licht aussetzen soll. Wenn jedoch ein Mensch im Freien mit einem Fahrzeug fährt, wird der Mensch dem UV-Licht ausgesetzt, da UV-Licht das Fahrzeuginnere durch die Fahrzeugverglasung erreicht.
Um die Einstrahlung von UV-Licht in ein Fahrzeug zu verringern, wird oftmals gefärbtes Glas als Fahrzeugverglasung verwendet, das Sonnenlicht blockieren oder absorbieren kann. Ein zu dunkel getöntes Glas behindert jedoch die Sicht des Fahrers bei Nacht oder schlechten Wetterbedingungen, so dass zu stark eingefärbtes Glas die Fahrsicherheit beeinträchtigen kann.
Die JP 8-207569 A beschreibt eine Sonnenlichteinstellungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Ein Insasse, beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs, betätigt die Vorrichtung bei Bedarf, um die Lichtdurchlässigkeitsrate einer Verglasung des Fahrzeugs durch Ändern einer anliegenden Spannung einzustellen. In das Fahrzeuginnere oder auf den Fahrzeuginsassen treffendes UV-Licht kann damit verringert werden und die Sicht für den Fahrer kann sichergestellt bleiben.
Da jedoch UV-Licht ein nicht sichtbares Licht ist, kann der Insasse nicht genau bestimmen, ob das einfallende UV-Licht zu stark oder doch noch schwach ist. Mit anderen Worten, der Insasse schätzt sensorisch die Intensität des einfallenden UV-Lichts aufgrund der Umgebungshelligkeit. Somit kann der Insasse die Vorrichtung in nicht angepasster Weise bedienen und nach wie vor kann viel oder zuviel UV-Licht auf den Insassen einfallen.
Aus der DE 100 57 795 A1 ist ein Verfahren zur Abdunklung von Fahrzeugverglasungen bekannt, bei dem abhängig von der Richtung, in der sich eine potentiell störende Lichtquelle befindet, sowie abhängig von einer erfassten Sitzbelegung und -einstellung eine Verglasungsverdunklung vorgenommen wird.
Die EP 0 417 846 A2 beschreibt pyrolektrische Detektoren zur Erfassung thermischer Strahlung.
Die US 2002/0105250 A1 beschreibt einen Ultraschall-Wandler, der mit piezoelektrischen Filmen oder Membranen arbeitet, welche u. a. Lanthan-dotiertes Blei-Zirkonat-Titanat aufweisen.
Aus der US 6 872 901 B2 ist eine Vorrichtung bekannt, welche abhängig von einer erkannten UV-Intensität ein Signal zur Betätigung einer nachgeschalteten Vorrichtung ausgibt. Beispielsweise können Fahrzeug- oder Gebäudeverglasungen abgeschattet oder abgedunkelt werden.
Angesichts des Voranstehenden und auch andere Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erkennungsvorrichtung für ultraviolettes Licht zu schaffen, das frei von dem unter Bezug auf die JP 8-207569 A genannten Nachteil ist.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung erkennt eine Erkennungsvorrichtung für ultraviolettes Licht (nachfolgend mit „UV-Erkennungsvorrichtung” bezeichnet) UV-Licht, das auf einen Insassen eines Fahrzeugs fällt. Ein Erkennungselement enthält einen UV-Detektor aus Lanthan-dotiertem Blei-Zirkonat-Titanat (PLZT) und erkennt die Intensität von UV-Licht, die in das Innere des Fahrzeugs strahlt. Eine elektrische Einheit gibt ein UV-Licht-Erkennungssignal aus, das anzeigt, dass eine bestimmte oder größere Menge an UV-Licht auf den Insassen trifft. Der UV-Detektor schickt eine Ultraschallwelle in Einfallsrichtung des UV-Lichts und erkennt eine Ultraschallwelle, die von einem zu erkennenden Objekt reflektiert wird. Die elektrische Einheit gibt das UV-Licht-Erkennungssignal aus, wenn das Erkennungselement die bestimmte oder größere Menge an UV-Licht erkennt und wenn das Objekt als Fahrzeuginsasse bestimmt wird, was basierend auf der reflektierten Ultraschallwelle erfolgt.
Folglich kann die Intensität von UV-Licht, das auf den Fahrzeuginsassen fällt, erkannt werden. Wenn beispielsweise eine bestimmte oder größere Menge an UV-Licht einfällt, kann die UV-Licht-Erkennungsvorrichtung eine entsprechende Einrichtung oder Vorrichtung zum Blockieren oder Abfiltern des UV-Lichts aktivieren.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Es zeigt:
1A eine schematische Seitenansicht auf ein Fahrzeug mit der Anordnungsposition einer UV-Licht-Erkennungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 1B eine schematische Ansicht mit Blickrichtung vom Fahrersitz aus zur Veranschaulichung der Anordnungsposition der UV-Licht-Erkennungsvorrichtung;
2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Erkennungselement der UV-Licht-Erkennungsvorrichtung;
3A eine Graphik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen Zeit und einem Ausgangswert einer Ultraschallwelle, die von dem Erkennungselement ausgegeben wird und 3B eine Graphik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen der Zeit und einem Ausgangswert für UV-Licht, ausgegeben von dem Erkennungselement;
4 ein Flussdiagramm einer UV-Licht-Erkennungsprozedur durch eine elektronische Steuereinheit der UV-Licht-Erkennungsvorrichtung;
5 eine Graphik zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen Zeit und einem Ausgangswert eines Erkennungssignals vom Erkennungselement;
6 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer anderen Anordnungsposition der UV-Licht-Erkennungsvorrichtung;
7A eine schematische Draufsicht auf ein Erkennungselement einer UV-Licht-Erkennungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 7B eine schematische Querschnittsansicht des Erkennungselements entlang Linie VIIB-VIIB in 7A;
8 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Erkennungselement einer UV-Licht-Erkennungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform;
9A eine schematische Schnittdarstellung durch ein Erkennungselement einer UV-Licht-Erkennungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform; und
9B eine schematische Schnittdarstellung durch ein Erkennungselement einer UV-Licht-Erkennungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform; und
10 eine schematische Schnittdarstellung durch eine andere Anordnungs-Vorgehensweise für ein Erkennungselement.
<Erste Ausführungsform>
Wie in den 1A und 1B gezeigt, ist eine UV-Licht-Erkennungsvorrichtung 1 in ein Fahrzeug 80 eingebaut und umfasst im Wesentlichen ein Erkennungselement 10 und eine elektronische Steuereinheit 21 (ECU). Das Erkennungselement 10 erkennt UV-Licht und sendet und empfängt eine Ultraschallwelle. Die ECU 21 bestimmt basierend auf einen Signalausgang vom Erkennungselement 10, ob sich in dem Fahrzeug 80 ein Insasse befindet oder nicht. Weiterhin gibt die ECU 21 ein Strahlungssignal aus, wenn bestimmt wird, dass UV-Licht mit einer Intensität gleich oder größer als ein Schwellenwert einfällt und wenn bestimmt wird, dass sich in dem Fahrzeug 80 ein Insasse befindet. Das Strahlungssignal gibt wieder, dass UV-Licht mit einer Intensität gleich oder größer als der Schwellenwert auf den Insassen in dem Fahrzeug 80 fällt.
Das Erkennungselement 10 ist an einer Innenfläche 40a einer vorderen Windschutzscheibe 40 des Fahrzeugs 80 angeordnet. Ein Rückspiegel 81 und ein Lenkrad 82 sind gezeigt, um die Position des Erkennungselementes 10 zu veranschaulichen (in diesem Fall: rechts gesteuertes Fahrzeug). Das Erkennungselement 10 liegt an einer Position, die ermöglicht, dass sowohl ein Insasse auf einem Fahrersitz als auch ein Insasse auf einem Beifahrersitz erkannt werden können. Bei dieser Ausführungsform ist je ein Erkennungselement 10 oberhalb und vorderhalb des Fahrersitzes und des Beifahrersitzes angeordnet.
Die ECU 21 ist beispielsweise im Motorraum des Fahrzeugs 80 angeordnet und ist gebildet aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einem Lesespeicher (ROM) einer Schnittstelle (I/O) und einem anwendungsspezifizierten integrierten Schaltkreis (ASIC), der einen Mikrocomputer bildet und eine Kommunikationsschnittstelle hat (nicht gezeigt). Die CPU 10 ist über die I/O oder die Kommunikationsschnittstelle mit dem Erkennungselement 10 verbunden.
Gemäß 2 ist das Erkennungselement 10 aufgebaut aus einer rechteckförmigen Halbleitertafel 11 mit eine SOI-Struktur (silicon an insulator). Die Halbleitertafel 11 ist aus einem Material, das für UV-Licht durchlässig ist. Ein erster Isolationsfilm 11b, eine aktive Siliziumschicht 11c und ein zweiter Isolationsfilm 11d sind in dieser Reihenfolge auf einem Trägerteil 11a aus Silizium aufgeschichtet, um die Halbleitertafel 11 zu bilden. Annähernd mittige Teile des Trägerteils 11a und 11b sind in Rechteckform unter Verwendung einer mikroelektromechanischen Technologie (MIMS) entfernt. Das Trägerteil 11a ist eine flache Platte, deren mittlerer Teil in Rechteckform entfernt ist und der erste Isolationsfilm 11b ist ein dünner Film, dessen mittiger Teil in Rechteckform entfernt ist. Sowohl die aktive Siliziumschicht 11c als auch der zweite Isolationsfilm 11d sind dünne rechteckförmige Filme, deren Mittelteil jeweils nicht beseitigt worden ist.
Um beispielsweise die Halbleitertafel 11 zu bilden, wird der erste Isolationsfilm 11b auf einer Siliziumtafel, d. h. dem Trägerteil 11a ausgebildet, und dann wird ein Polysiliziumfilm auf dem ersten Isolationsfilm 11b als aktive Siliziumschicht 11c ausgebildet. Dann wird eine Ioneninjektion an dem Polysiliziumfilm zu dessen Aktivierung durchgeführt und der zweite Isolationsfilm 11d wird auf der aktiven Siliziumschicht 11c gebildet. Alternativ kann als Halbleitertafel 11 eine Indium-Zinn-Oxidtafel (ITO) oder Quarztafel verwendet werden. In diesem Fall kann die Menge an durchgelassenem UV-Licht im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine Halbleitertafel 11 verwendet wird, erhöht werden. Da weiterhin die ITO-Tafel auch als Bodenelektrode dienen kann, lässt sich die UV-Licht von beiden Seiten (Oberseite und Unterseite der ITO-Tafel) erkennen.
Ein Detektor 12 ist auf dem zweiten Isolationsfilm 11d zur Abdeckung des dünn ausgebildeten Teils, d. h. der aktiven Siliziumschicht 11c und dem zweiten Isolationsfilm 11d ausgebildet. Der Detektor 12 hat eine piezoelektrische Eigenschaft und eine fotostriktive Charakteristik unter UV-Licht, was bedeutet, dass der Detektor 12 verformt wird, wenn UV-Licht auf den Detektor 12 fällt. Der Detektor 12 ist durch eine piezoelektrische Membran aus Lanthan-dotiertem Blei-Zirkonat-Titanat (BLZT) gebildet. Mit dem Detektor 12 ist eine Elektrode 13 elektrisch in Verbindung.
Der dünn ausgebildete Teil und der Detektor 12 bilden somit eine Membran 15 mit einer bestimmten Resonanzfrequenz. Enden der Membran 15 werden von dem Trägerteil 11a gehalten.
Der Detektor 12 schickt eine Ultraschallwelle an ein zu erkennendes Objekt und empfängt eine vom Objekt reflektierte Ultraschallwelle. Die Membran 15 wird ausgelenkt, da die Membran 15 mit der empfangenen Ultraschallwelle in Resonanz gerät. Der Detektor 12 wandelt die Auslenkung der Membran 15 aufgrund der Resonanz in ein Spannungssignal, so dass die empfangene Ultraschallwelle erkannt werden kann. Somit kann der Detektor 12 eine Ultraschallwelle erkennen.
Da weiterhin der Detektor 12 die fotostriktive Charakteristik hat, kann der Detektor 12 die Intensität von UV-Licht erkennen, das auf den Detektor 12 fällt. Somit kann der Detektor 12 zusätzlich zur Ultraschallwelle auch UV-Licht erkennen.
Das Erkennungselement 10 ist an die Innenfläche 40a der vorderen Windschutzscheibe 40 über das Trägerteil 11a so angesetzt, dass der Detektor 12 in Richtung des Insassen des Fahrzeugs 80 weist, d. h., diesem im Wesentlichen gegenüber ist.
Eine Abdeckung 90 liegt an der Insassenseite des Erkennungselementes 10. Die Abdeckung 90 hat ein Gitter- oder Netzteil oder sonstwie ausgebildete durchlässige Bereiche, welche die Ultraschallwelle durchlassen. Die Abdeckung 90 schützt das Erkennungselement 10 vor äußeren Einflüssen (Berührungen etc.). Jedoch kann die Abdeckung 90 weggelassen werden, wenn das Erkennungselement 10 an einer derartigen Position liegt, dass der Insasse praktisch keine Gelegenheit hat, das Erkennungselement 10 zu berühren.
Weiterhin kann das Erkennungselement 10 in einem schachtelartigen Gehäuse angeordnet sein, welches für UV-Schicht durchlässig ist und dieses schachtelartige Gehäuse kann an der vorderen Windschutzscheibe 40 angebracht werden.
Wie in 3A gezeigt, beginnt die Aussendung einer Ultraschallwelle vom Detektor 12 an den Insassen zu einer Zeit t1, die vom Insassen reflektierte Ultraschallwelle erreicht die Membran 15 des Erkennungselementes 10 und versetzt die Membran 15 zwischen der Zeit t2 bis zur Zeit t3 in Vibrationen. Aufgrund der Vibration der Membran 15 ändert sich ein vom Detektor 12 an die ECU 21 ausgegebenes Spannungssignal in seiner Wellenform von der Zeit t2 zur Zeit t3, so dass die reflektierte Ultraschallwelle reflektiert werden kann. Hierbei wird ein Abstand zu einem Objekt, z. B. dem Fahrzeuginsassen, das bzw. der zu erkennen ist, basierend auf einer Zeitdauer T1 (d. h. t2–t1) berechenbar. Die ECU 21 kann bestimmen, dass das Objekt ein Insasse ist oder nicht, in dem auf die berechnete Distanz und eine Änderung V1 eines Ausgangswerts des Spannungssignals zurückgegriffen wird.
Die oben beschriebene Bestimmung erfolgt unter Verwendung eines einzelnen Ergebnisses der berechneten Distanz. Die Bestimmung kann jedoch auch unter Verwendung einer Mehrzahl von Ergebnissen der berechneten Distanz durchgeführt werden. Wenn sich kein Insasse auf einem Sitz des Fahrzeugs 80 befindet, wird der Sitz als zu messendes Objekt erkannt. Da jedoch der Sitz gegenüber dem Fahrzeug 80 ortsfest ist, ist die Mehrzahl von Ergebnissen hinsichtlich der berechneten Distanz im Wesentlichen gleich. Wenn im Gegensatz hierzu ein Insasse als zu messendes Objekt erkannt wird, ändert sich die Mehrzahl von Ergebnissen der berechneten Distanz, da sich der Insasse in der Regel bewegt. Somit kann die ECU 21 ein Objekt auch als Insassen erkennen.
UV-Licht, das von der Fahrzeugaußenseite durch die vordere Windschutzscheibe 40 einfällt, erreicht den Detektor 12 durch die Membran 15. Da das Lanthan-dotierte Blei-Zirkonat-Titanat (PLZT), das den Detektor 12 bildet, die fotostriktive Charakteristik hat, wird der Detektor 12 verformt, wenn UV-Licht auf den Detektor 12 fällt. Somit wird ein elektrisches Signal entsprechend der Verformung des Detektors 12 ausgegeben. Mit anderen Worten, gemäß 3B nimmt ein Ausgangswert des elektrischen Signals durch einen Änderungsbetrag V2 entsprechend einer Intensität des UV-Lichts zwischen einer Zeit t4 und einer Zeit t5 zu, während das UV-Licht auf den Detektor fällt.
Der Detektor 12 hat zwei normale Linienrichtungen und eine Richtung zum Senden und Empfang einer Ultraschallwelle zur Erkennung des Insassen durch den Detektor 12 ist eine Richtung, die auf den Insassen zuweist. Im Gegensatz hierzu ist eine Richtung zur Erkennung von UV-Licht durch den Detektor 12 eine Richtung, die aus dem Fahrzeug 80 herausweist. Die Richtung zur Erkennung des Insassen ist entgegengesetzt zur Richtung zur Erkennung von UV-Licht. Somit erkennt der Detektor 12 eine Ultraschallwelle und UV-Licht im Wesentlichen auf der gleichen Linie (Normallinie des Detektors 12). Somit kann der Detektor 12 die Menge an UV-Licht erkennen, die auf den Insassen fällt, der durch die Ultraschallwelle erkannt wird.
Nachfolgend wird der Ablauf der UV-Licht-Erkennung durch den Mikrocomputer der ECU 21 in der UV-Licht-Erkennungsvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Bei der UV-Licht-Erkennung führt die CPU des Mikrocomputers wiederholt ein UV-Licht-Erkennungsprogramm durch, das im ROM des Mikrocomputers gespeichert ist, und zwar zu bestimmten Perioden (z. B. einmal pro Minute oder einmal pro Sekunde, in dem beispielsweise eine Timer-Interrupt-Funktion verwendet wird).
Gemäß 4 ermittelt im Schritt S101 die ECU 21 Parameter, z. B. V1, V2, T1 basierend auf den Erkennungssignalen, die von dem Erkennungselement 10 nach einem bestimmten Initialisierungsprozess ausgegeben werden. Insbesondere erhält die ECU 21 einen Parameter des Ausgangswertes V2 entsprechend der Intensität von UV-Licht, einem Parameter des Ausgangswertes T1 zur Verwendung bei der Berechnung der Distanz zum erkennenden Objekt und einem Parameter des Ausgangswerts V1 entsprechend der Intensität der Ultraschallwelle, die von dem Objekt reflektiert wird, was basierend auf den Erkennungssignalen gemäß 5 erfolgt.
In einem Schritt S103 bestimmt die ECU 21, ob der Ausgangswert V2 entsprechend der Intensität von UV-Licht größer als ein Schwellenwert Vs entsprechend einer erlaubten Intensität von UV-Licht ist oder nicht (V2 > Vs?).
Wenn die ECU 21 bestimmt, dass der Ausgangswert V2 größer als der Schwellenwert Vs ist (JA bei S103), wird bestimmt, dass UV-Licht mit einer Intensität größer als der erlaubten Intensität in das Fahrzeug 80 einfällt. Dann geht die ECU 21 zum Schritt S105. Wenn im Gegensatz hierzu von der ECU 21 bestimmt wird, dass der Ausgangswert V2 gleich oder kleiner als der Schwellenwert Vs ist (NEIN bei S103), gibt die ECU 21 kein UV-Licht-Erkennungssignal aus, da die Intensität von UV-Licht niedrig ist. Die UV-Licht-Erkennung wird somit beendet.
Im Schritt S105 bestimmt die ECU 21 basierend auf dem Ausgangswert T1, der zur Berechnung der Distanz zum Objekt verwendet wird und dem Ausgangswert V1 entsprechend der Intensität der vom Objekt reflektierten Ultraschallwelle (erhalten im Schritt S101), ob sich in Einfallrichtung von UV-Licht ein Insasse befindet oder nicht.
Wenn die ECU 21 bestimmt, dass ein Insasse vorhanden ist (JA bei S105), geht die ECU 21 zum Schritt S107. Wenn im Gegensatz hierzu die ECU 21 bestimmt, dass kein Insasse vorhanden ist (NEIN bei S105) muss die ECU 21 das UV-Licht-Erkennungssignal nicht ausgegeben und die UV-Licht-Erkennung wird beendet.
Im Schritt S107 gibt die ECU 21 das UV-Licht-Erkennungssignal aus. Wenn die ECU 21 bei S105 bestimmt, dass in Einfallrichtung von UV-Licht ein Insasse vorhanden ist, gibt die ECU 21 das UV-Licht-Erkennungssignal aus. Damit kann ein Vorgang zum Unterbinden oder Abschwächen des einfallenden UV-Lichts auf den Insassen durchgeführt werden. Beispielsweise wird das UV-Lichterkennungssignal an eine (nicht gezeigte) Alarmeinheit gegeben. Die Alarmeinheit zeigt mittels Sprachausgabe, einem Alarmsummer oder dergleichen an, dass UV-Licht mit einer Stärke oder einer Dosis über dem Schwellenwert auf den Insassen einfällt, so dass der Insasse veranlasst wird, das Fenster zu schließen, oder entsprechende Bekleidung oder eine Sonnenbrille zu tragen.
Wenn das UV-Licht-Erkennungssignal einer Steuerung (nicht gezeigt) zur Steuerung der Fahrzeugverglasung eingegeben wird, kann die Steuerung eine UV-Unterbrechungsfunktion der Verglasung aktivieren. Beispielsweise enthält die Verglasung ein Material, dass in der Lage ist, UV-Licht zu reflektieren, z. B. TiO₂. Wenn das UV-Licht-Erkennungssignal ausgegeben wird, wird eine elektrophoretische Migration durchgeführt, um das TiO₂ auszurichten, so dass UV-Licht blockiert werden kann. Alternativ kann ein elektrisch gefärbtes Glas für die Fahrzeugverglasung verwendet werden. Ein elektrisch verfärbtes Glas wird durch Anlegen einer Spannung eingefärbt. Weiterhin kann ein UV-Filter in die Verglasung eingeführt (eingefahren) werden, um das UV-Licht zu blockieren.
Nachdem das UV-Licht-Erkennungssignal im Schritt S107 ausgeben worden ist, ist die UV-Licht-Erkennung abgeschlossen. Bei der oben beschriebenen Erkennung wird Schritt S103 vor dem Schritt S105 durchgeführt. Jedoch kann auch der Schritt S105 vor dem Schritt S103 durchgeführt werden.
Gemäß 6 kann das Erkennungselement 10 auch jeweils pro Seitenverglasung und/oder Heckscheibe angeordnet sein. Da in diesem Fall auch UV-Licht erkannt werden kann, das auf einen Insassen auf einen Rücksitz fällt, kann der Insasse auf dem Rücksitz vor einer Bestrahlung mit zu starkem UV-Licht geschützt werden. Weiterhin kann ein Insasse auf dem Vordersitz vor UV-Licht geschützt werden, das durch ein Seitenfenster zusätzlich zum UV-Licht einfällt, das durch die Windschutzscheibe kommt.
Bei der ersten Ausführungsform enthält die UV-Licht-Erkennungsvorrichtung 1 das Erkennungselement 10 mit dem Detektor 12 aus Lanthan-dotiertem Blei-Zirkonat-Titanat (PLZT) mit der fotostriktiven (sich unter Licht verformenden) Charakteristik und der piezoelektrischen Eigenschaft. Somit kann das Erkennungselement 10 die Intensität von UV-Licht erkennen, das in das Fahrzeug 80 einfällt. Das Erkennungselement 10 schickt weiterhin eine Ultraschallwelle in Richtung der Strahlungsrichtung von UV-Licht und erkennt eine Ultraschallwelle, die vom zu erkennenden Objekt reflektiert wird. Die ECU 21 gibt das UV-Licht-Erkennungssignal aus, wenn das Erkennungselement 10 ein UV-Licht erkennt, dessen Intensität größer als ein bestimmter Betrag ist und wenn die ECU 21 das Objekt als einen Insassen des Fahrzeugs 80 basierend auf dem Erkennungsergebnis der Ultraschallwelle bestimmt, die vom Objekt reflektiert wird. Das UV-Licht-Erkennungssignal gibt wieder, dass eine bestimmte oder größere Menge an UV-Licht auf den Insassen fällt.
Da der Detektor 12 des Erkennungselementes 10 sowohl die Ultraschallwelle als auch das UV-Licht im Wesentlichen auf der gleichen Linie (Achsenausrichtung) erkennt. kann der Detektor 12 die Intensität von UV-Licht erkennen, das auf den Insassen fällt, der wiederum von der Ultraschallwelle im Inneren des Fahrzeugs 80 erkannt wird. Wenn eine bestimmte oder größere Menge an UV-Licht auf den Insassen fällt, gibt die ECU 21 das UV-Licht-Erkennungssignal aus, so dass eine Gegenmaßnahme gegen das UV-Licht ergriffen werden kann.
Somit kann die UV-Licht-Erkennungsvorrichtung 1 eine Gegenmaßnahme zum Filtern oder Blockieren des UV-Lichts in dem Fall auslösen oder aktivieren, wenn eine bestimmte oder größere Menge an UV-Licht auf den Insassen fällt, wenn von der Vorrichtung 1 die Intensität von UV-Licht erkannt wird, die auf den Insassen des Fahrzeugs 80 fällt.
Da weiterhin der einzelne Detektor 12 sowohl die Ultraschallwelle als auch das UV-Licht erkennen kann, kann die Anzahl von Erkennungselementen 10 verringert werden und damit die Größe der Vorrichtung 1 verringert werden.
Die Halbleitertafel 11 weist die Membran 15 auf und ein Teil der Membran, auf dem der Detektor 12 angeordnet ist, ist ausgedünnt. Somit kann eine Verschiebung oder Auslenkung des Detektors 12 aufgrund einer Vibration durch die Ultraschallwelle erhöht werden und damit die Empfindlichkeit bei der Erkennung der Ultraschallwelle verbessert werden.
Da das Erkennungselement 10 an der vorderen Windschutzscheibe 40, der Heckscheibe 42 oder der Seitenscheibe(n) 41 angeordnet ist, kann UV-Licht, das durch eines oder mehrere der Verglasungselemente 40, 41 und/oder 42 einfällt, mit Sicherheit erkannt werden.
<Zweite Ausführungsform>
Gemäß den 7A und 7B ist eine Mehrzahl von, beispielsweise 2 Erkennungselementen 10a, 10b in einer Reihenanordnung in einer UV-Licht-Erkennungsvorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform angeordnet. Verbleibende Teile wie bei der zweiten Ausführungsform sind gleich oder ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
Die beiden Erkennungselemente 10a, 10b sind an der vorderen Windschutzscheibe 40 so angeordnet, dass die Detektoren 12 der beiden Erkennungselemente 10a, 10b auf der gleichen Halbleitertafel 11 parallel zueinander angeordnet sind. In diesem Fall kann nicht nur die Distanz zu dem zu erkennenden Objekt, sondern auch eine Position des Objekts basierend auf einer Zeitdifferenz und einer Phasendifferenz zwischen den Ultraschallwellen gemessen werden, die von den jeweiligen Erkennungselementen 10a, 10b erkannt werden. Somit lässt sich eine Bewegung des Objekts mit Genauigkeit erkennen, so dass noch genauer bestimmt werden kann, ob das Objekt ein Insasse ist oder nicht.
Wenn hierbei ein Abstand zwischen den Mittelpunkten der Membranen 15 einander benachbarter Erkennungselemnte 10a, 10b annähernd gleich einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge der Ultraschallwelle ist, lässt sich die Zeitdifferenz auch basierend auf der Phasendifferenz erkennen. Damit kann die Zeitdifferenz noch genauer erkannt werden.
Die Anzahl der Erkennungselemente 10 ist nicht auf zwei beschränkt. Beispielsweise können auch vier, beispielsweise zwei mal zwei Erkennungselemente 10 in einer Einheit verwendet werden. In diesem Fall kann die Position eines Objekts auch in einer Richtung von oben nach unten oder umgekehrt gemessen werden, so dass eine noch genauere Bestimmung möglich ist, ob das zu erkennende Objekt ein Insasse ist oder nicht.
In der zweiten Ausführungsform sind die integrierten Erkennungselemente 10a, 10b in der UV-Licht-Erkennungsvorrichtung 2 angeordnet. Alternativ können auch einzeln hergestellte Erkennungselemente 10 neben- und/oder übereinander in einer Vorrichtung 2 angeordnet werden.
Eines oder ein Teil der Mehrzahl von Erkennungselementen 10 kann durch eines oder mehrere Elemente ersetzt werden, welche oder welches Infrarotstrahlung erkennen kann. Wenn beispielsweise der Detektor 12 des Erkennungselementes 10a aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) ist, kann der Detektor 12 eine Intensität einer Wärmestrahlung erkennen, die vom zu erkennenden Objekt ausgeht. Somit kann der Detektor 12 sowohl Ultraschallwellen als auch Infrarotstrahlung erkennen. Alternativ kann ein einzelnes Erkennungselement 10 weiterhin einen Infrarotdetektor aufweisen, der in der Lage ist, Infrarotstrahlung zu erfassen, zusätzlich zu einem Detektor 12 zur Erkennung von UV-Licht. Der Infrarotdetektor kann auch gegenüber dem Detektor 12 angeordnet sein. Beispielsweise ist der Infrarotdetektor auf der Halbleitertafel 11 auf Seiten des Insassen angeordnet und der Detektor 12 ist auf dem Halbleiter 11 benachbart der vorderen Windschutzscheibe 40 angeordnet. In diesem Fall kann die Größe der Vorrichtung 2 verringert werden.
Auf diese Weise kann eine Temperatur des Objekts gemessen werden. Im Schritt S105 von 4 erkennt die ECU 21 das Vorhandensein des Objekts, d. h. eines Insassen. Zu diesem Zeitpunkt kann bestimmt werden, ob sich die Temperatur des Objekts innerhalb eines bestimmten Bereichs befindet oder nicht, beispielsweise zwischen 32°C und 43°C. Wenn die Temperatur des Objekts innerhalb des bestimmten Bereiches liegt, kann das Objekt als Insasse bestimmt werden.
Wenn eine Oberflächentemperatur des Körpers des Insassen erkannt wird, kann bestimmt werden, ob der Insasse sich angenehm fühlt oder nicht. Wenn beispielsweise die Oberflächentemperatur des Insassenkörpers gleich oder größer als ein bestimmter Wert ist, kann eine Klimaanlage aktiviert werden, um für Kühlung zu sorgen.
Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Erkennungselementen 10a, 10b in Reihenanordnung angeordnet, so dass die Detektoren 12 der Mehrzahl von Erkennungselementen 10a, 10b annähernd in die gleiche Richtung weisen. Somit kann nicht nur die Distanz zu dem zu erkennenden Objekt, sondern auch die Position des Objekts basierend auf der Zeitdifferenz und der Phasendifferenz zwischen den Ultraschallwellen gemessen werden, die von den jeweiligen Erkennungselementen 10a, 10b empfangen werden. Damit kann eine Bewegung des Objekts mit Genauigkeit bestimmt werden, so dass noch genauer bestimmt werden kann, ob das zu erkennende Objekt ein Insasse ist oder nicht.
Da die Detektoren 12 der Erkennungselemente 10a, 10b auf der gleichen Halbleitertafel 11 angeordnet sind, können die Erkennungselemente 10a, 10b gleichzeitig mit einem einzigen Prozess hergestellt werden. Die Herstellungskosten für die Vorrichtung 2 lassen sich verringern, da eine Mehrzahl von Erkennungselementen 10a, 10b gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden kann.
Ein Teil der Mehrzahl von Erkennungselementen 10 kann durch eines oder mehrere Infrarot-Erkennungselemente ersetzt werden, welche Infrarotstrahlung erkennen können. Beispielsweise ist der Detektor 12 des Erkennungselementes 10a aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) mit einer pyroelektrischen Eigenschaft. In diesem Fall kann der einzelne Detektor 12 des Erkennungselementes 10a eine Wärmemenge des Insassen zusätzlich zu der reflektierten Ultraschallwelle erkennen. Somit kann bestimmt werden, ob ein Insasse vorhanden ist oder nicht, wobei ein einzelner Detektor 12 des Erkennungselementes 10a genügt, so dass mit Genauigkeit bestimmt werden kann, ob das Objekt ein Insasse ist oder nicht.
<Andere Ausführungsformen>
Gemäß 8 kann der Detektor 12 auf der aktiven Siliziumschicht 11c benachbart dem Trägerteil 11a angeordnet sein. In diesem Fall erreicht UV-Licht den Detektor 12, ohne die Halbleitertafel 11 durchtreten zu müssen, so dass eine für UV-Licht opake Tafel als Halbleitertafel 11 verwendet werden kann. Weiterhin kann die Empfindlichkeit für UV-Licht verbessert werden, da eine Dämpfung von UV-Licht verringert werden kann.
Als Halbleitertafel 11 in dem Erkennungselement 10 kann eine Halbleitertafel mit flacher Plattenform, d. h. eine Halbleitertafel ohne die Membran 15 verwendet werden. In diesem Fall lassen sich die Herstellungskosten des Erkennungselementes 10 verringern, da die Membran 15 nicht am Erkennungselement 10 ausgebildet werden muss.
Weiterhin kann die Membran 15 auslegerartig (d. h. einseitig) durch das Trägerteil 11a im Erkennungselement 10 gelagert sein. In diesem Fall kann die Membran 15 einfacher als eine Membran 15 ausgelenkt oder verformt werden, welche an beiden Enden gelagert ist. Damit kann eine Verformung oder Verschiebung der Membran 15 erhöht werden, wenn eine Ultraschallwellenvibration einwirkt, so dass die Empfindlichkeit zur Erkennung einer Ultraschallwelle verbessert wird.
Der Detektor 12, der auf der Membran 15 ausgebildet ist, erkennt in den obigen Ausführungsformen eine Ultraschallwelle und UV-Licht. Es kann jedoch jede Art von Erkennungseinheit für den Detektor 12 verwendet werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann anstelle des Detektors 12 ein kapazitiver Vibrationsdetektor 60 gemäß 9A verwendet werden, bei dem ein piezoelektrischer Film zur Erkennung von UV-Licht auf einer Vibrationsfläche ausgebildet ist. Der kapazitive Vibrationsdetektor 60 erkennt Ultraschallwellen basierend auf einer Kapazitätsänderung zwischen ersten und zweiten Elektroden 16 und 17. Da der kapazitive Vibrationsdetektor 60 ein relativ breites Resonanzfrequenzband hat, ist eine erlaubte Produktionsschwankung relativ hoch. Damit kann die Produktionsausbeute erhöht werden.
Gemäß 9A enthält der kapazitive Vibrationsdetektor 60 die erste Elektrode 16, die auf dem ersten Isolationsfilm 11b ausgebildet ist und die zweite Elektrode 17, die der ersten Elektrode 16 mit einem bestimmten Spalt dazwischen gegenüberliegt. Die zweite Elektrode 17 ist aus einem Material, das in der Lage ist, UV-Licht zu übertragen. Auf der zweiten Elektrode 17 ist ein piezoelektrischer Film 18 ausgebildet, so dass UV-Licht erkannt und ein elektrisches Signal ausgegeben wird. Der piezoelektrische Film 18 ist somit aus Lanthan-dotiertem Blei-Zirkonat-Titanat (PLZT).
In der ersten Elektrode 16 ist eine Durchgangsöffnung 16a ausgebildet, um den Luftdämpfungseffekt bei einer Vibration zu verringern. Eine Strecke zur Übertragung der Ultraschall-Welle durch den kapazitiven Vibrationsdetektor 60 ist ähnlich derjenigen wie beim Detektor 12. Wenn der kapazitive Vibrationsdetektor 60 Ultraschallwellen empfängt und vibriert, ändert sich der Spalt zwischen den ersten und zweiten Elektroden 16 und 17. Eine Kapazität eines Kondensators, der aus den ersten und zweiten Elektroden 16 und 17 aufgebaut ist, ändert sich dadurch, so dass die Ultraschallwelle erkannt werden kann. UV-Licht läuft durch die Durchgangsöffnung 16a der ersten Elektrode 16 und der zweiten Elektrode 17 und erreicht dann den piezoelektrischen Film 18.
Gemäß 9B können die ersten und zweiten Elektroden 16 und 17 untereinander ausgetauscht werden und der piezoelektrische Film 18 kann benachbart dem Trägerteil 11a auf der zweiten Elektrode 17 ausgebildet werden. In diesem Fall strahlt UV-Licht auf den piezoelektrischen Film 18, ohne die zweite Elektrode 17 zu durchtreten, so dass eine Abschwächung des UV-Lichts verringert werden kann.
Gemäß 10 kann das Erkennungselement 10 an der Abdeckung 90 über das Trägerteil 11a so angesetzt sein, dass der Detektor 12 der Innenfläche 40a der Windschutzscheibe 40 gegenüberliegt. In diesem Fall lässt sich das Erkennungselement 10 vor äußeren Kräften schützen. Weiterhin wird eine Dämpfung von UV-Licht verringert, da das UV-Licht den Detektor 12 erreichen kann, ohne die Halbleitertafel 11 durchtreten zu müssen. Die Empfindlichkeit bei der UV-Licht-Erkennung kann dadurch verbessert werden.
Der Detektor 12 kann direkt an der Innenfläche 40a der Windschutzscheibe 40 ausgebildet sein. In diesem Fall lassen sich die Herstellungskosten verringern, da die Halbleitertafel 11 weggelassen werden kann. Weiterhin wird eine Dämpfung oder Abschwächung von UV-Licht verringert, da das UV-Licht den Detektor 12 erreicht, ohne die Halbleitertafel 11 durchtreten zu müssen. Die Empfindlichkeit bei der UV-Licht-Erkennung lässt sich dadurch verbessern.
Die genannten Änderungen und Abwandlungen, sowie darüber hinaus gehende Änderungen und Abwandlungen liegen im Rahmen und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie ja durch die beigefügte Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

Eine Erkennungsvorrichtung (1, 2) für ultraviolettes Licht, um UV-Licht zu erkennen, das auf einen Insassen eines Fahrzeugs (80) fällt, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Erkennungselement (10) mit einem UV-Detektor (12) zur Erkennung der Intensität von UV-Licht, das in das Innere des Fahrzeugs (80) fällt, wobei der UV-Detektor (12) aus Lanthan-dotiertem Blei-Zirkonat-Titanat (PLZT) ist; und eine elektrische Einheit (21) zur Ausgabe eines UV-Licht-Erkennungssignals, das angibt, dass eine bestimmte oder größere Menge an UV-Licht auf den Insassen fällt, wobei der UV-Detektor (12) eine Ultraschallwelle in Richtung Einfallsrichtung des UV-Lichts aussendet und eine von einem zu erkennenden Objekt reflektierte Ultraschallwelle erkennt, und die elektrische Einheit (21) das UV-Licht-Erkennungssignal ausgibt, wenn das Erkennungselement (10) die bestimmte oder größere Menge an UV-Licht erkennt und wenn das Objekt basierend auf der reflektierten Ultraschallwelle als Insasse des Fahrzeugs (80) bestimmt wird.
Vorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1, bei der der UV-Detektor (12) auf einer Tafel (11) angeordnet ist und die Tafel (11) in wenigstens einem Teil eines Bereichs einen dünnen Membranteil (15) hat, auf welchem der UV-Detektor (12) angeordnet ist.
Vorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der UV-Detektor (12) ein kapazitiver Vibrationsdetektor ist, der aus einem piezoelektrischen Film aus dem Lanthan-dotierten Blei-Zirkonat-Titanat (PLZT) an einer Vibrationsfläche gebildet ist.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1–3, bei der das Erkennungselement (10) eine Mehrzahl der UV-Detektoren (12) enthält und die Mehrzahl der UV-Detektoren (12) annähernd parallel zueinander und annähernd in die gleiche Richtung weisend angeordnet ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 4, bei der die Mehrzahl von UV-Detektoren (12) auf der gleichen Tafel (11) angeordnet ist.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin mit einem anderen Erkennungselement, das einen Infrarotdetektor zur Erkennung einer Infrarotstrahlung aufweist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, bei der der Infrarotdetektor aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) ist; der Infrarotdetektor eine Intensität einer vom Objekt abgestrahlten Wärmestrahlung erkennt; und der Infrarotdetektor eine Ultraschallwelle aussendet und eine vom Objekt reflektierte Ultraschallwelle erkennt.
Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Erkennungselement (10) zumindest entweder an einer vorderen Windschutzscheibe (40) oder einer Heckscheibe (42) oder wenigstens einem Seitenfenster (41) des Fahrzeugs (80) angeordnet ist.
Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Erkennungselement (10) eine Abdeckung (90) mit einer für eine Ultraschallwelle durchlässigen Öffnung aufweist, wobei die Abdeckung (90) zwischen dem UV-Detektor (12) und dem Objekt angeordnet ist.
Vorrichtung (1, 2) nach Anspruch 2, bei der die Tafel (11) eine Tafel aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) ist.