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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, aufweisend mindestens eine Kamera, welche im Außenbereich des Fahrzeuges angeordnet ist und mindestens ein Monitor, welcher im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist.
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Das Manövrieren von Fahrzeugen in unübersichtlichen Situationen im Verkehr erfordert häufig ein vorsichtiges, aber nahezu blindes Einfahren in eine gefährliche Verkehrssituation, um aus Fahrerposition einen genügenden Einblick in den fraglichen Straßenverkehr zu erlangen. Diese Situationen ergeben sich insbesondere beim Ausparken aus engen Parklücken, beim Ausfahren aus unübersichtlichen Ausfahrten und beim Kreuzen unübersichtlicher und/oder enger Straßenkreuzungen. Häufig ist es auch notwendig, beim Einfädeln in den fließenden Verkehr, Fahrradfahrer und Fußgänger zu behindern, die parallel zur schlecht einsehbaren Straße kreuzen, weil eine lange Fahrzeugfront den Fahrer weit hinter eine Position bringt, aus welcher der Fahrer in eine Straße nach links und rechts einsehen kann. An besonders unübersichtlichen Stellen ist man daher dazu übergegangen, gewölbte Spiegel gegenüber der Ausfahrt oder der Straßeneinmündung zu platzieren, die dem Fahrer aus seiner Position einen weitwinkligen Blick in verschiedene Richtungen ermöglicht. Um die Einsichtnahme des Fahrers in seine unmittelbare Umgebung zu verbessern, ist es bekannt, zum Beispiel Anfahrspiegel neben Rückspiegeln zu verwenden oder flache Fresnellinsen an der Heckscheibe, die nahe am tatsächlichen Fahrzeugheck angeordnet ist, anzubringen.
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STAND DER TECHNIK
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Für die rückwärtige Navigation sind Rückfahrkameras bekannt, die sich beim Rückwärtsfahren automatisch einschalten. Hierzu wird ein Signal aus dem Bussystem der zentralen Fahrzeuglogik entnommen und dieses Signal wird dazu verwendet, beispielsweise einen Monitor eines Navigationssystems mit der Rückfahrkamera zu verbinden, damit der Fahrer eine bessere Übersicht beim Rückwärts-Einparken in den Raum direkt hinter seinem Fahrzeug erhält. Derartige Rückfahrkameras sind häufig in die rückwärtige Schürze eines Fahrzeuges fest eingebaut und haben eine feste Brennweite für den Raum im unmittelbaren Nahbereich von 1 bis 2 Metern. Eine Rückfahrkamera ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 10 434 A1 bekannt.
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Die Druckschrift
US 5 756 988 A verwendet ein Prisma zur Abbildung seitlicher Bereiche und zusätzlich zur Abbildung eines vorderen Bereichs. Wie der dortigen
3 zu entnehmen ist das Prisma hierzu derart ausgebildet, dass Licht aus den seitlichen Bereichen umgelenkt wird und der Licht aus dem zentralen vor der Kamera befindlichen Bereich direkt durch eine Lücke im Prisma auf den Bildsensor trifft. Diese Druckschrift offenbart somit nicht, dass der prismatische Spiegel einen von der Kamera aus nach vorne gerichteten Bereich ausblendet.
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Die Druckschriften
US 2003/0227424 A1 und
DE 10 2005 055 350 A1 offenbaren Kameras, jedoch keine vor den Kameras angeordnete Prismen.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Die Erfindung stellt ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zur Verfügung, mit welchem der Benutzer, der Fahrer eines Fahrzeuges, leicht in den Verkehrsraum zu den Seiten der Fahrzeugfront einsehen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Kamera an der Fahrzeugfront angeordnet ist, die mit einem Monitor im Innenraum des Fahrzeuges verbunden ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung besteht im Wesentlichen aus mindestens einer Kamera-Monitorkombination, wobei die Kamera im Außenbereich der Fahrzeugfront, bevorzugt mit Sichtkontakt zu den Seiten ausgerichtet ist. Vorteilhafte Positionierungen der mindestens einen Kamera sind an der Fahrzeugfrontmitte, beispielsweise in der Fahrzeugschürze oder auf der Kühlerhaubenfront. Ebenso ist es möglich, je eine Kamera in den Scheinwerfern unterzubringen, die zu den Seiten des Fahrzeuges ausgerichtet sind.
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Sofern eine fahrzeugmittig angeordnete Kamera zum Einsatz kommt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, wenn vor dem Bildsensor der Kamera mindestens ein prismatischer Spiegel angeordnet ist, der Bildteile zu je einer Seite des Fahrzeuges auf den Bildsensor reflektiert. Dabei ist es möglich, dass eine einzige Optik zwischen Bildsensor und dem prismatischen Spiegel angeordnet ist, oder je eine Optik ist zu je einer Seite des prismatischen Spiegels angeordnet und projiziert über den Spiegel ein Bild auf je einen Teil des Bildsensors.
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Im Fall von zwei Kameras, die an der Fahrzeugfront angeordnet sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kameras in den Scheinwerfern des Fahrzeuges untergebracht sind, weil dann die Scheinwerferabdeckungen eine feststehende Optik für die Kamera zur Verfügung stellen können, aber es ist auch möglich, die Optik der Kamera mit dieser fest zu verbinden und die Kamera innerhalb des Scheinwerfers anzuordnen, um den Witterungseinfluss auf die empfindliche Kamera durch das dichte Scheinwerfergehäuse zu minimieren. Des Weiteren ist die Kamera durch Unterbringung im Scheinwerfergehäuse von außen visuell kaum wahrnehmbar, so dass auch aus ästhetischen Gründen die mindestens eine Kamera dort untergebracht werden kann.
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Zur Verbindung der Kamera mit dem Monitor kann auf eine Spezialverkabelung zurückgegriffen werden, die eine störungsfreie Bildübermittlung ermöglicht. Es sind aber auch digitale Bildübertragungstechniken bekannt, die erlauben, die hohe Informationsdichte des Kamerasignals durch ein unabgeschirmtes Kabel, wie es in einem gattungsgemäßen Fahrzeug verwendet wird, weiterzuleiten. Schließlich kann auch auf drahtlose Techniken zurückgegriffen werden, wie beispielsweise eine zum Zeitpunkt dieser Anmeldung weit verbreitetet Bluetooth®-Technik. Die Verwendung von drahtloser Übertragung hat den Vorteil, dass auch ältere Fahrzeuge mit dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem leicht nachgerüstet werden können, ohne dass es notwendig ist, eine Verkabelung von außen in den Fahrzeuginnenraum vorzunehmen oder in den Kabelbaum des Fahrzeuges einzugreifen.
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Wenn mehr als eine Kamera zum Einsatz kommt, aber auch bei der Verwendung nur einer einzelnen Kamera hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die unterschiedlichen Blickrichtungen der Kameras oder der Kamera zu unterschiedlichen Seiten des Fahrzeuges nebeneinander auf dem Monitor abgebildet werden oder abwechselnd dort dargestellt werden. Dabei kann auf dem Monitor ein Hilfssymbol zusätzlich dargestellt werden, das anzeigt, welche Blickrichtung das augenblickliche Bild darstellt.
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Zur Darstellung des durch die mindestens eine Kamera aufgenommenen Bildes kann ein im Armaturenbrett angeordneter Monitor verwendet werden. Als Ort im Armaturenbrett eignet sich der Bereich im Feld der Tachometer- und Umdrehungsanzahlanzeiger. Daneben eignet sich auch ein in der Mitte des Armaturenbretts angeordneter Monitor, der dort fest montiert, mit Hilfe eines Schwanenhals gehalten oder in ein Autoradio integriert ist. Bei dem in das Autoradio integrierten Monitor kann es sich um einen ausfahrbaren Monitor handeln oder auch um eine Darstellung auf der Autoradiofront eines marktüblichen Autoradios von üblicher Größe. Denn viele Autoradios verfügen über eine umfangreiche Detaildarstellung, für die monitorartige Displays benötigt werden, so dass diese Darstellung auch für das Kamerabild der Fahrerassistenz verwendet werden kann. Schließlich kann das Monitorbild auch auf die Innenseite der Windschutzscheibe projiziert werden, wodurch sich dem Benutzer ein virtuelles Bild in Blickrichtung ergibt.
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Die Aktivierung des Fahrerassistenzsystems kann unterschiedlich erfolgen. Es ist möglich, dieses Fahrerassistenzsystem manuell zu aktivieren, aber auch eine Umfeldsensorik kann dieses System aktivieren, wie beispielsweise Radarsensoren, Ultraschallsensoren oder einfache bildgebundene optische Systeme. In diesem Fall detektiert das Fahrerassistenzsystem eine unübersichtliche Situation und schaltet die Kameras und/oder den Monitor ein, so dass der Fahrer das System während der Fahrt nicht bedienen muss. Dies hilft, die Aufmerksamkeit des Fahrers beim Verkehr zu belassen und ihn nicht durch Auseinandersetzung mit Fahrzeugtechnik vom fließenden Verkehr abzulenken.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kameras eine veränderliche Optik aufweisen und/oder beweglich gelagert sind. Hierdurch kann vom Benutzer der Winkel und die Vergrößerung des Kamerabildes eingestellt werden, beispielsweise um sich aus der Ferne nähernde Fahrzeuge zu beobachten oder um in der Nähe befindliche langsamere Objekte, wie Fußgänger, Fahrräder oder andere rangierende Fahrzeuge zu beobachten. Um auch in nicht ebenen Verkehrssituationen, also in hügeligen Umgebungen oder in Umgebungen mit stark abfallenden Strassen das System verwenden zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Kamera beweglich angeordnet ist und vom Benutzer, beispielsweise durch einen Steuerhebel, bedient werden kann, wobei ein Freiheitsgrad, zwei Freiheitsgrade und bei Verwendung eines Zooms auch drei Freiheitsgrade zur Verfügung stehen.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Rechnersystem mit der mindestens einer Kamera verbunden ist und das Bild der mindestens einen Kamera auswertet, dabei sich nahende Objekte identifiziert und diese entweder durch einen akustischen Warnton oder durch Hervorhebung auf dem Bildschirm anzeigt. Diese rechnergestützte Erkennung von sich nahenden Objekten hat dann den Vorteil, wenn sich aus der Ferne nahende Objekte vorliegen, die eine hohe Geschwindigkeit aufweisen. Durch die Verwendung eines Zooms kann es nämlich für den Fahrer mitunter schwierig erscheinen, ferne Objekte mit hoher Geschwindigkeit von nahen Objekten mit geringerer Geschwindigkeit zu unterscheiden, denn durch ein Zoom-Objektiv kann es mitunter schwer zu unterscheiden sein, ob das gerade dargestellte Objekt nah oder fern ist. Des Weiteren kann eine Umfeldsensorik mit der Rechnerauswertung gekoppelt sein, die durch ein zweites System dem Rechner Daten zur Detektion von gefährlichen Situationen zur Verfügung stellt.
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Da ein derartiges System nicht nur bei guten Sichtverhältnissen, sondern auch bei schlechter Sicht, beispielsweise in der Dunkelheit, eingesetzt werden soll, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Kamera einen nutzbaren Spektralbereich im Infraroten aufweist. Hierdurch kann das System auch dann verwendet werden, wenn wenig Licht zur Verfügung steht, und ein rein optisches System versagen würde.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kommt eine Kamera mit Nachtsichtfähigkeit zum Einsatz. Die Nachtsichtfähigkeit kann durch eine spektrale Auswahl erhöht werden oder auch durch eine Restlichtverstärkung. Je besser die Nachtsichtfähigkeit, desto sicherer erkennt das System auch nahende Objekte in der Ferne bei Dunkelheit. Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass in der Dunkelheit Kraftfahrzeuge beleuchtet sind und die mindestens eine Kamera stark blenden können. In diesem Fall ist es möglich, die Bildauswertung mit der oben genannten Umfeldsensorik zu unterstützen, wenn die optische Sensorik versagt oder es ist möglich, bestimmte Teile des Bildes auszublenden, und die Belichtungsparameter ungeachtet der starken Blendung auf die dunkleren Bereiche des Kamerabildes einzustellen.
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Schließlich ist es möglich, das Rechnersystem mit einem adaptiven System zur Belichtungssteuerung auszustatten, wie es von Digitalkameras oder von Videokameras her bekannt ist, wobei Belichtung und Fokussierung auf bestimmte Bereiche des Bildausschnitts eingestellt werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 die Front eines Sportfahrzeuges mit äußerlich sichtbaren Elementen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems,
- 2 eine skizzierte Kameraeinheit mit eingezeichnetem Sichtwinkel,
- 3 das Sportfahrzeug aus 1 in perspektivischer Ansicht,
- 4 eine erste typische Verkehrssituation, und
- 5 eine zweite typische Verkehrssituation.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 ist die Front eines Sportfahrzeuges dargestellt, dass von außen sichtbare Elemente des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems aufweist. Dies sind eine erste zur rechten Seite des Fahrzeuges ausgerichtete Scheinwerferkamera 1.1, eine zweite zur linken Seite des Fahrzeuges ausgerichtete Scheinwerferkamera 1.2, und eine in der Mitte der Fahrzeugfront angeordnete Frontkamera 1.3. Die drei Kameras 1.1, 1.2 und 1.3 leiten ihr Bild zu einem Monitor 2, der im Fahrzeuginneren angeordnet ist.
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In 2 ist eine Seitenansicht der Frontkamera 1.3 aus 1 dargestellt, welche durch eine Klarsichthaube 4 geschützt ist und einen prismatischen Spiegel 5 beinhaltet, mit Hilfe dessen der rechte und der linke Bildteil auf den Bildsensor 3 der Kamera reflektiert wird. Durch den prismatischen Spiegel 5 weist das Bild der Frontkamera 1.3 die Winkel α1 und α2 zu den Seiten auf. Nach vorne gerichtet ist der Bildausschnitt dieser Kamera nicht, denn der nach vorne gerichtete Teil des Bildes ist durch den Fahrer des Sportfahrzeuges leicht einsehbar.
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In 3 ist das Sportfahrzeug aus 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wodurch die Position der Scheinwerferkamera 1.2 und der Frontkamera 1.3 besser ersichtlich ist. Alternativ oder kumulativ kann auch eine Schürzenkamera 1.4 in der Schürze oder in dem Stoßfänger des Fahrzeuges angeordnet sein, wodurch die Bildrichtung der Kamera -jet nach Bautyp des Fahrzeuges- besser zur Seite ausgerichtet werden kann. Auch ist es möglich, Kameras mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit an den unterschiedlichen Positionen unterzubringen.
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In 4 ist eine erste typische Verkehrssituation dargestellt, in welcher ein Fahrer eines Fahrzeugs 10 aus einer engen Ausfahrt in den fließenden Verkehr einfädeln möchte. Aus der Position 11 des Fahrers ist es nicht möglich, weit zu den Seiten der Straße zu blicken, weil die Häuserecken 20 und 30 den zur Verfügung stehenden Blickwinkel auf den skizzierten Blickwinkel β reduzieren. In dieser Verkehrssituation kann der Fahrer des Fahrzeuges 10 aus einer Position 11 das von links nahende Fahrzeug 40 nicht sehen. Erst die Frontkamera 12 ist aufgrund ihrer Position dazu in der Lage, den wesentlich größeren Blickwinkel α auf einem Monitor abzubilden, weil der Blickwinkel α nicht durch Hindernisse verdeckt ist.
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In 5 ist eine zweite typische Verkehrssituation dargestellt, die nahezu identisch mit der Situation in 1 ist, wobei der Blickwinkel durch Bäume 21, 22, 23 und 31 und 32 verdeckt wird. Die Situationen sind beliebig variierbar, beispielsweise durch den Blick verdeckende in einer Reihe parkende Fahrzeuge, welche im Bereich der Ausfahrt eine Lücke gelassen haben, durch die ein Autofahrer hindurch fahren muss, um in den fließenden Verkehr einzufahren.
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Obwohl die Kamera bei obiger Ausführungsform im Fahrbereich angeordnet ist, kann sie selbstverständlich auch im Heckbereich angeordnet sein, insbesondere für LKWs und Caravans.
