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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder Nutzfahrzeugs. Eine solche Vorrichtung
umfasst eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten zur modulierten
Abgabe von Licht auf das zu erfassende Umfeld. Sie umfasst weiter
eine Optik zur Sammlung des von dem Umfeld reflektierten Lichts
und Abbildung des Umfelds auf einen Sensor, wobei der Sensor eine
Mehrzahl an Bildpunkten aufweist und für jeden der Bildpunkte eine
Bildpunktlaufzeit des Lichts von der Beleuchtungseinheit über das
Umfeld bis zum Auftreffen auf den jeweiligen Bildpunkt des Sensors
ermittelbar ist. Schließlich
umfasst die Vorrichtung eine Ansteuer- und Auswerteeinheit, mit
welcher aus der jeweiligen Bildpunktlaufzeit ein zugeordneter Abstandswert
ermittelbar ist, wodurch für
das Umfeld ein dreidimensionales Abstandsprofil ermittelt werden
kann.
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Eine
derartige Vorrichtung wird auch als 3D-Kamerasystem bezeichnet,
welche mit einem Laufzeitverfahren (TOF = Time of Flight) eine Distanz ermitteln
kann. Die benötigte
Bildpunktlaufzeit ist hierbei direkt proportional zur Distanz. Da
die Kamera für
jeden Bildpunkt die Entfernung des darauf abgebildeten Objekts liefert,
entsteht eine dreidimensionale Abbildung des erfassten Umfelds.
In bekannter Weise arbeiten solche Kameras mit Lichtpulsen. Hierbei
wird die Beleuchtung für
einen kurzen Moment eingeschaltet, so dass der Lichtpuls die zu
erfassende Szene beleuchtet und an den Objekten reflektiert wird.
Das Objektiv der Kamera sammelt dieses Licht und bildet die Szene
auf den Sensor ab. Je nach Distanz erfährt das auf die einzelnen Bildpunkte auftreffende
Licht eine Verzögerung.
Die einzelnen Bildpunkte bestehen aus einem photoempfindlichen Element,
z. B. einer Fotodiode, welches das Licht in einen Strom umwandelt.
Nach der Aufnahme werden die Bildpunkte ausgelesen, wobei aus der
Länge des bekannten
Lichtpulses die Distanz berechnet werden kann.
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Die
Verwendung derartiger 3D-Kamerasysteme in Kraftfahrzeugen zur Umfelderfassung
wurde bereits vorgeschlagen. Derartige Vorrichtungen verwenden eine
Optik, wie diese auch in Videokameras zum Einsatz kommt. Ähnlich einem
Videobild wird hierbei ein rechteckiger Bildausschnitt abgebildet bzw. überwacht.
Für viele
Anwendungen ist diese Art von Überwachung
jedoch nicht ideal, wie z. B. im Seitenbereich des Kraftfahrzeugs,
da dort im Extremfall ein sehr Winkelausschnitt von bis zu 180° visualisiert werden
muss. Ein solcher Winkelbereich ist mit herkömmlichen Linsenoptiken nur
außerordentlich schwer
abzubilden.
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Darüber hinaus
ist es bekannt, die Umfeldüberwachung
eines Kraftfahrzeugs mittels Laserscannern, sog. Lidare, vorzunehmen,
welche jedoch lediglich eine begrenzte Winkelauflösung und
keine Auflösung
in der Elevation ermöglichen.
Damit ist die Verwendung auf einige spezifische Applikationen begrenzt.
Darüber
hinaus besteht das Problem, dass Laserscanner aufgrund ihrer Abmaße nicht
den begrenzten räumlichen
Verhältnissen
in einem Kraftfahrzeug gerecht werden.
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Bei
einer Umfeldüberwachung
mit Radar besteht das Problem, dass die nötige Winkelauflösung nicht
dargestellt werden kann, so dass z. B. Kanten von Kraftfahrzeugen,
beispielsweise für
eine Parklückenvermessung
oder eine Totwinkel-Warnung, nicht zufriedenstellend erfasst werden
können.
Deshalb können
auch Distanzen nicht mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Umfelderfassung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
oder Nutzfahrzeugs, anzugeben, welche die Umfeldüberwachung auf einfachere Weise
ermöglicht.
Ferner soll die Umfeldüberwachung
die gleichzeitige Realisierung einer Vielzahl von Applikationen
erlauben.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die
Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder Nutzfahrzeugs, welche folgende
Merkmale umfasst: eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten zur modulierten
Abgabe von Licht auf das zu erfassende Umfeld; eine Optik zur Sammlung
des von dem Umfeld reflektierten Lichts und Abbildung des Umfelds
auf einen Sensor, wobei der Sensor eine Mehrzahl an Bildpunkten
umfasst und für
jeden der Bildpunkte eine Bildpunktlaufzeit des Lichts von der Beleuchtungseinheit über das
Umfeld bis zum Auftreffen auf den jeweiligen Bildpunkt des Sensors
ermittelbar ist; eine Ansteuer- und eine Auswerteeinheit, mit welcher
aus der jeweiligen Bildpunktlaufzeit ein zugeordneter Abstandswert
ermittelbar ist, wodurch für
das Umfeld ein dreidimensionales Abstandsprofil ermittelt werden
kann. Erfindungsgemäß umfasst
die Optik ein reflektierendes Umlenkelement, das derart ausgebildet
ist, dass Licht, das von einem oder mehreren und einer jeweiligen
Signalverarbeitung zugeordneten Umfeldausschnitten des erfassbaren
Umfelds reflektiert wird, den Bildpunkten des Sensors zur Ermittlung
der jeweiligen Bildpunktlaufzeiten zugeführt wird.
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Durch
die Bereitstellung eines reflektierenden Umlenkelements kann eine
applikationsspezifische Abbildung der Bildpunkte des Sensors auf
den oder die zu überwachenden
Umfeldausschnitte durchgeführt
werden. Die Gestalt der Umlenkeinheit, welche im Wesentlichen der
Aufgabe einer Strahllenkung zur Auswahl des oder der gewünschten
Umfeldausschnitte dient, ist davon abhängig, in welchem Winkelbereich
oder -ausschnitt des erfassbaren Umfelds eine Sammlung von Lichtstrahlen
zur Erstellung des dreidimensionalen Abstandsprofils notwendig ist. Im
Gegensatz zu einer herkömmlichen
3D-Kamera mit einer videokameraartigen Optik wird auf dem Sensor
der Kamera kein rechteckiger bzw. realer Bildausschnitt erzeugt.
Stattdessen werden dem Sensor Lichtstrahlen von dem- oder denjenigen
Umfeldausschnitten zugeführt,
welche für
die fahrzeugspezifische Applikation oder Applikationen von Interesse
ist oder sind. Eine Visualisierung des durch den Sensor aufgenommenen
Bildes würde
einen Betrachter deshalb nicht in die Lage versetzen, das Umfeld
zu interpretieren. Die Interpretation erfolgt gegebenenfalls nach
einer Transformation in ein visualisierbares Bild durch die Ansteuer-
und Auswerteeinheit, welche die ermittelten Bildpunktlaufzeiten
der jeweiligen Signalverarbeitung, d. h. einer bestimmten Applikation,
zur Auswertung zuführt.
Nach Auswertung der Bildpunktlaufzeiten, kann eine Visualisierung
erfolgen. Dies ist jedoch nicht notwendig oder zwingend.
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Das
reflektierende Umlenkelement bewirkt somit eine nichtlineare Abbildung
des Strahlengangs der auf den Sensor der Vorrichtung treffenden
Lichtstrahlen auf das zu überwachende
Umfeld. Das Umlenkelement fungiert als Bildtransformator und ist
aus einer geeignet geformten, dreidimensional gekrümmten und
verspiegelten Fläche
gebildet. Die Besonderheit des hier verwendeten Umlenkelements besteht darin,
dass diese lediglich signalverarbeitungsrelevante Umfeldausschnitte
auf den Sensor abbildet. Es ist somit nicht das Ziel der erfindungsgemäßen Umlenkeinheit,
eine Rundumsicht im Umfeld des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Insbesondere
werden außerhalb
der Umfeldausschnitte liegende Umfeldbereiche nicht oder nach Möglichkeit
nicht über
das Umlenkelement auf den Sensor und dessen Bildpunkte gelenkt.
Das Umlenkelement ist somit derart ausgestaltet, dass für die jeweiligen
Signalverarbeitungen nicht relevante Umfeldbereiche auch nicht auf
dem Sensor sichtbar gemacht werden.
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Gemäß einer
zweckmäßigen Ausgestaltung weist
die Oberfläche
der Optik für
jeden der ausgewählten
und zu überwachenden
Umfeldausschnitte eine bereichsweise an die Signalverarbeitung angepasste
Oberflächenform
auf. Hierdurch ist sichergestellt, dass die der Signalverarbeitung
zugeführten Informationen
mit maximaler Auflösung
und Genauigkeit bereitgestellt werden können. Beispielsweise ist es
durch Festlegung der lokalen Krümmung
einer jeweiligen Oberflächenform
der Vorrichtung möglich, Ort
und Dichte der Überwachung
mit Sensorstrahlen festzulegen. Der Entwurf einer jeweiligen Oberflächenform
trägt den
speziellen Anforderungen der zugeordneten Signalverarbeitung und
einer dahinterliegenden Applikation Rechnung. Beispielsweise ist zum
Schutz der Felgen eines Kraftfahrzeugs eine exakte Kenntnis der
Lage des Bordsteins nötig.
Die der Applikation „Felgenschutz” zugeordnete
Oberflächenform
erfolgt daher derart, dass die Lage des Bordsteins relativ zu den
Felgen in einer detailreichen Abbildung ermöglicht wird. Gleichzeitig kann beispielsweise
eine Überwachung
eines Totwinkelbereichs erfolgen, so dass eine andere Oberflächenform
eine Rückraumüberwachung
in dem durch den Fahrer im Rückspiegel
nicht einsehbaren Bereich ermöglicht.
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Insbesondere
ist eine jeweilige Oberflächenform
derart ausgebildet, dass diese Licht von dem zugeordneten Umfeldausschnitt
auf vorbestimmte Bildpunkte lenkt. Alternativ oder zusätzlich ist
eine jeweilige Oberflächenform
derart ausgebildet, dass dieses Licht von dem zugeordneten Umfeldausschnitt
auf eine vorbestimmte Anzahl an Bildpunkten des Sensors lenkt. Hierdurch
kann bestimmt werden, wie viele Bildpunkte des Sensors einem bestimmten
Umfeldbereich zugeordnet werden, wodurch die Auflösung und
das Detailreichtum der Abbildung festgelegt wird.
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Zweckmäßigerweise
ist eine jeweilige, einem Umfeldausschnitt zugeordnete Signalverarbeitung
zur Ausbildung einer oder mehrerer der nachfolgenden Applikationen
ausgebildet: Einparkhilfe; autonomes Einparken; Parklückenvermessung;
Felgenschutz; Überwachung
eines toten Winkels, insbesondere im Stadtverkehr; Türöffnungswarnung.
Darüber
hinaus können
weitere Fahrerassistenz- oder aktive Sicherheitsanwendungen durch
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
unterstützt
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung umfasst die Optik zusätzlich eine oder mehrere Linsen zur
Strahllenkung des von dem oder den zu überwachenden Umfeldausschnitten
reflektierten Lichts, welche im Strahlengang vor oder nach dem Umlenkelement
angeordnet sind. Die eine oder mehreren Linsen können zur Verbesserung der Abbildung
auf den Sensor beitragen.
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Ein
jeweiliger Sensor kann an einer oder mehreren der nachfolgenden
Stellen in dem Kraftfahrzeug vorgesehen sein: im Frontbereich; im
Heckbereich; im Seitenbereich, insbesondere im oder in der Nähe eines
Außenspiegels.
Bei allen Anwendungen bezweckt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Überwachung
des Umfelds über
einen Winkelbereich von bis zu 180°. Gegenüber bekannten Lösungen weist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
den Vorteil auf, dass auch bei einem großen abgedeckten Winkelbereich
die für
eine Signalverarbeitung relevanten Informationen detailreich und
mit hoher Auflösung
ermittelt werden können.
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Eine
weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht
vor, dass jede der Beleuchtungseinheiten jeweils eine oder mehrere
Licht emittierende Bauelemente, insbesondere Leuchtdioden, umfasst,
welche gepulstes Licht im Infrarotbereich abgeben. Durch die Abgabe
von Licht im infraroten Bereich wird die Umgebung nicht durch den
Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gestört.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass eine jeweilige Beleuchtungseinheit
an einer oder mehreren der nachfolgenden Stellen in dem Kraftfahrzeug
vorgesehen ist: im Frontbereich; im Heckbereich; im Seitenbereich,
insbesondere im oder in der Nähe
eines Außenspiegels;
in einem oder mehreren Scheinwerfern, insbesondere in einem Frontscheinwerfer,
einem Heckscheinwerfer, einem Zusatzfahrtrichtungsanzeiger, einem
Seitenmarkierungslicht. Prinzipiell ist zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung das
Vorsehen einer einzigen Beleuchtungseinheit, welche zumindest die
von der Vorrichtung zu überwachenden
Umfeldausschnitte beleuchtet, ausreichend. Es kann jedoch hilfreich
sein, wenn die Vorrichtung eine Mehrzahl an Beleuchtungseinheiten
an unterschiedlichen Stellen im Kraftfahrzeug aufweist. Hierdurch
kann gegebenenfalls signalverarbeitungsspezifisch ein be sonders
relevanter oder interessierender Umfeldausschnitt besonders gut
ausgeleuchtet werden. Darüber
hinaus können
durch die geringeren zurückzulegenden
Distanzen die Signallaufzeiten verkürzt werden, wodurch die Zeit
zum Ermitteln des Abstandsprofils verringerbar ist.
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Die
Beleuchtungseinheiten, insbesondere in Gestalt von Leuchtdioden
(LEDs), können
als sog. Mischbestückung
zusammen mit Leuchtdioden, welche optisch sichtbares Licht abgeben,
auf bereits bestehende Module mit Leuchten zur Abgabe von sichtbarem
Licht aufgebracht werden. Solche Module werden beispielsweise in
Front- und Heckscheinwerfern eingesetzt.
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Beim
Betrieb einer Mehrzahl von Beleuchtungseinheiten an unterschiedlichen
Positionen dürfen
die Beleuchtungseinheiten nicht gleichphasig getaktet werden. Aufgrund
der unterschiedlichen optischen Wege zum Sensor würde sich
ansonsten eine nur schwer rückrechenbare
Mischphase einstellen. Erfindungsgemäß sind deshalb bei einer Mehrzahl an
Beleuchtungseinheiten die Beleuchtungseinheiten durch die Ansteuer-
und Auswerteeinheit ungleichphasig taktbar bzw. ansteuerbar. Dies
bedeutet, es ist für
eine gegebene Zeitspanne immer nur ein Paar an Sensor und Beleuchtungseinheit
aktiv.
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Sofern
alle Beleuchtungseinheiten gleichzeitig betrieben werden sollen,
kann vorgesehen sein, dass jede Beleuchtungseinheit durch die Ansteuer- und
Auswerteeinheit mit einem eigenen, insbesondere pseudozufälligen,
Takt ansteuerbar ist. Da im Sensor der Vorrichtung die Abstandsmessung
durch die Korrelation des durch eine Beleuchtungseinheit abgegebenen
Lichts mit dem durch den Sensor gemessenen Signal erfolgt, ergibt
sich nur bei Übereinstimmung
des Korrelationssignals mit dem getakteten Licht einer bestimmten
Beleuchtungseinheit ein stabiler Messwert, wohingegen das Licht
anderer Beleuchtungseinheiten als unkorreliert moduliertes Licht
nicht in die Messung eingeht.
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Die
vorgeschlagene Vorrichtung lässt
sich auf einfache und kostengünstige
Weise bei lediglich kleinem Bauraum realisieren. Dabei ist die Vorrichtung
in der Lage, insbesondere alle im Seitenbereich eines Fahrzeugs
denkbaren Applikationen simultan zu erfüllen. Realisiert wird dies
durch eine spezielle Ausgestaltung der Optik in Gestalt eines reflektierenden
Umlenkelements, das lediglich Licht, das von einem oder mehreren
und einer jeweiligen Signalverarbeitung Umfeldausschnitten des erfassbaren
Umfelds reflektiert wird, den Bildpunkten des Sensors zur Ermittlung
der jeweiligen Bildpunktlaufzeiten und damit der Distanz zugeführt wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend näher
anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Darstellung der Funktionsweise einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem Kraftfahrzeug,
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2a, 2b eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht
und einer Draufsicht, wobei das Arbeitsprinzip der Vorrichtung ersichtlich
wird,
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3 eine
schematische und beispielhafte Darstellung eines möglichen
Umlenkelements, und
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4 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, in der mögliche Positionen
für Beleuchtungselemente
der Vorrichtung verdeutlicht sind.
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1 zeigt
eine schematische und perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10,
anhand dessen die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Umfelderfassung des Kraftfahrzeugs 10 im Seitenbereich
dargestellt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Kraftfahrzeug 10 arbeitet
nach dem Prinzip einer prinzipiell bekannten 3D-Kamera. Die Vorrichtung
umfasst somit eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten zur modulierten
Abgabe von Licht auf das zu erfassende Umfeld. In dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel,
in dem eine Überwachung
des Seitenraums des Kraftfahrzeugs erfolgt, sind die Beleuchtungseinheiten
derart angeordnet, dass diese zu überwachende Umfeldausschnitte
FC, RC und SC beleuchten.
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4,
welche eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 zeigt,
kennzeichnet mögliche
Anbringungsorte einer Mehrzahl an Beleuchtungseinheiten 30, 32, 34, 36.
Allen Beleuchtungseinheiten 30, 32, 34, 36 ist
in diesem gezeigten Beispiel gemeinsam, dass diese vorteilhafterweise (aber
nicht zwingend) in bereits vorhandene Scheinwerter oder Leuchten
des Kraftfahrzeugs integriert sind. So ist die Beleuchtungseinheit 30 in
einem seitlichen Bereich des Frontscheinwerfers angeordnet. Die
Beleuchtungseinheit 32 ist in einem Zusatzfahrtrichtungsanzeiger
oder einem Seitenmarkierungslicht vorgesehen. Die Beleuchtungseinheit 34 ist
in einer eventuell vorhandenen Blinkereinheit oder Umfeldbeleuchtung
im Seitenspiegel des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Beleuchtungseinheit 36 ist
in einem seitlichen Bereich der Heckleuchte angeordnet. Eine derartige
Vorgehensweise weist den Vorteil auf, dass die, vorzugsweise Licht
im Infrarotbereich emittierenden, Bauelemente (z. B. Leuchtdioden)
auf Schaltungsträgern
oder Modulen der genannten Scheinwerfer bzw. Leuchten vorgesehen
werden können. Auf
diese Weise lässt
sich eine einfache und verhältnismäßig kostengünstige Integration
der notwendigen Beleuchtungseinheiten realisieren.
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Entgegen
der in 4 gezeigten Darstellung ist es prinzipiell auch
ausreichend, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich eine
einzige Beleuchtungseinheit zur modulierten Abgabe von Licht auf
das zu erfassende Umfeld abgibt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn
die einzige Beleuchtungseinheit mittig, z. B. im Bereich des Seitenspiegels, angeordnet
ist, um eine Umfelderfassung sowohl im vorderen, seitlichen als
auch im hinteren, seitlichen Bereich zu ermöglichen.
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Die
in den 2a und 2b in
schematischer Form näher
gezeigte Vorrichtung umfasst ferner eine Optik zur Sammlung des
von dem Umfeld reflektierten Lichts und Abbildung des Umfelds auf
einen Sensor 23. Der Sensor 23 umfasst eine Mehrzahl
an Bildpunkten 23a und ist dazu ausgebildet, für jeden
der Bildpunkte 23a eine Bildpunktlaufzeit des Lichts von
einer der Beleuchtungseinheiten 30, 32, 34, 36 über das
Umfeld bis zum Auftreffen auf den jeweiligen Bildpunkt 23a des
Sensors 23 zu ermitteln. Durch eine Ansteuer- und Auswerteeinheit
(nicht dargestellt) kann aus der jeweiligen Bildpunktlaufzeit ein zugeordneter
Abstandswert ermittelt werden. Hierdurch ist die Bestimmung eines
dreidimensionalen Abstandsprofils für das von dem Sensor 23 erfasste Umfeld
möglich.
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Da
für ein
Fahrerassistenzsystem oder ein aktives Sicherheitssystem (sog. FAS/AS-System) lediglich
spezifische Bereiche des prinzipiell durch den Sensor und die Optik überwachbaren
Umfelds von Interesse sind, umfasst die Optik ein reflektierendes Umlenkelement 26,
welches derart ausgebildet ist, dass Licht, das von einem oder mehreren
und einer jeweiligen Signalverarbeitung (d. h. einer spezifischen
Applikation eines oder mehrerer FAS/AS-Systeme) zugeordneten Umfeldausschnitten
BC, CC, FC, RC, SC des erfassbaren Umfelds reflektiert wird, den
Bildpunkten 23a des Sensors 23 zur Ermittlung der jeweiligen
Bildpunktlaufzeiten zugeführt
wird. Das reflektierende Umlenkelement 26 der Optik einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
führt damit
eine applikationsspezifische Abbildung der Bildpunkte des Sensors 23 auf
das zu überwachende
Umfeld durch.
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In
der schematischen und perspektivischen Darstellung der 1 wird
davon ausgegangen, dass der Sensor und die Optik im Bereich des
Außenspiegels 12 angeordnet
sind. Durch die spezifische Gestaltung der das reflektierende Umlenkelement 26 umfassenden
Optik sind in diesem Ausführungsbeispiel
eine Frontraumüberwachung
FC, eine Rückraumüberwachung
RC (z. B. zur Überwachung eines
toten Winkels) sowie eine Seitenraumüberwachung SC ermöglicht.
Das reflektierende Umlenkelement 26 ist derart gestaltet,
dass lediglich die von diesen Bereichen reflektierten Lichtstrahlen
IS auf die Bildpunkte 23a des Sensors 23 gelenkt
werden. Dies hat zur Folge, dass außerhalb der für eine jeweilige Signalverarbeitung
(respektive Applikation) relevanten Umfeldausschnitte liegende Umfeldbereiche nicht
oder nach Möglichkeit
nicht über
das Umlenkelement 26 auf den Sensor 23 und dessen
Bildpunkte 23a gelenkt werden.
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Ermöglicht wird
diese selektive Umfeldbeobachtung dadurch, dass die Oberfläche der
Optik für jeden
der ausgewählten
und zu überwachenden
Umfeldausschnitte BC, CC, FC, RC, SC eine bereichsweise an die Signalverarbeitung
angepasste Oberflächenform 28 aufweist.
Dies ist besser aus den 2 und 3 ersichtlich. 2 zeigt einmal in einer Seitenansicht
(2a) und einer Ansicht von oben (2b)
ein im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendetes Kamerasystem. Die Kamera ist mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet
und umfasst als wesentlichen Bestandteil den Sensor 23 mit
einer Anzahl an Bildpunkten 23a. Darüber hinaus ist mit der Kamera
signaltechnisch die bereits erwähnte
Ansteuer- und Auswerteeinheit (nicht dargestellt) gekoppelt, welche
aus den jeweils ermittelten Bildpunktlaufzeiten einen zugeordneten
Abstandswert ermittelt. Der Umlenkeinheit 26 zugewandet
ist ein Objektiv 24, welches die von der Umlenkeinheit 26 reflektierten
Lichtstrahlen FS auf den Sensor 23 abbildet. In dem in 2 gezeigten, schematischen Ausführungsbeispiel
dient die Vorrichtung zur Überwachung
eines toten Winkels BC (Blindspot-Überwachung) sowie einer Bordsteinüberwachung
CC, mit welcher eine drohende Beschädigung von Reifen und Felgen
des Kraftfahrzeugs erkannt werden kann. Dabei ist der 2 lediglich in schematischer Weise entnehmbar,
dass die der Bordsteinüberwachung
CC zugeordneten Umfeldausschnitte nach unten hin gerichtet sind,
während
die der Überwachung
des toten Winkels zugeordneten Umfeldausschnitte BC seitlich und
entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs gerichtet sind.
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3 zeigt
eine lediglich schematische Darstellung des erfindungsgemäßen, reflektierenden Umlenkelements 26,
welches ein oder mehrere Oberflächenformen 28 umfasst,
welche einer spezifischen Signalverarbeitung respektive Applikation
zur Überwachung
des zugeordneten Umfeldausschnitts zugeordnet sind. Das reflektierende
Umlenkelement 26 ermöglicht,
basierend auf den jeweiligen zu überwachenden
Umfeldausschnitten, eine nichtlineare Abbildung der Sensorstrahlen
der zu überwachenden
Umfeldausschnitte auf den Sensor bzw. dessen Bildpunkte. Insbesondere
ist die jeweilige Oberflächenform 28 des
Umlenkelements derart ausgebildet, dass diese Licht von dem zugeordneten
Umfeldausschnitt auf vorbestimmte Bildpunkte und insbesondere auf
eine vorbestimmte Anzahl an Bildpunkten des Sensors lenkt, wodurch
die Auflösung
und das Detailreichtum festgelegt werden kann. Das Umlenkelement
besteht somit aus einer geeignet dreidimensional gekrümmten und
verspiegelten bzw. reflektierenden Fläche, die als Bildtransformator
fungiert.
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Durch
die spezifische Ausgestaltung des Umlenkelements kann z. B. eine
oder mehrere der nachfolgenden Applikationen bereitgestellt werden: Einparkhilfe,
autonomes Einparken; Parklückenvermessung;
Felgenschutz; Überwachung
eines toten Winkels, insbesondere im Stadtverkehr; Türöffnungswarnung.
Eine jeweilige Oberfläche
ist derart geformt, dass sich eine detailreiche Abbildung des zu erfassenden
Umfeldausschnitts ergibt.
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Weist
die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie
eingangs erläutert,
eine Mehrzahl an Beleuchtungsmodulen an unterschiedlichen Positionen
(vgl. 4) auf, so darf aufgrund der unterschiedlichen optischen
Wege von einer jeweiligen Beleuchtungseinheit zum Sensor nicht jede
der Beleuchtungseinheiten gleichphasig getaktet werden. Ansonsten
würde sich
im Bereich des Sensors eine nur schwer rückrechenbare Mischphase einstellen.
Es ist deshalb zweckmäßig, die
Mehrzahl an Beleuchtungseinheiten sequentiell zu betreiben, so dass
jeweils nur ein Paar an Beleuchtungseinheit und Sensor aktiviert
ist.
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Alternativ
ist denkbar, sämtliche
Beleuchtungseinheiten gleichzeitig zu betreiben. Dann muss für jede Beleuchtungseinheit
ein eigener, pseudozufälliger
Takt gewählt
werden. Da im Sensor der Vorrichtung die Abstandsmessung durch Korrelation
der Anregung mit dem gemessenen Signal erfolgt, ergibt sich nur
bei Übereinstimmung
des Korrelationssignals mit dem getakteten Licht einer Beleuchtungseinheit
ein stabiler Messwert. Das Licht der anderen Beleuchtungseinheiten
wird als unkorreliert bei der Messung außer Acht gelassen.
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Die
Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit der Überwachung
eines Seitenraums eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Es versteht
sich, dass entgegen der Darstellung eine Überwachung des Seitenraums
auf beiden Fahrzeugseiten durch die entsprechende, an einer Fahrzeuglängsachse
gespiegelte Anordnung der beschriebenen Elemente erfolgt. Darüber hinaus
ist es auch möglich,
die Vorrichtung zur Überwachung
des Front- oder Heckbereichs eines Kraftfahrzeugs einzusetzen. In
diesem Fall muss insbesondere ein jeweiliger Sensor im Front- bzw.
Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Durch das Vorsehen
geeignet angeordneter Beleuchtungseinheiten können dann die relevanten Umfeldausschnitte überwacht
werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
lässt sich auf
einfache und kostengünstige
Weise bei geringem Bauraum realisieren. Insbesondere ist diese in
der Lage, eine Mehrzahl von im Seitenbereich (oder Front- oder Heckbereich)
auftretenden Überwachungsanforderungen
simultan zu erfüllen.
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Seitenspiegel
- 14
- Vorderrad
- 16
- Hinterrad
- 20
- 3D-Kamera
- 22
- Kamera
- 23
- Sensor
- 23a
- Bildpunkt
- 24
- Objektiv
- 26
- Umlenkelement
- 28
- Oberflächenform
- 30
- Frontleuchte
- 32
- Seitenmarkierungslicht
- 34
- Fahrtrichtungsanzeiger
- 36
- Heckleuchte
- IS
- Lichtstrahl
- BC
- Überwachung
eines toten Winkels
- CC
- Bordsteinüberwachung
- FC
- Frontraumüberwachung
- RC
- Rückraumüberwachung
- SC
- Seiterraumüberwachung