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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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In der
DE 10137263 A1 ist eine Rangierhilfe für Kraftfahrzeuge beschrieben, die mindestens einen Laserscanner umfasst, der im hinteren bzw. vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
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In der
DE 195 30 281 C2 ist eine Vorrichtung zum optischen Erfassen von Hindernissen vor Fahrzeugen innerhalb eines Überwachungssektors beschrieben. Sie umfasst einen am Fahrzeug angeordneten Scanner, der einen eng fokussierten Strahl von Lichtimpulsen und die Blickrichtung eines Lichtempfängers in einer Schwenkebene bewegt, sowie eine Auswerteinrichtung, die aus Winkel und Laufzeit der Impulse das Profil von Hindernissen in der Schwenkebene ermittelt.
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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 besonders 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:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug,
- 2a, 2b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht und einer Draufsicht, wobei das Arbeitsprinzip der Vorrichtung ersichtlich wird,
- 3 eine schematische und beispielhafte Darstellung eines möglichen Umlenkelements, und
- 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 Scheinwerfer 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 LS 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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Bezugszeichenliste
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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
- LS
- Lichtstrahl
- BC
- Überwachung eines toten Winkels
- CC
- Bordsteinüberwachung
- FC
- Frontraumüberwachung
- RC
- Rückraumüberwachung
- SC
- Seiterraumüberwachung
