DE102012012783A1

DE102012012783A1 - Kamera-Monitor-System zur Überwachung des toten Winkels oder der Umgebung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102012012783A1
Application number: DE201210012783
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-12-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Kamera-Monitor-System zur Überwachung des toten Winkels oder der Umgebung für Kraftfahrzeuge. Das Kamera-Monitor-System weist ein einteiliges oder zweiteiliges System auf, in denen ein Kameramodul (KM) an dem Monitor mit einem geeigneten Winkel zur Straßenseite integriert ist. Das zweiteilige System besteht aus einer Spiegelfläche (SF) und zusätzlich einem Display (DP) auf einer Glasebene. Dabei erfolgt die Rückansicht durch die Spiegelfläche und die seitlich hintere Ansicht durch das Display. Bei dem einteiligen Überwachungssystem wird ein großes Display in einem Rechteckrahmen als Ersatz für die Außenspiegel an der linken und rechten Fahrzeugaußenseite befestigt, das für die Seiten- und Rückansicht des Fahrzeuges genutzt wird. Für die komplexe Lösung der definierten Totenwinkel-Bereiche werden die Rückfahr-, Seiten- und Frontkameras mit dem Kamera-Monitor-System verbunden, an das die Übertragung der Videobilder mit und ohne Kabel möglich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamera-Monitor-System (KM-System) zur Überwachung des toten Winkels oder der Umgebung für Kraftfahrzeuge.
Es ist bekannt, dass mit einem toten Winkel im Straßenverkehr, im Allgemeinen, ein Bereich bezeichnet wird, der von einem Fahrer über den Schulterblick oder mit Spiegeln nicht einzusehen ist. Die nicht sichtbaren Bereiche definiert man an den Seiten rechts, links und im vorderen und hinteren Bereich des Fahrzeuges. Bei Lastkraftwagen, Bussen oder anderen großen Fahrzeugen befinden sich mehr unsichtbare Bereiche als bei Personenkraftwagen. Besonders gefährlich wird es bei Lastkraftwagen aufgrund ihrer Größe, Konstruktion und der fehlenden Möglichkeit des rechten Schulterblicks. Der tote Winkel ist die Ursache für Unfälle.
Zur Vermeidung des toten Winkels gibt es heutzutage viele Methoden. Als Maßnahmen zur Verminderung der Gefahren sind viele Spiegel an den Lastkraftwagen angebaut. Bei einem Konvexspiegel oder asphärischen Außenspiegel, der erweiterte Bereiche zeigen kann, ist der tote Winkel kleiner. Weiterhin gibt es ein Spurwechselassistenzsystem. Der Spurwechselassistent für Kraftfahrzeuge funktioniert mit einem Sensorsystem, z. B. ein Radarsystem zur Ortung und Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Wenn sich ein Fahrzeug im toten Winkel befindet, wird der Fahrer über ein optisches oder akustisches Warnsignal im Außenspiegel oder im Innenraum des Fahrzeuges informiert. In DE202004014778U1 und DE202004001725U1 wurde eine Kameraeinrichtung zur Überwachung des Totwinkel-Bereiches der Vorder- rechten- und Rückseite für Lastkraftwagen verwendet. In DE202007001948U1 ist eine Videokamera an der Seite des Fahrzeugs angebracht und das Bild wird mit Monitor im Innenraum des Fahrzeuges dargestellt. Um die Totwinkel-Bereiche des Kraftfahrzeuges zu überwachen, wird in DE102004050887A1 ein optischer Modul hinter der Spiegelfläche des Außenspiegels angeordnet.
Das Problem des toten Winkels wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale des Kamera-Monitor-System (KM-System) für Kraftfahrzeuge komplett gelöst und damit die Gefahr während des Spurwechsels, beim Rechtsabbiegen oder beim Zurückfahren usw. erheblich verringert. Das KM-System ist besonders sinnvoll, weil man die definierten Umgebungen des Kraftfahrzeuges durch das Display einfach beobachten kann und weil es geeignet ist für alle Kraftfahrzeuge. Bei Lastkraftwagen oder anderen großen Fahrzeugen können einige Spiegel, z. B. Erweiterungs- und Nahbereichsspiegel, durch kleine Kameras ersetzt werden. Weitere Vorteile sind, dass die Kameraeinrichtung viel flexibler ist als ein Spiegel und viel billiger als andere Totwinkel-Assistenten, z. B. Radarsysteme.
Das KM-System besteht aus zwei Farbmonitoren mit Video- und Audioeingängen zum Anzeigen des Kamerabildes, die im rechten und linken Außenspiegel integriert sind. Zwei Kameramodule sind entweder direkt am Monitor oder am Rand des Spiegelgehäuses zum Erfassen eines Bildes des Überwachungsbereichs der Umgebung des Kraftfahrzeuges angebracht. Über die Zündung wird der Monitor eingeschaltet und dabei auch das Kameramodul aktiviert. Weitere Kameras können mit dem Monitor durch Videoeingänge oder drahtlos verbunden werden.
Die komplette Verhinderung des toten Winkels für Fahrzeuge erfolgt wie folgt: Bei Personenkraftwagen wird ein Monitor mit einem Kameramodul in dem rechten und linken Außenspiegel installiert. Zusätzlich wird noch eine Rückfahrkamera durch den Videoeingang im linken Monitor angeschlossen. Beide Kameramodule im Monitor laufen ständig. Aber wenn ein Bildsignal von der Rückfahrkamera kommt, wechselt das Bild von der linken Kamera automatisch zur Rückansicht. Dabei soll die Rückfahrkamera noch eine bestimmte Zeit weiterlaufen, auch wenn der Rückwärtsgang ausgeschaltet wurde, um beim Parken einen mehrmaligen Bildwechsel zwischen Seiten- und Rückbild im Monitor zu vermeiden.
Bei Lastkraftwagen und großen Fahrzeugen funktioniert das KM-System wie bei dem Personenkraftwagen. Hier können allerdings noch zwei Kameras, an der Vorder- und Rechtsseite des Fahrzeuges, die durch Videoeingänge angeschlossen sind, zum Einsatz kommen. Der Monitor im Spiegel der Fahrerseite kann mit 2 Kameras in Betrieb sein, eine Kamera im Spiegel und eine andere für die Rückseite und wie beim Personenkraftwagen funktionieren. Der Monitor im Spiegel der Beifahrerseite nutzt noch zwei weitere Kameras, außer dem im Spiegel integrierten Kameramodul eine, die dem Seitenblick, d. h. Rechtsschulterblick, und eine, die dem Blick auf die Vorderseite dient. Wenn der Rechtsblinker betätigt wird, wird die Seitenkamera aktiviert und der Monitor zeigt automatisch den Bereich neben der rechten Fahrzeugseite an. Wenn der Blinker ausgeschaltet wird, läuft das im Monitor integrierte Kameramodul wieder für den seitlich hinteren Bereich an. Eine Kamera für die Vorderseite kann manuell betätigt werden, um den vorderen Bereich einzusehen. Die Hauptkamera im Spiegel funktioniert automatisch, wenn von den anderen Kameras kein Signal übertragen wird.
Bei den zurzeit vorhandenen Rückspiegeln der Personenkraftwagen hat das KM-System das Problem, dass nur ein kleines Display auf Grund der vielen Einbauten in den Spiegel eingesetzt werden kann. Deshalb wird eine zweiteilige Spiegelform genutzt, um ein großes Display im KM-System anzuwenden. Die Spiegelebene besteht aus dem Spiegel im oberen Bereich zur Rückansicht und dem Display im unteren Bereich, der zur seitlich hinteren Ansicht dient. Der Spiegelfuß kann direkt an die Fensterdreieckstelle befestigt werden, um die Spiegelbreite zu verringern. Der Außenspiegel hat die Vorteile eines kleineren Strömungswiderstandes beim Fahren und eines nicht nötigen Anklappen der Außenspiegel des geparkten Fahrzeugs auf Grund der schmalen Bauform.
Mit der Anwendung des KM-Systems wird ein großes Display statt der Spiegelfläche des Außenspiegels an den äußeren Bereichen des Personenkraftwagens angebracht, die für die Seiten- und Rückansicht dienen. Dabei soll das Kameramodul mit einem geeigneten Weiterwinkelobjektiv eingerichtet werden, um den gesamten Bereich neben der Fahrzeugseite zu zeigen. Das KM-System kann mit einem schmalen Rechteckrahmen an der Fensterdreieckstelle nahtlos befestigt werden, um den Strömungswiderstand des Displaygehäuses zu verringern.
Bei den zwei obigen Modellen, zweiteiliges und einteiliges muss der Fahrer die Einstellungen der Spiegelebene zur Änderung des Sichtfeldes kaum bis nicht zu ändern, da die beiden Modelle für die Anzeige der Fahrzeugumgebung vorher unabhängig von einem Fahrzeugführer eingestellt werden können. Wenn es nötig ist, kann der Innenraum des Anzeigengehäuses mit der Luft aus der Klimaanlage temperiert werden, weil das KM-System bei einer extrem hohen oder niedrigen Temperatur schlecht funktionieren könnte.
Die Erfindung wird folgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Schematische Darstellung des Kamera-Monitor-Systems zur Überwachung des toten Winkels oder der Umgebung für Kraftfahrzeuge
2 Einstellung des Kameramoduls
3 Mögliche Anwendungen des Kamera-Monitor-Systems
4 Ermittlung des Totwinkel-Bereichs für Kraftfahrzeuge
5 Darstellung der Abdeckungen der Totwinkel-Bereiche mit dem Kamera-Monitor-System
6 Zur Bildgrößenberechnung einer Seitenkamera für ein großes Kraftfahrzeug
7 Anwendungen des Kamera-Monitor-Systems an Lastkraftwagen und die Darstellung ihrer Bildgröße
8 Spiegelform mit dem Kamera-Monitor-System für Personenkraftwagen
In 1 wurde das KM-System für Personenkraftwagen (A, B), Lastkraftwagen und weitere Kraftfahrzeuge (A, B, C) zusammen dargestellt. Bei dem Personenkraftwagen (A, B) ist das Kameramodul (1a, 1b) am Monitor (2a, 2b) integriert und die Aufnahmen werden ständig auf dem Display angezeigt. Der Monitor und das Kameramodul werden hier mit der Zündung eingeschaltet. Die Rückfahrkamera (3) ist mit dem Kabel für die Rückfahrscheinwerfer (7) verbunden. Sobald der Rückwärtsgang eingelegt wird, wird die Kamera (3) aktiviert und das Bild der Rückseite auf den Monitor (2a) übertragen. Für große Fahrzeuge (A, B, C) werden noch 2 Kameras für die Vorder- (4) und rechte Seite (5) im Monitor (2b) benötigt. Sobald der Rechtsblinker (9) betätigt ist, funktioniert die Seitenkamera (5) und das Bild wird für den rechten Schulterbereich auf dem Display (2b) gezeigt. Wenn der Blinker gelöst wird, funktioniert die Systemkamera (1b) wieder. Die Frontkamera (4) läuft manuell, z. B. mit einem Knopfdruck (8). Damit können die definierten 5 Totwinkel-Bereiche problemlos überwacht werden. Die Bilderübertragung erfolgt mit oder ohne Kabel (6).
Die Kameramodule werden, wie 2 zeigt, für die Spiegel der Fahrerseite und der Beifahrerseite eingestellt. Die im Monitor integrierten Kameramodule sind nicht direkt nach vorne, sondern mit einem geeigneten Winkel nach seitlich links (10) oder rechts (11) eingestellt und für Personen- und Lastkraftwagen unterschiedlich nach unten geneigt, um den Fahrstreifen zu zeigen. Der Einbau des Kameramoduls im Monitor kann links und rechts unterschiedlich sein, weil der Spiegel auf der Beifahrerseite mehr als der Linksspiegel Richtung Fahrzeug gerichtet wird. Deshalb ist das Kameramodul im rechten Spiegel mehr zur Außenseite gewinkelt, um einen gleichen Mittelpunkt der Kamera nach seitlich links hinten sowie rechts hinten einzustellen.
In 3 stellt das KM-System beispielsweise die Anwendungsmöglichkeiten im kleinen (12) und großen (13) Spiegel für Personen- und Lastkraftwagen dar. Das KM-System ist hinter dem Spiegelglas auf dem oberen oder unteren Bereich des rechten und linken Spiegels des Fahrzeuges befestigt. Verschiedenen Größen und Formate des Displays sind möglich, 2 bis 8 Zoll und 16:9 oder 4:3 oder 3:2 usw.
Für die Kameraeinrichtung des KM-Systems muss der Totwinkel-Bereich bekannt sein. In der 4a kann der Totwinkel-Bereich (14) durch die direkten (15) und indirekten (16) Sichtfelder ermittelt werden. Erst wurde der durch den Spiegel sichtbare Bereich (16) für einen ebenen Spiegel durch die beiden Ränder (17b, 17c) und die Mitte (17a) des Spiegelglases theoretisch in der 4b ermittelt, da der Bereich (16) nicht bekannt ist. Dabei wurden Einfallslot (17a), Einfallswinkel (18) und der reflektierte Winkel (19) vom Spiegel berücksichtigt. Je nach Fahrer ist die Einstellung der Außenspiegel sehr unterschiedlich, trotzdem wurden der linke (20a) und der rechte (20b) Außenspiegel bei der Ermittlung des sichtbaren Bereiches vom Spiegel zur Fahrzeugseite gerichtet. Weiterhin wurde für den Schulterblick ein grob geschätzter Winkel (15) verwendet. Das daraus resultierende Ergebnis (4a) zeigt, dass der tote Winkel (14) zwischen dem direkt und indirekt sichtbaren Bereich liegt. Es handelt sich hierbei um einen Personenkraftwagen. Das betrachtete Fahrzeug hat eine Länge von ca. 5 m, eine Breite von 1,9 m und eine Bahnbreite von 3,5 m. Durch das Bild ist zu erkennen, dass ein 5 m langes Fahrzeug, das sich im toten Winkel befindet, nicht gesehen werden kann. Für einen Lastkraftwagen soll die Kamera stärker nach unten geneigt sein als für ein Personenkraftwagen aufgrund der unterschiedlichen Höhe.
In 5 zeigt der schraffierte Bereich (21) das Ergebnis des KM-Systems für den Personenkraftwagen und weist nach, dass das KM-System sehr gut im Straßenverkehr anwendbar ist, weil der tote Winkel mit diesem KM-System vollständig abgedeckt ist. Die Kamera muss einen geeigneten Bildwinkel (22) besitzen, um die Lücke zwischen dem direkt und indirekt sichtbaren Bereich und dem toten Winkel möglichst gering zu halten, ohne dass die Objekte im Bildschirm stark verkleinert und somit weit entfernt aussehen. Bei der Anwendung von einem Weitwinkelobjektiv kann man ein Zoom verwenden. Die Mittelpunkte der Kameras sind hier für beide Seiten in einem gleichen Winkel zur Außenseite gerichtet.
Um die Nutzbarkeit des KM-Systems an den großen Kraftfahrzeugen zu überprüfen, wurde erst das Sichtfeld (23) von einer Kamera in der 6 nach der Entfernung (X1, 28) von dem Fahrzeug ermittelt. Für die Berechnungsmethode der Bildgröße wurde ein dreidimensionales Bild in der 6 skizziert. Wenn der vertikale (30) und horizontale (31, 32) Bildwinkel, das Bildformat, die Einstellungsrichtung, d. h. der Mittelpunkt der Kamera (24) und die Höhe (33) der Kamera bekannt sind, können die Bildgröße, Breite (25, 26) und Länge (27) durch die Winkelfunktionen einfach berechnet werden. Bei der Berechnung sind die 4 Dreiecke ABC, ACC', ABD und ADD' von großer Bedeutung. Die ermittelten Bilder sind in der 7 dargestellt.
Die 7a weißt die Anwendbarkeit des KM-Systems für den Blick zur Seite und seitlich nach hinten nach. Für den seitlich hinteren Bereich wurde ein Kameramodul (1b) im Außenspiegel in einer Höhe von 2,5 m nach unten geneigt (34) und zum Fahrzeug hin seitlich (35) gewinkelt. Der Mittelpunkt der Kamera (24) kann der gleiche wie der Mittelpunkt der Kamera wie bei einem Personenkraftwagen sein. Das Bild der Kamera (36) im Spiegel (2b) überdeckt den Totwinkel-Bereich und überlagert sich mit einem Teil des sichtbaren Bereichs vom Spiegel. Die Bildgröße (37) umfasst eine Fläche von 3 m × 3 m und zeigt den Bereich direkt neben dem Fahrzeug an, wenn die Seitenkamera (5) in einer Höhe von 3 m angebracht und mit einem geeigneten Winkel nach unten gerichtet ist. Dieses Bild (37) ist sinnvoll beim Rechtsabbiegen eines Fahrzeuges. Auf dem Monitor (2b) wird kontinuierlich das Bild (36) gezeigt. Sollte der Rechtsblinker (9) betätigt werden, wird die Kamera (5) aktiviert und das Bild (37) auf dem Monitor (2b) erscheint. In der 7b werden die Kameras für den vorderen nicht sichtbaren Bereich (4) und den seitlichen toten Winkel (5) am Lastkraftwagen in einer Höhe von 3.80 m platziert. Je höher sie liegen, umso größer ist die Bildgröße. Deshalb ist es günstiger, die Kamera an einer hohen Stelle zu befestigen. Die Kamera (4) funktioniert manuell mit einem Knopfdruck (8).
Das Fahrzeug wird durch die Vergrößerung des Außenspiegels breiter. In 8 ist eine zweiteilige Form des Außenspiegels mit dem KM-System dargestellt. Die schmale Spiegelform führt zu einer Minderung der Fahrzeugbreite. Durch das KM-System zeigt der Spiegel (42) den hinteren und das Display den seitlich hinteren Bereich links oder rechts an. Verschiedene Größen des Displays sind bei diesem Modell anwendbar. Zur Ermittlung der minimalen Spiegelbreite (40) wurde hier der Augenabstand bei Menschen angewendet. Die Spiegelbreite wurde unter der Berücksichtigung des Winkels (18a in 4a) zwischen dem Sehstrahl ausgehend vom Fahrzeugführer und dem Einfallslot (17) des Spiegels ausgeglichen, da die zu sehende Spiegelbreite durch das Drehen verkleinert wird. Das einteilige Modell des KM-Systems enthält keinen Spiegelanteil (42) in 8, d. h., es besteht nur aus der Kamera und dem Monitor (A in 1). Bei diesem Modell wird das KM-System mit einem großen Display (ca. 7 Zoll) statt der Spiegelfläche des Außenspiegels an der linken und rechten Fahrzeugaußenseite angebracht, wo man das Bild auf dem Display gut sehen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202004014778 U1 [0003]
DE 202004001725 U1 [0003]
DE 202007001948 U1 [0003]
DE 102004050887 A1 [0003]

Claims

Kamera-Monitor-System (KM-System) zur Überwachung des toten Winkels oder der Umgebung für Kraftfahrzeuge, an den Seiten links, rechts sowie im vorderen und hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass das KM-System aus Kameras oder Kameramoduln zum Erfassen eines Bildes und Farbmonitoren mit Video- und Audioeingang zum Anzeigen des Bildes besteht.
Das KM-System nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kameramodul am Monitor oder am Rand des Spiegelgehäuses mit einem geeigneten Winkel zur Straßenseite integriert und für verschiedene Kraftfahrzeuge unterschiedlich nach unten geneigt ist.
Das KM-System nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kameramodul einen geeigneten Bildwinkel besitzen muss, um die Lücke zwischen den direkt und indirekt sichtbaren Bereichen und dem toten Winkel möglichst gering zu halten, ohne dass die Objekte im Bildschirm stark verkleinert und somit weit entfernt aussehen.
Das KM-System nach Patentanspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Monitor in dem linken und rechten Außenspiegel für alle Fahrzeugarten angebracht ist.
Das KM-System nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Display hinter dem Spiegelglas, auf dem seitlichen, oberen oder unteren Bereich des linken und rechten Außenspiegels des Kraftfahrzeuges befestigt ist.
Das KM-System nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Größen und Formate des Displays möglich sind.
Das KM-System nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen-Kameras, Seiten-, Front- und Rückfahrkamera an dem Monitor mit oder ohne Kabel angeschlossen sind, auf dem die Video-Bilder übertragen werden.
Das KM-System nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitensichtkamera als Ersatz für den Nahbereichsspiegel bei Kraftfahrzeugen für den rechten Seitenblick am oberen Rand der Fahrerkabine oder am Fahrzeugdach nach unten gerichtet wird und sich mit dem Monitor im rechten Außenspiegel verbindet, sodass die Kamera automatisch den Bereich des Seitenblicks zeigt, sobald der rechte Blinker betätigt wird.
Das KM-System nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückfahrkamera, die mit dem Einlegen des Rückwärtsgangs läuft und am linken Monitor angeschlossen ist, noch eine bestimmte Zeit weiterläuft, auch wenn der Rückwärtsgang ausgeschaltet wurde.
Das KM-System nach Patentanspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuartiger Außenspiegel mit KM-System schmaler ist als die jetzige breite Spiegelform und bestehend aus dem Spiegel im oberen Bereich, der zu einer Rückansicht, und dem Display im unteren Bereich, der zu seitlichen hinteren Ansicht führt.
Das KM-System nach Patentanspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Monitor mit dem relativ großen Display statt Spiegelfläche des Außenspiegels an einem gut sichtbaren Bereich des Fahrers an beiden Fahrzeugseiten angebracht wird, das als Seiten- und Rückansicht des Spiegels dient, wenn das Kameramodul mit dem Weiterwinkelobjektiv eingerichtet ist.