-
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zumindest einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der
DE 103 05 010 A1 beschrieben, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bilderzeugung in einem Kraftfahrzeug bekannt. Eine infrarotempfindliche Kamera erzeugt Bilder von der Umgebung des Kraftfahrzeuges. Zur gepulsten Ausleuchtung von Teilbereichen des Bilderfassungsbereiches der Kamera wird eine im nahen infraroten Spektralbereich strahlende Strahlungsquelle verwendet. Die Kamera erzeugt die Bilder durch Erfassung von Teilbildbereichen. Zur Erfassung der Teilbildbereiche wird eine zeitliche Synchronisation mit der gepulsten Ausleuchtung des wenigstens den Teilbildbereich umfassenden Teilbereichs durchgeführt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeug mit zumindest einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung anzugeben.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit zumindest einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Ein Fahrzeug weist zumindest eine Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung auf.
-
Erfindungsgemäß weist eine Laserscanneranordnung der Vorrichtung zumindest eine Sendeeinheit und zumindest eine Empfangseinheit auf, wobei ein Sendebereich der Sendeeinheit und ein Empfangsbereich der Empfangseinheit in Fahrzeugquerachsenrichtung und/oder in Fahrzeughochachsenrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und wobei der Empfangsbereich zumindest teilweise mit einer Abdeckung bedeckt ist, welche für einen Empfangswellenlängenbereich der Empfangseinheit zumindest bereichsweise durchlässig ausgebildet ist.
-
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht große Freiräume bei einer Gestaltung des Fahrzeugs im Bereich der Laserscanneranordnung wobei deren Funktion nicht oder nur vernachlässigbar gering beeinträchtigt ist. Des Weiteren ist die Laserscanneranordnung durch die erfindungsgemäße Lösung auch in Bereichen des Fahrzeugs installierbar, an welchen dies bisher aufgrund von Bauraumkonflikten mit anderen Bauteilen des Fahrzeugs und/oder aus Designgründen nicht möglich war. Dadurch ist beispielsweise eine Kühlluftzufuhr zum Fahrzeug optimierbar, da die Laserscanneranordnung, anders als bisher üblich, in einem Bereich des Fahrzeugs installierbar ist, in welchem die Kühlluftzufuhr nicht durch die Laserscanneranordnung beeinträchtigt ist.
-
Für die Abdeckung bestehen nur geringe Anforderungen an die Formgebung, so dass vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten gegeben sind. Die Abdeckung ist daher an ein Fahrzeugdesign anpassbar und/oder zur Optimierung des Fahrzeugdesigns nutzbar. Zudem ist die Abdeckung aufgrund dieser geringen Anforderungen an die Formgebung kostengünstig und mit einem geringen Fertigungsaufwand herstellbar, wodurch die erfindungsgemäße Lösung insbesondere auch für eine Großserienproduktion von Fahrzeugen geeignet ist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1 schematisch eine Frontansicht eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung,
-
2 schematisch eine Detailansicht einer Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in Draufsicht,
-
3 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Laserscanneranordnung einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung eines Fahrzeugs,
-
4 schematisch ein Funktionsprinzip einer Sendeeinheit einer in Seitenansicht dargestellten Scanneranordnung einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung eines Fahrzeugs,
-
5 schematisch ein Funktionsprinzip einer Empfangseinheit einer in Seitenansicht dargestellten Scanneranordnung einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung eines Fahrzeugs,
-
6 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in Draufsicht,
-
7 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in Draufsicht,
-
8 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in Draufsicht,
-
9 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in Draufsicht,
-
10 schematisch eine Detailansicht einer Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in einer Seitenansicht,
-
11 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in einer Seitenansicht,
-
12 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in einer Seitenansicht,
-
13 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in einer Seitenansicht,
-
14 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in einer Seitenansicht, und
-
15 schematisch eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Fahrzeugfront eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung in einer Seitenansicht.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine Frontansicht eines Fahrzeugs 1 mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung. Diese Vorrichtung umfasst zumindest eine Laserscanneranordnung 2. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung zweckmäßigerweise zumindest eine hier nicht näher dargestellte Verarbeitungs- und Auswerteeinheit und vorzugsweise zumindest eine ebenfalls nicht näher dargestellte Ausgabeeinheit im Fahrzeug 1 zur Ausgabe ermittelter Ergebnisse an einen Fahrzeugführer.
-
Bisher ist eine solche Laserscanneranordnung 2 gemäß Herstellervorgaben eines jeweiligen Herstellers der Laserscanneranordnung 2 unverdeckt am Fahrzeug 1 zu installieren, beispielsweise an der Fahrzeugfront des Fahrzeugs 1 anzuordnen. Die Laserscanneranordnung 2 soll ein vollkommen freies Sichtfeld haben. Eine komplette oder teilweise Verdeckung ihres Sichtfelds würde Transmissionseigenschaften und somit eine maximale Detektionsreichweite der Laserscanneranordnung 2 beeinträchtigen. Daher ist die Laserscanneranordnung 2 üblicherweise in einer Aussparung eines Exterieurbauteils 3, zum Beispiel eines Stoßfängers des Fahrzeugs 1, angeordnet, wie in 2 dargestellt. Für die Integration der Laserscanneranordnung 2 im Fahrzeug 1 sind zudem Anforderungen des Fahrzeugdesigns, Platzkonflikte mit anderen Bauteilen und, je nach Bauraum, zum Beispiel Einschränkung einer Kühlluftzufuhr zu zumindest einer Kühlervorrichtung des Fahrzeugs 1 in Betracht zu ziehen.
-
Die in 3 näher dargestellte Laserscanneranordnung 2, welche zweckmäßigerweise als eine Infrarotlicht-Laserscanneranordnung 2 ausgebildet ist, die zum Beispiel mit Wellenlängen von ca. 905 nm arbeitet, weist zumindest eine Sendeeinheit 4 und zumindest eine Empfangseinheit 5 auf. Die Sendeeinheit 4 und deren Funktionsprinzip ist in 4 näher dargestellt. Die Empfangseinheit 5 und deren Funktionsprinzip ist in 5 näher dargestellt.
-
Die Laserscanneranordnung 2 ist derart ausgebildet, dass ein Sendebereich 6 der Sendeeinheit 4, in welchem, wie in 4 dargestellt, ein Sendesignal SS der Laserscanneranordnung 2 ausgesendet wird, und ein Empfangsbereich 7 der Empfangseinheit 5, in welchem, wie in 5 dargestellt, ein von jeweiligen Zielen reflektiertes Empfangssignal ES empfangen wird, versetzt zueinander angeordnet sind. Wie in den 6 bis 9 dargestellt, ist diese Laserscanneranordnung 2 derart ausgebildet und am Fahrzeug 1, beispielsweise an einer Fahrzeugfront oder an einem Fahrzeugheck, angeordnet, dass der Sendebereich 6 der Sendeeinheit 4 und der Empfangsbereich 7 der Empfangseinheit 5 in Fahrzeugquerachsenrichtung und/oder in Fahrzeughochachsenrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, in den hier dargestellten Beispielen jeweils lediglich in Fahrzeughochachsenrichtung versetzt.
-
Die in 4 dargestellte Sendeeinheit 4 der Laserscanneranordnung 2 weist eine Signalerzeugungseinheit 8 in Form einer Lichtquelle, zweckmäßigerweise einer Infrarotlichtquelle, auf, welche das Sendesignal SS auf einen rotierenden Sendespiegel 9 abstrahlt, der das Sendesignal SS über den Sendebereich 6 der Sendeeinheit 4 abstrahlt. Dadurch wird eine sequentielle Abtastung des Sichtbereichs der Laserscanneranordnung 2 erreicht.
-
Die in 5 dargestellte Empfangseinheit 5 der Laserscanneranordnung 2 weist einen rotierenden Empfangsspiegel 10 auf, welcher das pro Zeitschritt aus einer Richtung über den Empfangsbereich 7 einfallende Empfangssignal ES auf einen beispielsweise als Fotodiode ausgebildeten Sensor 11 der Empfangseinheit 5 weiterleitet.
-
Diese Ausbildung und vorzugsweise auch eine entsprechende Betriebsweise der Laserscanneranordnung 2 ermöglicht es, wie in den 6 bis 9 gezeigt, zumindest den Empfangsbereich 7 der Empfangseinheit 5 zumindest teilweise mit einer Abdeckung 12 zu bedecken, welche für einen Empfangswellenlängenbereich der Empfangseinheit 5, genauer gesagt für den Empfangswellenlängenbereich der mittels der Empfangseinheit 5 empfangbaren Empfangssignale ES, zumindest bereichsweise durchlässig ausgebildet ist, d. h. zumindest ein Bereich der Abdeckung 12 ist durchlässig für diesen Empfangswellenlängenbereich, welchen die Laserscanneranordnung 2 für ihre Detektionsaufgaben nutzt, zum Beispiel durchlässig, d. h. transparent oder zumindest transluzent, für Infrarotlicht eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs. Dadurch kann ein jeweiliges Empfangssignal ES die Abdeckung 12 unbeeinflusst oder mit einer vernachlässigbar geringen Störung durchdringen und ist von der Empfangseinheit 5 empfangbar.
-
Zweckmäßigerweise erstreckt sich, wie in den 6 bis 9 dargestellt, die Abdeckung 12 über weitere Bereiche der Laserscanneranordnung 2, mit Ausnahme des Sendebereichs 6 der Sendeeinheit 4. Dies ermöglicht eine optimierte Anpassung des Fahrzeugbereichs, in welchem die Laserscanneranordnung 2 am Fahrzeug 1 angeordnet ist, an ein jeweiliges Fahrzeugdesign. Der Sendebereich 6 der Sendeeinheit 4 bleibt frei, um die Funktion der Laserscanneranordnung 2 nicht zu beeinträchtigen. D. h. die Abdeckung 12 bedeckt lediglich den Empfangsbereich 7 oder Teile des Empfangsbereichs 7, aus dem die Empfangseinheit 5 ihr Nutzsignal empfängt, und vorzugsweise Teile des Bereichs, in dem weder die Sendeeinheit 4 mit ihrem Sendebereich 6 noch die Empfangseinheit 5 mit ihrem Empfangsbereich 7 liegen.
-
Bei dieser Laserscanneranordnung 2 wird vorzugsweise ein jeweiliges Empfangssignal ES derart ausgewertet, dass eine Streuung durch die Abdeckung 12 vernachlässigbar ist. Die Empfangseinheit 5 sammelt das gesamte Empfangssignal ES, beispielsweise das gesamte einfallende Infrarotlicht, richtungsunabhängig. Eine jeweilige Richtungsinformation ermittelt die Laserscanneranordnung 2 bzw. die Vorrichtung, welche die Laserscanneranordnung 2 umfasst, aus einer zum jeweiligen Empfangszeitpunkt korrespondierenden Senderichtung der Sendeeinheit 4, d. h. aus deren jeweiligem Abstrahlwinkel.
-
Die Laserscanneranordnung 2 ist in einer Aussparung an der Fahrzeugfront oder, in anderen Ausführungsbeispielen, am Fahrzeugheck angeordnet. Da sie beispielsweise Abmessungen von ca. 105 × 60 × 100 mm aufweist, ist ein Bauraum erforderlich, in welchem die Laserscanneranordnung 2 derart angeordnet ist, dass eine ordnungsgemäße Funktion sowohl der Laserscanneranordnung 2 als auch anderer Bauteile des Fahrzeugs 1, zum Beispiel einer Kühlervorrichtung, sichergestellt ist. Das Fahrzeug 1 kann auch eine Mehrzahl solcher Laserscanneranordnungen 2 aufweisen, an der Fahrzeugfront und/oder am Fahrzeugheck.
-
Die auf die beschriebene Weise bereichsweise über der Laserscanneranordnung 2 angeordnete Abdeckung 12 ist vorzugsweise als Bauteil einer Außenstruktur des Fahrzeugs 1 ausgebildet. Dabei ist die Abdeckung 12 bevorzugt an ein jeweiliges Fahrzeugdesign angepasst, d. h. sie ist als ein Designbauteil des Fahrzeugs 1 ausgebildet. Die Abdeckung 12 kann beispielsweise als ein Lamellenlüftungsgitter ausgebildet sein, wie in den 7 und 8 dargestellt, oder als ein Rautenmuster, wie in 9 gezeigt. Sie kann des Weiteren auch homogen ausgebildet sein, wie in 6 gezeigt. D. h. sie erstreckt sich homogen beispielsweise über den gesamten Empfangsbereich 7 der Empfangseinheit 5 der Laserscanneranordnung 2, aus welchem die Empfangseinheit 5 ihr Nutzsignal, d. h. das Empfangssignal ES, empfängt, ohne jegliche Oberflächentextur oder Oberflächenstrukturierung.
-
Alternativ zur homogenen Ausbildung kann die Abdeckung 12 zumindest ein zusätzliches Gestaltungselement und/oder eine Oberflächentextur und/oder eine Oberflächenstrukturierung aufweisen. Ein solches zusätzliches Gestaltungselement kann sich zumindest über einen Teilbereich des Empfangsbereichs 7 der Empfangseinheit 5 der Laserscanneranordnung 2 erstrecken, aus welchem die Empfangseinheit 5 ihr Nutzsignal, d. h. das Empfangssignal ES, empfängt. Dieses Gestaltungselement kann beispielsweise als ein Gitter, eine Zierleiste oder ähnliches ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Abdeckung 12 und dieses zusätzliche Gestaltungselement aus dem gleichen Material ausgebildet. Bei dieser Ausbildung der Abdeckung 12 überlappt das zusätzliche Gestaltungselement vorzugsweise nur teilweise mit dem Empfangsbereich 7 der Empfangseinheit 5 der Laserscanneranordnung 2, aus dem die Empfangseinheit 5 ihr Empfangssignal ES empfängt. Die Abdeckung 12 ist also nicht vollständig geschlossen, die Laserscanneranordnung 2 ist von außen noch sichtbar. Lediglich das beispielsweise als Zierleiste oder als offenes Gitter ausgebildete Gestaltungselement überlappt mit dem Empfangsbereich 7 der Empfangseinheit 5 der Laserscanneranordnung 2.
-
Die 10 bis 15 zeigen schematisch Detailansichten verschiedener Ausführungsformen der Fahrzeugfront des Fahrzeugs 1 mit der Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung, jeweils in einer Seitenansicht. Dabei sind die Abdeckung 12 und/oder das zumindest eine Gestaltungselement jeweils hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften optimiert ausgebildet.
-
Die Abdeckung 12 ist in allen Ausführungsformen zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass das Empfangssignal ES, welches auf die Empfangseinheit 5 einfällt; nicht durch die Abdeckung 12 in andere Bereiche der Laserscanneranordnung 2 gestreut, gebeugt oder reflektiert wird. Dies kann durch entsprechende Formgebung der Abdeckung 12 und/oder des zumindest einen zusätzlichen Gestaltungselementes nach optischen Maßgaben erreicht werden. Eine wie eine Linse bündelnde Form sorgt dafür, dass trotz der Abdeckung 12 weiterhin die maximal mögliche Signalleistung des Empfangssignals ES an der Empfangseinheit 5 ankommt, wie in den 10 bis 13 gezeigt. Die Empfangsleistung wird zwar nicht mehr homogen über der Empfängerfläche, d. h. über dem Empfangsbereich 7 der Empfangseinheit 5, verteilt sein, aber bei dem vorliegenden Funktionsprinzip der Laserscanneranordnung 2 hat dies keine Nachteile zur Folge. Allein die insgesamt aufgenommene Empfangsleistung ist entscheidend für die Funktion der Laserscanneranordnung 2. Eine Ablenkung, Streuung oder Bündelung der Signalanteile des Empfangssignals ES ist daher tolerierbar, da die Empfangseinheit 5 alle Signalanteile aufintegriert. Diese Bedingung ist für einen gesamten Winkelbereich zu erfüllen, in dem die Laserscanneranordnung 2 abstrahlt und empfängt.
-
Die Abdeckung 12 und/oder das zumindest eine zusätzliche Gestaltungselement kann/können auch so ausgeführt sein, dass das Empfangssignal ES bei Sichtwinkeln, die aus funktionaler Sicht eine geringere Reichweite benötigen als im Hauptsichtwinkel, abgeschwächt wird, wie in 14 gezeigt. Im Hauptsichtwinkel bzw. Hauptsichtbereich HS der Empfangseinheit 5, welcher durch gestrichelte Linien abgegrenzt ist, wird durch die Ausbildung der Abdeckung 12 und/oder des zumindest einen zusätzlichen Gestaltungselementes eine maximale Reichweite erzielt, in darüber hinaus gehenden Sichtwinkeln bzw. Bereichen ist eine Signalabschwächung, dargestellt durch einen gestrichelten Signalanteil des Empfangssignals ES erlaubt.
-
Typischerweise ist die maximale Detektionsentfernung der Laserscanneranordnung 2 nicht über dem gesamten Sichtbereich konstant. Die Abdeckung 12 und/oder das zumindest eine Gestaltungselement kann/können daher auch so ausgeführt sein, dass das Empfangssignal ES, wie in 15 gezeigt, bei großen Sichtwinkeln verstärkt wird, falls dies aus funktionaler Sicht nötig ist. Gleichzeitig würde dabei das Empfangssignal ES bei zentralen Sichtwinkeln geschwächt werden. Wie in 15 dargestellt, wird dadurch das über den Hauptsichtbereich HS einfallende Empfangssignal ES oder dessen über den Hauptsichtbereich HS einfallender Anteil geschwächt, wie durch die gestrichelt dargestellten und durch die Abdeckung 12 abgelenkten Signalanteile gezeigt, während ein von außerhalb des Hauptsichtbereichs HS einfallendes Empfangssignal ES oder dessen Signalanteil verstärkt wird, wie anhand der von außerhalb des Hauptsichtbereichs HS einfallenden und vollständig in Richtung des Empfangsbereichs 7 abgelenkten Signalpfeile des Empfangssignals ES dargestellt. Dies ist zum Beispiel durch eine Linsengeometrie mit entsprechendem optischen Verhalten und Brennpunkt erreichbar.
-
Die in den Figuren gezeigten und oben beschriebenen Ausbildungen der Abdeckung 12 und/oder des zumindest einen zusätzlichen Gestaltungselementes sind lediglich beispielhaft und symbolhaft und schematisch stark vereinfacht. Für bündelndes, streuendes oder ähnliches optisches Verhalten sind die Abdeckung 12 und/oder das zumindest eine zusätzliche Gestaltungselement nach jeweiligen optischen Maßgaben gemäß der bekannten Strahlenoptik zu dimensionieren.
-
Als Werkstoff für die Abdeckung 12 und/oder für das zumindest eine zusätzliche Gestaltungselement sind Materialien geeignet, die durchlässig im Wellenlängenbereich der Laserscanneranordnung 2 sind, insbesondere Kunststoffe wie zum Beispiel Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA).
-
Durch die beschriebene Ausbildung der Laserscanneranordnung 2 und insbesondere durch die beschriebene Anordnung und Gestaltung der Abdeckung 12 werden die Detektionseigenschaften der Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Durch den Einsatz der Abdeckung 12, welche die Systemperformance der Vorrichtung zur Erfassung der Fahrzeugumgebung und ihrer zumindest einen Laserscanneranordnung 2 nicht wesentlich stört, entstehen große Freiräume bei der Gestaltung des Fahrzeugdesigns. Zugleich werden durch die Erschließung alternativer, bislang aus Designgründen nicht verfügbarer Einbaupositionen Platzkonflikte mit anderen Bauteilen gelöst und je nach Bauraum zum Beispiel Einschränkungen der Kühlluftzufuhr zu zumindest einer Kühlervorrichtung des Fahrzeugs 1 umgangen. Durch die geringen Anforderungen an die Formgebung der Abdeckung 12 ermöglicht diese eine sowohl kostengünstige als auch fertigungstechnisch mit geringem Aufwand herstellbare und serientaugliche Einbaulösung.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Laserscanneranordnung
- 3
- Exterieurbauteil
- 4
- Sendeeinheit
- 5
- Empfangseinheit
- 6
- Sendebereich
- 7
- Empfangsbereich
- 8
- Signalerzeugungseinheit
- 9
- Sendespiegel
- 10
- Empfangsspiegel
- 11
- Sensor
- 12
- Abdeckung
- ES
- Empfangssignal
- HS
- Hauptsichtbereich
- SS
- Sendesignal
-
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
-
