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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkameravorrichtung, mit einer an und/oder in einer Kraftfahrzeugkarosserie angeordneten Kamera, ferner mit einer Steuereinheit, und mit zumindest einem der Kamera vorgeschalteten Optikelement.
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Bei einer Fahrzeugkameravorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus entsprechend der
DE 10 2011 106 957 A1 ist zusätzlich eine Reinigungseinrichtung vorgesehen, welche zur Reinigung einer mit der Kamera zusammenwirkenden optischen Fläche dient. Die optische Fläche ist ortsfest in Bezug auf das zugehörige Kraftfahrzeug angeordnet, wohingegen sich ein Reinigungselement von einer Ausgangsposition in eine Reinigungsposition bringen lässt. Die optische Fläche kann Bestandteil der Optik der Kamera sein, beispielsweise eine Linse der Kamera. Insgesamt wird die Reinigung einer Kameraoptik respektive einer der Optik vorgeschalteten Schutzfläche in technisch einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht.
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Daneben befasst sich der einschlägige Stand der Technik nach der
DE 20 2005 007 509 U1 mit einem Kamerasystem für ein Fahrzeug, bei dem ein zugehöriges Kameramodul mit einer bewegbaren Abdeckung für die Kamera ausgerüstet ist oder werden kann. Zu diesem Zweck ist die Abdeckung mit einem Verstellantrieb ausgerüstet, welcher die Abdeckung beim Einschalten der Kamera öffnet und beim Ausschalten der Kamera schließt. Aus diese Weise wird ein Rückfahrkamerasystem für ein Fahrzeug geschaffen, welches auf einfache Weise in Verbindung mit verschiedenen Zugmaschinen und Aufliegern bzw. Anhängern verwendet werden kann.
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Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, stößt jedoch dann an Grenzen, wenn die Einbauposition der Fahrzeugkameravorrichtung ungünstig ist respektive keinen mehr oder minder geraden Verlauf der Lichtstrahlen zulässt. Außerdem können besonders stark verschmutzende Bereiche der Kraftfahrzeugkarosserie nicht oder nur mit erheblichem Aufwand mit den bekannten Fahrzeugkameravorrichtungen ausgerüstet werden. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Fahrzeugkameravorrichtung so weiter zu entwickeln, dass auch ungünstig gestaltete Einbauorte genutzt werden können sowie besonders hohe Verschmutzungsgrade der Kraftfahrzeugkarosserie in diesem Bereich dennoch bei einwandfreier Funktionsweise zu beherrschen sind.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Fahrzeugkameravorrichtung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement wenigstens bei Freigabe der Kamera durch die Steuereinheit vor die Kamera bewegbar ist.
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In diesem Zusammenhang lässt sich das Optikelement vorteilhaft zumindest in eine aktive Position bei der Freigabe der Kamera und eine passive Position bei einer Sperrung der Kamera bewegen. Außerdem ist das Optikelement im Allgemeinen so ausgelegt, dass einfallende und von der Kamera wiederzugebende Lichtstrahlen gebrochen und/oder umgelenkt werden. Grundsätzlich ist auch eine Beugung der einfallenden Lichtstrahlen alternativ oder zusätzliche möglich.
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Im Rahmen der Erfindung kommt also typischerweise ein spezielles Optikelement zum Einsatz, nämlich meistens eine solches, welches die einfallenden Lichtstrahlen umlenkt. Dabei hat sich besonders ein sogenanntes Reflexionsprisma als günstig erwiesen. Ein solches Reflexionsprisma bzw. Umlenkprisma ist von seiner Grundfläche her allgemein als gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck ausgelegt, bei dem die beiden senkrecht aufeinander stehenden Flächen Ein- und Austrittsflächen für das einfallende und austretende Licht bilden, wohingegen die dritte Fläche als Reflexions- bzw. Umlenkfläche fungiert. Meistens wird das Licht senkrecht auf die Eintrittsfläche geführt. Mit Hilfe des Reflexionsprismas können beispielsweise Vorgänge mit Hilfe der nachgeschalteten Kamera beobachtet werden, die sich unter einem Winkel abspielen, meistens im rechten Winkel zur Längserstreckung der Kamera.
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Alternativ oder zusätzlich kann die gewünschte Umlenkung auch ganz simpel unter Rückgriff auf einen oder mehrere Spiegel erfolgen. Dabei lassen sich nicht nur ebene Spiegel denken, sondern auch Hohlspiegel eingesetzt werden, um eine Vergrößerung des Sichtwinkels der Kamera mit Hilfe des Optikelementes zu erreichen.
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Eine solche Vergrößerung des Sichtwinkels der Kamera ist auch in dem Fall denkbar, dass als Optikelement eine Linse oder auch eine Linsenanordnung zum Einsatz kommen, mit deren Hilfe die einfallenden Lichtstrahlen gebrochen werden, bevor sie auf die sie aufnehmende Kamera treffen. Eine solche Linse verfügt bekanntermaßen über zwei lichtbrechende Flächen und kann ebenso wie der eine oder die mehreren Spiegeln zur Umlenkung der Lichtstrahlen genutzt werden, um den Sichtwinkel der Kamera zu vergrößern. Bekanntermaßen bezeichnet der Sichtwinkel der Kamera einen maximalen Öffnungswinkel, innerhalb dessen die Kamera einfallende Lichtstrahlen noch registriert. Dieser Öffnungswinkel mag in einer horizontalen und/oder vertikalen Ebene liegen.
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Meistens wird der Sichtwinkel in einer horizontalen Ebene angegeben. Mit Hilfe des wahlweise bei Freigabe der Kamera vor die Kamera bewegten Optikelementes lässt sich nun dieser Sichtwinkel bei Bedarf vergrößern. Außerdem ist das Optikelement durch die wahlweise Umlenkung und/oder Brechung der Lichtstrahlen in der Lage, auch beispielsweise "schräg" einfallende Lichtstrahlen in die Kamera umzulenken. Das heißt, mit Hilfe des Optikelementes ist die Kamera in der Lage, gleichsam "um die Ecke" schauen zu können.
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Schließlich liegen im Rahmen der Erfindung auch Optikelemente, mit deren Hilfe die einfallenden Lichtstrahlen alternativ oder zusätzlich gebeugt werden. Eine solche Beugung oder Diffraktion bezeichnet die Ablenkung der Lichtstrahlen an einem Hindernis. Tatsächlich kann es sich in diesem Zusammenhang bei dem Optikelement um ein Beugungsgitter oder einen Beugungsspalt handeln. In diesem Fall nimmt die Kamera jedoch kein Bild der Umgebung (mehr) auf, so dass Optikelemente zur Beugung der einfallenden Lichtstrahlen in diesem Kontext in der Praxis nicht oder allenfalls in Kombination mit Spiegeln, Linsen, Reflexionsprismen etc. eingesetzt werden.
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Im Ergebnis wird eine Fahrzeugkameravorrichtung im Rahme der Erfindung zur Verfügung gestellt, die sich zunächst einmal an praktisch beliebigem Ort innerhalb der Karosserie einbauen lässt. Denn am Einbauort ist nicht notwendigerweise ein gradliniger Einfall der Lichtstrahlen erforderlich. Vielmehr können mit Hilfe des der Kamera vorgeschalteten Optikelementes auch einfallende Lichtstrahlen umgelenkt werden, so dass die erfindungsgemäße Fahrzeugkameravorrichtung grundsätzlich in der Lage ist, "um die Ecke" zu blicken und das dortige Geschehen zu beobachten sowie einem Fahrzeugführer auf einem Bildschirm darzustellen.
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Hinzu kommt, dass mit Hilfe des der Kamera vorgeschalteten Optikelementes grundsätzlich der Sichtwinkel der Kamera vergrößert werden kann. Zu diesem Zweck mag das Optikelement typischerweise um eine senkrechte Achse verschwenkt werden. Dadurch lassen sich auch Lichtstrahlen jenseits des meistens in der horizontalen Ebene begrenzten Sichtwinkels der Kamera gleichsam einfangen und auf die Kamera umlenken. Das heißt, mit Hilfe des Optikelementes ist die erfindungsgemäße Fahrzeugkameravorrichtung in der Lage, einen gewünschten Beobachtungsbereich praktisch "abzuscannen". Der Fahrzeugführer erhält also eine Art Panoramabild auf einem an die Kamera ausgangsseitig angeschlossenen Bildschirm, welcher meistens an oder in einem Armaturenbrett angeordnet ist. Grundsätzlich kann das fragliche Kamerabild aber auch von innen her auf die Frontscheibe projiziert werden, und zwar in der Art eine "Head up-Displays".
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Durch diese universelle Auslegung der Fahrzeugkameravorrichtung und die zusätzliche Tatsache, dass das Optikelement (nur) bei Freigabe der Kamera durch die Steuereinheit vor die Kamera bewegt bzw. gefahren wird, lässt sich die erfindungsgemäße Fahrzeugkameravorrichtung darüber hinaus auch an besonders verschmutzten Bereichen einsetzen. Denn an dieser Stelle kann das Optikelement in seiner passiven Position bei Sperrung der Kamera eine geschützte Anordnung annehmen und wird dauerhaft und zielgenau vor Verschmutzungen geschützt beispielsweise in einem speziellen Gehäuse. Hierzu trägt ergänzend der Umstand bei, dass der Kamera nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ein Abdeckelement zugeordnet ist. Dabei kann die Auslegung insgesamt so getroffen werden, dass das der Kamera zugeordnete Abdeckelement und das der Kamera vorgeschaltete Optikelement wechselweise vor die Kamera gefahren werden.
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Das heißt, die aktive Position des Optikelementes bei Freigabe der Kamera korrespondiert dazu, dass das Optikelement vor die Kamera gefahren wird. Dahingegen korrespondiert die passive Position des Optikelementes und die Sperrung der Kamera dazu, dass das Optikelement die fragliche passive Position einnimmt und anstelle dessen das Abdeckelement vor die Kamera gefahren wird.
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Als Optikelement kann allgemein die bereits angesprochene Linse und/oder das Reflexionsprisma und/oder der Spiegel eingesetzt werden. Außerdem bezeichnet der Begriff Optikelement alternativ oder zusätzlich noch einen oder mehrere Lichtleiter bzw. eine Lichtleiteranordnung. Mit Hilfe dieser Lichtleiteranordnung wird der Einbauort der Kamera noch weiter flexibilisiert. Denn die Lichtleiteranordnung sorgt dafür, dass das von der Kamera aufgenommene Bild beispielsweise von einem Karoserieaußenbereich ins Innere der Karosserie übertragen wird, nämlich an einen geschützten Ort, an dem sich die Kamera befindet. In diesem Fall sind dann meistens auch keine zusätzliche Abdeckungen der Kamera in ihrer gesperrten Position erforderlich.
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Um wenigstens das Optikelement von der aktiven Position in die passive Position und zurück bewegen zu können, ist das Optikelement vorteilhaft mit zumindest einem Stellantrieb ausgerüstet. Bei diesem Stellantrieb kann es sich um einen sogenannten Kleinstantrieb handeln. Ein solcher Kleinstantrieb zeichnet sich meistens dadurch aus, dass ein elektrischer Motor über ein optionales Getriebe eine Spindel in Rotationen versetzt. Auf der Spindel ist eine Spindelmutter gelagert, die als Folge der Rotationen der Spindel lineare Stellbewegungen vollführt.
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Das heißt, das Optikelement und bedarfsweise auch das Abdeckelement lassen sich jeweils mit einem Linearantrieb und hier einem Kleinstantrieb beaufschlagen. Alternativ oder zusätzlich kann an dieser Stelle aber auch ein Schwenkantrieb zum Einsatz kommen. In einem solchen Fall ist meistens ein elektrischer Motor in Verbindung mit einem Getriebe verbaut und sorgt für die gewünschten Schwenkbewegungen des Optikelementes und gegebenenfalls des Abdeckelementes. Beide Antriebe sind vorteilhaft als Kleinstantriebe ausgelegt, verfügen also über nur geringfügige Abmessungen und sind für den Einsatz im Kraftfahrzeug prädestiniert. Ein Beispiel für einen solchen Kleinstantrieb wird in der
WO 2006/069564 A2 der Anmelderin beschrieben, auf die ausdrücklich verwiesen sei.
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Im Ergebnis wird eine Fahrzeugkameravorrichtung zur Verfügung gestellt, die sich an praktisch beliebigem Ort im Innern oder auch an der Peripherie der zugehörigen Kraftfahrzeugkarosserie anbringen lässt. Durch das wahlweise vor die Kamera bewegbare Optikelement können auch nicht unmittelbar von der Kamera erfasste Lichtstrahlen aufgenommen und auf einem beispielsweise ausgangsseitig an die Kamera angeschlossene Bildschirm wiedergegeben werden. Außerdem sorgt der Wechsel des Optikelementes von der passiven Position in die aktive Position und zurück für einen optimalen Schutz, so dass etwaige Verschmutzungen praktisch nicht zu befürchten sind.
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Diese Auslegung wird noch dadurch verbessert und ergänzt, dass der Kamera ein Abdeckelement zugeordnet ist. Dabei wechseln sich Abdeckelement und Optikelement regelmäßig in ihrer Position vor der Kamera ab. Außerdem kann das Abdeckelement mit einer Reinigungseinheit für die Kamera und/oder das Optikelement ausgerüstet sein, so dass zusätzlich etwaige Verschmutzungen der Kamera und/oder des Optikelementes beherrscht werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
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1 die erfindungsgemäße Fahrzeugkameravorrichtung in einem Einbauzustand,
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2 die prinzipielle Funktionsweise der Fahrzeugkameravorrichtung in einer ersten Variante,
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3 eine abgewandelte zweite Variante der Fahrzeugkameravorrichtung und
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4 eine weitere dritte Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren ist eine Fahrzeugkameravorrichtung dargestellt, die mit einer Kamera 1 ausgerüstet ist. Die Kamera 1 kann an und/oder in einer Kraftfahrzeugkarosserie 2 angeordnet sein. Bei der Kraftfahrzeugkarosserie 2 handelt es sich nicht einschränkend um eine Personenkraftfahrzeugkarosserie. Nach dem Ausführungsbeispiel ist die Kamera 1 in eine Blinkleuchte eingebaut. Alternativ oder zusätzlich kann die Kamera 1 aber auch in eine Bremsleuchte 3, eine Rückfahrleuchte 4 oder sogar in eine dritte Bremsleuchte 5 eingebaut werden.
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Anhand der Darstellungen nach den 2 bis 4 wird nun der Detailaufbau der erfindungsgemäßen Fahrzeugkameravorrichtung deutlich. Neben der bereits angesprochenen Kamera 1 ist noch eine Steuereinheit 6 vorgesehen. Die Kamera 1 ist an die Steuereinheit 6 angeschlossen. Außerdem speist die Steuereinheit 6 einen Monitor bzw. allgemein eine Wiedergabeeinheit 7, die beispielsweise im Innern der Kraftfahrzeugkarosserie 2 angeordnet sein mag. Außerdem beaufschlagt die Steuereinheit 6 einen Elektromotor 8.
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Im Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 8 mit einem nachgeschalteten Getriebe 9 ausgerüstet. Das Getriebe 9 setzt sich im Wesentlichen aus einem auf einer Abtriebswelle des Elektromotors 8 befindlichen kleinen Zahnrad und einem damit kämmenden größeren Zahnrad zusammen. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen denkbar. Auf diese Weise wird insgesamt ein Stellantrieb 8, 9 bzw. 8, 9, 10, 11 zur Verfügung gestellt. Im Rahmen der Varianten nach den 3 und 4 kommt lediglich die Kombination aus Elektromotor 8 und nachgeschaltetem Getriebe 9 zum Einsatz. Demgegenüber ist bei der Variante nach der 2 der dortige Stellantrieb 8, 9, 10, 11 zusätzlich noch mit einer Spindel 10 und einer Spindelmutter 11 ausgerüstet.
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Auf diese Weise lassen sich Rotation des Elektromotors 8 über das Getriebe 9 in entsprechende Rotationen der Spindel 10 umwandeln, die an das ausgangsseitige Zahnrad des Getriebes 9 angeschlossen ist. Dadurch vollführt die Spindelmutter 11 entsprechende Linearbewegungen, wie sie in der 2 angedeutet sind. Bei dem dortigen Stellantrieb 8, 9, 10, 11 handelt es sich folglich um einen Linear-Stellantrieb 8, 9, 10, 11. – Demgegenüber fungieren die Kombination aus dem Elektromotor 8 und dem nachgeschalteten Getriebe 9 bei den Varianten nach den 3 und 4 als Schwenk-Stellantrieb 8, 9. Das deuten entsprechende Doppelpfeile in den zugehörigen Figuren an.
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Die Kamera 1 ist mit zumindest einem vorgeschalteten Optikelement 12 ausgerüstet. Bei dem Optikelement 12 handelt es sich im Rahmen der 2 um eine Linse. Auch bei der Variante nach der 3 kommt eine Linse zum Einsatz, die dort jedoch zusätzlich in ein Abdeckelement 13 eingebettet ist. Das Optikelement 12 nach der 4 ist als Reflexionsprisma bzw. Umlenkprisma ausgebildet.
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Anhand einer vergleichenden Betrachtung der 2 und 4 wird deutlich, dass das Optikelement 12 jeweils einfallende Lichtstrahlen bricht (2) und/oder umlenkt (4). Durch die mögliche Lichtbrechung mit Hilfe des Optikelementes 12, wie sie beispielsweise bei der Variante nach 2 dargestellt ist, kann ein Sichtwinkel α der Kamera 1 vergrößert werden, nämlich bis zu einem Sichtwinkel β (bei vorgeschaltetem Optikelement 12).
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Von besonderer erfinderischer Bedeutung ist der Umstand, dass sich das Optikelement 12 wenigstens bei Freigabe der Kamera 1 durch die Steuereinheit 6 vor die Kamera 1 bewegen lässt. Tatsächlich nimmt das Optikelement 12 wenigstens 2 Positionen ein, nämlich eine in den 2 bis 4 durchgezogen gezeichnete aktive Position und eine teilweise gestrichelt dargestellte passive Position. In der passiven Position gelangen folglich die Lichtstrahlen direkt – ohne Zwischenschaltung des Optikelementes 12 – bis zur Kamera 1 bzw. bis zu einer Öffnung 14 in der Kamera 1, falls die Öffnung 14 nicht mit der Abdeckung 13 abgedeckt ist. Die Öffnung 14 in der Kamera 1 kann mit einer Scheibe verschlossen sein.
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Nach dem Ausführungsbeispiel arbeiten das Optikelement 12 einerseits und das Abdeckelement 13 andererseits wechselweise. Das heißt, die aktive Position des Optikelementes 12 korrespondiert zur passiven Position des Abdeckelementes 13 und umgekehrt. In der passiven Position des Abdeckelementes 13 ist dieses gleichsam neben der Kamera 1 angeordnet. Demgegenüber gehört die aktive Position des Abdeckelementes 13 dazu, dass das Abdeckelement 13 die Öffnung 14 der Kamera 1 verschließt und bedeckt.
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Die Einnahme der verschiedenen Positionen des Optikelementes 12 und optional des Abdeckelementes 13 wird mit Hilfe der Steuereinheit 6 vorgegeben. Tatsächlich sorgt die Steuereinheit 6 bei einem Freigabesignal der Kamera 1 dafür, dass zumindest dann das Optikelement 12 vor die Kamera bewegt wird und seine in den 2 bis 4 durchgezogen dargestellte aktive Position einnimmt. Ein solches Freigabesignal mag beispielsweise dazu korrespondieren, dass von einem Bediener ein Rückwärtsgang eingelegt wird und folgerichtig die im Ausführungsbeispiel als Rückwärtskamera ausgelegte Fahrzeugkameravorrichtung aktiviert werden soll. Demgegenüber erfolgt beim Wechsel von beispielsweise dem Rückwärtsgang zu einem Vorwärtsgang ein Sperrsignal bzw. wird eine Sperrung der Kamera 1 mit Hilfe der Steuereinheit 6 bewirkt. Denn die Steuereinheit 6 verarbeitet die entsprechenden Signale (Freigabesignal und Sperrsignal).
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Wie bereits erläutert, kann es sich bei dem Optikelement 12 auch um ein Reflexionsprisma handeln, wie es in der 4 dargestellt ist. Dieses Reflexionsprisma lässt sich um eine Achse 15 verschwenken, und zwar mit Hilfe des Schwenk-Stellantriebes 8, 9. Dadurch lassen sich auch schräg einfallende Lichtstrahlen von der Kamera 1 aufnehmen und auf der Ausgabeeinheit 7 wiedergeben. Die dazu gehörenden Schwenkbewegungen sind durch einen Doppelpfeil in der 4 angedeutet.
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Im Rahmen der Variante nach der 3 führt eine Schwenkbewegung um die dortige Achse bzw. Schwenkachse 15 mit Hilfe des Schwenk-Stellantriebes 8, 9 dazu, dass das Optikelement 12 von seiner durchgezogen dargestellten aktiven Position in seine gestrichelte Position (passive Position) überführt wird. Zugleich wird das Abdeckelement 13 von seiner zuvor eingenommenen passiven Position in die aktive Position überführt und verdeckt die Öffnung 14 in der Kamera 1.
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Das Abdeckelement 13 kann schließlich noch mit einer lediglich in 2 angedeuteten Reinigungseinheit 16 ausgerüstet sein. Bei der Reinigungseinheit 16 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Bürste, einen Reinigungsbelag etc., welcher bzw. welche rückseitig des Abdeckelementes 13 angeordnet ist oder sind. Auf diese Weise ist die Reinigungseinheit 16 in der Lage, die Kamera 1 zu reinigen bzw. die dort vorgesehene und die Öffnung 14 verschließende Scheibe oder Glasabdeckung. Grundsätzlich kann die Reinigungseinheit 16 auch für eine Reinigung des Optikelementes 16 bei Bedarf sorgen. Das ist jedoch nicht dargestellt.
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Der jeweilige Stellantrieb 8, 9; 8, 9, 10, 11 ist im Ausführungsbeispiel jeweils als Kleinstantrieb ausgebildet und verfügt über minimale Abmessungen, die vorliegend im Bereich von wenigen Zentimetern angesiedelt sind. Dadurch lässt sich der Stellantrieb 8, 9; 8, 9, 10, 11 problemlos in die Karosserie 2 am Einbauort der Kamera 1 integrieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011106957 A1 [0002]
- DE 202005007509 U1 [0003]
- WO 2006/069564 A2 [0019]
