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GEBIET DER ERFINDUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf ein Distanzermittlungssystem und insbesondere auf ein Distanzermittlungssystem unter Verwendung von holografischen Techniken in einem Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Distanzermittlungssysteme, die einen Distanzschätzwert zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt bereitstellen, können in einer Anzahl von Situationen nützlich sein. Als ein Beispiel kann das Einparken in eine relativ kleine Garage oder Parklücke für einige Personen eine Herausforderung sein. Ein inkorrektes Parken eines Fahrzeugs in einen begrenzten Garagenraum kann zu einer Beschädigung der Fahrzeugkarosserie führen (z. B. verursacht durch ein Garagentor, ein anderes Fahrzeug oder ein anderes Hindernis). Einparkhilfesysteme werden verwendet, um Hindernisse anzugeben, die sich während des Parkens vor oder hinter einem Fahrzeug befinden. Als ein Beispiel kann ein Fahrzeug einen oder mehrere Ultraschallsensoren umfassen, die verwendet werden können, um einen Distanzschätzwert zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt oder einer Fläche bereitzustellen. Während derartige ultraschallsensorbasierte Systeme relativ zu einem großen Objekt oder einer großen Fläche nützlich sein können, können sie Schwierigkeiten beim Detektieren von Distanzen hinsichtlich ungleichmäßigen Flächen oder Objekten aufweisen.
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Als weiteres Beispiel umfassen einige Typen von Einparkhilfesystemen eine Bildgebungseinrichtung, wie beispielsweise eine Kamera, die an einem vorderen Abschnitt oder einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angebracht ist. Die Kamera erlangt Bilddaten, die einen sichtbaren Bereich entweder vor oder hinter dem Fahrzeug darstellen. Das Einparkhilfesystem kann dann dem Fahrer eine Rückmeldung liefern, um anzugeben, wie das Fahrzeug in eine Garage oder Parklücke manövriert werden soll. Derartige Systeme beruhen typischerweise darauf, dass der Fahrer die Bilddaten interpretiert.
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Dementsprechend ist es erwünscht, ein verbessertes Distanzermittlungssystem bereitzustellen, das diese Nachteile beseitigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Distanzermittlungssystem für ein Fahrzeug eine Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen eines Musters, das durch ein holografisches codiertes Medium in funktionaler Verbindung mit einem Aktor und in Verbindung mit einer Quelle für elektromagnetische Strahlung, die kohärente elektromagnetische Wellen erzeugt, erzeugt wird. Das Distanzermittlungssystem umfasst auch einen Bildgeber und ein Distanzermittlungsmodul in Verbindung mit dem Bildgeber. Der Bildgeber ist ausgestaltet, um Bilddaten zu erlangen, die ein Sichtfeld von dem Fahrzeug darstellen. Das Distanzermittlungsmodul ist ausgestaltet, um zumindest ein Merkmal des Musters in den Bilddaten zu lokalisieren und eine geschätzte Distanz zwischen dem Bildgeber und dem zumindest einen Merkmal des Musters auf der Grundlage von zumindest teilweise einer bekannten Position der Vorrichtung, einer bekannten Position des Bildgebers und einer Anordnung des Musters zu ermitteln.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Distanzermittlung in einem Fahrzeug, dass kohärente elektromagnetische Wellen von einer Quelle für elektromagnetische Strahlung an einem holografischen codierten Medium in funktionaler Verbindung mit einem Aktor gelenkt werden. Der Aktor wird gesteuert, um das holografische codierte Medium derart zu bewegen, dass ein Muster erzeugt wird. Es werden Bilddaten erlangt, die ein Sichtfeld von dem Fahrzeug darstellen. Es wird zumindest ein Merkmal des Musters in den Bilddaten lokalisiert, um eine detektierte Position des zumindest einen Merkmals in den Bilddaten festzulegen. Eine geschätzte Distanz zwischen dem Bildgeber und dem zumindest einen Merkmal wird auf der Grundlage von zumindest teilweise einer bekannten Position der Vorrichtung, einer bekannten Position des Bildgebers und einer Anordnung des Musters ermittelt.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen lediglich beispielhaft, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
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1 eine Darstellung eines beispielhaften Distanzermittlungssystems in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
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2 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung, die zum Erzeugen und Anzeigen eines Musters an einer Projektionsfläche ausgestaltet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 und 4 mehrere Muster gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen;
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5 ein Beispiel eines holografischen codierten Mediums und eines Aktors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6 ein anderes Beispiel eines holografischen codierten Mediums und eines Aktors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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7 ein Prozessflussdiagramm, das ein Verfahren zur Distanzermittlung unter Verwendung von holografischen Techniken in einem Fahrzeug zeigt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Es sei angemerkt, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Wie hierin verwendet beziehen sich die Begriffe Modul und Submodul auf eine Verarbeitungsschaltung, die einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC von application specific integrated circuit), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zugeordnet oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, umfassen kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem holografischen codierten Medium ausgestattet, das ein holografisches Muster umfasst. Das holografische codierte Medium wird durch einen Aktor getrieben, um eine Bewegung des holografischen Musters relativ zu einer Quelle für elektromagnetische Strahlung hervorzurufen, die dazu dient, kohärente elektromagnetische Wellen zu dem holografischen Muster zu lenken. Kohärente elektromagnetische Wellen beziehen sich auf elektromagnetische Strahlung, die eine gemeinsame Frequenz und Phase aufweist, und können jeden Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums, wie beispielsweise sichtbares oder unsichtbares Licht, sowie andere bekannte Formen von elektromagnetischer Strahlung umfassen. Die Steuerung der Quelle für elektromagnetische Strahlung ist mit einer Bewegung des holografischen codierten Mediums synchronisiert, um kohärente elektromagnetische Wellen zu Zielabschnitten des holografischen codierten Mediums zu vorbestimmten Zeitpunkten zu lenken, so dass das holografische Muster ein Muster eines projizierten Bilds an einer Projektionsfläche erzeugt. Es wird zumindest ein Merkmal des Musters eines projizierten Bilds detektiert, und es wird eine Distanz basierend auf zumindest teilweise einer bekannten Position einer Vorrichtung einer holografischen Projektion, einer bekannten Position eines Bildgebers/einer Kamera und einer Anordnung des Musters eines projizierten Bilds berechnet.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist in 1 ein Distanzermittlungssystem 5 allgemein als Teil eines Fahrzeugs 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 kann ein beliebiges bodenbasiertes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug, ein Lastwagen oder dergleichen, sein. Das Distanzermittlungssystem 5 umfasst ein Distanzermittlungsmodul 16, das mit einem Einparkhilfesteuermodul 22 integriert sein kann oder mit diesem in Verbindung stehen kann. Obwohl das Distanzermittlungssystem 5 als Teil des Fahrzeugs 10 gezeigt ist, kann das Distanzermittlungssystem 5 in anderen Umgebungen verwendet werden und kann es tragbar sein oder auf mehrere Strukturen verteilt sein.
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Das Einparkhilfesteuermodul 22 ist ausgestaltet, um unter Verwendung eines Fahrzeugkommunikationsnetzes 26 mit mehreren Fahrzeugsystemen 24 gekoppelt zu sein. Das Einparkhilfesteuermodul 22 kann direkt mit dem Distanzermittlungsmodul 16 gekoppelt sein oder kann mit dem Distanzermittlungsmodul 16 über das Fahrzeugkommunikationsnetz 26 kommunizieren. Das Fahrzeugkommunikationsnetz 26 kann eine Anzahl von Schnittstellen und Kommunikationsverbindungen umfassen. Beispielsweise kann das Einparkhilfesteuermodul 22 mit einer nach hinten gerichteten Vorrichtung 32, mit einer nach vorn gerichteten Vorrichtung 34, mit einem Lenkwinkelsensor 40, mit einem nach hinten gerichteten Bildgeber 46, mit einem nach vorn gerichteten Bildgeber 56 und mit anderen in der Technik bekannten Fahrzeugsensorsystemen gekoppelt sein.
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Die nach hinten gerichtete Vorrichtung 32 dient dazu, ein Muster 36 an einer hinteren Projektionsfläche 37 zu erzeugen und anzuzeigen. Ähnlich dient die nach vorn gerichtete Vorrichtung 34 dazu, ein Muster 42 an einer vorderen Projektionsfläche 43 zu erzeugen und anzuzeigen. Die Muster 36 und 42 können innerhalb oder außerhalb eines für den Menschen sichtbaren Bereichs von Wellenlängen liegen, die durch die Vorrichtungen 32 und 34 auf der Grundlage von Quellen für elektromagnetische Strahlung ausgesendet werden, die dazu dienen, kohärente elektromagnetische Wellen zu lenken. Die hintere Projektionsfläche 37 und die vordere Projektionsfläche 43 können eine Fahrfläche, z. B. der Boden, auf dem die Räder 38 des Fahrzeugs 10 fahren, sein. Wenn das Fahrzeug 10 in die Nähe anderer Objekte oder Flächen manövriert wird, wie beispielsweise bei einer Parksituation, kann sich die hintere Projektionsfläche 37 von der vorderen Projektionsfläche 43 darin unterscheiden, dass sie ein(e) oder mehrere vertikale, winkelige oder nicht planare Objekte oder Flächen, z. B. andere Fahrzeuge, umfasst.
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Der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 erlangt Bilddaten bezüglich eines hinteren sichtbaren Bereichs oder Sichtfelds (FOV von field of view) 47. Die nach hinten gerichtete Vorrichtung 32 ist ausgestaltet, um das Muster 36 an der hinteren Projektionsfläche 37 in dem FOV 47 derart anzuzeigen, dass es durch den nach hinten gerichteten Bildgeber 46 als Bilddaten detektiert werden kann. Ähnlich erlangt der nach vorn gerichtete Bildgeber 56 Bilddaten bezüglich eines vorderen sichtbaren Bereichs oder FOV 57. Die nach vorn gerichtete Vorrichtung 34 ist ausgestaltet, um das Muster 42 an der vorderen Projektionsfläche 43 in dem FOV 57 derart anzuzeigen, dass es durch den nach vorn gerichteten Bildgeber 56 detektiert werden kann. Der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 und der nach vorn gerichtete Bildgeber 56 können jeweils eine nicht stereographische Kamera mit einzelner Linse umfassen, wobei das FOV 47 das FOV 57 nicht überlappt. Das Distanzermittlungssystem 5 kann auch andere Bildgeber umfassen, um andere Sichtfelder (nicht gezeigt) zu erfassen. Beispielsweise können ein oder mehrere Bildgeber auf einer Fahrerseite 28 des Fahrzeugs 10, z. B. integriert mit einem Fahrerseitenspiegel 30, installiert sein. Ferner können ein oder mehrere Bildgeber auf einer Beifahrerseite 29 des Fahrzeugs 10, z. B. integriert mit einem Beifahrerseitenspiegel 31 oder Sensoren einer aktiven Sicherheit (nicht gezeigt), installiert sein. Jeder zusätzliche Bildgeber kann eine entsprechende Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen eines Musters für eine Distanzermittlung aufweisen. Bildgeber, wie beispielsweise der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 und der nach vorn gerichtete Bildgeber 56, müssen nicht unbedingt nur auf für den Menschen sichtbares Licht empfindlich sein, sondern können ausgestaltet sein, um eine Vielzahl von elektromagnetischen Wellenlängen in dem elektromagnetischen Spektrum zu detektieren. Beispielsweise können bei Ausführungsformen Bildgeber mit einer Wellenlänge von sichtbarem Licht, einer ultravioletten Wellenlänge, einer Infrarotwellenlänge oder einer Funkwellenlänge arbeiten. Jeder Bildgeber, wie beispielsweise der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 und der nach vorn gerichtete Bildgeber 56, können einen Erfassungsbereich, z. B. einen ladungsgekoppelten Baustein, umfassen, der ausgestaltet ist, um eine elektromagnetische Wellenlänge zu detektieren, die kohärenten elektromagnetischen Wellen entspricht, die durch die Vorrichtungen 32 und 34 ausgesendet werden.
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Das Einparkhilfesteuermodul 22 kann auch mit einer Vielzahl von Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen 58 in einem Fahrgastraum 59 des Fahrzeugs 10 gekoppelt sein, wie beispielsweise mit einer Benutzerschnittstelle 60 und einem Getriebeschalthebel 62. Die Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen 58 sind in der Nähe einer Fahrzeugbedienerposition 66 angeordnet. Die Benutzerschnittstelle 60 kann ein Touchscreen-basiertes System oder ein anderes System mit nicht auf Berührung basierender Anzeige mit zugehörigen Eingaben, wie beispielsweise Knöpfen, sein. Der Getriebeschalthebel 62 kann verwendet werden, um auszuwählen, welcher Bildgeber für eine Distanzschätzung verwendet werden soll. Wenn sich beispielsweise der Getriebeschalthebel 62 im Rückwärtsbetrieb befindet, kann der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 für eine Distanzschätzung verwendet werden, während der nach vorn gerichtete Bildgeber 56 für eine Distanzschätzung verwendet werden kann, wenn sich der Getriebeschalthebel 62 in einer Vorwärtsfahreinstellung/einem Vorwärtsgang befindet. Der Lenkwinkelsensor 40 kann einen Lenkwinkel relativ zu den Rädern 38 und/oder einer aktuellen Stellung eines Fahrzeuglenkrads 68 erzeugen. Es können sowohl eine Trajektorie in Längsrichtung als auch ein Rotationswinkel (z. B. seitlich) für Bildgeber des Fahrzeugs 10 eingestellt und angepasst werden, wenn sich der Getriebeschalthebel 62 in einem beliebigen Zustand befindet. Beispielsweise können der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 und der nach vorn gerichtete Bildgeber 56 aktiv umpositioniert werden, um ein gewünschtes Sichtfeld bereitzustellen. Bei einer anderen Ausführungsform sind der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 und der nach vorn gerichtete Bildgeber 56 relativ zu dem Fahrzeug 10 an festen bekannten Positionen installiert.
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Ungeachtet dessen, ob die Positionen der Bildgeber 46, 56 und/oder der Vorrichtungen 32, 34 fest oder anpassbar sind, kennt das Distanzermittlungsmodul 16 die Positionsinformation der Bildgeber 46, 56 und der Vorrichtungen 32, 34 relativ zu dem Fahrzeug 10 als Referenzrahmen. Beispielsweise kann bei einer festen Ausgestaltung die Positionsinformation als konstante Werte gespeichert sein, welche die Position in mehreren Achsen relativ zu einem oder mehreren Referenzpunkten an dem Fahrzeug 10 definieren können. Bei einer anpassbaren Ausgestaltung können ein oder mehrere Positionssensoren (nicht gezeigt) eine Positionsinformation, z. B. Winkel relativ zu einem oder mehreren Referenzpunkten, bereitstellen, so dass die Position der Bildgeber 46, 56 und der Vorrichtungen 32, 34 dem Distanzermittlungsmodul 16 bekannt ist.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform steuert das Distanzermittlungsmodul 16 die Anzeige des Musters 36 durch die Vorrichtung 32 und das Erfassen der zugehörigen Bilddaten durch den nach hinten gerichteten Bildgeber 46 und/oder die Anzeige des Musters 42 durch die Vorrichtung 34 und das Erfassen der zugehörigen Bilddaten durch den nach vorn gerichteten Bildgeber 56. Das Distanzermittlungsmodul 16 ist ausgestaltet, um zumindest ein Merkmal 41 des Musters 36, 42 in den Bilddaten zu lokalisieren und eine geschätzte Distanz zwischen dem Bildgeber 46, 56 und dem zumindest einen Merkmal 41 basierend zumindest teilweise auf einer bekannten Position der Vorrichtung 32, 34, einer bekannten Position des Bildgebers 46, 46 und einer Anordnung des Musters 36, 42 zu ermitteln. Änderungen der Bilddaten können als beobachtete Bewegung des zumindest einen Merkmals 41 relativ zu einer bekannten Zeitdifferenz zwischen Erfassungszeiten mehrerer Instanzen von Bilddaten detektiert werden. Die beobachtete Bewegung des zumindest einen Merkmals 41 kann auch oder alternativ relativ zu zumindest einem anderen Merkmal 45 ermittelt werden. Das Verfolgen des gleichen Merkmals an unterschiedlichen Positionen kann verwendet werden, um mehrere Distanzschätzwerte zu ermitteln, und kann auch für eine Fehlerprüfung für ungewöhnlich große Abweichungen verwendet werden.
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Ein Merkmal 41, 45 kann ein bestimmtes Muster oder ein Schwerpunkt eines Musters sein, das oder der verwendet wird, um einen absoluten oder relativen Ort zu ermitteln. Da das Distanzermittlungsmodul 16 die Anzeige des Musters 36, 42 zusammen mit dem Erfassen von Bilddaten steuert und mit der Kenntnis von Anordnung und Winkeln der Vorrichtungen 32, 34 und Bildgeber 46, 56 relativ zu dem Fahrzeug 10 programmiert sein kann, können in der Technik bekannte Triangulationstechniken verwendet werden, um Distanzen zwischen dem Fahrzeug 10 und Objekten oder Flächen, an denen das Muster 36, 42 angezeigt wird, zu schätzen. Geschätzte Distanzen können hinsichtlich des Fahrzeugs 10 von 1 als am weitesten vorstehender Punkt basierend auf einer Fahrtrichtung, z. B. eine vordere Stoßstange beim Vorwärtsfahren und eine hintere Stoßstange beim Rückwärtsfahren, definiert werden. Es kann eine zusätzliche Zustandsinformation des Fahrzeugs 10 beim Berechnen geschätzter Distanzen in Betracht gezogen werden, wie beispielsweise Lenkwinkel und Stellung der Räder 38 des Fahrzeugs 10. Die geschätzten Distanzen können durch Verwenden mehrerer Berechnungsiterationen zum Herausfiltern von Ausreißerdatenpunkten, die durch Rauschen, Beleuchtungsschwankungen und andere potentielle Fehlerquellen hervorgerufen werden können, bestätigt werden.
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Obwohl das Beispiel von 1 einen nach hinten gerichteten Bildgeber 46 mit einer entsprechenden nach hinten gerichteten Vorrichtung 32 und einen nach vorn gerichteten Bildgeber 56 mit einer entsprechenden nach vorn gerichteten Vorrichtung 34 zeigt, sind die Ausführungsformen nicht derart eingeschränkt. Ausführungsformen können zusätzliche oder weniger Bildgeber und Vorrichtungen umfassen. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform des Fahrzeugs 10 nur der nach hinten gerichtete Bildgeber 46 mit der nach hinten gerichteten Vorrichtung 32 umfasst sein. Ferner muss es zwischen einem Bildgeber und einer Vorrichtung zum Erzeugen und Anzeigen eines Musters keine Eins-zu-Eins-Beziehung geben. Beispielsweise können mehrere Vorrichtungen verwendet werden, um separate oder überlappende Muster innerhalb eines FOV eines Bildgebers zu erzeugen. Bei einer anderen Ausführungsform weisen mehrere Bildgeber ein überlappendes FOV auf, das auf ein durch eine einzelne Vorrichtung erzeugtes Muster gerichtet ist.
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2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung 200, die ausgestaltet ist, um ein Muster 210 an einer Projektionsfläche 202 zu erzeugen und anzuzeigen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 200 ist eine beispielhafte Ausführungsform der nach hinten gerichteten Vorrichtung 32 und/oder der nach vorn gerichteten Vorrichtung 34 von 1. Dementsprechend kann das Muster 210 das Muster 36 und/oder das Muster 42 von 1 darstellen und kann die Projektionsfläche 202 die hintere Projektionsfläche 37 und/oder die vordere Projektionsfläche 43 von 1 darstellen. Die Projektionsfläche 202 stellt eine Fläche dar, die sich außerhalb des Fahrzeugs 10 von 1 befindet und nicht Teil dieses ist. Das Muster 210 umfasst zumindest ein Merkmal 41 für eine Verfolgung für eine Distanzschätzung und kann zumindest ein anderes Merkmal 45 für eine Distanzschätzung umfassen.
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Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 200 einen Controller 204, einen Aktor 205, eine Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung, die kohärente elektromagnetische Wellen 211 erzeugt und in funktionaler Verbindung mit dem Aktor 205 angeordnet ist, und ein holografisches codiertes Medium 208, das in Verbindung mit der Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung angeordnet ist, wobei das holografische codierte Medium 208 ein holografisches Muster 209 umfasst. Der Aktor 205 kann einen beliebigen Typ von Einrichtung umfassen, der dazu dient, die Bewegung des holografischen codierten Mediums 208 zu steuern, und eine auf einem Motor basierende oder eine nicht auf einem Motor basierende Einrichtung, wie beispielsweise eine Formgedächtnismetalleinrichtung, eine piezoelektrische Einrichtung und dergleichen, umfassen. Die Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung kann eine bestimmte elektromagnetische Wellenlänge ausgeben, die ausgewählt wird, um der Bemessung des holografischen Musters 209 zu entsprechen. Beispielsweise kann die Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung ein Laser, ein Hochfrequenzsender oder eine andere Quelle für kohärente elektromagnetische Wellen sein. Der Controller 204 dient dazu, die Synchronisation der kohärenten elektromagnetischen Wellen 211 von der Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung mit einer Position des holografischen codierten Mediums 208 wie durch den Aktor 205 getrieben zu steuern, um ein Muster 210 an einer Projektionsfläche 202 auf der Grundlage des Lenkens der kohärenten elektromagnetischen Wellen 211 zu verschiedenen Abschnitten des holografischen Musters 209 zu verschiedenen Zeitpunkten zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform treibt der Controller 204 ein Impulssteuersignal 207 für die Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung zum Steuern der Synchronisation der kohärenten elektromagnetischen Wellen 211 mit dem holografischen codierten Medium 208. Der Controller 204 stellt dem Aktor 205 zumindest ein Steuersignal 212 bereit, um eine Bewegung des holografischen codierten Mediums 208 zu aktivieren und zu steuern, welches an einer Kopplung 214 funktional mit dem Aktor 205 verbunden ist. Der Controller 204 kann auch ein Rückkopplungssignal 213 von dem Aktor 205 empfangen, um eine Rückkopplungsschleife zu unterstützen. Das Rückkopplungssignal 213 kann eine Position oder Geschwindigkeit bereitstellen, die mit dem Aktor 205 und/oder dem holografischen codierten Medium 208 in Verbindung steht.
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Bei einer Ausführungsform kann das Muster 210 ein nicht homogenes Muster, eine Kontur einer geometrischen Form, ein Logo, ein oder mehrere alphanumerische Zeichen, ein Bild jeder Art, eine Form jeder Art oder eine Kombination der vorstehenden Muster umfassen. Ferner kann das Muster 210 zweidimensional (2D) oder dreidimensional (3D) und über die Zeit beweglich sein. Die Bewegung des Musters 210 kann in Form eines Änderns eines Anzeigemusters über einer Zeitdauer, eines Umpositionierens des Anzeigemusters über einer Zeitdauer oder einer Kombination hiervon erfolgen.
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Wie oben erläutert kann das Muster 210 verschiedene Anordnungen einnehmen, kann es jedoch auch zwischen verschiedenen Anordnungen wechseln und kann es die gleiche Anordnung intermittierend, gleichzeitig oder nacheinander anzeigen oder Anordnungen in verschiedenen Zeitintervallen wechseln lassen. Beispielsweise und nun mit Bezugname auf 1–3 ist das Muster 210, wenn die Vorrichtung 200 für eine Navigations- oder Fahrunterstützung verwendet wird, ein Muster aus sichtbarem Licht und kann es ein Linksabbiegerpfeil 210.1, ein gerader Pfeil 210.2 oder ein Rechtsabbiegerpfeil 210.3 sein, wobei eine Anzeige eines bestimmten Pfeils 210.1–210.3 auf der Grundlage von Vorrichtungsbefehlen 203 ermittelt werden kann, die an dem Controller 204 von 2 empfangen werden. Die Vorrichtungsbefehle 203 können an dem Fahrzeugkommunikationsnetz 26 von dem Distanzermittlungsmodul 16 von 1 empfangen werden. Das Distanzermittlungsmodul 16 von 1 kann auf der Grundlage eines detektierten Zustands des Fahrzeugs 10 von 1 Vorrichtungsbefehle 203 auswählen, um bekannte Musteranordnungen zu erzeugen. Beispielsweise kann ein über Lenkwinkelsensor 40 von 1 ermittelter Lenkwinkel zu Änderungen der Vorrichtungsbefehle 203 hinsichtlich lenkempfindlichen Lichtmustern, wie beispielsweise eine Pfeilrichtung, führen.
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Bei einer Ausführungsform dient die Vorrichtung 200 dazu, jeden der Pfeile 210.1–210.3 einzeln zu erzeugen, wobei die Bewegung in Form von Änderungen von Länge 216 und/oder Breite 218 vorliegt. Beispielsweise können die Pfeile 210.1–210.3 mit der Zeit von einem kleinem Muster zu einem großen Muster oder umgekehrt variieren, wobei jede Anzahl von Musteranordnungen mit Zwischengröße zwischen einer Folge von Bildern von der ersten Größe bis zur zweiten Größe angezeigt wird. Bei einer anderen Ausführungsform schaltet sich die Anzeige der Pfeile 210.1–210.3 in festen oder variablen Zeitintervallen aus und ein. Jeder der Pfeile 210.1–210.3 kann als Merkmal 41 von 1 und 2 für eine Verfolgung hinsichtlich Änderungen, die zwischen den mehreren Zeitpunkten detektiert werden, verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform werden ein oder mehrere Submerkmale, wie beispielsweise eine Pfeilspitze 215, als Merkmale 41 von 1 und 2 verwendet, um Änderungen der Bilddaten zwischen den mehreren Zeitpunkten zu detektieren. Ein Pfeilende 217 ist ein Beispiel für zumindest ein anderes Merkmal 45 von 1 und 2, das relativ zu zumindest einem Merkmal 41 von 1 und 2, wie beispielsweise der Pfeilspitze 215, beobachtet werden kann.
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4 zeigt ein Gittermuster 210.4 als Anordnung von Muster 210 von 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dem Beispiel von 4 kann sich das Gittermuster 210.4 dynamisch hinsichtlich seiner Größe ändern. Bei einer anderen Ausführungsform wird das Gittermuster 210.4 nicht angezeigt, sondern als Ausrichtungsreferenz für mehrere Bilder 220 mit Gitterabstand verwendet. Die Bilder 220 mit Gitterabstand können einfache Muster sein, wie beispielsweise Flecken oder Punkte mit Licht oder konzentrierter elektromagnetischer Energie. Die Bilder 220 mit Gitterabstand müssen nicht alle sofort ausgegeben werden, sondern können mit einer festen oder zufälligen Abfolge projiziert werden. Beispielsweise können eine Projektion und Abtastabfolge vom Quer- und Aufwärts/Abwärts-Rastertyp verwendet werden. Als weiteres Beispiel wird in einem ersten Zeitintervall ein Bild 220.1 mit Gitterabstand projiziert, wird in einem zweiten Zeitintervall ein Bild 220.2 mit Gitterabstand projiziert und wird in einem dritten Zeitintervall ein Bild 220.3 mit Gitterabstand projiziert. Das selektive Projizieren der Bilder 220 mit Gitterabstand erscheint als das Muster 210, wobei zumindest eine beleuchtete Instanz eines Bilds 220.1–220.3 mit Gitterabstand zumindest ein Merkmal 41 von 1 und 2 bereitstellt, welches auch verfolgt werden kann, um Änderungen hinsichtlich Bilddaten zwischen mehreren Zeitpunkten zu detektieren. Das Gittermuster 210.4 und/oder die Bilder 220 mit Gitterabstand können mit einem relativ geringen Intensitätsniveau angezeigt werden, um die Sichtbarkeit für den Menschen zu reduzieren, wenn eine sichtbare elektromagnetische Wellenlänge verwendet wird, wobei sie immer noch durch einen Bildgeber, wie beispielsweise die Bildgeber 46, 56 von 1, detektiert werden können. Bei einer anderen Ausführungsform können das Gittermuster 210.4 und/oder die Bilder 220 mit Gitterabstand mit einer Wellenlänge angezeigt werden, die für den Menschen nicht sichtbar ist, jedoch durch einen Bildgeber, z. B. eine Infrarotkamera, detektiert werden kann.
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Während sich die hierin offenbarten Ausführungsformen auf bestimmte geometrische Formen für das in 3 und 4 dargestellte Muster 210 beziehen, sei angemerkt, dass eine derartige Bezugnahme lediglich einem Erläuterungszweck dient und dass der Schutzumfang der Erfindung nicht nur auf die erwähnten bestimmten Formen beschränkt ist. Formen und Größen, die alternativ zu den hierin erläuterten sind, werden in Betracht gezogen und als innerhalb des Schutzumfangs der offenbarten Erfindung liegend betrachtet. Beispielsweise kann ein scheinbar zufälliges Muster, wie beispielsweise ein Quick Response-Code (QR-Code), als Anordnung des Musters 210 verwendet werden. Während sich hierin offenbarte Ausführungsformen auf nur drei Pfeile 210.1–210.3 und ein Gittermuster 210.4 mit drei beleuchteten Bildern 220.1–220.3 mit Gitterabstand beziehen, sei angemerkt, dass eine derartige Bezugnahme nur Erläuterungszwecken dient und dass der Schutzumfang der Erfindung nicht derart eingeschränkt ist, sondern eine beliebige Anzahl von Mustern, die für einen hierin offenbarten Zweck geeignet sind, umfasst.
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Bezug nehmend auf 2 steht der Controller 204 bei einer Ausführungsform in Signalverbindung mit dem Aktor 205, der Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung und einem oder mehreren anderen Systemen, die Vorrichtungsbefehle 203 bereitstellen. Bei einer Ausführungsform dient ein durch den Controller 204 ausgeführter Steueralgorithmus dazu, das Muster 210 in Ansprechen auf eine detektierte Zustandsänderung des Fahrzeugs 10 von 1, wie sie durch die Vorrichtungsbefehle 203 angegeben werden kann, und gemäß anderen hierin offenbarten Ausführungsformen zu erzeugen. Ferner wird durch Verwenden des Controllers 204 zum Ändern der Position des holografischen codierten Mediums 208 relativ zu der Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung in Betracht gezogen, dass das Muster 210 erzeugt werden kann.
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5 zeigt ein Beispiel eines holografischen codierten Mediums 208.1 und eines Aktors 205.1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei der Ausführungsform von 5 ist das holografische codierte Medium 208.1 eine Platte, wie beispielsweise eine optische Platte, und ist der Aktor 205.1 ein Motor, der dazu dient, die Platte zu drehen. Der Aktor 205.1 kann ein Gleichstrommotor (DC-Motor von direct current motor), wie beispielsweise ein Festplattenmotor, sein, der durch den Controller 204 von 2 gesteuert wird. Das holografische codierte Medium 208.1 umfasst ein holografisches Muster 209.1, das dazu dient, in Kombination mit der Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung und dem Controller 204 von 2 ein Muster 210 zu erzeugen. Das holografische Muster 209.1 kann unter Verwendung von bekannten Techniken zur Erzeugung eines holografischen Musters auf das holografische codierte Medium 208.1 codiert werden. Eine Timing-Pulsation der Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung über das Impulssteuersignal 207 von 2 ermöglicht eine Synchronisation der kohärenten elektromagnetischen Wellen 211 mit einem gewünschten Abschnitt des holografischen Musters 209.1, um zusammen das Muster 210 zu erzeugen.
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6 zeigt ein weiteres Beispiel eines holografischen codierten Mediums 208.2 und eines Aktors 205.2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Beispiel von 6 ist der Aktor 205.2 eine piezoelektrische Einrichtung, die dazu dient, das holografische codierte Medium 208.2 schwingen zu lassen. Die Schwingung des holografischen codierten Mediums 208.2 kann durch zumindest ein Steuersignal 212 gesteuert werden, das durch den Controller 204 von 2 erzeugt wird, um eine gesteuerte oszillierende Bewegung hervorzurufen. Eine Timing-Pulsation der Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung über das Impulssteuersignal 207 von 2 ermöglicht eine Synchronisation der kohärenten elektromagnetischen Wellen 211 mit einem gewünschten Abschnitt des holografischen Musters 209.2, um zusammen das Muster 210 zu erzeugen.
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7 ist ein beispielhaftes Prozessflussdiagramm, das ein Verfahren 700 für eine Distanzermittlung für das Fahrzeug 10 von 1 darstellt. Dementsprechend wird das Verfahren 700 in Bezug auf 1–7 beschrieben. Angesichts der Offenbarung sei angemerkt, dass die Reihenfolge der Operationen in dem Verfahren 700 nicht auf die sequentielle Ausführung wie in 7 dargestellt beschränkt ist, sondern dass sie je nach Bedarf und gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer oder mehreren abweichenden Reihenfolgen durchgeführt werden können. Es sei ferner angemerkt, dass ein oder mehrere Schritte hinzugefügt oder entfernt werden können, ohne den Gedanken des Verfahrens zu ändern.
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Das Verfahren 700 beginnt in Kasten 702 und kann periodisch durchgeführt werden, wenn die Distanzermittlung aktiviert ist. In Schritt 704 werden kohärente elektromagnetische Wellen 211 von einer Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung zu einem holografischen codierten Medium 208 in funktionaler Verbindung mit einem Aktor 205 gelenkt. Die Quelle 206 für elektromagnetische Strahlung kann ein Laser oder eine andere Quelle für elektromagnetische Strahlung sein.
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In Schritt 706 wird der Aktor 205 gesteuert, um das holografische codierte Medium 208 zu bewegen, so dass ein Muster 210 erzeugt wird. Das holografische codierte Medium 208 umfasst ein holografisches Muster 209. Das Muster 210 wird auf der Grundlage des Lenkens der kohärenten elektromagnetischen Wellen 211 zu dem holografischen Muster 209, während das holografische codierte Medium 208 durch den Aktor 205 getrieben wird, um sich zu bewegen, erzeugt. Das holografische codierte Medium 208 kann eine Platte, z. B. das holografische codierte Medium 208.1, sein, und der Aktor 205 kann ein Motor sein, der dazu dient, die optische Platte zu drehen, z. B. der Aktor 205.1. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Aktor 205 eine piezoelektrische Einrichtung, z. B. der Aktor 205.2, die dazu dient, das holografische codierte Medium 208.2 schwingen zu lassen. Das Muster 210, das ein sich bewegendes Lichtmuster sein kann, kann auf der Grundlage eines detektierten Zustands des Fahrzeugs 10 ausgewählt werden.
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In Kasten 708 werden Bilddaten, die ein Sichtfeld, wie beispielsweise FOV 47 oder 57 von 1, darstellen, von dem Fahrzeug 10 durch einen Bildgeber, wie beispielsweise den nach hinten gerichteten Bildgeber 46 oder den nach vorn gerichteten Bildgeber 56 von 1, erlangt. In Kasten 710 wird zumindest ein Merkmal 41 des Musters 210 in den Bilddaten lokalisiert. Das zumindest eine Merkmal 41 kann einen Pfeil 210.1–210.3, eine Pfeilspitze 215, ein Gittermuster 210.4, ein oder mehrere Bilder 220 mit Gitterabstand oder andere derartige Merkmale umfassen. Es kann eine Bildverarbeitungstechnik, wie beispielsweise eine skaleninvariante Merkmalstransformation, verwendet werden, um das zumindest eine Merkmal 41 des Musters 210 in den Bilddaten zu lokalisieren und eine detektierte Position des zumindest einen Merkmals 41 festzulegen. Eine erwartete Position des zumindest einen Merkmals 41 in den Bilddaten kann auf der Grundlage von Positionsdaten, die mit dem holografischen codierten Medium 208 in Verbindung stehen, in Kombination mit einer bekannten Position des Bildgebers, wie beispielsweise des nach hinten gerichteten Bildgebers 46 oder des nach vorn gerichteten Bildgebers 56 von 1, relativ zu dem Fahrzeug 10 ermittelt werden.
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In Kasten 712 wird eine geschätzte Distanz zwischen dem Fahrzeug 10 und dem zumindest einen Merkmal 41 basierend zumindest teilweise auf einer bekannten Position der Vorrichtung 200, einer bekannten Position des Bildgebers 46, 56 und einer Anordnung des Musters 210 unter Verwendung von beispielsweise Triangulationstechniken ermittelt. In den Bilddaten können Änderungen zwischen mehreren Zeitpunkten als beobachtete Bewegung des zumindest einen Merkmals 41 detektiert werden. Die beobachtete Bewegung des zumindest einen Merkmals 41 kann relativ zu zumindest einem anderen Merkmal 45 ermittelt werden, z. B. eine Differenz zwischen den Bildern 220.1 mit Gitterabstand, den Bildern 220.2 mit Gitterabstand und den Bildern 220.3 mit Gitterabstand oder zwischen Pfeilspitze 215 und Pfeilende 217. Die Änderungen des Musters 210 können mit einer derart hohen Frequenz erfolgen, dass die Änderungen, die in den Bilddaten zwischen den mehreren Zeitpunkten detektiert werden, primär der Bewegung des holografischen codierten Mediums 208 durch den Aktor 205 zuschreibbar sind und nicht der Bewegung des Fahrzeugs 10.
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Eine Rückmeldung von dem Aktor 205 kann als Rückkopplungssignal 213 dem Controller 204, nach Bedarf neu skaliert, übergeben werden und an das Distanzermittlungsmodul 16 von 1 gesendet werden, um das Ermitteln von Positionsdaten zu unterstützen, die mit dem holografischen codierten Medium 208 in Verbindung stehen. Das Distanzermittlungsmodul 16 von 1 kann die geschätzte Distanz auf der Grundlage der Positionsdaten in Kombination mit der bekannten Position des Bildgebers relativ zu dem Fahrzeug 10 ermitteln. Beispielsweise können Positionsdaten von dem Rückkopplungssignal 213 das Ermitteln, welche Merkmale 41, 45 des Musters 210 in einem FOV eines Bildgebers erscheinen sollten, unterstützen, und können sie auch verwendet werden, um einen erwarteten Ort der Merkmale 41, 45 des Musters 210 in dem FOV zu ermitteln. In Abhängigkeit von der Realisierung kann das Überwachen von erwarteten Änderungen in den Bilddaten gegenüber beobachteten Änderungen in den Bilddaten über eine Zeitperiode verwendet werden, um unter Verwendung von in der Technik bekannten Triangulationstechniken mehrere geschätzte Distanzen zu ermitteln. Da das Muster 210 einen großen Bereich abdecken oder auf einen spezifischen Abschnitt des FOV abzielen kann, können mehrere Distanzschätzwerte basierend auf beobachteten Unterschieden in dem Muster 210 bereitgestellt werden, welche konturierten Flächen oder mehreren Objekten in dem FOV zuschreibbar sein können. Während mehrere Distanzschätzwerte für unterschiedliche Abschnitte der Bilddaten ermittelt werden, kann das Distanzermittlungsmodul 16 von 1 die geschätzten Distanzen an Bildern, die an der Benutzerschnittstelle 60 von 1 angezeigt werden, markieren und überlagern.
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Das Verfahren 700 endet bei 714.
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Wie oben beschrieben, kann die Erfindung in Form von von einem Computer realisierten Prozessen und Vorrichtungen zum Ausführen jener Prozesse ausgeführt sein. Ausführungsformen der Erfindung können auch in Form eines Computerprogrammcodes ausgeführt sein, der Anweisungen enthält, die auf konkreten Medien, wie beispielsweise Disketten, CD-ROMs, Festplatten oder jedem anderen von einem Computer lesbaren Speichermedium umfasst sind, wobei, wenn der Computerprogrammcode in einen Computer geladen und durch diesen ausgeführt wird, der Computer zu einer Vorrichtung zum Ausführen der Erfindung wird. Eine Ausführungsform der Erfindung kann auch in Form von Computerprogrammcode umfasst sein, beispielsweise entweder in einem Speichermedium gespeichert, in einen Computer geladen und/oder durch diesen ausgeführt oder über ein Übertragungsmedium übertragen werden, wie beispielsweise über eine elektrische Verdrahtung oder Verkabelung, über Faseroptik oder über elektromagnetische Strahlung, wobei, wenn der Computerprogrammcode in einen Computer geladen und durch diesen ausgeführt wird, der Computer zu einer Vorrichtung zum Ausführen der Erfindung wird. Bei einer Realisierung auf einem Universalmikroprozessor konfigurieren die Computerprogrammcodesegmente den Mikroprozessor, um spezifische Logikschaltkreise zu erzeugen.
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Während die Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente diese durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Abwandlungen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang hiervon abzuweichen. Daher wird beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in dem Schutzumfang der Anwendung liegen.
