DE102014214710A1

DE102014214710A1 - Rain detection device

Info

Publication number: DE102014214710A1
Application number: DE102014214710.7A
Authority: DE
Inventors: Mina Ashrafi; Dieter Krökel
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2034-07-26
Also published as: DE102014214710B4; JP2017528691A; WO2016012015A1; EP3172094A1

Abstract

Es wird eine Regendetektionsvorrichtung (200) für ein Fahrzeug (700) vorgestellt, die eine Kamera (101), eine Lichtquelle (102) zum Aussenden eines Lichtkegels für die Regendetektion und einen Lichtleiter (201) mit einer Kopplungsseite (302) mit einer ersten Oberfläche (304) und einer Austrittsseite (303) mit einer zweiten Oberfläche (305) umfasst. Die Kopplungsseite (302) des Lichtleiters ist optisch an die Lichtquelle (102) gekoppelt und der Lichtleiter (201) ist für das Umleiten und für das Verengen des Lichtkegels der Lichtquelle konfiguriert.A rain detection device (200) for a vehicle (700) is presented, comprising a camera (101), a light source (102) for emitting a light cone for rain detection and a light guide (201) with a coupling side (302) having a first surface (304) and an exit side (303) having a second surface (305). The optical fiber coupling side (302) is optically coupled to the light source (102) and the optical fiber (201) is configured to redirect and constrict the light cone of the light source.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft die Regendetektion in Fahrzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Regendetektionsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug.The present invention relates to rain detection in vehicles. More particularly, the present invention relates to a rain detecting apparatus for a vehicle and a vehicle.

Ausgangssituation der ErfindungInitial situation of the invention

Heutzutage können Fahrzeuge eine Regendetektionsfunktionalität zum automatischen Ein- und Ausschalten der Scheibenwischer sowie zum Regeln der Frequenz der Scheibenwischer einschließen. Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten der Messung der Regenintensität. Eine Möglichkeit der Messung der Regenintensität besteht in der Messung von Reflexionen eines Lichtstrahls an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Es gibt zum Beispiel Systeme für die Regendetektion in Fahrzeugen, die so ausgestaltet sind, dass sie mit einer nach vorn gerichteten Kamera des Fahrzeugs zusammenwirken.Nowadays, vehicles may include rain detection functionality for automatically turning on and off the wipers and for controlling the frequency of the wipers. There are different ways of measuring rainfall intensity. One way to measure rainfall intensity is to measure reflections of a light beam on the windshield of the vehicle. For example, there are systems for rain detection in vehicles that are configured to interact with a front-facing camera of the vehicle.

WO 2012/092911 A1 beschreibt eine Regendetektionsvorrichtung, die eine Kamera und eine Beleuchtungsquelle umfasst. WO 2012/092911 A1 describes a rain detection device comprising a camera and a lighting source.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer effektiveren und zuverlässigeren Regendetektionsvorrichtung.An object of the invention is to provide a more effective and reliable rain detection device.

Diese Aufgabe und weitere Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen und Vorteile sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen dargelegt.This object and other objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Further embodiments and advantages are set forth in the respective dependent claims.

Es wird eine Regendetektionsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Regendetektionsvorrichtung eine Kamera, eine Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtkegels für die Regendetektion und einen Lichtleiter mit einer Kopplungsseite mit einer ersten Oberfläche und einer Austrittsseite mit einer zweiten Oberfläche umfasst. Die Kopplungsseite des Lichtleiters ist optisch an die Lichtquelle gekoppelt. Außerdem ist der Lichtleiter für das Umleiten und für das Verengen des Lichtkegels der Lichtquelle konfiguriert.A rain detecting device for a vehicle is presented, wherein the rain detecting device comprises a camera, a light source for emitting a light cone for rain detection, and a light guide having a coupling side with a first surface and an exit side with a second surface. The coupling side of the light guide is optically coupled to the light source. In addition, the light guide is configured for diverting and narrowing the light cone of the light source.

Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auch ein Fahrzeug, das eine Regendetektionsvorrichtung umfasst, und das im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschriebene Verfahren betreffen kann.It should be noted that the present invention may also relate to a vehicle including a rain detection device and the method described in connection with the present invention.

Durch das Bereitstellen einer solchen Regendetektionsvorrichtung, die einen Lichtleiter umfasst, ist gewährleistbar, dass weniger Licht der Lichtquelle verloren geht. Das Licht der Lichtquelle ist, mit anderen Worten, effektiver für die Regendetektion nutzbar.By providing such a rain detecting device comprising a light guide, it is possible to ensure that less light of the light source is lost. In other words, the light from the light source can be used more effectively for rain detection.

Ein erster Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Lichtleiter die Aussenderichtung so ändern kann, dass von einer gerade nach oben verlaufenden Richtung zu einer geneigten Richtung in Richtung der Windschutzscheibe mit einem schmaleren Kegel gewechselt wird. Auf diese Weise gewährleistet er, dass ein viel größerer Anteil des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichts für die Regendetektion nutzbar ist, was die Anordnung effektiver macht. Außerdem besteht ein zweiter Vorteil des Lichtleiters darin, dass der Lichtleiter, im Vergleich zu einer Lichtquelle ohne Lichtleiter, einen viel gleichmäßigeren beleuchteten Bereich auf der Windschutzscheibe erzeugen kann. Ein dritter Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Regendetektionsbereich auf der Windschutzscheibe oder dem Fenster vergrößerbar ist, da die Austrittsfläche des Lichtleiters, im Vergleich zu der Austrittsfläche der Lichtquelle, vergrößerbar ist.A first advantage of the present invention is that the optical fiber can change the emitting direction so as to change from a straight upward direction to an inclined direction toward the windscreen with a narrower cone. In this way it ensures that a much larger proportion of the light emitted by the light source can be used for rain detection, which makes the arrangement more effective. In addition, a second advantage of the light guide is that the light guide can produce a much more uniform illuminated area on the windshield as compared to a light source without a light guide. A third advantage of the present invention is that the rain detection area on the windshield or window can be made larger, because the exit area of the lightguide can be increased in comparison to the exit area of the light source.

Der Lichtleiter ist als eine Vorrichtung zum Umleiten und Verengen des Lichtkegels der Lichtquelle aufzufassen. Der Lichtleiter kann zum Beispiel als eine aus klarem Kunststoff geformte Festkörperstruktur ausgeführt sein. Der Lichtleiter kann, mit anderen Worten, eine prismenartige Form umfassen. Die Kopplungsseite des Lichtleiters kann so konfiguriert sein, dass sie optisch an die Lichtquelle gekoppelt ist. Der Begriff ”optisch gekoppelt” ist dahingehend aufzufassen, dass ein größerer Teil des Lichtkegels der Lichtquelle zu dem Lichtleiter übertragen und von dem Lichtleiter geleitet wird. Die Austrittsseite des Lichtleiters kann für das Aussenden des umgeleiteten und verengten Lichtkegels konfiguriert sein. Durch das Umleiten des Lichtkegels ist die Richtung der Peak-Intensität des Lichtkegels veränderbar. Der Lichtkegel ist, mit anderen Worten, durch den Lichtleiter neigbar. Das Verengen des Lichtkegels kann beinhalten, dass der Öffnungswinkel des Lichtkegels von dem Lichtleiter reduziert wird.The light guide is to be understood as a device for diverting and narrowing the light cone of the light source. The light guide may be embodied, for example, as a solid plastic molded solid structure. In other words, the light guide may comprise a prismatic shape. The coupling side of the light guide may be configured to be optically coupled to the light source. The term "optically coupled" is to be understood as meaning that a greater part of the light cone of the light source is transmitted to the light guide and guided by the light guide. The exit side of the light guide may be configured to emit the redirected and constricted light cone. By redirecting the light cone, the direction of the peak intensity of the light cone is changeable. The light cone is, in other words, tilted by the light guide. The narrowing of the light cone may include reducing the aperture angle of the light cone from the light guide.

Die Regendetektionsvorrichtung kann ein unabhängiges System des Fahrzeugs sein. Außerdem kann das Regendetektionssystem auch in einem Fahrerassistenzsystem integriert oder Teil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs sein. So ist zum Beispiel die Kamera durch das Fahrerassistenzsystem für die Aufzeichnung von Fahrerassistenzbildern verwendbar. Somit ist ein bereits vorhandenes Fahrerassistenzsystem, das eine Kamera hat, um die Regendetektionsfähigkeit erweiterbar. Außerdem kann die Kamera für die Aufzeichnung von Reflexionen des umgeleiteten Lichtkegels an einer Windschutzscheibe oder einem Fenster des Fahrzeugs konfiguriert sein. Die vorliegende Erfindung kann somit auch einen Erweiterungsbausatz für ein Fahrerassistenzsystem zur Erweiterung eines bereits vorhandenen Fahrerassistenzsystems um Regendetektionsfähigkeiten betreffen. Das Fahrzeug kann ein PKW, ein LKW, ein Motorrad oder ein beliebiges anderes Fahrzeug mit einer Windschutzscheibe oder einem Fenster, wo Regendetektionsfähigkeiten relevant sind, sein. Wie bereits erwähnt, kann die Kamera Teil eines Fahrerassistenzsystems sein. Für Fahrerassistenzanwendungen kann der Brennpunkt der Kamera auf unendlich oder nahe unendlich eingestellt sein. Die Kamera kann im Inneren des Fahrzeugs installiert und/oder auf eine Windschutzscheibe oder ein Fenster des Fahrzeugs gerichtet sein. Die Kamera ist zum Beispiel eine Digitalkamera mit einem CMOS-Chip. Die Lichtquelle kann als Glühlampe oder Lichtemitterdiode ausgeführt und durch die Regendetektionsvorrichtung gesteuert sein. Die Regendetektionsvorrichtung, die die Kamera einschließt, kann zum Beispiel in einer Vorrichtung installiert sein, die sich zwischen der Windschutzscheibe und dem Innenspiegel des Fahrzeugs befindet, so dass das Sehfeld des Fahrers nicht eingeschränkt ist.The rain detection device may be an independent system of the vehicle. In addition, the rain detection system can also be integrated in a driver assistance system or be part of a driver assistance system of the vehicle. For example, the camera can be used by the driver assistance system for recording driver assistance images. Thus, an existing driver assistance system having a camera is expandable by the rain detection capability. Additionally, the camera may be configured to record reflections of the redirected light cone on a windshield or window of the vehicle. The present invention can thus also be an extension kit for a Driver assistance system for extending an existing driver assistance system to affect rain detection capabilities. The vehicle may be a passenger car, a truck, a motorcycle, or any other vehicle having a windshield or window where rain detection capabilities are relevant. As already mentioned, the camera can be part of a driver assistance system. For driver assistance applications, the focus of the camera may be set to infinity or near infinity. The camera may be installed inside the vehicle and / or directed towards a windshield or window of the vehicle. The camera is, for example, a digital camera with a CMOS chip. The light source may be implemented as an incandescent or light emitting diode and controlled by the rain detection device. The rain detecting device including the camera may be installed, for example, in a device located between the windshield and the vehicle interior mirror so that the driver's visual field is not restricted.

Zum Beispiel kann ein Regentropfen oder eine andere Form von Niederschlag eine Veränderung der Reflexion des Lichtkegels an der Außenseite der Windschutzscheibe oder des Fensters des Fahrzeugs bewirken. Diese Reflexion wird weiter unten als die zweite Reflexion bezeichnet. Eine Veränderung der zweiten Reflexion kann somit ein Anzeichen für Regen sein. Außerdem kann die Regendetektionsvorrichtung auch eine andere Form von Niederschlag detektieren, was die Vorrichtung effektiver macht.For example, a raindrop or other form of precipitate may cause a change in the reflection of the light cone on the outside of the windshield or window of the vehicle. This reflection will be referred to below as the second reflection. A change in the second reflection can thus be a sign of rain. In addition, the rain detection device may also detect another form of precipitation, which makes the device more effective.

Der Lichtkegel der Lichtquelle ist als Kegel im weiteren Sinne auffassbar, d. h., der Lichtkegel muss kein exakter Kegel sein, sondern beschreibt lediglich die räumlichen Emissionscharakteristika der Lichtquelle. Der Lichtkegel ist, mit anderen Worten, als ein Strahlungsmuster der Lichtquelle, das entlang einer Richtung ausgesendet wird, auffassbar. Außerdem kann der Lichtkegel eine Peak-Intensität entlang einer Richtung haben. Des Weiteren ist der Lichtkegel auch hinsichtlich eines Öffnungswinkels beschreibbar. Der Öffnungswinkel ist zum Beispiel als ein Winkel des Lichtkegels auffassbar, bei dem der Lichtkegel die halbe Intensität bezüglich der Peak-Intensität des Lichtkegels hat. Der Öffnungswinkel kann, mit anderen Worten, einer halben Breite des Lichtkegels entsprechen.The cone of light of the light source is conceivable as a cone in the broader sense, d. h., The cone of light must not be an exact cone, but merely describes the spatial emission characteristics of the light source. In other words, the light cone is conceivable as a radiation pattern of the light source emitted along one direction. In addition, the cone of light may have a peak intensity along one direction. Furthermore, the light cone can also be described with regard to an opening angle. The aperture angle is, for example, conceivable as an angle of the light cone in which the light cone has half the intensity with respect to the peak intensity of the light cone. In other words, the opening angle may correspond to half the width of the light cone.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Lichtleiter eine fresnelartige Linse, die an der Kopplungsseite des Lichtleiters angeordnet ist.According to an embodiment of the invention, the light guide comprises a fresnel-like lens which is arranged on the coupling side of the light guide.

Mittels der Fresnel- oder fresnelartigen Linse kann die Kopplungsseite des Lichtleiters den Lichtkegel der Lichtquelle bündeln. Somit ist gewährleistbar, dass ein größerer Anteil des Lichts der Lichtquelle einer Totalreflexion in dem Lichtleiter unterzogen und durch die Austrittsseite des Lichtleiters ausgesendet wird. Es ist, mit anderen Worten, möglich, dass der Lichtleiter weniger Licht verliert. Auf diese Weise ist ein größerer Anteil des Lichts der Lichtquelle für die Regendetektion nutzbar, was zu einer empfindlicheren und/oder genaueren Regendetektion führt.By means of the Fresnel or fresnel-like lens, the coupling side of the light guide can focus the light cone of the light source. Thus, it is possible to ensure that a larger proportion of the light of the light source is subjected to total reflection in the light guide and emitted through the exit side of the light guide. In other words, it is possible for the light guide to lose less light. In this way, a greater proportion of the light from the light source can be used for rain detection, which leads to a more sensitive and / or more accurate rain detection.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Austrittsseite des Lichtleiters für die Lichtstreuung konfiguriert.According to a further embodiment, the exit side of the light guide is configured for the light scattering.

Daher kann der Lichtleiter einen Lichtkegel mit einer kontinuierlichen und homogenen Intensität aussenden. Auf diese Weise ist der Lichtkegel für die Regendetektion verbesserbar. Außerdem ist ein mit höherer Gleichmäßigkeit beleuchteter Bereich auf der Windschutzscheibe oder dem Fenster des Fahrzeugs realisierbar.Therefore, the light guide can emit a cone of light with a continuous and homogeneous intensity. In this way, the light cone for rain detection can be improved. In addition, a higher uniformity illuminated area on the windshield or the window of the vehicle can be realized.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Oberfläche der Austrittsseite Mikrostrukturen für die Lichtstreuung.According to a further embodiment, the second surface of the exit side comprises microstructures for the light scattering.

Mittels der Mikrostrukturen ist ein großer Beleuchtungsbereich auf der zweiten Oberfläche der Austrittsseite des Lichtleiters bewirkbar. Auf diese Weise kann der Lichtleiter einen größeren Bereich auf der Windschutzscheibe oder dem Fenster des Fahrzeugs beleuchten, was zu einem größeren Regendetektionsbereich führen kann.By means of the microstructures, a large illumination area on the second surface of the exit side of the light guide can be effected. In this way, the light guide can illuminate a larger area on the windshield or the window of the vehicle, which can lead to a larger rain detection area.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Lichtleiter eine Reflexionsseite mit einer dritten Oberfläche zum Reflektieren von internen Reflexionen des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtkegels. Außerdem schließen die erste Oberfläche der Kopplungsseite und die dritte Oberfläche der Reflexionsseite einen Winkel ein, dessen Größe zwischen 45 Grad und 75 Grad liegt. Der Winkel beträgt vorzugsweise 60 Grad.According to a further exemplary embodiment of the invention, the light guide comprises a reflection side with a third surface for reflecting internal reflections of the light cone emitted by the light source. In addition, the first surface of the coupling side and the third surface of the reflection side enclose an angle whose size is between 45 degrees and 75 degrees. The angle is preferably 60 degrees.

Sowohl die erste Oberfläche als auch die dritte Oberfläche können planare oder fast planare Oberflächen sein. In dieser Ausführungsform können die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche so angeordnet sein, dass sie nicht parallel zueinander verlaufen. Der von der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche eingeschlossene Winkel ist als der Winkel auffassbar, um den die zweite Oberfläche in Bezug auf die erste Oberfläche geneigt ist.Both the first surface and the third surface may be planar or nearly planar surfaces. In this embodiment, the first surface and the second surface may be arranged so as not to be parallel to each other. The angle included by the first surface and the second surface is conceivable as the angle by which the second surface is inclined with respect to the first surface.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zweite Oberfläche der Austrittsseite größer als eine lichtemittierende Oberfläche der Lichtquelle.According to a further embodiment, the second surface of the exit side is larger than a light emitting surface of the light source.

Die Austrittsseite des Lichtleiters kann, mit anderen Worten, einen größeren Flächeninhalt als die Lichtquelle haben. Auf diese Weise ist, im Vergleich zu Regendetektionsvorrichtungen ohne Lichtleiter, der Regendetektionsbereich auf der Windschutzscheibe oder dem Fenster des Fahrzeugs vergrößerbar.In other words, the exit side of the light guide can have a larger surface area than the light source. That way, in the Compared to rain detection devices without optical fiber, the rain detection area on the windshield or the window of the vehicle enlarged.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle eine Lichtemitterdiode.According to a further embodiment, the light source is a light emitting diode.

Die Lichtquelle ist zum Beispiel ein TOPLED-SMD-Bauelement.The light source is, for example, a TOPLED SMD component.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Lichtleiter aus transparentem Kunststoff, Polycarbonat, geformt.According to a further embodiment, the light guide is made of transparent plastic, polycarbonate.

Die Verwendung von Polycarbonat kann vorteilhaft sein, da Polycarbonat in der Automobilbranche erprobt ist und in einem Spritzgießprozess leicht formbar ist.The use of polycarbonate may be advantageous because polycarbonate has been tested in the automotive industry and is readily moldable in an injection molding process.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt die Länge des Lichtleiters zwischen 2 cm und 6 cm und seine Breite zwischen 0,5 cm und 1,5 cm. Vorzugsweise beträgt seine Länge zwischen 3 cm und 4 cm und seine Breite zwischen 0,6 cm und 0,8 cm.According to a further embodiment, the length of the light guide is between 2 cm and 6 cm and its width between 0.5 cm and 1.5 cm. Preferably, its length is between 3 cm and 4 cm and its width between 0.6 cm and 0.8 cm.

Auf diese Weise ist der Lichtleiter zusammen mit der Regendetektionsvorrichtung und der Kamera in einer Vorrichtung ausführbar, die sich hinter dem Innenspiegel des Autos befindet und das Sehfeld des Fahrers nicht einschränkt.In this way, the light guide is feasible together with the rain detection device and the camera in a device which is located behind the interior mirror of the car and does not restrict the driver's field of view.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel verläuft eine Peak-Intensität des bei Nichtvorhandensein des Lichtleiters von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtkegels entlang einer vertikalen Richtung.According to a further embodiment, a peak intensity of the light cone emitted by the light source in the absence of the light guide runs along a vertical direction.

Die Lichtquelle kann, mit anderen Worten, für das Aussenden von Licht mit einem Lichtkegel, der eine Peak-Intensität entlang einer vertikalen Richtung hat, konfiguriert sein. Die vertikale Richtung ist im Zusammenhang mit 1 erläutert. Somit kann der Lichtleiter so konfiguriert sein, dass er die Peak-Intensität derart neigt, dass von einer vertikalen Richtung zu einer geneigten Richtung gewechselt wird. Der Winkel zwischen der vertikalen Richtung und der geneigten Richtung liegt zum Beispiel im Bereich zwischen 40 Grad und 70 Grad.In other words, the light source may be configured to emit light with a cone of light having a peak intensity along a vertical direction. The vertical direction is related to 1 explained. Thus, the optical fiber can be configured to incline the peak intensity to change from a vertical direction to a tilted direction. The angle between the vertical direction and the inclined direction is, for example, in the range between 40 degrees and 70 degrees.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Fahrzeug vorgestellt, das eine Windschutzscheibe oder ein Fenster und eine im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschriebene Regendetektionsvorrichtung umfasst. Die Lichtquelle, der Lichtleiter und die Kamera sind derart angeordnet und konfiguriert, dass der von dem Lichtleiter ausgesendete Lichtkegel zu einem Bereich der Windschutzscheibe oder des Fensters des Fahrzeugs umgeleitet wird.In accordance with another embodiment, a vehicle is provided that includes a windshield or window and a rain detection device described in connection with the present invention. The light source, the light pipe and the camera are arranged and configured such that the light cone emitted by the light guide is redirected to an area of the windshield or the window of the vehicle.

Die Kamera kann für die Aufzeichnung der ersten Reflexion und der zweiten Reflexion des umgeleiteten Lichtkegels konfiguriert sein. Außerdem können die Lichtquelle, der Lichtleiter und die Kamera derart konfiguriert sein, dass die ersten und zweiten Reflexionen voneinander trennbar sind. Es kann zum Beispiel ein Abstand zwischen den ersten und zweiten Reflexionen vorhanden sein, so dass die Kamera zwischen den ersten und zweiten Reflexionen unterscheiden kann. Durch Analyse der ersten und zweiten Reflexionen sind Regen oder andere Formen von Niederschlag von der Regendetektionsvorrichtung detektierbar.The camera may be configured to record the first reflection and the second reflection of the redirected light cone. In addition, the light source, the light guide and the camera may be configured such that the first and second reflections are separable from each other. For example, there may be a distance between the first and second reflections so that the camera can distinguish between the first and second reflections. By analyzing the first and second reflections, rain or other forms of precipitate are detectable by the rain detection device.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Regendetektionsvorrichtung auch eine Verarbeitungseinheit. Die Lichtquelle, der Lichtleiter und die Kamera sind derart angeordnet und konfiguriert, dass eine erste Reflexion des Lichtkegels von einer Innenseite der Windschutzscheibe oder des Fensters zu der Kamera reflektiert wird. Außerdem sind die Lichtquelle, der Lichtleiter und die Kamera derart angeordnet und konfiguriert, dass eine zweite Reflexion des Lichtkegels von einer Außenseite der Windschutzscheibe oder des Fensters zu der Kamera reflektiert wird. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert für das Detektieren von Regen auf der Grundlage einer Veränderung der von der Kamera aufgezeichneten zweiten Reflexion des Lichtkegels.According to a further embodiment, the rain detection device also comprises a processing unit. The light source, the light pipe and the camera are arranged and configured such that a first reflection of the light cone is reflected from an inside of the windshield or the window to the camera. In addition, the light source, the light pipe and the camera are arranged and configured such that a second reflection of the light cone is reflected from an outside of the windshield or the window to the camera. The processing unit is configured to detect rain based on a change in the second reflection of the light cone recorded by the camera.

Zum Beispiel kann ein Regentropfen oder eine andere Form von Niederschlag eine Veränderung der Reflexion des Lichtkegels an der Außenseite der Windschutzscheibe oder des Fensters bewirken, d. h., die zweite Reflexion. Eine Veränderung der zweiten Reflexion kann somit ein Anzeichen für Regen sein. Außerdem kann die Regendetektionsvorrichtung auch eine andere Form von Niederschlag detektieren, was die Vorrichtung effektiver macht.For example, a raindrop or other form of precipitate may cause a change in the reflection of the light cone on the outside of the windshield or window, i. h., the second reflection. A change in the second reflection can thus be a sign of rain. In addition, the rain detection device may also detect another form of precipitation, which makes the device more effective.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungseinheit für das Kalibrieren der Regendetektionsvorrichtung auf der Grundlage der ersten Reflexion des Lichtkegels konfiguriert.In another embodiment, the processing unit is configured to calibrate the rain detection device based on the first reflection of the light cone.

Die erste Reflexion wird zum Beispiel nicht wesentlich durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Regen beeinflusst. Daher ist die erste Reflexion für das Kalibrieren des Regendetektionssystems verwendbar.For example, the first reflection is not significantly affected by the presence or absence of rain. Therefore, the first reflection is usable for calibrating the rain detection system.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Regendetektionsvorrichtung auch ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse angeordnete Leiterplatte. Die Lichtquelle ist auf der Leiterplatte der Regendetektionsvorrichtung angeordnet und der Lichtleiter ist in einer Öffnung des Gehäuses eingebettet.According to a further embodiment, the rain detection device also comprises a housing and a printed circuit board arranged in the housing. The light source is arranged on the circuit board of the rain detection device and the light guide is embedded in an opening of the housing.

Auf diese Weise ist es möglich, eine kompakte Regendetektionsvorrichtung bereitzustellen. Außerdem können die Öffnung in dem Gehäuse und der Lichtleiter so angeordnet sein, dass Licht nur durch den Lichtleiter ausgesendet wird. Auf diese Weise wird kein Streulicht erzeugt. Außerdem kann das Gehäuse die Leiterplatte und/oder die Lichtquelle vor Staub und Feuchtigkeit schützen und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) verbessern. In this way it is possible to provide a compact rain detection device. In addition, the opening in the housing and the light guide may be arranged so that light is emitted only through the light guide. In this way, no stray light is generated. In addition, the housing can protect the circuit board and / or the light source from dust and moisture and improve the electromagnetic compatibility (EMC).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Kamera Teil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs. Außerdem ist die Kamera auch für die Aufzeichnung eines Fahrerassistenzbildes konfiguriert. Zusätzlich sind die Lichtquelle, der Lichtleiter und die Kamera derart konfiguriert, dass Reflexionen des Lichtkegels an der Windschutzscheibe oder dem Fenster und das Fahrerassistenzbild sich nicht überlappen.According to a further embodiment, the camera is part of a driver assistance system of the vehicle. In addition, the camera is also configured to record a driver assistance picture. In addition, the light source, the light pipe and the camera are configured such that reflections of the light cone on the windshield or the window and the driver assistance image do not overlap.

Dies ist dahingehend aufzufassen, dass die Reflexionen des Lichtkegels an der Windschutzscheibe und die Fahrerassistenzfunktionalität sich zeitlich nicht überlappen. Die Regendetektionsfunktionalität und die Fahrerassistenzfunktionalität der Kamera sind, mit anderen Worten, in unterschiedlichen Zeitrahmen ausführbar. Dies ist durch eine derartige Zeitsteuerung der Kamera und der Lichtquelle erreichbar, dass Rahmen, in denen die Lichtquelle eingeschaltet ist und die Regendetektion aktiv ist, nicht mit Rahmen zusammenfallen, in denen die Fahrerassistenzfunktion ausgeführt wird. Auf diese Weise ist die Kamera für die Fahrerassistenz und für die Regendetektion verwendbar. Zur Erzeugung von Fahrerassistenzbildern kann der Brennpunkt der Kamera auf unendlich oder nahe unendlich eingestellt sein. Hierdurch sind Fahrerassistenzbilder als Bilder auffassbar, die zur Erzeugung von Fahrerassistenzdaten verwendet oder verarbeitet werden.This is to be understood in that the reflections of the light cone on the windshield and the driver assistance functionality do not overlap in time. In other words, the rain detection functionality and the driver assistance functionality of the camera are executable in different time frames. This is achievable by such timing of the camera and the light source that frames in which the light source is turned on and the rain detection is active do not coincide with frames in which the driver assistance function is performed. In this way the camera can be used for driver assistance and for rain detection. To generate driver assistance images, the focal point of the camera may be set to infinity or near infinity. As a result, driver assistance images can be captured as images that are used or processed to generate driver assistance data.

Außerdem wird ein Verfahren zur Regendetektion für ein Fahrzeug vorgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Aussendens eines Lichtkegels durch eine Lichtquelle im Inneren des Fahrzeugs und des Umleitens des Lichtkegels zu einem Bereich einer Windschutzscheibe oder eines Fensters des Fahrzeugs durch einen Lichtleiter und des Verengens des Lichtkegels durch den Lichtleiter. Zusätzlich schließt das Verfahren den Schritt des Aufzeichnens eines Bildes des Bereichs der Windschutzscheibe oder des Fensters mit einer Kamera für die Regendetektion ein.In addition, a method for rain detection for a vehicle is presented. The method includes the steps of emitting a cone of light through a light source inside the vehicle and redirecting the cone of light to an area of a windshield or window of the vehicle through a light pipe and narrowing the light cone through the light pipe. In addition, the method includes the step of recording an image of the area of the windshield or the window with a camera for rain detection.

Dieses Verfahren ist zum Beispiel durch eine im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschriebene Regendetektionsvorrichtung ausführbar. Merkmale und Vorteile, die in Bezug auf die Regendetektionsvorrichtung und/oder das Fahrzeug beschrieben sind, können auch auf das Verfahren zutreffen. Die Schritte des Verfahrens sind in der dargestellten Reihenfolge ausführbar. Außerdem sind die Schritte des Verfahrens in einer anderen Reihenfolge oder parallel zueinander ausführbar.This method can be carried out, for example, by a rain detection device described in connection with the present invention. Features and advantages described with respect to the rain detection device and / or the vehicle may also apply to the method. The steps of the method are executable in the order shown. In addition, the steps of the method are executable in a different order or in parallel with each other.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist somit darin zu sehen, dass der Lichtleiter die Aussenderichtung der Lichtquelle so ändert, dass von einer nach oben verlaufenden Richtung zu einer geneigten Richtung mit einem schmaleren Kegel gewechselt wird. Außerdem ist gewährleistbar, dass ein größerer Anteil des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichts für die Regendetektion nutzbar ist, was die Anordnung effektiver macht. Weiterhin ist, im Vergleich zu Lichtquellen ohne Lichtleiter, ein mit viel höherer Gleichmäßigkeit beleuchteter Bereich auf der Windschutzscheibe oder dem Fenster von dem Lichtleiter erzeugbar. Zusätzlich ist der Regendetektionsbereich auf der Windschutzscheibe oder dem Fenster vergrößerbar, da die Austrittsfläche des Lichtleiters im Vergleich zu der Austrittsfläche der Lichtquelle vergrößert ist.An essential point of the invention is therefore to be seen in that the light guide changes the emission direction of the light source so that is changed from an upward direction to an inclined direction with a narrower cone. In addition, it can be ensured that a larger proportion of the light emitted by the light source can be used for rain detection, which makes the arrangement more effective. Furthermore, compared to light sources without a light guide, a much higher uniformity illuminated area on the windshield or window of the light guide can be generated. In addition, the rain detection area on the windshield or the window is increased, since the exit area of the light guide is increased compared to the exit area of the light source.

Ein Fachmann wird aus der obigen und der folgenden Beschreibung schließen, dass, sofern nicht anders angegeben, zusätzlich zu einer beliebigen Kombination von Merkmalen, die zu einer Gegenstandsart gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen, die unterschiedliche Gegenstandsarten betreffen, als mit dieser Anmeldung offenbart zu betrachten ist.One skilled in the art will infer from the above and following description that, unless otherwise specified, in addition to any combination of features associated with an item type, any combination of features pertaining to different item types is also disclosed as having this application is to be considered.

Die oben beschriebenen Aspekte sowie weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind auch den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben sind.The aspects described above as well as further aspects, features and advantages of the invention are also to be taken from the exemplary embodiments which are described below with reference to the attached drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Regendetektionsvorrichtung ohne Lichtleiter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a rain detection device without optical fiber according to an embodiment of the invention.

2 zeigt eine Regendetektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 shows a rain detection device according to an embodiment of the invention.

3 zeigt einen Lichtleiter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 shows a light guide according to an embodiment of the invention.

4 zeigt eine Seitenansicht eines Lichtleiters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 shows a side view of a light guide according to an embodiment of the invention.

5 zeigt eine auf der Kopplungsseite eines Lichtleiters vorgesehene fresnelartige Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 shows a provided on the coupling side of a light guide fresnelartige structure according to an embodiment of the invention.

6A und 6B zeigen unterschiedliche Ansichten eines Lichtleiters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6A and 6B show different views of a light guide according to an embodiment of the invention.

7 zeigt ein Fahrzeug mit einer Regendetektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 shows a vehicle with a rain detection device according to an embodiment of the invention.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 8th shows a flowchart for a method according to an embodiment of the invention.

Es ist zu beachten, dass die Figuren schematisch und nicht maßstabgerecht gezeichnet sind. Keines der Bezugszeichen in den Ansprüchen ist als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend aufzufassen.It should be noted that the figures are drawn schematically and not to scale. None of the reference signs in the claims is to be construed as limiting the scope of the claims.

Ausführliche Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of exemplary embodiments

1 zeigt eine Regendetektionsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Lichtleiter, um die Wirkung des Lichtleiters der vorliegenden Erfindung zu erläutern und zu zeigen. Die Regendetektionsvorrichtung 100 kann in einem Fahrzeug installiert sein und kann Teil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs sein. 1 shows a rain detection device 100 according to an embodiment of the invention without optical fibers to explain and show the effect of the light guide of the present invention. The rain detection device 100 may be installed in a vehicle and may be part of a driver assistance system of the vehicle.

Die Regendetektionsvorrichtung 100 umfasst eine Kamera 101 und eine Lichtquelle 102 und ist ohne Lichtleiter dargestellt. Die Kamera 101 ist eine nach vorn gerichtete Kamera, die in einem Fahrzeug installiert und auf eine Windschutzscheibe 106 des Fahrzeugs gerichtet ist. Die Lichtquelle 102 und die Kamera 101 sind mit einer Leiterplatte 113 der Regendetektionsvorrichtung 100 verbunden. Außerdem ist die Leiterplatte 113 in einem Gehäuse 114 zum Schutz vor Staub und Feuchtigkeit und zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit integriert. Das Gehäuse 114 hat eine Öffnung 115. Die Lichtquelle ist für das Aussenden des Lichtkegels 103 durch die Öffnung 115 konfiguriert. Außerdem ist eine Verarbeitungseinheit 116 zur Regendetektion mit der Leiterplatte verbunden.The rain detection device 100 includes a camera 101 and a light source 102 and is shown without a light guide. The camera 101 is a front-facing camera that is installed in a vehicle and on a windshield 106 of the vehicle is directed. The light source 102 and the camera 101 are with a printed circuit board 113 the rain detection device 100 connected. In addition, the circuit board 113 in a housing 114 integrated to protect against dust and moisture and to improve electromagnetic compatibility. The housing 114 has an opening 115 , The light source is for emitting the light cone 103 through the opening 115 configured. There is also a processing unit 116 for rain detection connected to the circuit board.

Die Lichtquelle 102 ist für das Aussenden eines Lichtkegels 103 konfiguriert, der eine Peak-Intensität entlang einer vertikalen Richtung 105 und einen Öffnungswinkel 104 hat. Die Windschutzscheibe 106 wird zum Beispiel mit der Lichtquelle 102 mit einem Emissionsmuster und mit einem Lichtkegel 103 mit einer halben Breite von 60 Grad beleuchtet, wobei die halbe Breite dem Öffnungswinkel 104 des Lichtkegels entspricht. Es ist zu beachten, dass für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung der Lichtkegel 103 der Lichtkegel ist, der bei Nichtvorhandensein eines Lichtleiters erzeugt wird. Ein Anteil 109 des Lichts wird für die Regendetektion verwendet. Bei Nichtvorhandensein des Lichtleiters ist der Anteil 109 nicht gleich der Peak-Intensität 105 des Lichtkegels 103. Der Anteil 109 des Lichts wird an der Innenfläche 107 und der Außenfläche 108 der Windschutzscheibe 106 des Fahrzeugs reflektiert. Auf diese Weise werden eine erste Reflexion 110 und eine zweite Reflexion 111 des Lichtkegels 103 erzeugt. Außerdem wird eine Durchlasskomponente 112 des Lichtkegels 103 durch die Windschutzscheibe 106 durchgelassen. Die Kamera 101 ist für das Detektieren der ersten und zweiten Reflexionen 110 und 111 konfiguriert. Die Kamera 101 ist für das Registrieren der Reflexionen 110 und 111 des Lichtkegels 103 auf dem richtigen Teil der Bildfläche der Kamera 101 konfiguriert. Dieser Teil wird für die Regendetektion verwendet. Regentropfen auf der Windschutzscheibe 106 erzeugen Veränderungen der äußeren zweiten Reflexion 111, was durch die Kamera 101 und/oder die Verarbeitungseinheit 116 detektiert wird. Die Kamera 101 und/oder die Verarbeitungseinheit 116 können voraussetzen, dass die innere erste Reflexion 110 im Wesentlichen konstant ist und können die erste Reflexion 110 für die Kalibrierung der Regendetektionsvorrichtung 100 oder als Referenz für die Berechnung der Veränderung der zweiten Reflexion 111 verwenden.The light source 102 is for sending out a light cone 103 configured to have a peak intensity along a vertical direction 105 and an opening angle 104 Has. The windshield 106 becomes, for example, with the light source 102 with an emission pattern and with a cone of light 103 illuminated with a half width of 60 degrees, with half the width of the opening angle 104 corresponds to the light cone. It should be noted that for the description of the present invention, the light cone 103 is the light cone that is generated in the absence of a light guide. A share 109 of light is used for rain detection. In the absence of the light guide is the proportion 109 not equal to the peak intensity 105 of the light cone 103 , The amount 109 the light gets on the inner surface 107 and the outer surface 108 the windshield 106 of the vehicle. In this way, a first reflection 110 and a second reflection 111 of the light cone 103 generated. It also becomes a passage component 112 of the light cone 103 through the windshield 106 pass through. The camera 101 is for detecting the first and second reflections 110 and 111 configured. The camera 101 is for registering the reflections 110 and 111 of the light cone 103 on the right part of the picture surface of the camera 101 configured. This part is used for rain detection. Raindrops on the windshield 106 produce changes in the outer second reflection 111 what through the camera 101 and / or the processing unit 116 is detected. The camera 101 and / or the processing unit 116 can assume that the inner first reflection 110 is essentially constant and can be the first reflection 110 for the calibration of the rain detection device 100 or as a reference for calculating the change of the second reflection 111 use.

2 zeigt eine Regendetektionsvorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Regendetektionsvorrichtung 200 von 2 entspricht zum Beispiel der Regendetektionsvorrichtung 100 von 1, wobei zusätzlich ein Lichtleiter 201 vorhanden ist. Wie die Regendetektionsvorrichtung 100 von 1 umfasst die Regendetektionsvorrichtung 200 von 2 eine Kamera 101, eine Lichtquelle 102 und eine Verarbeitungseinheit 116, die mit einer Leiterplatte 113 verbunden ist, die in einem Gehäuse 114, das eine Öffnung 115 hat, integriert ist. Die Kamera 101 ist in einem Fahrzeug installiert und auf die Windschutzscheibe 106, die eine Innenseite 107 und eine Außenseite 108 hat, gerichtet. 2 shows a rain detection device 200 according to an embodiment. The rain detection device 200 from 2 corresponds for example to the rain detection device 100 from 1 , wherein additionally an optical fiber 201 is available. Like the rain detection device 100 from 1 includes the rain detection device 200 from 2 a camera 101 , a light source 102 and a processing unit 116 that with a circuit board 113 connected in a housing 114 that has an opening 115 has, is integrated. The camera 101 is installed in a vehicle and on the windshield 106 that is an inside 107 and an outside 108 has, addressed.

Im Gegensatz zu der Regendetektionsvorrichtung 100 von 1 ist ein Lichtleiter 201 zumindest teilweise in die Öffnung 115 des Gehäuses eingebettet. Außerdem ist der Lichtleiter 201 optisch an die Lichtquelle 102 gekoppelt, d. h., der Lichtkegel der Lichtquelle wird durch den Lichtleiter 201 geleitet. Auf diese Weise wird der Lichtkegel der Lichtquelle von dem Lichtleiter 201 umgeleitet und verengt. Der Lichtleiter 201 kann auch anderen Formen haben, wie z. B. die in 4 gezeigte Form. Es ist ersichtlich, dass der Lichtkegel 202 von 2 gegenüber dem Lichtkegel 103 von 1 geneigt und verengt ist. Der Winkel 203 ist, mit anderen Worten, kleiner als der Winkel 104. Außerdem ist die Peak-Intensität 204 des Lichtkegels 202 in einer Linie mit dem Anteil 109 des Lichtkegels 202, der an der Windschutzscheibe zur Regendetektion reflektiert wird. Auf diese Weise wird ein größerer Teil des Lichtkegels zu einem Regendetektionsbereich auf der Windschutzscheibe geleitet. Der richtige Winkel für den umgeleiteten Lichtkegel 202 kann von dem relativen Winkel zwischen der Windschutzscheibe 106 und der Kamera 101 abhängen. Dementsprechend werden erste und zweite Reflexionen 110 und 111 sowie eine Durchlasskomponente 112 erzeugt.In contrast to the rain detection device 100 from 1 is a light guide 201 at least partially into the opening 115 embedded in the housing. In addition, the light guide 201 visually to the light source 102 coupled, ie, the light cone of the light source is through the light guide 201 directed. In this way, the light cone of the light source of the light guide 201 diverted and narrowed. The light guide 201 can also have other forms, such. B. the in 4 shown shape. It can be seen that the light cone 202 from 2 opposite the cone of light 103 from 1 inclined and narrowed. The angle 203 is, in other words, smaller than the angle 104 , In addition, the peak intensity 204 of the light cone 202 in a line with the share 109 of the light cone 202 which is reflected on the windshield for rain detection. In this way, a greater part of the light cone is directed to a rain detection area on the windshield. The right angle for the redirected cone of light 202 can depend on the relative angle between the windshield 106 and the camera 101 depend. Accordingly, first and second reflections 110 and 111 as well as a passage component 112 generated.

3 zeigt eine isometrische Zeichnung eines Lichtleiters 201 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es ist ersichtlich, dass der Lichtleiter 201 eine Festkörperstruktur mit einer prismenartigen Form ist. Der Lichtleiter 201 umfasst eine Kopplungsseite 302 zum Koppeln an eine Lichtquelle und eine Austrittsseite 303 zum Aussenden des umgeleiteten Lichtkegels. Die Kopplungsseite 302 umfasst eine erste Oberfläche 304 und die Austrittsseite 303 umfasst eine zweite Oberfläche 305, wobei die ersten und zweiten Oberflächen 304 und 305 in Bezug aufeinander geneigt sind. Die Länge 306 des Lichtleiters beträgt zwischen 3 cm und 4 cm und die Breite 307 des Lichtleiters beträgt ungefähr 0,7 cm. Die Kopplungsseite 302 kann eine Struktur zum effektiveren Koppeln des Lichts der Lichtquelle, zum Beispiel eine Fresnel-Linse, umfassen. Die zweite Oberfläche 305 der Austrittsseite 303 kann eine Struktur zum Streuen des umgeleiteten Lichtkegels und zum Erzeugen eines Lichtkegels mit einer kontinuierlichen und homogenen Intensität, zum Beispiel Mikrostrukturen 310, umfassen. Das ergibt einen großen Beleuchtungsbereich auf der Lichtleiter-Austrittsfläche. Daher kann der Lichtleiter einen großen Bereich auf der Windschutzscheibe oder dem Fenster des Fahrzeugs beleuchten, was zu einem größeren Regendetektionsbereich führt. Die 5, 6A und 6B zeigen spezielle Strukturen auf der Kopplungsseite 302. 3 shows an isometric drawing of a light guide 201 according to an embodiment. It can be seen that the light guide 201 is a solid state structure with a prism-like shape. The light guide 201 includes a coupling page 302 for coupling to a light source and an exit side 303 for sending the redirected light cone. The coupling side 302 includes a first surface 304 and the exit side 303 includes a second surface 305 wherein the first and second surfaces 304 and 305 are inclined with respect to each other. The length 306 of the light guide is between 3 cm and 4 cm and the width 307 of the light guide is about 0.7 cm. The coupling side 302 may comprise a structure for more effectively coupling the light of the light source, for example a Fresnel lens. The second surface 305 the exit side 303 For example, a structure for scattering the redirected light cone and producing a light cone having a continuous and homogeneous intensity, for example, microstructures 310 , include. This results in a large illumination area on the light guide exit surface. Therefore, the optical fiber can illuminate a large area on the windshield or the window of the vehicle, resulting in a larger rain detection area. The 5 . 6A and 6B show special structures on the coupling side 302 ,

4 zeigt eine Seitenansicht eines Lichtleiters 201 und einer Lichtquelle 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Lichtquelle 102 ist als SMD-LED mit einem flachen Lichtaussendebereich realisiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Lichtleiter 201 eine Kopplungsseite 401 und eine Austrittsseite 402, die so angeordnet sind, dass sie senkrecht zueinander verlaufen. Außerdem umfasst der Lichtleiter 201 eine Reflexionsseite 403, die in einem Winkel von ungefähr 60 Grad zur Kopplungsseite 401 verläuft. Die Lichtquelle 102 befindet sich unterhalb der Kopplungsseite 401 des Lichtleiters 201 und ist optisch an den Lichtleiter 201 gekoppelt. Es wird ferner gezeigt, dass zwei unterschiedliche Lichtstrahlen 404 und 405 des Lichtkegels von der Lichtquelle 102 ausgesendet werden. Der Lichtstrahl 404 wird in dem Lichtleiter 201 geleitet und aufgrund des kleinen Streuwinkels zur Kopplungsseite 403 einer Totalreflexion in dem Lichtleiter 201 unterzogen. Anschließend wird die interne Reflexion des Lichtstrahls 404 durch die Austrittsseite 402 ausgesendet, was den Lichtstrahl 406 ergibt. Der Lichtstrahl 405 wird an der Oberfläche der Austrittsseite 402 und an der Oberfläche der Reflexionsseite 403 zwei aufeinander folgenden Totalreflexionen unterzogen, bevor er durch die Austrittsseite 402 ausgesendet wird, was den Lichtstrahl 407 ergibt. 4 shows a side view of a light guide 201 and a light source 102 according to an embodiment of the invention. The light source 102 is realized as a SMD LED with a flat light emitting area. According to this embodiment, the light guide comprises 201 a coupling page 401 and an exit side 402 which are arranged so that they are perpendicular to each other. In addition, the light guide includes 201 a reflection page 403 at an angle of about 60 degrees to the coupling side 401 runs. The light source 102 is located below the coupling side 401 of the light guide 201 and is optically to the light guide 201 coupled. It is further shown that two different light beams 404 and 405 of the light cone from the light source 102 to be sent out. The light beam 404 is in the light guide 201 passed and due to the small angle of scatter to the coupling side 403 a total reflection in the light guide 201 subjected. Subsequently, the internal reflection of the light beam 404 through the exit side 402 sent out what the light beam 406 results. The light beam 405 becomes on the surface of the exit side 402 and on the surface of the reflection side 403 subjected to two consecutive total reflections before passing through the exit side 402 is sent out what the light beam 407 results.

5 zeigt einen Teil einer auf der Kopplungsseite des Lichtleiters angeordneten fresnelartigen Linsenstruktur 501 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Seitenansicht zeigt die Abmessungen und Winkel für eine Anzahl von V-förmigen Rillenstrukturen, die entlang der Seite der Kopplungsfläche vorgesehen sind. Diese V-förmigen Rillenstrukturen stellen die Funktionalität des Aufweitens des Lichtstrahls in zufällige Richtungen bereit, was zu einer Streuung des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichts führt. Dies verhindert das Auftreten einer überhitzten Stelle an der Austrittsseite des Lichtleiters. Der Winkel der V-förmigen Rillenstruktur beträgt beispielsweise 105 Grad und der Abstand zwischen zwei benachbarten V-förmigen Rillenstrukturen beträgt zum Beispiel 0,3 mm. 5 shows a part of a arranged on the coupling side of the light guide fresnel-like lens structure 501 according to an embodiment of the invention. A side view shows the dimensions and angles for a number of V-shaped groove structures provided along the side of the coupling surface. These V-shaped groove structures provide the functionality of expanding the light beam in random directions, resulting in scattering of the light emitted by the light source. This prevents the occurrence of a hot spot on the exit side of the light guide. For example, the angle of the V-shaped groove structure is 105 degrees, and the distance between two adjacent V-shaped groove structures is 0.3 mm, for example.

6A zeigt eine Vorderansicht eines Lichtleiters 201 mit Lichtquellen 102, 601 und 602 und 6B zeigt eine Seitenansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Lichtleiter 201 umfasst eine Kopplungsseite 302 und eine Austrittsseite 303 mit einer geneigten Oberfläche, wie aus der Seitenansicht in 6B ersichtlich ist. Der Lichtleiter 201 umfasst kugelförmige Hohlräume 603, 604 und 605, die sich über den Lichtquellen 102, 601 und 602 befinden, um zu dem Lichtausgang der Lichtquellen 102, 601 und 602 zu passen, die sich in diesem Fall in einem kuppelförmigen Linsengehäuse befinden. Auf diese Weise wird ein größerer Teil des von den Lichtquellen 102, 601 und 602 ausgesendeten Lichts in den Lichtleiter 201 übertragen. 6A shows a front view of a light guide 201 with light sources 102 . 601 and 602 and 6B shows a side view according to an embodiment of the invention. The light guide 201 includes a coupling page 302 and an exit side 303 with a sloped surface, as seen from the side view 6B is apparent. The light guide 201 includes spherical cavities 603 . 604 and 605 that are above the light sources 102 . 601 and 602 located to the light output of the light sources 102 . 601 and 602 to fit in this case in a dome-shaped lens housing. In this way, a larger part of the light sources 102 . 601 and 602 emitted light in the light guide 201 transfer.

7 zeigt ein Fahrzeug 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Windschutzscheibe 106 und einer Regendetektionsvorrichtung 200, die sich zum Beispiel zwischen der Windschutzscheibe 106 und dem Innenspiegel 701 des Fahrzeugs befindet. Die Regendetektionsvorrichtung schließt die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmale ein. 7 shows a vehicle 700 according to an embodiment of the invention with a windshield 106 and a rain detection device 200 , for example, between the windshield 106 and the interior mirror 701 of the vehicle. The rain detection device includes the features described in connection with the present invention.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verfahren umfasst den Schritt S1 des Aussendens eines Lichtkegels durch eine Lichtquelle im Inneren des Fahrzeugs. Außerdem wird der Schritt S2 des Umleitens des Lichtkegels zu einem Bereich einer Windschutzscheibe oder eines Fensters des Fahrzeugs durch einen Lichtleiter ausgeführt. Außerdem sind der Schritt S3, der das Verengen des Lichtkegels durch den Lichtleiter umfasst, und der Schritt S4, der das Aufzeichnen eines Bildes des Bereichs der Windschutzscheibe oder des Fensters mit einer Kamera für die Regendetektion umfasst, in dem Verfahren eingeschlossen. 8th shows a flowchart for a method according to an embodiment of the invention. The method comprises the step S1 of emitting a light cone through a light source inside the vehicle. In addition, the step S2 of redirecting the light cone to a portion of a windshield or a window of the vehicle is performed by a light guide. In addition, the step S3, which includes narrowing the cone of light through the light guide, and step S4, which includes recording an image of the area of the windshield or window with a camera for rain detection, are included in the method.

In den Ansprüchen schließt das Wort ”umfassend” andere Elemente oder Schritte nicht aus und der unbestimmte Artikel ”ein/eine/eines/einem/einen/einer” schließt eine Mehrzahl nicht aus. Es ist zu beachten, dass Merkmale, die unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch mit anderen Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombinierbar sind. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in sich voneinander unterscheidenden abhängigen Ansprüchen und/oder Ausführungsbeispielen angeführt sind, ist kein Hinweis darauf, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendbar ist. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen den Schutzbereich der Ansprüche nicht beschränken.In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps and the indefinite article "a / a / a / a / a "does not exclude a majority. It should be noted that features described with reference to an embodiment may also be combined with other features of other embodiments. The mere fact that certain measures are listed in dependent claims and / or exemplary embodiments differing from one another does not indicate that a combination of these measures can not be used to advantage. The reference signs in the claims are not intended to limit the scope of the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/092911 A1 [0003]

Claims

Rain detection device ( 200 ) for a vehicle ( 700 ), the rain detection device comprising: a camera ( 101 ), a light source ( 102 ) for emitting a light cone for rain detection, a light guide ( 201 ) with a coupling side ( 302 ) with a first surface ( 304 ) and an exit side ( 303 ) with a second surface ( 305 ), the coupling side ( 302 ) of the optical fiber optically to the light source ( 102 ) and wherein the optical fiber ( 201 ) is configured for diverting and narrowing the light cone of the light source.

Rain detection device ( 200 ) according to claim 1, wherein the light guide ( 201 ) a fresnel-like lens ( 500 ), which at the coupling side ( 302 ) of the light guide is arranged.

Rain detection device ( 200 ) according to claim 1 or 2, wherein the exit side ( 303 ) of the light guide ( 201 ) is configured for the light scattering.

Rain detection device according to claim 3, wherein the second surface ( 305 ) the exit side ( 303 ) Microstructures ( 310 ) for light scattering.

Rain detection device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the light guide ( 201 ) further comprises: a reflection side ( 403 ) with a third surface for reflecting internal reflections of the light source ( 102 ) emitted light cone, wherein the first surface ( 304 ) of the coupling side ( 302 ) and the third surface of the reflection side ( 403 ) include an angle whose size is between 45 degrees and 75 degrees, the angle being preferably 60 degrees.

Rain detection device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the second surface ( 305 ) of the exit side is greater than a light emitting surface of the light source ( 102 ).

Rain detection device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the light guide ( 201 ) is made of transparent plastic, preferably polycarbonate.

Rain detection device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the length ( 306 ) of the light guide ( 201 ) between 2 cm and 6 cm and its width ( 307 ) is between 0.5 cm and 1.5 cm, preferably its length is between 3 cm and 4 cm and its width between 0.6 cm and 0.8 cm.

Rain detection device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein a peak intensity of the in the absence of the optical fiber ( 201 ) from the light source ( 102 ) emitted light cone ( 103 ) along a vertical direction ( 105 ) runs.

Vehicle ( 700 ) comprising: a windshield or a window ( 106 ), a rain detection device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the light source ( 102 ), the light guide ( 201 ) and the camera ( 101 ) are arranged and configured such that the light cone emitted by the light source ( 202 ) narrowed by the light guide and to an area of the windshield or the window ( 106 ) of the vehicle is diverted.

Vehicle ( 700 ) according to claim 10, wherein the rain detection device further comprises a processing unit ( 116 ), wherein the light source ( 102 ), the light guide ( 201 ) and the camera ( 101 ) are arranged and configured such that a first reflection ( 110 ) of the light cone from an inner side ( 107 ) of the windshield or window is reflected to the camera, and wherein the light source ( 102 ), the light guide ( 201 ) and the camera ( 101 ) are arranged and configured such that a second reflection ( 111 ) of the light cone from an outside ( 108 ) of the windshield or window is reflected to the camera, and wherein the processing unit is configured to detect rain based on a change in the camera (s). 101 ) recorded second reflection ( 111 ) of the light cone ( 202 ).

Vehicle ( 700 ) according to claim 11, wherein the processing unit for calibrating the rain detection device on the basis of the first reflection ( 110 ) of the light cone ( 202 ) is configured.

Vehicle ( 700 ) according to one of claims 10 to 12, wherein the rain detection device ( 200 ) further comprises: a housing ( 114 ), one in the housing ( 114 ) arranged circuit board ( 113 ), the light source ( 102 ) is arranged on the circuit board of the rain detection device and wherein the optical fiber ( 201 ) in an opening ( 115 ) of the housing is embedded.

Vehicle ( 700 ) according to one of claims 10 to 13, with the camera ( 101 ) Is part of a driver assistance system of the vehicle, the camera ( 101 ) is further configured to record a driver assistance image, and wherein the light source ( 102 ), the light guide ( 201 ) and the camera ( 101 ) are configured such that reflections of the light cone ( 202 ) on the windscreen or the window ( 106 ) and the driver assistance screen do not overlap.

A method of rain detection for a vehicle, the method comprising the steps of: Emitting a cone of light through a light source inside the vehicle (S1), Redirecting the light cone to a portion of a windshield or window of the vehicle through a light guide (S2), Narrows the light cone through the light guide (S3) and Recording an image of the area of the windshield or the window with a camera for rain detection (S4).