DE102014220431A1

DE102014220431A1 - Verfahren zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagerungen auf einer Fahrzeugfensterscheibe im Bereich eines Kamerasichtfensters

Info

Publication number: DE102014220431A1
Application number: DE102014220431.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bix
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2016-04-14

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagerungen im Bereich einer ein Kamerasichtfenster (2) für eine Kamera (1) aufweisenden Fahrzeugscheibe (20) eines Fahrzeugs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Radarsensor (3) zur Durchführung einer Fahrerassistenzfunktion bereitgestellt wird, wobei der Radarsensor (3) und die Kamera (1) eine Baugruppe (10) mit einem gemeinsamen Bauraum bilden, und mittels des Radarsensors (3) eine Radarstrahlung (R2) mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz erzeugt wird, welche zur Erwärmung der wetterbedingten Ablagerungen auf der Fahrzeugscheibe (20) in den Bereich des Kamerasichtfensters (2) gelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagerungen im Bereich einer ein Kamerasichtfenster für eine Kamera aufweisende Fahrzeugfensterscheibe.
Es ist bekannt Fahrzeuge mit Kamerasystemen als optische Sensoren, wie bspw. Videokameras, Nachtsichtkameras oder passive Infrarotdetektoren auszurüsten. Solche Kamerasysteme werden in Fahrzeugen in der Regel hinter der Windschutzscheibe im Fahrgastraum platziert und bieten die Möglichkeit, sowohl Objekte, wie Hindernisse, Verkehrszeichen oder andere Verkehrsteilnehmer als auch Gefahrensituationen usw. rechtzeitig zu erkennen.
Für die Funktion dieser Kamerasysteme ist es wichtig, dass Das Kamerasichtfenster der Kamera frei von wetterbedingten Ablagerungen, wie Feuchtigkeit, Schnee und Eis ist. Um eine Behinderung der Kamera durch solche Ablagerungen und Verunreinigungen im Bereich des Kamerasichtfensters zu verhindern, wird in der Regel die Kamera in einem Bereich angeordnet, der von den Scheibenwischern gereinigt wird. Ablagerungen mit Eis können jedoch damit nicht beseitigt werden.
Aus der DE 10 2007 053 905 A1 ist eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit mehreren strahlungsempfindlichen Sensoren sowie einem kapazitiven Sensor zur Detektion von Feuchtigkeit bekannt, die im Bereich der Windschutzscheibe, bspw. im Fuß eines Fahrzeugrückspiegels angeordnet ist. Diese bekannte Sensoranordnung kann in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein und bspw. einen Lidarsensor und/oder einen Radarsensor und/oder eine Kamera umfassen. Der kapazitive Sensor umfasst als kapazitive Elemente Drähte und/oder leitfähige Flächen und/oder leitfähige Beschichtungen, die auch in einer Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs angebracht sein können. Dieser kapazitive Sensor dient zur Detektion von Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Ferner werden Teile der kapazitiven Elemente des kapazitiven Sensors als Heizvorrichtung verwendet, um Teile der Sensoranordnung, die bspw. beschlagen oder verreist sind, beheizen zu können. Eine solche Beheizung der Sensoranordnung kann unter Verwendung des kapazitiven Sensors erfolgen, um Teile der Fensterscheibe des Fahrzeugs, die sich im Bereich des Sichtfeldes der Sensoranordnung von Feuchtigkeit und gegebenenfalls von Eis zu befreien.
Die EP 1 605 729 A1 offenbart eine elektrisch beheizbare Scheibe mit einem Kamerasichtfenster, welches über eine Heizvorrichtung beschlag- und eisfrei gehalten wird. Das Heizelement wird an der Position des Kamerasichtfensters in die Scheibe einlaminiert. Zusätzlich kann an der Scheibenoberfläche ein weiteres Heizelement angebracht werden, welches als leitfähige Paste auf die Scheibenoberfläche gedruckt wird.
An diesem Stand der Technik ist jedoch nachteilig, dass solche Heizelemente den Strahlengang von strahlungsempfindlichen Sensoren beeinträchtigen können und zudem weitere Bauelemente wie bspw. eine aktive Stromquelle zur Erzeugung der Heizleistung, Kontaktelemente und elektronische Steuermittel usw. erforderlich sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagerungen im Bereich einer ein Kamerasichtfenster für eine Kamera aufweisenden Fahrzeugfensterscheibe eines Fahrzeugs anzugeben, welches ohne Bestromung von Leitbahnen oder elektrisch leitfähigen Flächen bzw. Beschichtungen realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine solches Verfahren zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagerungen im Bereich einer ein Kamerasichtfenster für eine Kamera aufweisende Fahrzeugscheibe eines Fahrzeugs, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass

– ein Radarsensor zur Durchführung einer Fahrerassistenzfunktion bereitgestellt wird, wobei der Radarsensor und die Kamera eine Baugruppe mit einem gemeinsamen Bauraum bilden, und
– mittels des Radarsensors eine Radarstrahlung mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz erzeugt wird, welche zur Erwärmung der wetterbedingten Ablagerungen auf der Fahrzeugscheibe in den Bereich des Kamerasichtfensters gelenkt wird.

Bei dieser Kombination aus einer Kamera und einem Radarsensor, die in einem gemeinsamen Bauraum angeordnet sind, übernimmt der Radarsensor neben seiner eigentlichen Aufgabe der Realisierung einer Fahrerassistenzfunktion eine weitere Funktion, nämlich eine Radarstrahlung mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechende Frequenz auf das Kamerasichtfenster zu lenken, um damit Wasser in flüssigem oder gefrorenem Zustand anzuregen und dadurch zu erwärmen, um so ein Abtauen bzw. Abdampfen solcher Ablagerungen zu erreichen.
Wird mittels eines solchen Radarsensors ein ACC(Adaptiv Cruise Control)-System realisiert, wird die Radarstrahlung dieses Radarsensors zusätzlich als Fensterscheibenheizung, bspw. für eine Windschutzscheibe eingesetzt. Für das Einbringen der Heizleistung sind keine aktiven Stromquellen erforderlich und es entfällt ebenso eine Verkabelung.
Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten elektrisch bestromten Leitungen oder flächigen Beschichtungen, welche in der Regel eine große Hitze erzeugen und damit optisch unerwünschte Effekte, wie bspw. Unschärfe, Abschattung und Verzeichnung verursachen, lässt sich die Fahrzeugscheibe durch die Radarstrahlung homogener und flächiger erwärmen. Optische Störeffekte können vermieden werden, wodurch sich die Leistung des Gesamtsystems verbessert.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Radarsensor mit einem Antennen-Array ausgebildet, mit welchem die Radarstrahlung mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz auf das Kamerasichtfenster fokussiert wird.
Alternativ kann weiterbildungsgemäß der Radarsensor mit einer dielektrischen Linse ausgebildet werden, mit welcher die Radarstrahlung mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz auf das Kamerasichtfenster fokussiert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Realisierung der Fahrerassistenzfunktion eine gepulste Radarstrahlung erzeugt wird, wobei in den Pulspausen eine Radarstrahlung mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz erzeugt wird. Somit kann bei beschlagenem Kamerasichtfenster zwischen den Radarpulsen für die Fahrerassistenzfunktion ein Mikrowellenpuls zum Abtauen der Fensterscheibe erzeugt werden.
Zum Anregen der Wassermoleküle ist vorzugsweise eine Radarstrahlung mit einer Anregungsfrequenz von 2,355 GHz geeignet. Eine weitere Resonanzfrequenz existiert bei 22,23508 GHz, die auch im Bereich des Short Range Radars (SRR) verwendet wird und daher ebenso zum Abtauen der Fensterscheibe im Bereich des Kamerasichtfensters verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung im Bereich einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine schematische Darstellung der Sensoranordnung nach 1 mit einem ein Antennen-Array aufweisenden Radarsensor, und
3 eine schematische Darstellung der Sensoranordnung nach 1 mit einem dielektrischen Linsen aufweisenden Radarsensor.
Die 1 zeigt eine Windschutzscheibe 20 eines Fahrzeugs, an welcher eine Sensorbaugruppe als Baugruppe 10 fahrzeuginnenraumseitig im Dachbereich angeordnet ist. Diese Sensorbaugruppe 10 umfasst eine Kamera 1 sowie einen Radarsensor 3, die unter Bildung eines gemeinsamen Bauraums in einem Gehäuse untergebracht sind. Im Bereich dieser Sensorbaugruppe 10 befindet sich an der Windschutzscheibe 20 ein Kamerasichtfenster 2, welches bspw. durch einen Schwarzdruck auf der Windschutzscheibe 20 definiert wird. Dieser Schwarzdruck dient dazu, einfallendes Streulicht zu reduzieren oder zu verhindern. Innerhalb dieses Kamerasichtfensters 2 befindet sich ein Sichtfeld 2.1 der Kamera 1 (vgl. 2 und 3), welches die Projektion des von der Kamera 1 erfassten Raumwinkels auf die Ebene des Kamerasichtfensters 2 darstellt.
Solche strahlungsempfindliche Sensoren, wie die Kamera 1 und der Radarsensor 3 liefern Umfeldinformationen an Fahrerassistenzsysteme des Fahrzeugs, die der Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs, insbesondere zur Vermeidung von Gefahrensituationen oder zur Unfallvermeidung dienen. So dient eine Kamera bspw. zur Fahrspurerkennung oder Verkehrszeichenerkennung, während der Radarsensor zur Realisierung bspw. eines ACC-Systems verwendet werden kann.
Der Radarsensor 3 der Sensorbaugruppe 10 erfüllt nicht nur die Funktion für ein Fahrerassistenzsystem, wie bspw. für ein ACC-System, sondern dient zusätzlich auch zur Erwärmung desjenigen Bereichs der Windschutzscheibe 20, die dem Kamerasichtfenster 2 entspricht. Hierdurch sollen wetterbedingte Ablagerungen im Bereich dieses Kamerasichtfensters 2 beseitigt bzw. verhindert werden, d.h. Feuchtigkeit beseitigt und Eis oder Schnee abgetaut werden. Dieses Verfahren zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagerungen im Bereich des Kamerasichtfensters 2 soll detailliert anhand der 2 und 3 nachfolgend beschrieben werden, welche die Sensorbaugruppe 10 in einer detaillierteren Darstellung zeigen.
Die 2 zeigt eine Sensorbaugruppe 10 mit einem Radarsensor 3, welcher ein Antennen-Array 4 umfasst. Ein Teil dieses Antennen-Arrays 4 ist derart ausgeführt, dass ein zur Realisierung der Fahrerassistenzfunktion, also bspw. eines ACC-Systems erforderliche Radarstrahl R1 erzeugt wird, der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gerichtet ist. Ein anderer Teil des Antennen-Arrays 4 ist so ausgebildet, dass ein Radarstrahl R2 von diesem Teil auf das Kamerasichtfenster 2 und damit insbesondere auch auf das Sichtfeld 2.1 der Kamera 1 fokussiert wird. Dabei ist die Frequenz bzw. die Wellenlänge dieses Radarstrahls R2 derart gewählt, dass sie der Resonanzfrequenz von Wassermolekülen entspricht, die 2,355 GHz beträgt. Damit werden mit einem solchen Radarstrahl R2 die Wassermoleküle auf der Windschutzscheibe 20 im gefrorenen oder flüssigen Zustand angeregt und dadurch erwärmt, wodurch Feuchtigkeit im Bereich des Kamerasichtfensters 2 beseitigt oder Eis und Schnee abgetaut wird.
Eine weitere Resonanzfrequenz der Wassermoleküle existiert bei 22,23508 GHz. Diese Wellenlänge liegt im Bereich des Short Range Radars (SRR) und kann ebenso für die Anregung von Wassermolekülen zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagen im Bereich des Kamerasichtfensters 2 verwendet werden.
Die Abtaufunktion kann derart realisiert werden, dass jeweils zwischen ACC-Impulsen (dargestellt durch den Radarstrahl R1) ein Mikrowellenimpuls als Radarstrahl R2 erzeugt wird, der die Wassermoleküle auf dem Kamerasichtfenster erwärmt und damit diese wetterbedingten Ablagen, wie Feuchtigkeit, Eis und Schnee beseitigt. Wenn für die Abtaufunktion die Frequenz 22,23508 GHz des SRR-Radars verwendet wird, weist sowohl der Radarstrahl R1 für die Fahrerassistenzfunktion als auch der Radarstrahl R2 für die Abtaufunktion die gleiche Frequenz bzw. gleiche Wellenlänge auf, wodurch sich ein kostengünstiger Aufbau des Radarsensors 3 ergibt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorbaugruppe 10 zeigt 3. Diese Sensorbaugruppe 10 unterscheidet sich von derjenigen nach 2 nur hinsichtlich der Optik des Radarsensors 3. Anstelle eines Antennen-Arrays 4 werden gemäß 3 zwei dielektrische Linsen 4.1 und 4.2 zur Erzeugung der Radarstrahlen R1 und R2 verwendet.
Die dielektrische Linse 4.1 dient zur Erzeugung des Radarstrahls R1 zur Realisierung der Fahrerassistenzfunktion, also bspw. eines ACC-Systems. Die weitere dielektrische Linse 4.2 fokussiert den Radarstrahl R2 auf das Kamerasichtfenster 2, um die dort liegenden Wassermoleküle im flüssigen oder gefrorenen Zustand durch Anregung mittels deren Resonanzfrequenz zu erwärmen.
Bezugszeichenliste

1: Kamera
2: Kamerasichtfenster
2.1: Sichtfeld der Kamera 1
3: Radarsensor
4: Antennen-Array des Radarsensors 3
4.1: dielektrische Linse des Radarsensors 3
4.2: dielektrische Linse des Radarsensors 3
10: Baugruppe, Sensorbaugruppe
20: Windschutzscheibe eines Fahrzeugs
R1: Radarstrahl des Radarsensors 3
R2: Radarstrahlen des Radarsensors 3

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007053905 A1 [0004]
EP 1605729 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Beseitigung von wetterbedingten Ablagerungen im Bereich einer ein Kamerasichtfenster (2) für eine Kamera (1) aufweisende Fahrzeugscheibe (20) eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Radarsensor (3) zur Durchführung einer Fahrerassistenzfunktion bereitgestellt wird, wobei der Radarsensor (3) und die Kamera (1) eine Baugruppe (10) mit einem gemeinsamen Bauraum bilden, und – mittels des Radarsensors (3) eine Radarstrahlung (R2) mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz erzeugt wird, welche zur Erwärmung der wetterbedingten Ablagerungen auf der Fahrzeugscheibe (20) in den Bereich des Kamerasichtfensters (2) gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor (3) mit einem Antennen-Array (4) ausgebildet wird, mit welchem die Radarstrahlung (R2) mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz auf das Kamerasichtfenster (2) fokussiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor (3) mit einer dielektrischen Linse (4.2) ausgebildet wird, mit welcher die Radarstrahlung (R2) mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz auf das Kamerasichtfenster (2) fokussiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der Fahrerassistenzfunktion eine gepulste Radarstrahlung (R1) erzeugt wird, wobei in den Pulspausen eine Radarstrahlung (R2) mit einer der Anregungsfrequenz von Wassermolekülen entsprechenden Frequenz erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radarstrahlung (R2) mit einer Anregungsfrequenz von 2,355 GHz erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radarstrahlung (R2) mit einer Anregungsfrequenz von 22,23508 GHz erzeugt wird.