DE102015104209A1

DE102015104209A1 - Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Objektes in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, Sensoranordnung, Fahrerassistenzsystem und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015104209A1
Application number: DE102015104209.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schuler
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (5) zum Erfassen eines Objektes (O) in einem Umgebungsbereich (3) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei die Sensorvorrichtung (5) eine Sendeeinrichtung (7) mit zumindest einem Sendeelement (13) zum Aussenden eines optischen Signals (S_A) in den Umgebungsbereich (3) des Kraftfahrzeugs (1) und eine Empfangseinrichtung (8) mit zumindest einem Empfangselement (14) zum Empfangen des an dem Objekt (O) reflektierten optischen Signals (S_E) aufweist, wobei die Sensorvorrichtung (5) zumindest ein Lichtleitelement (9) aufweist, welches optisch mit dem zumindest einen Empfangselement (14) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, eine fasergebundene, optische Übertragungsstrecke zum Übertragen des reflektierten optischen Signals (S_E) von dem Umgebungsbereich (3) zu dem zumindest einen Empfangselement (14) bereitzustellen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Sensoranordnung (2), ein Fahrerassistenzsystem mit einer Sensoranordnung (2) sowie ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Objektes in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, wobei die Sensorvorrichtung eine Sendeeinrichtung mit zumindest einem Sendeelement zum Aussenden eines optischen Signals in den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs und eine Empfangseinrichtung mit zumindest einem Empfangselement zum Empfangen des an dem Objekt reflektierten optischen Signals aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Sensoranordnung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug.
Es ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt, einen Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs zu überwachen, indem mittels einer Sensorvorrichtung Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. So können beispielsweise Kollisionen des Kraftfahrzeugs mit den Objekten verhindert werden. Gemäß der DE 10 2008 041 354 A1 wird beispielsweise ein Umfeld eines Kraftfahrzeugs erfasst, um eine Fahrzeugtüre automatisch und kollisionsfrei öffnen zu können. Die US 2011/0295469 A1 zeigt ein sogenanntes Time-Of-Flight-Sensorsystem, bei welchem ebenfalls Bereiche nahe der Fahrzeugtüre des Kraftfahrzeugs überwacht werden.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Sensorvorrichtung umfasst in der Regel eine Sendeeinrichtung, welche Licht zum Ausleuchten des Umgebungsbereiches in den Umgebungsbereich aussendet. Eine Empfangseinrichtung der Sensorvorrichtung empfängt das an den Objekten reflektierte Licht. Das Licht wird dabei üblicherweise über den freien Raum übertragen. Bei einer Verwendung der Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug muss beim Anbringen der Sensorvorrichtung an dem Kraftfahrzeug vor allem gewährleistet werden, dass ein lichtsensitiver Bereich der Empfangseinrichtung nicht abgeschattet und somit am Empfangen des reflektierten Lichtes gehindert wird. Daraus ergeben sich Einschränkungen für einen Anbringungsort der Sensorvorrichtung an oder in dem Kraftfahrzeug.
In der DE 10 2009 007 408 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Umfelderfassung beschrieben, welche eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten zur Beleuchtung des Umfeldes aufweist. Außerdem umfasst die Vorrichtung ein reflektierendes Umlenkelement zur Sammlung des von dem Umfeld reflektierten Lichts und einen Sensor, auf welchen das Umfeld abgebildet wird. Mittels des Umlenkelementes können dabei nur relevante Umfeldbereiche auf dem Sensor abgebildet werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorvorrichtung zu realisieren, welche besonders flexibel an oder in einem Kraftfahrzeug angeordnet werden kann und dabei den Umgebungsbereich besonders zuverlässig erfassen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensorvorrichtung, eine Sensoranordnung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung dient zum Erfassen eines Objektes in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs. Die Sensorvorrichtung weist eine Sendeeinrichtung mit zumindest einem Sendeelement zum Aussenden eines optischen Signals in den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs und eine Empfangseinrichtung mit zumindest einem Empfangselement zum Empfangen des an dem Objekt reflektierten optischen Signals auf. Darüber hinaus umfasst die Sensorvorrichtung zumindest ein Lichtleitelement, welches optisch mit dem zumindest einen Empfangselement gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, eine fasergebundene optische Übertragungsstrecke zum Übertragen des reflektierten optischen Signals von dem Umgebungsbereich zu dem zumindest einen Empfangselement bereitzustellen.
Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise dazu dienen, als den Umgebungsbereich einen an eine Seitentüre des Kraftfahrzeugs angrenzenden Bereich zu überwachen. Dazu kann mittels der Sensorvorrichtung das Objekt, welches beispielsweise ein Bordstein oder ein anderer Gegenstand sein kann, erfasst werden. Durch die Überwachung des Umgebungsbereiches kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs beispielsweise beim Überfahren dieses Objektes unterstützen werden oder ein Schweller des Kraftfahrzeugs vor einer Kollision mit dem Objekt geschützt werden.
Das zumindest eine Sendeelement der Sendeeinrichtung ist dazu ausgelegt, das optische Signal in den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs auszusenden, insbesondere gepulst auszusenden, um den Umgebungsbereich auszuleuchten. Dazu umfasst das zumindest eine Sendeelement bevorzugt eine LED und/oder eine Laserdiode. LEDs sowie Laserdioden weisen den Vorteil auf, dass sie besonders schnell moduliert werden können. Somit kann in einem gepulsten Betrieb des zumindest einen Sendeelementes eine besonders kurze Pulsdauer bereitgestellt werden. Das zumindest eine Sendeelement sendet dabei als das optische Signal vorzugsweise Licht in einem nichtsichtbaren Wellenlängenbereich, beispielsweise in einem Infrarotbereich, aus.
Das Objekt in dem Umgebungsbereich kann erfasst werden, indem das an dem Objekt in dem Umgebungsbereich reflektierte optische Signal über einen optischen Übertragungspfad an das zumindest eine Empfangselement der Empfangseinrichtung übertragen wird. Üblicherweise ist ein solcher optischer Übertragungspfad der freie Raum zwischen dem Objekt und dem zumindest einen Empfangselement.
Um eine Signalübertragung zu der Empfangseinrichtung auch über einen abgeschatteten Bereich, durch welchen die Signalübertragung in der Regel unterbrochen beziehungsweise blockiert wird, zu gewährleisten, ist der optische Übertragungspfad erfindungsgemäß zumindest teilweise als ein fasergebundener optischer Übertragungspfad ausgestaltet. Der fasergebundene optische Übertragungspfad dient also insbesondere zum optischen Überbrücken des abgeschatteten Bereiches. Zum Bereitstellen des fasergebundenen optischen Übertragungspfades weist die Sensorvorrichtung das zumindest eine Lichtleitelement auf, welches als eine optische Faser, beispielsweise als eine Glasfaser oder eine Kunststofffaser, ausgebildet ist.
Das zumindest eine Lichtleitelement umfasst einen Einkoppelbereich, welcher in einer bestimmungsgemäßen Einbaulage der Sensorvorrichtung angrenzend an den Umgebungsbereich angeordnet werden kann, und einen Auskoppelbereich, welcher angrenzend an das zumindest eine Empfangselement angeordnet ist. Das zumindest eine Lichtleitelement ist also optisch mit dem zumindest einen Empfangselement gekoppelt. Das an dem Objekt reflektierte optische Signal kann von dem Umgebungsbereich über den Einkoppelbereich in das zumindest eine Lichtleitelement eingekoppelt, innerhalb des Lichtleitelementes fasergebunden weitergeleitet, über den Auskoppelbereich ausgekoppelt und somit an das zumindest eine Empfangselement übertragen werden.
Das zumindest eine Empfangselement kann dabei ein lichtempfindliches Element, vorzugsweise eine Fotodiode aufweisen, welche ein Signal bereitstellt, sobald das reflektierte optische Signal auf die Fotodiode auftrifft. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Empfangseinrichtung mehrere Empfangselemente, ein sogenanntes Array aus Empfangselementen, aufweist. Die Empfangseinrichtung ist somit als ein sogenannter Bildsensor ausgestaltet, auf welchem der Umgebungsbereich zweidimensional abgebildet werden kann. Bei einer als Bildsensor ausgestalteten Empfangseinrichtung ist dabei jedes der Empfangselemente mit jeweils einem Lichtleitelement optisch gekoppelt, sodass jeweils ein fasergebundener optischer Übertragungspfad von dem Umgebungsbereich zu dem jeweiligen Empfangselement des Bildsensors gebildet werden kann.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung ist also besonders flexibel und zuverlässig gestaltet, da eine Signalübertragung auch dann gewährleistet werden kann, wenn die Empfangseinrichtung beispielsweise an ihrem bestimmungsgemäßen Einbauort an oder in dem Kraftfahrzeug von dem Umgebungsbereich abgeschattet ist. Mittels des zumindest einen Lichtleitelementes kann also dieser abgeschattete Bereich optisch überbrückt werden und damit das reflektierte optische Signal zuverlässig an die Empfangseinrichtung übertragen werden. Somit kann die Sensorvorrichtung, insbesondere die Empfangseinrichtung, besonders flexibel im Kraftfahrzeug angeordnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Sensorvorrichtung zumindest ein weiteres Lichtleitelement auf, welches optisch mit dem zumindest einen Sendeelement gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, eine weitere fasergebundene optische Übertragungsstrecke zum Übertragen des optischen Signals von dem zumindest einen Sendeelement zu dem Umgebungsbereich bereitzustellen. Dies ist besonders vorteilhaft, falls auch das zumindest eine Sendeelement an seinem bestimmungsgemäßen Einbauort in oder am Kraftfahrzeug von dem auszuleuchtenden Umgebungsbereich abgeschattet ist und daher ein direktes Aussenden des Lichtes in den Umgebungsbereich nicht oder nur begrenzt möglich ist. Das optische Signal kann über das weitere Lichtleitelement von dem Sendeelement an den Umgebungsbereich übertragen werden. Das zumindest eine Lichtleitelement umfasst dabei einen Einkoppelbereich, welcher angrenzend an das zumindest eine Sendeelement angeordnet ist, und einen Auskoppelbereich, welcher angrenzend an den Umgebungsbereich angeordnet werden kann. Somit ist das zumindest eine Lichtleitelement optisch mit dem zumindest einen Sendeelement gekoppelt. Das von dem Sendeelement abgestrahlte optische Signal kann über den Einkoppelbereich in das Lichtleitelement eingekoppelt, fasergebunden weitergeleitet und zum Ausleuchten des Umgebungsbereiches über den Auskoppelbereich an den Umgebungsbereich abgestrahlt werden. Mittels des zumindest einen weiteren Lichtleitelementes kann also auch das zumindest eine Sendeelement flexibel an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden und beispielsweise in ein Anbauteil des Kraftfahrzeugs integriert werden.
Bevorzugt weist die Sensorvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, eine Laufzeit zwischen dem Aussenden des optischen Signals und dem Empfangen des reflektierten optischen Signals zum Erfassen einer Distanz des Objektes zu dem Kraftfahrzeug zu ermitteln. Anders ausgedrückt ist die Sensorvorrichtung also dazu ausgelegt, ein sogenanntes Laufzeitverfahren beziehungsweise ein Time-Of-Flight-Verfahren (TOF-Verfahren) durchzuführen und somit die Distanz oder den Abstand des Kraftfahrzeugs zu dem Objekt zu bestimmen. Dieser Abstand kann einem Fahrerassistenzsystem, beispielsweise einem Parklenkassistenten, bereitgestellt werden, welcher den Fahrer des Kraftfahrzeugs bei einem Einparkvorgang unterstützen kann. In Kombination mit einer als Bildsensor ausgestalteten Empfangseinrichtung kann mittels des Laufzeitverfahrens ein sogenannter TOF-Sensor realisiert werden, welcher den Umgebungsbereich dreidimensional erfassen und abbilden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Sendeeinrichtung ein erstes Sendeelement zum Aussenden des optischen Signals in einen ersten Umgebungsteilbereich und zumindest ein zweites Sendeelement zum Aussenden des optischen Signals in zumindest einen zweiten Umgebungsteilbereich auf, wobei jedem der Sendeelemente zumindest ein Empfangselement mit jeweils einem mit dem Empfangselement optisch gekoppelten Lichtleitelement zum Empfangen des von dem jeweiligen Sendeelement ausgesendeten, reflektierten Signals zugeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Umgebungsbereich nicht von einem einzelnen Sendeelement, sondern von mehreren Sendeelementen ausgeleuchtet. Dabei leuchtet jedes Sendeelement einen Teil des Umgebungsbereiches, also den jeweiligen Umgebungsteilbereich aus, indem die Sendeelemente das optische Signal in unterschiedliche Raumrichtungen aussenden. Um das reflektierte Signal aus dem ersten Umgebungsteilbereich zu erfassen, kann der Einkoppelbereich zumindest eines Lichtleitelementes angrenzend an den ersten Umgebungsteilbereich angeordnet werden, sodass das reflektierte Licht über den Einkoppelbereich an das zumindest eine zugehörige Empfangselement weitergeleitet wird. Um das reflektierte Signal aus dem zumindest einen zweiten Umgebungsteilbereich zu erfassen, kann der Einkoppelbereich zumindest eines anderen Lichtleitelementes angrenzend an den zumindest einen zweiten Umgebungsteilbereich angeordnet werden, sodass das reflektierte Licht über den Einkoppelbereich an das zumindest eine zugehörige Empfangselement weitergeleitet wird. Die Empfangselemente können dabei beispielsweise auf einem gemeinsamen Baustein integriert sein. Die Zuordnung der jeweiligen Empfangselemente zu den Umgebungsteilbereichen geschieht hierbei über die Lichtleitelemente. Anders ausgedrückt ist es nicht notwendig, dass die Empfangselemente räumlich so angeordnet werden, dass das lichtempfindliche Element der jeweiligen Empfangselemente dem jeweiligen Umgebungsteilbereich zugewandt ist. Vielmehr wird das reflektierte optische Signal über die flexibel anordenbaren Lichtleitelemente an die Empfangselemente übertragen.
Zur Erfindung gehört außerdem eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Anbauteil des Kraftfahrzeugs und einer Sensorvorrichtung, wobei die Empfangseinrichtung der Sensorvorrichtung in einer bestimmungsgemäßen Einbaulage des Anbauteils an dem Kraftfahrzeug derart an einer dem Umgebungsbereich abgewandten Seite des Anbauteils angeordnet ist, dass das reflektierte, optische Signal über die fasergebundene optische Übertragungsstrecke von dem Umgebungsbereich zu dem zumindest einen Empfangselement übertragen wird. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die die Empfangseinrichtung in der bestimmungsgemäßen Einbaulage des Anbauteils, insbesondere durch das Anbauteil selbst, von dem Umgebungsbereich abgeschattet ist. Um das reflektierte optische Signal dennoch empfangen zu können, also um das Objekt zuverlässig detektieren zu können, wird das reflektierte optische Signal über das zumindest eine Lichtleitelement an die zumindest eine Empfangseinrichtung übertragen. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der von dem Anbauteil abgeschattete Bereich von dem zumindest einen Lichtleitelement optisch überbrückt wird.
Gemäß einer weitere Ausgestaltung der Sensoranordnung ist, die Sendeeinrichtung der Sensorvorrichtung in der bestimmungsgemäßen Einbaulage des Anbauteils an dem Kraftfahrzeug derart an der dem Umgebungsbereich abgewandten Seite des Anbauteils angeordnet, dass das optische Signal über zumindest ein weiteres Lichtleitelement von dem zumindest einen Sendeelement an den Umgebungsbereich übertragen wird. Auch gemäß dieser Ausführungsform wird der abgeschattete Bereich von dem zumindest einen weiteren Lichtleitelement optisch überbrückt und somit in vorteilhafter Weise ein Ausleuchten des Umgebungsbereiches ermöglicht.
In einer Weiterbildung der Sensoranordnung ist das zumindest eine Sendeelement zum Aussenden des optischen Signals in eine vorbestimmte Richtung zum Ausleuchten eines Umgebungsteilbereichs ausgebildet. Dem zumindest einen Sendeelement ist zumindest ein Empfangselement zugeordnet, wobei das zumindest eine Lichtleitelement mit dem zumindest einen Empfangselement optisch gekoppelt ist und zumindest ein an einen Einkoppelbereich des Lichtleitelementes angrenzender Bereich parallel zu der vorbestimmten Richtung an der abgewandten Seite des Anbauteils angeordnet ist. Mittels der parallelen Anordnung des an den Einkoppelbereich angrenzenden Bereiches des Lichtleitelementes zu der vorbestimmten Richtung ist der Einkoppelbereich dem von dem zugehörigen Sendeelement ausgeleuchteten Umgebungsteilbereich zugewandt. Die Empfangseinrichtung kann flexibel in oder an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden, da das reflektierte Licht über das zumindest eine Lichtleitelement zuverlässig zu dem jeweiligen Empfangselement der Empfangseinrichtung geleitet wird.
Bevorzugt weist die Sensorvorrichtung genau drei Sendeelemente auf, wobei ein erstes der Sendeelemente das optische Signal in eine Vorwärtsbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs aussendet, ein zweites der Sendeelemente das optische Signal in eine Rückwärtsfortbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs aussendet und ein drittes der Sendeelemente das optische Signal in Richtung einer Querachse des Kraftfahrzeugs aussendet. Das erste Sendeelement sowie das zumindest eine, dem ersten Sendeelement zugeordnete Empfangselement dienen zur Frontraumüberwachung des Kraftfahrzeugs. Das zweite Sendeelement sowie das zumindest eine, dem zweiten Sendeelement zugeordnete Empfangselement dienen zur Rückraumüberwachung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise zum Überwachen eines toten Winkels des Kraftfahrzeugs. Das dritte Sendeelement sowie das zumindest eine, dem dritten Sendeelement zugeordnete Empfangselement dienen zur Seitenraumüberwachung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise zum Überwachen des an die Seitentür angrenzenden Raumes.
Besonders bevorzugt ist das Anbauteil als ein Außentürgriff einer Türe des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Sensorvorrichtung ist dabei in den Außentürgriff integriert oder an einer dem Umgebungsbereich abgewandten Seite des Außentürgriffs angeordnet. Somit wird die Sensorvorrichtung von einem Material des Außentürgriffes besonders gut vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Regen, geschützt. Mittels des zumindest einen Lichtleitelementes kann das reflektierte optische Signal von dem Umgebungsbereich über das zumindest eine Lichtleitelement an die Empfangseinrichtung geführt werden.
Auch kann es vorgesehen sein, dass das Anbauteil als eine Zierleiste einer Türe und/oder eines Fensters des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Auch kann die Sensorvorrichtung in einen Seitenspiegel des Kraftfahrzeugs als das Anbauteil integriert sein.
Zur Erfindung gehört außerdem ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoranordnung. Das Fahrerassistenzsystem ist beispielsweise als eine Seitentürüberwachung zum Schutz der Seitentüre vor einer Kollision mit dem Objekt oder als ein Parklenkassistent zum Unterstützen des Fahrers bei einem Einparkvorgang ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als ein Personenkraftwagen ausgebildet.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensoranordnung, das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
Mit den Angaben „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „horizontal“, „vertikal“, „Tiefenrichtung“, „Breitenrichtung“, „Höhenrichtung“ etc. sind bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen der Sensorvorrichtung an dem Kraftfahrzeug und bei einem dann vor dem Kraftfahrzeug stehenden und in Richtung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Sensorvorrichtung blickenden Beobachter gegebenen Position und Orientierungen angegeben.
Im Folgenden die Erfindung nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Anbauteils;
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer weiteren Ausführungsform eines Anbauteils; und
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Sensoranordnung 2, mittels welcher ein Objekt O in einem Umgebungsbereich 3 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden kann. Die Sensoranordnung 2 kann Teil eines Fahrerassistenzsystems sein, welches beispielsweise als eine Überwachung einer Seitentüre 4 des Kraftfahrzeugs 1 ausgestaltet sein kann. Der Umgebungsbereich 3 ist hier beispielhaft ein an die Seitentüre 4 des Kraftfahrzeugs 1 angrenzender Bereich.
Die Sensoranordnung 2 umfasst eine Sensorvorrichtung 5 sowie ein Anbauteil 6 des Kraftfahrzeugs 1. Das Anbauteil 6 kann, wie in 2 gezeigt, ein Seitenspiegel 11 des Kraftfahrzeugs 1, welches in 2 in einer Seitenansicht auf einer Fahrbahn 10 dargestellt ist, sein. Das Anbauteil 6 kann aber auch, wie in 3 gezeigt, ein Außentürgriff 12 der Seitentüre 4 des Kraftfahrzeugs 1 sein. Auch kann das Anbauteil 6 eine hier nicht gezeigte Zierleiste, welche beispielsweise an der Seitentüre 4 angeordnet ist, sein.
Die Sensorvorrichtung 5 umfasst eine Sendeeinrichtung 7 zum Aussenden eines optischen Signals S_A in den Umgebungsbereich 3 des Kraftfahrzeugs 1. Die Sensorvorrichtung 5 umfasst außerdem eine Empfangseinrichtung 8 zum Empfangen des an dem Objekt O im Umgebungsbereich 3 reflektierten, optischen Signals S_E. Die Sensorvorrichtung 5 kann auch eine hier nicht gezeigte Steuereinrichtung aufweisen, mittels welcher eine Zeit zwischen dem Aussenden des optischen Signals S_A und dem Empfangen des reflektierten optischen Signals S_E, also eine Laufzeit des optischen Signals S_E, S_A, erfasst werden kann. Somit kann eine Distanz des Objektes O zu dem Kraftfahrzeug 1 ermittelt werden.
Die Empfangseinrichtung 8 und/oder die Sendeeinrichtung 7 sind in einer bestimmungsgemäßen Einbaulage des Anbauteils 6 an einer dem Umgebungsbereich 3 abgewandten Seite des Anbauteils 6 angeordnet. Bei einem als Türgriff 12 ausgestalten Anbauteil 6 können die Empfangseinrichtung 8 und/oder die Sendeeinrichtung 7 beispielsweise in ein Material des Türgriffes 12 integriert sein oder an einer dem Umgebungsbereich 3 abgewandten Seite des Türgriffes 12 angeordnet sein.
Zum Übertragen des optischen Signals S_A von der Sendeeinrichtung 7 an den Umgebungsbereich 3 und zum Übertragen des an dem Objekt O reflektierten optischen Signals S_E von dem Umgebungsbereich 3 zu der Empfangseinrichtung 8 kann die Sensorvorrichtung 5 mehrere Lichtleitelemente 9 aufweisen. Dabei ist hier ein Lichtleitelement 9 mit der Sendeeinrichtung 7 optisch gekoppelt und ein Lichtleitelement 9 mit der Empfangseinrichtung 8 optisch gekoppelt. Die Lichtleitelemente 9 sind beispielsweise als Glasfasern oder Kunststofffasern ausgestaltet. Mittels des mit der Sendeeinrichtung 7 optisch gekoppelten Lichtleitelementes 9 wird eine fasergebundene optische Übertragungsstrecke von der Sendeeinrichtung 7 zu dem Umgebungsbereich 3 bereitgestellt. Mittels des mit der Empfangseinrichtung 8 optisch gekoppelten Lichtleitelementes 9 wird eine fasergebundene optische Übertragungsstrecke von dem Umgebungsbereich 3 zu der Empfangseinrichtung 8 bereitgestellt.
4 zeigt in detaillierter Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 2. Die Sensoranordnung 2 weist hier das Anbauteil 6 in Form eines Türgriffes 12 auf. Die Sendeeinrichtung 7 der Sensorvorrichtung 5 kann mehrere Sendeelemente 13 aufweisen, von denen hier zwei Sendeelemente 13 exemplarisch gezeigt sind. Die Sendeelemente 13 können beispielsweise eine LED oder eine Laserdiode aufweisen, welche zum Aussenden des optischen Signals in Form von Licht in einem nichtsichtbaren Wellenlängebereich, beispielsweise Infrarot, ausgebildet sind. Die Sendeelemente 13 sind hier mit einer Steuereinrichtung 15 verbunden, welche beispielsweise zum gepulsten Betreiben der Sendeelemente 13 ausgestaltet ist. Dabei kann ein erstes der Sendeelemente 13 das optische Signal S_A in eine Vorwärtsfortbewegungsrichtung D_V des Kraftfahrzeugs 1 aussenden. Somit kann ein Frontraumbereich 16 des Kraftfahrzeugs 1 ausgeleuchtet werden. Ein zweites der Sendeelemente 13 kann das optische Signal S_A in eine Rückwärtsfortbewegungsrichtung D_R des Kraftfahrzeugs 1 aussenden. Somit kann ein Rückraumbereich 18 des Kraftfahrzeugs 1 ausgeleuchtet werden. Ein drittes, hier nicht dargestelltes der Sendeelemente 13 kann das optische Signal S_A in eine Richtung D_S einer Querachse des Kraftfahrzeugs 1 aussenden. Somit kann ein Bereich angrenzend an die Seitentüre 4 des Kraftfahrzeugs 1 ausgeleuchtet werden.
Die Empfangseinrichtung 8 kann mehrere Empfangselemente 14 aufweisen, von denen hier exemplarisch zehn Empfangselemente 14 gezeigt sind. Die Empfangseinrichtung 6 weist also ein sogenanntes Array von Empfangselementen 14 auf und ist beispielsweise als ein Bildsensor ausgestaltet. Somit kann der Umgebungsbereich 3 beziehungsweise können die Umgebungsteilbereiche 16, 17, 18 zweidimensional erfasst werden. Mittels der von der Steuereinrichtung 15 ermittelten Laufzeit des optischen Signals S_A und des reflektierten optischen Signals S_E kann somit der Umgebungsbereich 3 beziehungsweise können die Umgebungsteilbereiche 16, 17, 18 dreidimensional erfasst werden. Die Empfangselemente 14 können beispielsweise Fotodioden aufweisen.
Jedes der Empfangselemente 14 ist hier mit einem Lichtleitelement 9 optisch gekoppelt. Die drei linksseitig dargestellten Lichtleitelemente 9 stellen hier fasergebundene, optische Übertragungspfade zwischen dem Frontraumbereich 16 und den drei linksseitig dargestellten Empfangselementen 14 bereit. Anders ausgedrückt sind die drei linksseitig dargestellten Empfangselemente 14 demjenigen Sendeelement 13 zugeordnet, welches das optische Signal S_A in die Vorwärtsfortbewegungsrichtung D_V des Kraftfahrzeugs 1 aussendet.
Die vier mittig dargestellten Lichtleitelemente 9 stellen hier fasergebundene, optische Übertragungspfade zwischen dem Seitentürbereich 17 und den vier mittig dargestellten Empfangselementen 14 bereit. Anders ausgedrückt sind die vier mittig dargestellten Empfangselemente 14 demjenigen, hier nicht gezeigten Sendeelement 13 zugeordnet, welches das optische Signal S_A in die Richtung D_S der Querachse des Kraftfahrzeugs 1 aussendet.
Die drei rechtsseitig dargestellten Lichtleitelemente 9 stellen hier fasergebundene, optische Übertragungspfade zwischen dem Rückraumbereich 18 und den drei rechtsseitig dargestellten Empfangselementen 14 bereit. Anders ausgedrückt sind die drei rechtsseitig dargestellten Empfangselemente 14 demjenigen Sendeelement 13 zugeordnet, welches das optische Signal S_A in die Rückwärtsfortbewegungsrichtung D_R des Kraftfahrzeugs 1 aussendet.
Jedes der Lichtleitelemente 9 weist einen Einkoppelbereich E auf, über welchen das reflektierte optische Signal S_E in das Lichtleitelement 9 eingekoppelt werden kann. Über das jeweilige Lichtleitelement 9 wird das reflektierte optische Signal S_E fasergebunden zu dem mit dem jeweiligen Lichtleitelement 9 gekoppelten Empfangselement 14 geleitet beziehungsweise übertragen. Dabei ist ein an den Einkoppelbereich E angrenzender Bereich des jeweiligen Lichtleitelementes 9 parallel zu der Richtung D_V, D_R, D_S angeordnet, in welche das entsprechende Sendeelement 13 das optische Signal S_A aussendet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sendeelemente 13 derart an dem Anbauteil 6, beispielsweise dem Türgriff 12 angeordnet sind, dass eine direktes Aussenden des optischen Signals S_A an den Umgebungsbereich 3 beziehungsweise die Umgebungsteilbereiche 16, 17, 18 nicht möglich ist. Dabei können auch die Sendeelemente 13 mit jeweils einem Lichtleitelement 9 optisch gekoppelt sein, welche somit jeweils einen weiteren fasergebundenen optischen Übertragungspfad von dem jeweiligen Sendeelement 13 an den Umgebungsbereich 3 beziehungsweise die Umgebungsteilbereiche 16, 17, 18 bereitstellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008041354 A1 [0002]
US 2011/0295469 A1 [0002]
DE 102009007408 A1 [0004]

Claims

Sensorvorrichtung (5) zum Erfassen eines Objektes (O) in einem Umgebungsbereich (3) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei die Sensorvorrichtung (5) eine Sendeeinrichtung (7) mit zumindest einem Sendeelement (13) zum Aussenden eines optischen Signals (S_A) in den Umgebungsbereich (3) des Kraftfahrzeugs (1) und eine Empfangseinrichtung (8) mit zumindest einem Empfangselement (14) zum Empfangen des an dem Objekt (O) reflektierten optischen Signals (S_E) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (5) zumindest ein Lichtleitelement (9) aufweist, welches optisch mit dem zumindest einen Empfangselement (14) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, eine fasergebundene, optische Übertragungsstrecke zum Übertragen des reflektierten optischen Signals (S_E) von dem Umgebungsbereich (3) zu dem zumindest einen Empfangselement (14) bereitzustellen.
Sensorvorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (5) zumindest ein weiteres Lichtleitelement (9) aufweist, welches optisch mit dem zumindest einen Sendeelement (13) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, eine weitere fasergebundene, optische Übertragungsstrecke zum Übertragen des optischen Signals (S_A) von dem zumindest einen Sendeelement (13) zu dem Umgebungsbereich (3) bereitzustellen.
Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (5) eine Steuereinrichtung (15) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, eine Laufzeit zwischen dem Aussenden des optischen Signals (S_A) und dem Empfangen des reflektierten optischen Signals (S_E) zum Erfassen einer Distanz des Objektes (O) zu dem Kraftfahrzeug (1) zu ermitteln.
Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (7) ein erstes Sendeelement (13) zum Aussenden des optischen Signals (S_A) in einen ersten Umgebungsteilbereich (16) und zumindest ein zweites Sendeelement (13) zum Aussenden des optischen Signals (S_A) in zumindest einen zweiten Umgebungsteilbereich (17, 18) aufweist, wobei jedem der Sendeelemente (13) zumindest ein Empfangselement (14) mit jeweils einem mit dem Empfangselement (14) optisch gekoppelten Lichtleitelement (9) zum Empfangen des reflektierten Signals (S_E) zugeordnet ist.
Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sendeelement (13) eine LED und/oder eine Laserdiode umfasst.
Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Empfangselement (14) eine Fotodiode umfasst.
Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sendeelement (13) dazu ausgelegt ist, als das optische Signal (S_A) Licht in einem nichtsichtbaren Wellenlängenbereich auszusenden.
Sensoranordnung (2) für ein Kraftfahrzeug mit einem Anbauteil (6) des Kraftfahrzeugs (1) und einer Sensorvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Empfangseinrichtung (8) der Sensorvorrichtung (5) in einer bestimmungsgemäßen Einbaulage des Anbauteils (6) an dem Kraftfahrzeug (1) derart an einer dem Umgebungsbereich (3) abgewandten Seite des Anbauteils (6) angeordnet ist, dass das reflektierte optische Signal (S_E) über die von dem zumindest einen Lichtleitelement (9) bereitgestellte fasergebundene optische Übertragungstrecke von dem Umgebungsbereich (3) zu dem zumindest einen Empfangselement (14) übertragen wird.
Sensoranordnung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (8) der Sensorvorrichtung (5) in der bestimmungsgemäßen Einbaulage des Anbauteils (6) an dem Kraftfahrzeug (1) derart an der dem Umgebungsbereich (3) abgewandten Seite des Anbauteils (6) angeordnet ist, dass das optische Signal (S_A) über die von zumindest einem weiteren Lichtleitelement (9) bereitgestellte fasergebundene optische Übertragungstrecke von dem zumindest einen Sendeelement (13) an den Umgebungsbereich (3) übertragen wird.
Sensoranordnung (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sendeelement (13) zum Aussenden des optischen Signals (S_A) in eine vorbestimmte Richtung (D_V, D_R, D_S) zum Ausleuchten eines Umgebungsteilbereiches (16, 17, 18) ausgebildet ist und dem zumindest einen Sendelement (13) zumindest ein Empfangselement (14) zugeordnet ist, wobei das zumindest eine Lichtleitelement (9) mit dem zumindest einen Empfangselement (14) optisch gekoppelt ist und zumindest ein an einen Einkoppelbereich (E) des Lichtleitelementes (9) angrenzender Bereich des Lichtleitelementes (9) parallel zu der vorbestimmten Richtung (D_V, D_R, D_S) an der abgewandten Seite des Anbauteils (6) angeordnet ist.
Sensoranordnung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (5) drei Sendeelemente (13) aufweist, wobei ein erstes der Sendeelemente (13) das optische Signal (S_A) in eine Vorwärtsfortbewegungsrichtung (D_V) des Kraftfahrzeugs (1) aussendet, ein zweites der Sendeelemente (13) das optische Signal (S_A) in eine Rückwärtsfortbewegungsrichtung (D_R) des Kraftfahrzeugs (1) aussendet und ein drittes der Sendeelemente (13) das optische Signal (S_A) in Richtung (D_S) einer Querachse des Kraftfahrzeugs (1) aussendet.
Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil (6) als ein Außentürgriff (12) einer Türe (4) des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist.
Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil (6) als eine Zierleiste an einer Türe (4) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder eines Fensters des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist.
Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Sensoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 14.