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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkameravorrichtung, welche ein Bild vorderhalb eines Fahrzeugs aufnimmt.
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Fahrzeugkameravorrichtungen sind üblicherweise bekannt. Fahrzeugkameravorrichtungen werden verwendet, Fahrspurbegrenzungslinie auf der Grundlage von aufgenommenen Bildern von vorderhalb des Fahrzeugs zu erkennen. Bei diesem Typ von Kameravorrichtung wird beispielsweise gemäß der
JP 4143521 bei einer Fahrzeugkamera ein optischer Filter verwendet, der einfallendes Licht dämpft, das in eine Abbildungsvorrichtung eintritt, in dem Wellenlängen in einem bestimmten Wellenlängenbereich beschnitten werden, damit auf einer Betonfahrbahn eine gelbe Fahrspurlinie oder eine blaue Fahrspurlinie leicht erkennbar ist.
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Übliche Fahrzeugkameravorrichtungen verwenden jedoch eine Linse aus Glas. Damit ist es schwierig, eine weitere Gewichtsverringerung oder Kostenverringerung in der Kameravorrichtung zu erlangen.
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Da weiterhin bei einer herkömmlichen Kameravorrichtung die Durchlässigkeit der Linse sich aufgrund einer Linsentrübung (Vergilbung) verschlechtern kann, wird die Lichtempfangsintensität für jedes Pixel in der Abbildungsvorrichtung vor/nach dem Auftreten der Vergilbung geändert. Insofern ergibt sich ein Problem, dass die Genauigkeit der Bilderkennung abnehmen kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugkameravorrichtung zu schaffen, bei der wenigstens entweder eine Gewichtsverringerung oder eine Kostenverringerung oder der Betrieb über eine lange Zeit hinweg oder eine Verbesserung der Zuverlässigkeit auf vorteilhafte Weise beeinflusst ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einer Fahrzeugkameravorrichtung die Fahrzeugkameravorrichtung mit einem Kameramodul und einer Steuerplatine versehen. Das Kameramodul enthält ein optisches Element, welches einfallendes Licht bricht, sodass das einfallende Licht gestreut oder gebündelt wird, sowie ein Bildsensorelement, an welchem das durch das optische Element übertragene einfallende Licht ein Bild formt. Das Kameramodul gibt Bilddaten auf der Grundlage eines Signals aus, an welchem durch das Bildsensorelement eine photoelektrische Umwandlung angelegt wurde.
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Die Steuerplatine führt auf der Grundlage der Bilddaten, welche von dem Kameramodul ausgegeben worden sind, einen Erkennungsprozess durch, der einen Zustand vorderhalb des Eigenfahrzeugs erkennt und führt auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses vom Erkennungsprozess wenigstens zwei Fahrzeugsteuerprozesse aus Scheinwerfersteuerprozess, Frontalzusammenstoßverhinderungsprozess und Fahrspurabweichungswarnprozess durch.
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Weiterhin ist bei der Fahrzeugkameravorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für das optische Element wenigstens eine Linse aus Kunststoff oder aus Kunstharz in Verwendung. Im Vergleich zu einer Glaslinse, welche typischerweise sonst verwendet wird, kann die Fahrzeugkameravorrichtung problemlos eine Gewichtsverringerung, Kostenverringerung und einen Betrieb über eine lange Zeit hinweg sicherstellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Fahrzeugkameravorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält das Kameramodul weiterhin einen optischen Filter, der das auf das Bildsensorelement fallende Licht dämpfen kann. Der optische Filter hat eine Spektralcharakteristik, welche für Licht mit einer Wellenlänge länger als oder gleich einer bestimmten unteren Grenzwellenlänge durchlässig ist, wobei die bestimmte untere Grenzwellenlänge auf der Grundlage eines Änderungsverhältnisses einer Durchlässigkeit der Kunststofflinse basiert, welche sich vor/nach einer Eintrübung, insbesondere einer Vergilbung der Kunststofflinse ändert.
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Vorteilhafterweise kann hiermit eine Änderung in der Lichtempfangsintensität des Bildsensorelementes vor/nach der Eintrübung, insbesondere der Vergilbung der Kunststofflinse minimiert werden. Somit kann beispielsweise in dem Erkennungsprozess eine Binärisierung der Bilddaten unter Verwendung eines bestimmten Schwellenwertes durchgeführt werden, sodass das Erkennungsergebnis erhalten werden kann, ohne dass die Genauigkeit sich verschlechtert, auch nachdem sich die Kunststofflinse verfärbt, insbesondere in Richtung gelb verfärbt hat. Damit kann die Fahrzeugkameravorrichtung die Zuverlässigkeit verbessern und zu einer langen Lebensdauer beitragen.
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
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Es zeigt:
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1 in einer Schnittansicht eine Kameravorrichtung;
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2 in perspektivischer auseinandergezogenen Darstellung die Kameravorrichtung in auseinandergebautem Zustand;
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3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines auseinandergebauten Bildsensors;
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4 eine Außenteilansicht auf eine Steuerplatine;
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5 eine Darstellung in der Anordnung eines Heizdrahts;
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6 ein Blockdiagramm des elektrischen Aufbaus eines Fahrzeugs;
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7 ein Flussdiagramm eines Schaltprozesses;
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8 eine Darstellung des Gesamtaufbaus vom Bildsensor;
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9A und 9B erläuternde Darstellungen von Effekten, die unter Verwendung einer asphärischen Linse erhalten werden, wobei 9A die Brennweite einer sphärischen Linse zeigt, und die 9B die Brennweite einer asphärischen Linse zeigt;
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10A und 10B graphische Darstellungen von Effekten eines optischen Hochpassfilters, wobei 10A eine Linsendurchlässigkeit und eine Spektralempfindlichkeit eines Sensors vor der Anordnung eines optischen Hochpassfilters zeigt und 10B eine Linsendurchlässigkeit und eine spektrale Empfindlichkeit eines Sensors nach der Anordnung eines optischen Hochpassfilters zeigt;
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11A und 11B Darstellungen zur Veranschaulichung der Anordnung von Farbfiltern, welche einen RCCC-Bayer bilden, wobei 11A ein Einzelmuster ist und 11B das gesamte Muster ist;
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12 ist Darstellung des Äußeren eines Gehäuses, welches mit einem Rückspiegel kombiniert ist; und
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13 ein Blockdiagramm des elektrischen Aufbaus eines Fahrzeugs, wenn die Kameravorrichtung eine Stereokamera ist.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Ausführungsformen verwendete Bezugszeichen werden auch entsprechend in den Ansprüchen verwendet. Dies dient jedoch nur zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und soll den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
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(Erste Ausführungsform)
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[1-1 Konfiguration]
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Eine Kameravorrichtung 1 gemäß den 1 und 2 ist an der Innenseite (vorne an der Seite des Fahrgastraums) eine Windschutzscheibe 2 eines Fahrzeugs angebracht. Die Kameravorrichtung 1 ist in einem mittigen Abschnitt (nahe des Innenrückspiegels) im oberen Bereich der Windschutzscheibe 2 angebracht. Die Kameravorrichtung 1 ist versehen mit einem Bildsensor 11, einer Halterung 12, einer Haube 13, einem ersten Wärmeableitteil 14 und einem zweiten Wärmeableitteil 15, einer Abdeckung 16, einem Kühlgebläse 17 und einem Heizdraht 18. In den 1 und 2 ist nur ein Teil der Windschutzscheibe 2 dargestellt. In 2 sind aus Gründen der Einfachheit das Kühlgebläse 17 und der Heizdraht 18 weggelassen. Es sei festzuhalten, dass das Fahrzeug, an beziehungsweise in welchem die Kameravorrichtung angeordnet ist, nachfolgend als „Eigenfahrzeug” bezeichnet wird. Die Kameravorrichtung 1 entspricht einem Beispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugkameravorrichtung.
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Wie in 3 gezeigt, ist der Bildsensor 11 versehen mit einem Kameramodul 111, einer elektrischen Verdrahtung 112, einer Steuerplatine 113, einem Gehäuse 114 und einer unteren Abdeckung 115.
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Das Kameramodul 111 ist mit einer Linse 111a, einem Linsentubusteil 111b (nachfolgend auch als „Linsentubus” bezeichnet) und einem Bildsensor versehen, der auf der Lichtachse der Linse in dem Linsentubus liegt (nicht dargestellt; nachfolgend als Abbilder bezeichnet) und nimmt eine Szenerie vorderhalb des eigenen Fahrzeugs auf. Das Linsentubusteil 111b ist ein Abschnitt mit zylindrischer Form und lagert in seinem Inneren die Linse 111a. Der Bildsensor ist ein Bildsensor vom bekannten Arraytyp und ein RGBC-Bayer, wobei der Bildsensor vom Arraytyp lichtempfangende Elemente wie einen CMOS-Sensor oder einen CCD-Sensor hat, welche in einem Array angeordnet sind, um ein optisches Bild aufzunehmen und der RGBC-Bayer ist gebildet aus einer Mehrzahl von Farbfiltertypen mit jeweils unterschiedlichem Durchlassband (bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Durchlassband als ein Wellenlängenbereich definiert, der jeweils der roten, grünen, blauen und transparenten Farbe entspricht). Jedes der lichtempfangenden Elemente kann einfallendes Licht durch irgendeinen der Farbfilter empfangen, welche den RGBC-Bayer bilden.
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Das lichtempfangende Element hat ein Lichtempfangsband mit Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge, welche zumindest sichtbarem Licht entspricht. Das lichtempfangende Element entspricht einem Beispiel eines Bildsensorelements, in welchem einfallendes Licht, welches über die Linse 111a gelangt ist, ein Bild erzeugt. Die Linse 111a ist eine Linse aus einem (Kunst)harz oder Kunststoff, gebildet aus einem transparenten Material, welches z. B. Polyolefinharz enthält, was ein Beispiel für ein optisches Element ist, welches einfallendes Licht bricht, um das Licht zu streuen oder zu bündeln.
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Die elektrische Verdrahtung 112 ist ein Bauteil (z. B. eine flexible gedruckte Karte), welches das Kameramodul 111 und die Steuerplatine 113 elektrisch verbindet.
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Die Steuerplatine 113 ist ein plattenförmiges Bauteil mit einem Mikrocomputer, der eine CPU, eine ROM und eine RAM enthält und einen Erkennungsprozess zur Erkennung eines Zustands vorderhalb des eigenen Fahrzeugs durchführt, und zwar auf der Grundlage von Bilddaten, die aus einem Signal erzeugt werden, das vom Bildsensor im Kameramodul 111 photoelektrisch umgewandelt wurde. Die Steuerplatine 113 führt auf der Grundlage des Ergebnisses vom Erkennungsprozess einen Fahrzeugsteuerprozess durch, um Vorrichtungen zu steuern, die sich im Eigenfahrzeug befinden. Ein im Erkennungsprozess zu erkennender Gegenstand und der Inhalt des Fahrzeugsteuerprozesses werden nachfolgend noch beschrieben. Eine Bildverarbeitungsschaltung 79 befindet sich auf der Steuerplatine 113. Wie in 4 gezeigt, ist die Bildverarbeitungsschaltung 79 eine elektronische Vorrichtung, die mit einer 3.3 V-Versorgung betrieben wird und die Signalleitungen hat, welche mit 3.3 V oder weniger betrieben werden. Somit verbraucht die Bildverarbeitungsschaltung 79 weniger Energie und erzeugt weniger Wärme. Weiterhin enthält die Bildverarbeitungsschaltung 79 eine Mehrzahl von externen Verbindungsanschlüssen (beispielsweise den Anschluss 79a), deren Anschlussabstände 1.27 mm oder weniger beträgt. Somit können die Bildverarbeitungsschaltung 79 und die Steuerplatine 113 problemlos verkleinert werden. Wenn die Bildverarbeitungsschaltung 79 als eine einzelne Vorrichtung ausgelegt ist (z. B. als IC-Chip), hat die Vorrichtung eine Mehrzahl von externen Verbindungsanschlüssen, deren Anschlussabstand 1.27 mm oder weniger beträgt. Wenn die Bildverarbeitungsschaltung 79 aus einer Mehrzahl von Vorrichtungen gebildet ist (z. B. aus IC-Chip), kann wenigstens eine der Vorrichtungen die Mehrzahl von externen Verbindungsanschlüssen haben, deren Anschlussabstand 1.27 mm oder weniger beträgt.
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Das Gehäuse 114 ist ein behälterartiges Bauteil mit einer Seitenwand und einer oberen Wand und einem offenen Raum im unteren Abschnitt und nimmt das Kameramodul 111, die elektrische Verdrahtung 112 und die Steuerplatine 113 auf, damit diese von oben her abgedeckt sind. Weiterhin ist ein Öffnungsabschnitt 1142 an einem glasseitigen Wandabschnitt 1141 des Gehäuses 114 ausgebildet. Der Öffnungsabschnitt 1142 erlaubt, dass das Linsentubusteil 111b des Kameramoduls 111 zur Windschutzscheibe hin freiliegt. Der gleisseitige Glaswandabschnitt 1141 ist ein Teil der oberen Wand des Gehäuses 114, der näher zur Seite der Windschutzscheibe 2 liegt als das Kameramodul 111 im Gehäuse 114, wenn das Gehäuse 114 an der Windschutzscheibe 2 über die Halterung 12 mit einem nachfolgend zu beschreibenden Verfahren angebracht ist.
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Die untere Abdeckung 115 bedeckt den unteren Teil des Gehäuses 114. Weiterhin ist die Halterung 12 gemäß den 1 und 2 aus einem Harz oder Kunststoff und hat im Wesentlichen Plattenform und eine Öffnung 12a ist in einem mittigen Abschnitt hiervon ausgebildet und ein Kerbenabschnitt 12b ist in einem Bereich um die Öffnung 12a herum ausgebildet, sodass die Halterung 12 eine U-Form hat. Die Halterung 12 wird verwendet, das Gehäuse 114 des Bildsensors 11 an der Windschutzscheibe 2 zu befestigen. Mit anderen Worten, eine Oberfläche senkrecht zur Dickenrichtung der Oberflächen der Halterung 12 wird an der Windschutzscheibe 2 befestigt (beispielsweise angeklebt) und das Gehäuse 114 wird an der Halterung 12 angebracht, sodass das Gehäuse 114 an der Windschutzscheibe 2 befestigt ist. Da die Öffnung 12a in einem Zustand ausgebildet ist, wo das Gehäuse 114 an der Windschutzscheibe 2 über die Halterung 12 befestigt ist, weisen das Gehäuse 114 und die Windschutzscheibe 2 aufeinander zu. Mit anderen Worten, das Gehäuse 114 an der Windschutzscheibe 2 weisen aufeinander in einem Zustand zu, in welchem sich keine weiteren Bauteile zwischen Gehäuse 114 und Windschutzscheibe 2 befinden. Der Kerbenabschnitt 12b liegt vorderhalb des Kameramoduls 111, welches vom Gehäuse 114 nicht verdeckt ist. Der Kerbenabschnitt 12b der Halterung 12 liegt vorderhalb des Kameramoduls 111, das vom Gehäuse 114 nicht verdeckt ist. Der Kerbenabschnitt 12b hat eine Trapezform derart, dass seine Breite in Vorwärtsrichtung der Aufnahmerichtung des Kameramoduls 111 zunimmt, um den Blickwinkel des Kameramoduls 111 festzulegen. Im Ergebnis wird ein Gesichtsfeld für das Kameramodul 111 festgelegt.
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Die Haube 13 ist aus einem Harz oder Kunststoff, hat eine trapezförmige Bodenfläche und Seitenflächen, welche senkrecht von zwei Seiten hoch stehen. Die Haube 13 wird in den Kerbenabschnitt 12b der Halterung 12 eingesetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse 114 an der Halterung 12 angebracht, wenn die Haube 13 eingesetzt ist, sodass die Haube 13 das Linsentubusteil 111b des Kameramoduls 111 bedeckt. Die Haube 13 ist so angeordnet, dass die Bodenfläche der Haube 13 unterhalb des Linsentubusteils 111b des Kameramoduls 111 liegt. Da die Haube 13 auf diese Weise angeordnet ist, ist die Linse 111a daran gehindert, eine Szenerie außerhalb des Sichtwinkels des Kameramoduls 111 aufzunehmen.
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Das erste Wärmeableitteil 14 ist ein schichtartiges Bauteil aus Silizium mit einer thermischen Leitfähigkeit von größer oder gleich 1 [W/m K] und von kleiner oder gleich 50 [W/m K]. Das erste Wärmeableitteil 14 hat Klebefähigkeit, um sich an einem Material anzusetzen, welches das erste Wärmeableitteil 14 kontaktiert. Das erste Wärmeableitteil 14 ist so angeordnet, dass es in Kontakt mit dem Gehäuse 114 und der Windschutzscheibe 2 innerhalb der Halterung 12 ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Wärmeableitteil 14 an dem glasseitigen Wandabschnitt 1141 des Gehäuses 114 angebracht und hier verklebt. Dann wird das Gehäuse 114 über die Halterung 12 an der Windschutzscheibe 2 befestigt, so dass das erste Wärmeableitteil 14 an der Windschutzscheibe 2 anhaftet und in Klebeverbindung hiermit ist. Das erste Wärmeableitteil 14 hat die gleiche Dimension und Form wie eine obere Oberfläche des glasseitigen Wandabschnitts 1141 des Gehäuses 114. Somit kontaktiert das erste Wärmeableitteil 14 einen Bereich 1141a im glasseitigen Wandabschnitt 1141, wobei der Bereich 1141a hinterhalb des Öffnungsabschnitt 1142 bezüglich der Abbildungsrichtung gesehen liegt. Das erste Wärmeableitteil 14 kontaktiert auch einen Bereich 1141b im glasseitigen Wandabschnitt 1141. Die beiden Seiten des Bereichs 1141b schließen den Öffnungsabschnitt 1142 zwischen sich ein.
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Das zweite Wärmeableitteil 15 ist ein schichtartiges Bauteil aus dem gleichen Material wie das erste Wärmeableitteil 14 und ist so angeordnet, dass es zwischen der Halterung 12 und der Windschutzscheibe 2 liegend diese beiden kontaktiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat das zweite Wärmeableitteil 15 die gleiche Abmessung und Form wie die obere Oberfläche der Halterung 12 und ist an der gesamten oberen Oberfläche der Halterung 12 angebracht. Das zweite Wärmeableitteil 15 ist an der Halterung 12 und der Windschutzscheibe 2 unter Verwendung eines Klebers festgelegt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Wärmeableitteil 15 an der Windschutzscheibe 2 über eine Schwarzkeramik angebracht, um zu verhindern, dass ein Kleber oder dergleichen, der zum Befestigen des zweiten Wärmeableitteil 15 an der Windschutzscheibe 2 verwendet wird, von außerhalb des eigenen Fahrzeugs sichtbar ist. In der Schwarzkeramik 3 ist ein trapezförmiger Aussparungsbereich 3a ausgebildet, der dem Sichtwinkel des Kameramoduls 111 entspricht, um das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 sicherzustellen.
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Die Abdeckung 16 ist ein behälterartiges Bauteil mit einer Seitenwand und einer unteren Wand und öffnet sich in einem oberen Abschnitt. Die Abdeckung 16 bedeckt von unten her den Bildsensor 11, die Halterung 12 und die Haube 13, sodass diese vom Fahrgastraum des eigenen Fahrzeugs nur mehr schwer zu erkennen sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist in einer unteren Oberfläche in der Abdeckung 16 eine Durchgangsöffnung 16a ausgebildet.
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Das Kühlgebläse 17 zirkuliert Luft im Inneren der Abdeckung 16 und ist an der Abdeckung 16 in der Durchgangsöffnung 16a der Abdeckung 16 eingesetzt. Der Heizdraht 18 erwärmt einen Bereich vorderhalb der Linse 111a des Kameramoduls 111 in der Windschutzscheibe 2. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Heizdraht 18 aus Kupfer und seine beiden Enden sind elektrisch in Verbindung mit einer Energieversorgung, welche nicht näher dargestellt ist. Der Heizdraht 18 erzeugt bei Energieversorgung Wärme. Gemäß 5 befindet sich der Heizdraht 18 an einer Oberfläche der Windschutzscheibe 2 und der Schwarzkeramik 3 seitens des Fahrgastraums.
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Der Heizdraht 18 hat einen S-förmigen Abschnitt 18a, der in S-Form gebogen ist und der S-förmige Abschnitt 18a überlappt den trapezförmigen Aussparungsbereich 3a der Schwarzkeramik 3, sodass dieser Aussparungsbereich 3a mehrfach in einer Richtung senkrecht zu einer Höhenrichtung des trapezförmigen Aussparungsbereich 3a überspannt wird.
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Was den genauen Aufbau des Bildsensors betrifft, so sei auf beispielsweise die
japanischen Patentanmeldungen Nr. 1013-199973 ,
2014-2156444 und
2014-260494 verwiesen, welche den genaueren Aufbau zeigen.
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Bezugnehmend auf 6 wird nachfolgend die elektrische Funktion der Kameravorrichtung 1 beschrieben. In 6 sind Bauteile ohne elektrische Funktionen, beispielweise die Halterung 12 oder die Haube 13 weggelassen. Das Eigenfahrzeug 5 ist mit einer Erkennungseinheit 5, einer Sensoreinheit 6, einer Bewegungseinheit 7, einer Mensch/Maschine-Schnittstelleneinheit (nachfolgend als HMI-Einheit bezeichnet) 8, einer Erkennungseinheit 9 und einer Steuereinheit 10 versehen, die mit einem gemeinsamen Bus 4 in Verbindung sind.
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Die Erkennungseinheit 5 ist versehen mit einer fahrzeugseitigen Kamera 51 und einer Radarvorrichtung 52, die als Vorrichtungen zur Erkennung eines Zustands um das Eigenfahrzeug herum dienen. Die fahrzeugseitige Kamera 51 ist ausgestattet mit einer rechtsseitigen Kamera 511, einer linksseitigen Kamera 512, einer Heckkamera 513 und dem oben beschriebenen Kameramodul 111. Die rechtsseitige Kamera 511 befindet sich in einem rechten Außenspiegel des Eigenfahrzeugs und nimmt ein Bild rechterhand des Eigenfahrzeugs auf. Die linksseitige Kamera 512 ist in einem linken Außenspiegel des Eigenfahrzeugs aufgenommen und nimmt ein Bild linkerhand des Eigenfahrzeugs auf. Die Heckkamera 513 befindet sich in einer hinteren Stoßstange in Rückwärtsrichtung des Eigenfahrzeugs weisend und nimmt ein Bild hinterhalb des Eigenfahrzeugs auf. Jede Kamera nimmt Szenerien um das Fahrzeug herum auf, um wiederholt Bilddaten zu erlangen (nachfolgend auch als aufgenommene Bilder bezeichnet).
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Die Radarvorrichtung 52 ist eine bekannte Vorrichtung, bei der Millimeter-Radarwellen oder Laserlicht gesendet und empfangen werden, um ein Objekt zu erkennen, das innerhalb eines bestimmten Suchbereichs die Radarwellen reflektiert. Die Radarvorrichtung 52 erzeugt Objektinformationen einschließlich eines Abstands zum Eigenfahrzeug, eine Relativgeschwindigkeit bezüglich des Eigenfahrzeugs und eine Seitenposition bezüglich des Eigenfahrzeugs und gibt die Objektinformationen an die Erkennungseinheit 9 aus. Weiterhin kann als Radarvorrichtung ein Sonar (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um ein vorhandenes Objekt innerhalb einer bestimmten Richtung zu erkennen, welches vom Sonar gesendete Ultraschallwellen reflektiert.
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Die Sensoreinheit 6 ist mit einem Temperatursensor 61 versehen, der den Zustand eines Geräts im Eigenfahrzeug erkennt. Der Temperatursensor 61 befindet sich nahe des Kameramoduls 111 und erkennt eine Temperatur des Kameramoduls 111. Die Sensoreinheit 6 enthält eine Vorrichtung (z. B. GPS: global position system), welche Positionsdaten des Eigenfahrzeugs ausgibt, eine Vorrichtung, welche Kartendaten liefert (z. B. ein Navigationssystem), eine Kommunikationsvorrichtung (z. B. ein tragbares Gerät wie ein Smartphone oder eine Straßen/Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung), einen Sensor, der die Umgebung um das Fahrzeug herum erkennt (z. B. einen Tropfensensor, ein Scheibenwischerbetriebssignal, eine Außenlufttemperatur oder dergleichen) neben Sensoren, die ein Fahrzeugverhalten erkennen, also einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor, einen Lenkwinkelsensor und einen Gierratensensor, welche nicht gezeigt sind. Die Sensoreinheit 6 kann die von den Sensoren einzeln erkannten Erkennungsdaten verwenden oder kombiniert die Erkennungsdaten, die von diesen Sensoren erkannt werden.
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Die Bewegungseinheit 7 ist mit Vorrichtungen ausgestattet, welche Teile eines Karosseriesystems, eines Antriebszugsystems und eines Aufhängungssystems steuern, einschließlich einer Lenkeinheit 71, welche eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs ändert, einer Bremse 72, welche die Fahrgeschwindigkeit verringert und Energie zurückgewinnt, einer Energieerzeugungseinheit 73 bestehend aus einem Generator in Form eines Verbrennungsmotors oder Elektromotors für eine Antriebskraft des Fahrzeugs, einer Getriebeeinheit 74, welche Drehzahl und Drehmoment zur Energieübertragung umwandelt, einem Scheinwerfer 75, einem Fahrtrichtungsanzeiger 76, der einen Fahrspurwechsel oder Abbiegen nach rechts/links anzeigt und einem Scheibenwischer 77, der Verunreinigungen von der Windschutzscheibe entfernt, beispielsweise Regentropfen, Schnee, Flecken oder dergleichen, die die Sichtbarkeit verschlechtern.
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Die HMI-Einheit 8 ist als Vorrichtung vorgesehen, welche eine Schnittstelle zur Kommunikation zwischen einem Menschen und der Vorrichtung darstellt und enthält eine Summer 81, einen Lautsprecher 82, eine Anzeige 83 und ein Display 84, beispielsweise ein Navigationssystem in der Mittelkonsole, ein Head-up-Display in der Mittelkonsole oder einen elektronischen Spiegel (Innenrückspiegel oder Außenseitenspiegel) innerhalb/außerhalb des Fahrzeugs. Weiterhin können andere Einheiten vorgesehen sein, beispielsweise eine Vibrationseinheit (nicht gezeigt) bestehend aus einem Elektromotor oder dergleichen zur Vibration von Lenkrad und Sitz, ein Rückstellkraftgenerator (nicht gezeigt), der eine Reaktionskraft auf die Lenkung und das Bremspedal ausübt etc. Diese Einheiten können betrieben werden, um Informationen an den Menschen (Fahrer) zu übertragen. Weiterhin kann eine Empfindlichkeitseinstelleinheit vorgesehen sein, um die Empfindlichkeit eines Erkennungsprozesses (Einfachheit der Erkennung) in einer Erkennungseinheit und einer Steuereinheit, welche beschrieben wird einzustellen, sowie einer Prozessverarbeitung in einem Bestimmungsprozess, um somit Informationen von der Vorrichtung an den Menschen zu übertragen.
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Die Erkennungseinheit 9 ist ein Teil einer Schaltung auf der Steuerplatine 113 und führt einen Erkennungsprozess zur Erkennung eines Zustands um das Eigenfahrzeug herum auf der Grundlage der aufgenommenen Bilder von der Fahrzeugkamera 51 und dem Erkennungsergebnis der Radarvorrichtung 52 durch. Es sei festzuhalten, dass der Erkennungsprozess auf der Grundlage des aufgenommenen Bilds vom Kameramodul 111 der Fahrzeugkamera 51 als erster Erkennungsprozess bezeichnet wird und ein Erkennungsprozess auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses von der Radarvorrichtung 52 als zweiter Erkennungsprozess bezeichnet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform erkennt die Erkennungseinheit 9 eine Verkehrsspur (Fahrspur), eine Straßenform (Verlauf), den Zustand der Straßenoberfläche, eine Lichtquelle, ein vorausfahrendes Fahrzeug, ein entgegenkommendes Fahrzeug, ein ortsfestes Fahrzeug, einen vorausgehenden Fußgänger, einen entgegenkommenden Fußgänger, eine ortsfeste Person, ein zweirädriges Motorfahrzeug, ein Fahrrad, ein Hindernis, ein straßenseitiges Objekt, ein Zeichen, ein Verkehrssignal, ein Verkehrszeichen, eine Hinweistafel, einen Tunnel, einen Ausweichplatz, ein das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 blockierendes Objekt, Wetterverhältnisse, ein Gebäude etc.
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Die Fahrbahnform bezeichnet die Straßenkrümmung und eine Straßensteigung. Der Zustand der Straßenoberfläche bezeichnet beispielsweise eine Straßenoberfläche, welche auf Grund vom Regen oder Schnee wahrscheinlich Licht reflektieren wird. Die Lichtquelle umfasst beispielsweise das Hecklicht eines vorausfahrenden Fahrzeugs, Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs oder dergleichen. Ein vorausgehender Fußgänger ist einer, der vorderhalb des Eigenfahrzeugs in gleicher Richtung geht wie das Eigenfahrzeug fährt. Ein entgegenkommender Fußgänger ist einer, der vorderhalb des Eigenfahrzeugs in entgegengesetzte Richtung zur Fahrrichtung des Eigenfahrzeugs geht. Eine ortsfeste Person bezeichnet eine Person, welche steht. Ein Hindernis umfasst beispielsweise einen Felsen. Ein straßenseitiges Objekt beinhaltet beispielsweise einen Randstein, eine Leitplanke, einen Pfosten, einen Baum, eine Wand, ein Gebäude, ein geparktes Fahrzeug, ein geparktes Zweirad, einen Laternenmasten oder dergleichen. Weiterhin befindet sich eine Ausweichstelle an der Straßenseite, um Fahrzeuge vorbei lassen zu können, die sich von hinten dem Eigenfahrzeug nähern. Als ein Objekt, welches das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 blockiert, umfassen Beispiele einen Fleck an einem vorderen Abschnitt der Linse 111a des Kameramoduls 111 auf der Windschutzscheibe 2 oder der Linse 111a oder Materialien wie Papier oder dergleichen an einem oberen Abschnitt der Windschutzscheibe 2. Wetterverhältnisse beinhalten Regen, Schnee, Gegenlicht oder dergleichen.
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Fahrspuren werden erkannt, indem die Lage weißer Linien auf der Straße erkannt wird. Die Position der weißen Linie wird erkannt, in dem an dem vom Kameramodul 11 aufgenommenen Bild ein Erkennungsprozess für weiße Linien durchgeführt wird (z. B. ein Erkennungsprozess für weiße Linien unter Verwendung eines Bildbinärisierungsprozesses und einer Hough-Transformation). Die Lichtquelle wird durch Anwenden bekannter Erkennungsprozesse an dem vom Kameramodul 111 aufgenommenen Bild durchgeführt. Mit anderen Worten, die Erkennungseinheit 9 erkennt aus im aufgenommenen Bild aufgenommenen Objekten ein Objekt mit einer bestimmten Helligkeit oder darüber, einer Form nahe an einer bestimmten Form und einer Farbe nahe an einer bestimmten Farbe und identifiziert die Lagekoordinaten im aufgenommenen Bild. Weiterhin erkennt die Erkennungseinheit 9 eine Lichtquelle als Hecklicht oder Bremslicht eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder als Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Die Erkennungseinheit 9 erkennt eine Lichtquelle als Hecklicht des vorausfahrenden Fahrzeugs, wenn die Farbe der Lichtquelle nahe bei Rot innerhalb eines bestimmten Fahrtbereichs ist oder als ein Bremslicht und erkennt die Lichtquelle als Scheinwerfer des entgegenkommenden Fahrzeugs, wenn die Farbe der Lichtquelle nahe an Weiß innerhalb eines bestimmten Fahrtbereichs ist.
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Die Steuereinheit 10 ist Teil einer Schaltung auf der Steuerplatine 113 und führt auf der Grundlage von Erkennungsergebnissen der Erkennungseinheit 9 einen Fahrzeugsteuerprozess durch. Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuereinheit 10 als Fahrzeugsteuerprozesse einen Fahrspurabweichungswarnprozess, einen Fahrspurhalteprozess, einen Scheinwerfersteuerprozess, einen Vorauszusammenstoßverhinderungsprozess, einen Frontalzusammenstoßverhinderungsprozess, einen Kreuzungszusammenstoßverhinderungsprozess, einen Zeichenanzeigeprozess, einen Geschwindigkeitsbegrenzungsanzeigeprozess, einen Höchstgeschwindigkeitsüberschreitungswarnprozess, einen automatischen Scheibenwischerprozess, einen Fahrspurwechselunterstützungsprozess, einen Rundumsichtanzeigeprozess, einen automatischen Einparkprozess, einen adaptiven Steuerprozess in allen Geschwindigkeiten, einen Totwinkelwarnprozess, einen Heckquerverkehrswarnprozess, einen Vorausquerverkehrswarnprozess, einen Fahrzeugzwischenabstandwarnprozess, einen Heckzusammenstoßwarnprozess und einen Fehlstartverhinderungsprozess durch.
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Für den Fahrspurabweichungswarnprozess führt die Steuereinheit 10 eine Fahrspurabweichungsentscheidung durch und gibt einen Warnton vom Summer 81 und vom Lautsprecher 82 auf der Grundlage des Entscheidungsergebnisses der Fahrspurabweichungsentscheidung aus, um den Insassen des Eigenfahrzeugs zu warnen. Die Fahrspurabweichungsentscheidung bestimmt, ob oder ob nicht das Eigenfahrzeug dabei ist, die Fahrspur zu verlassen oder die Fahrspur bereits verlassen hat. Der Fahrspurabweichungswarnprozess wird auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses von der Fahrspur, der Straßenform oder dergleichen durchgeführt.
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Der Fahrspurhalteprozess steuert die Lenkeinheit 71 auf der Grundlage des Erkennungsergebnsses von Fahrspur, Straßenform oder dergleichen, um zu verhindern, dass das Eigenfahrzeug von der Fahrspur abkommt.
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Der Scheinwerfersteuerprozess steuert die Scheinwerfer 75 des Eigenfahrzeugs zwischen Fernlicht und Abblendlicht und steuert auch die Lichtachsen der Scheinwerfer 75, um diese zu schwenken. Der Scheinwerfersteuerprozess wird auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses von Fahrspur, Straßenform, Lichtquelle oder dergleichen durchgeführt.
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Der Vorauszusammenstoßverhinderungsprozess steuert, wenn das Eigenfahrzeug möglicherweise mit einem Fahrzeug oder dergleichen zusammenstößt, welches vorderhalb des Eigenfahrzeugs kreuzt, Objekte, die der Bewegung des Eigenfahrzeugs zugeordnet sind, beispielsweise die Lenkeinheit 71 und die Bremse 72, um einen Zusammenstoß zu vermeiden.
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Der Kreuzungszusammenstoßverhinderungsprozess steuert, wenn das Eigenfahrzeug die Fahrrichtung an der Kreuzung ändert und möglicherweise mit einem Fußgänger, Fahrzeug oder dergleichen zusammenstößt, Objekte, die einer Bewegung des Eigenfahrzeugs zugeordnet sind, beispielsweise die Lenkeinheit und die Bremse 72, um den Zusammenstoß zu verhindern.
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Der Frontalzusammenstoßverhinderungsprozess steuert, wenn das Eigenfahrzeug möglicherweise mit einem vorausfahrenden Fahrzeug zusammenstößt, Objekte, welche einer Bewegung des Eigenfahrzeugs zugeordnet sind, beispielsweise die Lenkeinheit 71 und die Bremse 72, um den Zusammenstoß zu verhindern.
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Der Vorauszusammenstoßverhinderungsprozess, der Kreuzungszusammenstoßverhinderungsprozess und der Frontalzusammenstoßverhinderungsprozess beinhalten Prozesse, welche einen Warnton vom Summer 81 und dem Lautsprecher 82 ausgeben, wenn ein Zeichen oder ein Tunnel erkannt werden, jedoch das Eigenfahrzeug nicht unter dem Zeichen hindurchfahren kann oder nicht durch den Tunnel passt. Der Frontalzusammenstoßverhinderungsprozess und der Kreuzungszusammenstoßverhinderungsprozess werden auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses hinsichtlich Zustand der Straßenoberfläche, vorausfahrendem Fahrzeug, entgegenkommendem Fahrzeug, ortsfestem Fahrzeug, vorausgehendem Fußgänger, entgegenkommendem Fußgänger, stehender Person, zweirädrigem Motorfahrzeug, Fahrrad, Hindernis, straßenseitigem Objekt, Zeichen und Tunnel oder dergleichen durchgeführt. Weiterhin wird der Frontalzusammenstoßverhinderungsprozess auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses über Ausweichstelle zusätzlich zum Erkennungsergebnis durchgeführt, das verwendet wird, wenn der Vorauszusammenstoßverhinderungsprozess und der Kreuzungszusammenstoßverhinderungsprozess durchgeführt werden.
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Der Zeichenanzeigeprozess zeigt auf dem Display 84 den Inhalt eines Zeichens, Verkehrssignals, Straßenschilds und der Anzeigetafel. Der Zeichenanzeigeprozess wird auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses hinsichtlich Zeichen, Verkehrssignal, Verkehrszeichen und Tafel durchgeführt.
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Der Höchstgeschwindigkeitsanzeigeprozess wird auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses eines Verkehrszeichens oder dergleichen durchgeführt, um die Höchstgeschwindigkeit auf dem Display 84 anzugeben, die auf dem Zeichen angegeben ist.
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Der Höchstgeschwindigkeitsüberschreitungswarnprozess wird auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses von einem Zeichen oder dergleichen durchgeführt, wenn das Fahrzeug die Höchstgeschwindigkeit übersteigt, um einen Warnton vom Summer 81 und dem Lautsprecher 82 auszugeben, um die Insassen des Eigenfahrzeugs zu warnen.
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Der automatische Scheibenwischerprozess steuert den Betrieb des Scheibenwischers 77 nach Bedarf bei Regen oder dergleichen. Der automatische Scheibenwischerprozess wird durchgeführt, wenn abnehmende Sichtbarkeit auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses hinsichtlich des Zustands der Straßenoberfläche, der Wetterbedingungen oder dergleichen bestimmt wird.
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Der Fahrspurwechselunterstützungsprozess steuert die Lenkeinheit 71, die Bremse 72, die Getriebeeinheit 74 und den Fahrrichtungsanzeiger 76, um den Fahrer bei einem Fahrspurwechsel zu unterstützen. Beispielsweise erkennt der Fahrspurwechselunterstützungsprozess ein Fahrzeug, das auf einer benachbarten Fahrspur fährt und teil dies dem Fahrer mit, wenn der Fahrer die Fahrspur wechselt.
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Der Rundumsichtanzeigeprozess zeigt das aufgenommene Bild um das Eigenfahrzeug herum auf der Anzeigeeinheit 84 an.
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Der automatische Einparkprozess steuert die Lenkeinheit 71 und die Bremse 72, um das Eigenfahrzeug automatisch zu parken.
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Die adaptive Fahrsteuerung in allen Geschwindigkeitsbereichen steuert die Bremse 72, die Energieerzeugungseinheit 73 und die Getriebeeinheit 74, sodass das Fahrzeug hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug herfährt. Es sei festzuhalten, dass der Fahrspurwechselunterstützungsprozess, der Rundumsichtanzeigeprozess, der automatische Einparkprozess und die adaptive Fahrsteuerung in allen Geschwindigkeitsbereichen auf der Grundlage von Erkennungsergebnissen hinsichtlich Fahrspur, Straßenform, vorausfahrendem Fahrzeug, entgegenkommendem Fahrzeug, ortsfestem Fahrzeug, vorausgehendem Fußgänger, entgegenkommenden Fußgänger, stehender Person, zweirädrigem Motorfahrzeug, Fahrrad, Hindernis, straßenseitigem Objekt, Lichtquelle, Zeichen, Verkehrssignal, Straßenzeichen oder dergleichen durchgeführt werden.
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Der Totwinkelwarnprozess steuert den Summer 81 und den Lautsprecher 82 an, um mittels einem Geräusch den Fahrer zu warnen, wenn ein Fahrzeug oder dergleichen einen diagonal/rückwärts liegenden Bereich erreicht, der ein Totwinkel des Eigenfahrzeugs ist.
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Der Heckquerverkehrswarnprozess steuert den Summer 81 und den Lautsprecher 82 an, um zur Warnung des Fahrers einen Ton auszugeben, wenn ein Fahrzeug oder dergleichen einen diagonal-rückwärtigen Bereich betritt, der ein Totwinkel des Eigenfahrzeugs ist, wenn das Eigenfahrzeug in einer Parklücke oder dergleichen rückwärts einfährt.
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Der Vorausquerverkehrswarnprozess steuert den Summer 81 und den Lautsprecher 82 zur Ausgabe eines Warntons an den Fahrer, wenn ein Fahrzeug oder dergleichen in einem Totwinkelbereich vorderhalb des Eigenfahrzeugs vorhanden ist, wenn das Eigenfahrzeug in eine Kreuzung mit schlechter Einsehbarkeit einfährt. Es sei festzuhalten, dass der Totwinkelwarnprozess, der Heckquerverkehrswarnprozess und der Vorausquerverkehrswarnprozess auf der Grundlage von Erkennungsergebnissen von vorausfahrendem Fahrzeug, entgegenkommendem Fahrzeug, ortsfestem Fahrzeug, vorausgehendem Fußgänger, entgegenkommendem Fußgänger, stehender Person, zweirädrigem Motorfahrzeug, Fahrrad, Hindernis, straßenseitigem Objekt, Lichtquelle, Zeichen, Verkehrssignal, Straßenzeichen oder dergleichen durchgeführt wird.
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Der Fahrzeugzwischenabstandwarnprozess steuert den Summer 81 und den Lautsprecher 82 um den Fahrer zu warnen, wenn der Fahrzeugzwischenabstand zwischen Eigenfahrzeug und vorausfahrendem Fahrzeug kürzer als ein bestimmter Warnabstand wird.
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Der Heckzusammenstoßwarnprozess gibt einen Ton vom Summer 81 und vom Lausprecher 82 aus, um den Fahrer zu warnen, wenn das Fahrzeug möglicherweise mit dem vorausfahrenden Fahrzeug zusammenstößt. Der Fahrzeugzwischenabstandwarnprozess und der Heckzusammenstoßwarnprozess werden auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses vom vorausfahrenden Fahrzeug und Lichtquelle durchgeführt.
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Der Fehlstartverhinderungsprozess ist ein Prozess, der die Bremse 72 steuert, wenn das Eigenfahrzeug gestoppt worden ist und das Fahrzeug das Gaspedal niederdrückt, obwohl ein Gebäude in Vorwärtsrichtung des Eigenfahrzeugs vorhanden ist. Der Fehlstartverhinderungsprozess wird auf der Grundlage eines Erkennungsergebnisses bezüglich einem Gebäude, einer Lichtquelle oder dergleichen durchgeführt.
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Die Steuereinheit 10 stoppt einen Teil der im Fahrzeugsteuerprozess durchgeführten Steuerung, insbesondere eine Steuerung von Objekten betreffend die Bewegung des Eigenfahrzeugs, also z. B. Lenkeinheit und Bremse 72 oder dergleichen, wenn ein Objekt, welches das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 blockiert, in dem oben beschriebenen Fahrzeugsteuerprozessen erkannt wird. Weiterhin stoppt die Steuereinheit 10 wenigstens einen Teil der Steuerung, der im Fahrzeugsteuerprozess durchgeführt wird, wenn eine Wetterbedingung, beispielsweise starker Regen in dem oben beschriebenen Fahrzeugsteuerprozessen erkannt wird, so dass das Kameramodul 111 nicht in der Lage ist, ein Bild zu erkennen.
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Die Steuereinheit 10 führt einen später zu beschreibenden Schaltprozess (7) durch, um zwischen dem ersten Erkennungsprozess auf der Grundlage des aufgenommenen Bilds vom Kameramodul 111 und dem zweiten Erkennungsprozess auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses von der Radarvorrichtung 52 umzuschalten.
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[1-2 Prozess]
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 7 der Schaltprozess beschrieben, der von der Steuereinheit 10 durchgeführt wird. Der Schaltprozess wird aktiviert, wenn der Zündschalter des Eigenfahrzeugs auf EIN geschaltet wird. Wenn der Schaltprozess aktiviert ist, arbeitet die Radarvorrichtung 52 nicht, jedoch führt die Erkennungseinheit 9 den Erkennungsprozess (erster Erkennungsprozess) auf der Grundlage des vom Kameramodul 111 aufgenommenen Bildes durch.
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Zunächst wird im Schritt S11 (S bezeichnet jeweils einen Schritt) von der Steuereinheit 10 die Temperatur des Kameramoduls 111 vom Temperatursensor 61 erhalten. Dann bestimmt die Steuereinheit 110, ob oder ob nicht die Temperatur des Kameramoduls 111 bei einem bestimmten Schwellenwert Th oder darunter liegt (S12). Beispielsweise der Schwellenwert Th auf 105°C gesetzt, was etwas niedriger als die Wärmebeständigkeitstemperatur des Kameramoduls 111 ist. In anderen Worten, bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Kameramodul 111 bei einer Temperatur von 105°C oder darunter arbeiten, um den Prozess durchzuführen. Die Steuereinheit 10 bestimmt, ob oder ob nicht das Gesichtsfeld des Kameramoduls blockiert ist (S13), wenn bestimmt wird, dass die Temperatur des Kameramoduls 111 beim Schwellenwert Th oder darunter liegt (S12: JA). Wenn die Steuereinheit 10 bestimmt, dass das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 nicht blockiert ist (S13: NEIN) kehrt der Ablauf zum Schritt S11 zurück und die Schritte nach S11 werden wiederholt durchgeführt.
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Wenn andererseits die Steuereinheit 10 bestimmt, dass das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 blockiert ist (S13: JA), stoppt die Steuereinheit 10 den Betrieb des Kameramoduls 111 und aktiviert die Radarvorrichtung 52 (S14). Dann schaltet die Steuereinheit 10 den ersten Erkennungsprozess auf den zweiten Erkennungsprozess (S15) und beendet den Schaltprozess. Auf ähnliche Weise führt, wenn die Steuereinheit 10 im Schritt S12 bestimmt, dass die Temperatur des Kameramoduls 111 nicht beim Schwellenwert Th oder darunter liegt (d. h. den Schwellenwert Th übersteigt) (S12: NEIN), die Steuereinheit 10 den Schritt nach S14 durch. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 10 schaltet den ersten Erkennungsprozess auf den zweiten Erkennungsprozess, wenn die Temperatur des Kameramoduls 111 den Schwellenwert Th übersteigt oder das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 blockiert ist.
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[1-3 Effekte und Vorteile]
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Mit der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können die folgenden Effekte und Vorteile erhalten werden.
- (1a) In der Kameravorrichtung 1, die im Fahrzeug eingebaut ist, um ein Bild vorderhalb des Fahrzeugs aufzunehmen, sind das Kameramodul 111 mit der Linse 111a und dem Bildsensor 26 (sieh 8) und die Steuerplatine 113 vorgesehen. Als Linse 111a wird eine Linse aus Kunstharz oder Kunststoff verwendet. Im Vergleich zu einem Aufbau mit einer Glaslinse als Linse 111a hat die Linse 111a geringes Gewicht und kann problemlos geformt werden. Weiterhin ist die Linse 111a extrem stoßbeständig. Im Ergebnis kann eine Kameravorrichtung von geringem Gewicht und zu niedrigen Kosten mit langer Lebensdauer erhalten werden.
- (2a) Das Kameramodul 111 kann bei einer Temperatur von 105°C oder darunter betrieben werden. Somit ist die Robustheit verbessert, um ein Erkennungsergebnis auf der Grundlage des aufgenommenen Bilds des Kameramoduls 111 zu erhalten, wobei wenigstens zwei Fahrzeugsteuerprozesse aus Scheinwerfersteuerprozess, Vorauszusammenstoßverhinderungsprozess und Fahrspurabweichungswarnprozess bevorzugt durchgeführt werden können.
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[2. Zweite Ausführungsform]
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[2-1. Unterschiede zwischen erster Ausführungsform und zweiter Ausführungsform]
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Da die zweite Ausführungsform ähnlich zu der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Grundaufbaus ist, erfolgt eine Erläuterung von Gemeinsamkeiten nicht und lediglich die Unterschiede werden erläutert.
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In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind genaue Erläuterungen hinsichtlich des inneren Aufbaus des Linsentubusteils 111b mit der Linse 111a und der Form der Linse 111a weggelassen. Bei der zweiten Ausführungsform werden diese Ausgestaltungen jedoch beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform ist ein optischer Filter vorgesehen, was unterschiedlich zur ersten Ausführungsform ist. In der ersten Ausführungsform sind das Kameramodul 111 und die Steuerplatine 113 im gleichen Gehäuse 114 aufgenommen. Bei der zweiten Ausführungsform sind das Kameramodul 111 und die Steuerplatine 113 in unterschiedlichen Gehäusen aufgenommen, was unterschiedlich zu ersten Ausführungsform ist. In der ersten Ausführungsform ist als eine Gruppe von Farbfiltern ein RGBC-Bayer vorgesehen. Bei der zweiten Ausführungsform ist als Gruppe von Farbfiltern ein RCCC-Bayer vorgesehen, was unterschiedlich zur ersten Ausführungsform ist.
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[2-2 Konfiguration des Bildsensors 11]
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Der Bildsensor 11 von der 8 ist mit einer Mehrzahl von Linsen 111a, einem Linsentubusteil 111b, einem Infrarotsperrfilter 24, einem optischen Hochpassfilter 25 und einem Bildsensor 26 versehen.
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Die Linsen 111a brechen einfallendes Licht, sodass dieses gestreut oder fokussiert wird, sodass ein optisches Bild auf der Oberfläche des Bildsensors 26 aus dem übertragenen einfallenden Licht gebildet wird. Beispielsweise können die Linsen 111a aus vier Linsen gebildet werden, einschließlich einer plankonvexen Linse, einer bikonkaven Linse, einer konvexes Meniskuslinse etc., um Aberrationen zu unterdrücken, beispielsweise eine chromatische Aberration oder Coma-Aberration. Weiterhin kann wenigstens eine aus der Mehrzahl von Linsen 111a als eine asphärische Linse gebildet sein.
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Wie in 9A gezeigt, enthält die sphärische Linse eine brechende Oberfläche, an der die sphärische Oberflächenform als eine Krümmung definiert ist. In der sphärischen Linse ändert sich die Fokusposition abhängig von Lagen auf der brechenden Oberfläche (d. h. einer Mittellage und Randlagen). Mit anderen Worten, die Kondensorposition ändert sich abhängig vom Winkel des einfallenden Lichts, das in die Linse 111a eintritt (als Feldkurvenelement bekannt). Gemäß 9B enthält demgegenüber die brechende Oberfläche einer asphärischen Linse eine gekrümmte Oberfläche, welche nicht eine ebene Fläche oder eine sphärische Fläche ist. Durch Optimierung der Form eines Randteils der brechenden Oberfläche können die Brennpunkte für den mittigen Teil und den Randteil hiervon gleich gemacht werden, sodass das Feldkrümmungsphänomen nicht auftritt. Im Ergebnis kann ohne für die Oberfläche des Bildsensors 26 eine Krümmung vorzusehen, eine Abnahme der Auflösung um den Randteil der Oberfläche des Bildsensors 26 herum vermieden werden.
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Das Linsentubusteil 111b nimmt eine Mehrzahl von Linsen 111a auf und bildet einen versiegelten Raum, der mit Stickstoff gefüllt ist. Der Infrarotsperrfilter 24 ist ein optischer Filter, der das in den Bildsensor 26 einfallende Licht und Spektralcharakteristiken hat, welche Licht mit einer bestimmten Wellenlänge kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert einer bestimmten Grenzfrequenz durchlässt (nachfolgend als obere Grenzwellenlänge bezeichnet), um Infrarotlicht auszusperren. Insbesondere trennt der Infrarotlichtfilter 24 Licht einer Wellenlänge oberhalb der oberen Grenzwellenlänge ab, welche aus einem Wellenlängenbereich zwischen 650 nm bis 750 nm gewählt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die obere Grenzwellenlänge auf 700 nm gesetzt, um nahes Infrarotlicht abzutrennen, das sich in dem einfallenden Licht befindet. Weiterhin ist der Infrarotlichtfilter 24 an der Rückseite der Linse 111a angeordnet, kann jedoch auch vorderhalb der Linsen 111a liegen.
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Der optische Hochpassfilter 25 dient als ein optischer Filter, der das in den Bildsensor 26 einfallende Licht dämpft und eine Spektralcharakteristik hat, welche Licht einer Wellenlänge größer oder gleich einem unteren Grenzwert (nachfolgend als untere Grenzwellenlänge bezeichnet) einer bestimmten Grenzwellenlänge durchlässt. Die Grenzwellenlänge wird bestimmt auf einem Änderungsverhältnis der Durchlässigkeit der Linse 111a, welche sich vor/nach der Eintrübung (dem Vergilben) der Linse 111a ändert. Insbesondere trennt der optische Hochpassfilter 25 Licht einer Wellenlänge unter der unteren Grenzwellenlänge ab, welche ausgewählt wird aus einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 500 nm. Es sei festzuhalten, dass die untere Grenzwellenlänge auf 450 nm gesetzt ist.
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Die 10A und 10B zeigen die Durchlässigkeiten vor/nach dem Auftreten einer Vergilbung (Verfärbung, Eintrübung) der Linse 111a und die Spektralempfindlichkeiten von RGB-Filtern (rot = R, grün = G, blau = B) aus vier Typen von Farbfiltern, welche ein Einzelmuster des RGBC-Bayers bilden. 10A zeigt in dem Fall, bei dem der optische Filter 25 nicht angeordnet ist und 10B zeigt den Fall, wo der optische Hochpassfilter 25 angeordnet ist. Es sei festzuhalten, dass sowohl 10a als auch 10B den Fall zeigen, bei dem der Infrarotsperrfilter 24 angeordnet ist.
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Wie in 10A gezeigt wird gemäß einem Simulationsergebnis im Vergleich zur Linse 111a, bevor deren Vergilbung auftritt, ein Änderungsverhältnis der Durchlässigkeit der Linse 111a nach dem Vergilben der Linse 111a größer, wenn die Wellenlänge kleiner wird. Weiterhin wird gemäß der 10B gemäß einem Simulationsergebnis ein Änderungsverhältnis der Durchlässigkeit vor/nach dem Vergilben der Linse 111a minimiert, in dem die untere Grenzfrequenz des optischen Hochpassfilters 25 auf 450 nm gesetzt wird. Somit betrug das Änderungsverhältnis der Spektralempfindlichkeit des blauen Filters (B) vor/nach dem Vergilben 9%, wenn der optische Hochpassfilter 25 nicht angeordnet ist und betrug 5%, wenn der optische Hochpassfilter 25 angeordnet ist. Mit anderen Worten, der optische Hochpassfilter 25 wird vorgesehen, wodurch das Änderungsverhältnis einer Lichtempfangsempfindlichkeit von blauen Pixeln (B) gesenkt wird, dass sich vor/nach dem Vergilben der Linse 111a wesentlich ändert. Folglich wird das Änderungsverhältnis der Lichtempfangsintensität des Abbildungssensors 26 insgesamt vor/nach dem Auftreten des Vergilbens minimiert.
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Der optische Hochpassfilter 25 befindet sich an der Rückseite der Mehrzahl von Linsen 111a und des Infrarotsperrfilters 24. Jedoch kann der optische Hochpassfilter 25 auch vorderhalb des Infrarotsperrfilters 24 oder an der Vorderseite der Mehrzahl von Linsen 111a angeordnet werden. Der optische Hochpassfilter 25 ist so gebildet, dass das einfallende Licht, welches durch die Mehrzahl von Linsen 111a und den Infrarotsperrfilter 24 hindurchtritt, mittels Polarisationseigenschaften durch vier geteilt werden kann und jeder der vier aufgeteilten Einfallslichtanteile wird auf einen von vier Pixeln übertrage, welche eine Grundeinheit des Bildsensors 26 bilden. Die Polarisationsfilter mit Polarisationseigenschaften können jedoch individuell vorgesehen sein. In 8 ist, um die Zeichnung einfach zu halten und um die Arbeitsweise des optischen Hochpassfilter 25 als Polarisationsfilter besser verstehen zu können, der Bildsensor 26 mit nur vier vergrößerten Pixeln dargestellt, welche die Grundeinheit bilden.
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Der Bildsensor 26 ist gebildet aus dem oben beschriebenen Bildsensor vom Array-Typ und einem RCCC-Bayer 26a, der eine Gruppe von Farbfiltern ist von denen das Durchlassband ein Wellenlängenbereich entsprechend rot oder transparent ist. Jedes der Bildsensorelemente (d. h. entsprechende Pixel) ist so ausgebildet, dass es das einfallende Licht über einen der Farbfilter empfängt, welche den RCCC-Bayer 26a bilden.
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Der RCCC-Bayer 26a ist aufgebaut aus Farbfiltern, sodass Farbfilter entsprechen den jeweiligen Pixeln in einem bestimmten Muster angeordnet sind. Der RCCC-Bayer 26a ist gebildet aus zwei Typen von Farbfiltern, welche rot (R) und transparent (C) sind. Als Einzelmuster wird ein Muster von 4 Pixeln verwendet, das den gesamten Bildsensor vom Array-Typ bedeckt. Unter der Annahme, dass die obigen zwei Typen von Farbfiltern, welche den RCCC-Bayer 26a bilden, R-Filter und C-Filter sind, wird das Durchlassband des R-Filters so gesetzt, dass Licht einer Wellenlänge entsprechend rot hindurchtreten kann und das Durchlassband des C-Filters wird so gesetzt, dass es sämtliche Durchlassbänder entsprechend bestimmten Farben (rot, grün und blau) enthält.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Kameramodul 111 und die Steuerplatine 113 separat in unterschiedlichen Gehäusen aufgenommen. Beispielsweise kann ein Gehäuse 20, das mit einem Rückspiegel gemäß 12 zusammengefasst ist, zur Aufnahme der Steuerplatine 113 vorgesehen sein und das obige Gehäuse 114 kann das Kameramodul 111 aufnehmen. Weiterhin kann ein Gehäuse 22 vorgesehen sein, welches vom Gehäuse 20, das mit dem Rückspiegel über einen festen Arm 21 zusammengefasst ist, gelagert wird, um das Kameramodul 111 aufzunehmen und die Steuerplatine 113 kann im Gehäuse 20 aufgenommen sein. Weiterhin kann die elektrische Verdrahtung 112 im festen Arm 21 verlaufen.
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[2-3 Effekt]
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Bei der zweiten Ausführungsform können zusätzlich zu den Effekten (1a) bis (2a) gemäß der ersten Ausführungsform die folgenden Effekte erhalten werden.
- (1b) Da der optische Hochpassfilter 25 vorgesehen ist, der Spektralcharakteristiken hat, welche Licht einer Wellenlänge größer oder gleich einem unteren Grenzwert einer bestimmten Grenzwellenlänge, bestimmt auf ein Änderungsverhältnis der Durchlässigkeit der Linse 111a, welche sich vor/nach dem Vergilben der Linse 111a ändert, hindurchlässt, kann eine Änderung der Lichtempfangsintensität im Abbilder vor/nach dem Vergilben der Linse 111a minimiert werden. Somit kann beispielsweise im Erkennungsprozess eine Binärisierung der Bilddaten unter Verwendung eines bestimmten Schwellenwerts durchgeführt werden, sodass das Erkennungsergebnis ohne Verschlechterung der Genauigkeit auch nach einem Vergilben der Linsen 111a erhalten werden kann. Folglich können wenigstens zwei Fahrzeugsteuerprozesse aus Scheinwerfersteuerprozess, Vorauszusammenstoßverhinderungsprozess und Fahrspurabweichungswarnprozess in vorteilhafter Weise durchgeführt werden, was zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer beiträgt.
- (2b) Da die untere Grenzwellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 400 nm bis 500 nm liegt, kann ein Änderungsverhältnis in der Lichtempfangsintensität des Abbildes vor/nach der Vergilbung minimiert werden.
- (3b) Da der Infrarotfilter 24 vorgesehen ist, der eine Spektralcharakteristik hat, welche Licht mit einer Wellenlänge kleiner als oder gleich einer bestimmten oberen Grenzwellenlänge durchlässt, um Infrarotlicht abzublocken, empfängt der Abbilder nur Einfallslicht mit einer Wellenlänge entsprechend dem sichtbaren Licht. Damit kann die Robustheit im Erkennungsprozess verbessert werden.
- (4b) Da die obere Grenzwellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 650 nm bis 750 nm liegt, kann Infrarotlicht in vorteilhafter Weise abgeblockt werden.
- (5b) Als Linse 111a wird eine asphärische Linse verwendet, wodurch eine Abnahme der Auflösung entlang des Randteils an der Oberfläche des Abbildes vermieden werden kann, ohne dass eine Krümmung der Oberfläche des Abbilders notwendig wird.
- (6b) Der versiegelte Raum in dem Linsentubusteil 111b ist mit Stickstoff gefüllt, so dass eine Oxidation der Linse 111a verhindert werden kann und ein Vergilben der Linse 111a minimiert ist.
- (7b) Jedes der Pixel im Abbilder ist so gestaltet, dass es Einfallslicht empfängt, welches durch jeweilige Farbfilter übertragen wird, welche den RCCC-Bayer 26a bilden. Somit lässt sich die Erkennungsgenauigkeit von roten/weißen Objekten verbessern. Folglich lässt sich die Erkennungsgenauigkeit für Objekte verbessern, die für die Fahrspurerkennung notwendig sind, beispielsweise eine weiße Linie, eine Leitplanke oder dergleichen oder ein Licht in einem anderen Fahrzeug (beispielsweise ein Scheinwerfer oder eine Heckleuchte).
- (8b) Da das Kameramodul 111 und die Steuerplatine 113 separat in unterschiedlichen Gehäusen aufgenommen sind, sind Kameramodul 111 und Steuerschaltung 113 auf separate Gehäuse verteilt, so dass jedes der Gehäuse kleiner gemacht werden kann und die Gestaltungsflexibilität im Fahrgastraum ist verbessert.
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[3. Andere Ausführungsformen]
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Abwandlungen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemacht werden.
- (3A) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Kameravorrichtung 1 eine einlinsige Kamera. Jedoch ist die Kameravorrichtung nicht auf eine einlinsige Kamera beschränkt. Beispielsweise kann gemäß 13 die Kamera eine Stereokamera sein. Das in 13 gezeigte Fahrzeug ist mit einer Erkennungseinheit 23 mit einer fahrzeugseitigen Kamera 231 und einer Radarvorrichtung 52 versehen. Die Radarvorrichtung 52 von 13 ist gleich der Radarvorrichtung 52 von 6. Die fahrzeugseitige Kamera 231 ist mit einer rechtsseitigen Kamera 511, einer linksseitigen Kamera 512, einer Heckkamera 513, einem Kameramodul 111 und einem Kameramodul 116 versehen. Mit anderen Worten, das Fahrzeug von 13 ist weiterhin mit dem Kameramodul 116 ausgestattet, was ein Unterschied zum Fahrzeug von 6 ist. Das Kameramodul 116 hat den gleichen Aufbau wie das Kameramodul 111. Die Kameramodule 111 und 116 sind in einem einzelnen Gehäuse aufgenommen. Das Gehäuse befindet sich in einem mittigen Abschnitt (nahe dem Innenspiegel) im oberen Bereich der Windschutzscheibe und ist mit einer Halterung befestigt. Das Kameramodul 111 und das Kameramodul 116 liegen bezüglich des mittigen Abschnitts der Windschutzscheibe an linken bzw. rechten Seiten. Wie in 13 gezeigt, sind das Kameramodul 111 und das Kameramodul 116 in einem einzigen Gehäuse aufgenommen. Jedoch können das Kameramodul 111 und das Kameramodul 116 auch separat in zwei getrennten Gehäusen aufgenommen sein. Weiterhin sind Kameramodul 111 und Kameramodul 116 bezüglich des mittigen Abschnitts der Windschutzscheibe in einem oberen Bereich der Windschutzscheibe an linken bzw. rechten Seiten angeordnet. Die Anordnungen des Kameramoduls 111 und des Kameramoduls 116 sind nicht auf diese Positionen beschränkt.
- (3B) Bei obiger Ausführungsform arbeitet die Radarvorrichtung 52 während einer Zeitdauer, während der das Kameramodul 111 nicht arbeitet. Die Betriebsdauer der Radarvorrichtung 52 ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Radarvorrichtung 52 und das Kameramodul 111 gleichzeitig arbeiten. In diesem Fall kann die Erkennungseinheit 9 einen Erkennungsprozess auf der Grundlage eines aufgenommenen Bilds vom Kameramodul 111 und der Radarvorrichtung 52 durchführen.
- (3C) Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Prozess zwischen dem ersten Erkennungsprozess und dem zweiten Erkennungsprozess umgeschaltet, wenn keine von Bedingungen erfüllt ist, wobei die Bedingungen eine Bedingung enthalten, bei der die Temperatur des Kameramoduls 111 einen Schwellenwert Th übersteigt und eine Bedingung, bei der das Gesichtsfeld des Kameramoduls 111 gestört ist. Die Bedingung zum Umschalten der Prozesse ist jedoch nicht auf diese Bedingungen beschränkt. Beispielsweise kann der Prozess zwischen dem ersten Erkennungsprozess und dem zweiten Erkennungsprozess umgeschaltet werden, wenn ein Fehler im Kameramodul 111 erkannt wird.
- (3D) Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Schaltprozess beendet, sobald in den ersten Erkennungsprozess oder den zweiten Erkennungsprozess geschaltet worden ist. Jedoch können die ersten und zweiten Erkennungsprozesse mehrfach umgeschaltet werden. Wenn beispielsweise der erste Erkennungsprozess in den zweiten Erkennungsprozess umgeschaltet wird, wenn die Temperatur des Kameramoduls 111 den Schwellenwert Th übersteigt, kann der zweite Erkennungsprozess zum ersten Erkennungsprozess zurückgeschaltet werden, wenn die Temperatur des Kameramoduls 111 auf gleich oder unter den bestimmten Schwellenwert absinkt, der unter dem Schwellenwert Th liegt. In diesem Fall kann die Kameravorrichtung 1 mittels Kühleffekten des ersten Wärmeableitteils 14 und des zweiten Wärmeableitteils 15 rasch gekühlt werden. Somit kann die Zeit verkürzt werden, welche zum Umschalten vom zweiten Erkennungsprozess auf den ersten Erkennungsprozess benötigt wird (d. h. die Zeit, die bis zum Wiedererlangen des ersten Erkennungsprozesses notwendig ist).
- (3E) Bei den obigen Ausführungsformen erkennen die Kameravorrichtung 1 und die Radarvorrichtung 52 einen Zustand vorderhalb des Eigenfahrzeugs. Jedoch ist eine Kombination von Vorrichtungen zur Erkennung eines Zustands vorderhalb des Eigenfahrzeugs nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Kameravorrichtung 1 mit einem Sonar kombiniert werden, um die Situation vorderhalb des Eigenfahrzeugs zu erkennen.
- (3F) Bei den obigen Ausführungsformen kann die Erkennungseinheit 9 sowohl den ersten als auch den zweiten Erkennungsprozess durchführen. Jedoch kann die Erkennungseinheit 9 so gestaltet sein, dass sie nur den ersten Erkennungsprozess durchführt. In diesem Fall kann das Eigenfahrzeug nur mit der Kameravorrichtung 1 als eine Vorrichtung zur Erkennung eines Zustands vorderhalb des Eigenfahrzeugs ausgestattet sein.
- (3G) Die Steuereinheit 10 kann einen Teil verschiedener Fahrzeugsteuerprozesse durchführen. Beispielsweise kann der Scheinwerfersteuerprozess einen Scheinwerfersteuerbefehl erzeugen, beispielsweise ein Aufblendbefehlssignal oder ein Abblendbefehlssignal und die Befehlssignale an die externe Steuereinheit übertragen, beispielsweise eine Scheinwerfervorrichtung.
- (3H) Eine Antireflexionsbeschichtung (AR-Beschichtung) kann auf die Linse 111a aufgebracht werden, sodass reflektiertes Licht, beispielsweise Sonnenlicht oder Scheinwerferlicht daran gehindert wird, auf den Abbilder zu fallen.
- (3I) Eine in einem Element der oben beschriebenen Ausführungsform enthaltenen Funktion kann auf eine Mehrzahl von Elementen verteilt werden oder eine Funktion in einer Mehrzahl voller Elementen kann auf ein Element zusammengefasst werden. Weiterhin kann ein Teil von Ausgestaltungen der obigen Ausführungsformen weggelassen werden. Zumindest ein Teil voller Ausgestaltungen der obigen Ausführungsformen kann zu einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden oder kann eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzen. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nur durch den Erfindungsgegenstand definiert, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4143521 [0002]
- JP 1013-199973 [0041]
- JP 2014-2156444 [0041]
- JP 2014-260494 [0041]
