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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Vorrichtungen zur optischen Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs mit einer hinter einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordneten Kamera sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Vorrichtungen werden häufig für eine Bilderfassung verwendet, um auf der Basis der erfassten Bilder Daten für ein zumindest teilweise autonomes Fahren des Fahrzeugs zu liefern. Die Anordnung hinter der Windschutzscheibe hat dabei den prinzipbedingten Vorteil, dass sie von den durch die Scheibenwischer typischerweise gut gereinigten Windschutzscheibe als Schutz für die Kamera profitiert. Im Allgemeinen ist deshalb eine gute Sicht nach vorn auch bei widrigen Umgebungsbedingungen gewährleistet.
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Der typische Aufbau sieht es dabei vor, dass die Kamera im Wesentlichen parallel zur Horizontalen ausgerichtet ist. Um in den Durchsichtsbereich der Kamera in der Windschutzscheibe eingespiegeltes Streulicht, wie beispielsweise Spiegelungen des Armaturenbretts oder von Teilen des Fahrzeuginnenraums zu vermeiden, ist typischerweise eine Streulichtblende unterhalb der Kamera zwischen dem Objektiv und der Windschutzscheibe vorgesehen. Dies macht den Aufbau in Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ groß, sodass ein großer Teil der Windschutzscheibe für die Kamera und die Streulichtblende verwendet werden muss, und der zur freien Durchsicht verfügbare Teil der Windschutzscheibe sich entsprechend reduziert. Dies stellt insbesondere dann, wenn die erfassten Bilddaten lediglich für Assistenzsysteme zur Unterstützung eines Fahrers dienen, einen erheblichen Nachteil dar, da der Sichtbereich des Fahrers durch die Kamera und vor allem durch ihre Streulichtblende eingeschränkt wird.
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Den gattungsgemäßen Stand der Technik bildet hier die
DE 10 2017 006 790 A1 der Anmelderin. In dieser Schrift ist beschrieben, dass eine derartige Kamera hinter der Windschutzscheibe gegenüber der Horizontalen mit ihrer optischen Achse nach oben verkippt werden kann. Hierdurch werden zumindest die Streulichtblende und die Motorhaube des Fahrzeugs aus den Bildinformationen ausgenommen und der zusätzliche Blickwinkel, beispielsweise nach oben, wird zur Erfassung von Ampeln an einer Kreuzung oder dergleichen genutzt. Durch das Verkippen der optischen Achse gegenüber der Horizontalen um einige wenige Grad ermöglicht dabei auch eine geringfügig kürzere Streulichtblende.
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Nach wie vor bleibt der Nachteil, dass der Aufbau in Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ groß ist. Da die Optik und das Gehäuse der Kamera heutzutage bereits sehr klein ausgeführt werden können, ist dies vor allem der Streulichtblende geschuldet.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine derartige gattungsgemäße Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik weiter zu verbessern, sodass diese in Fahrtrichtung des Fahrzeugs außerordentlich kompakt realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs mit einer hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordneten Kamera ist es so, dass die optische Achse der Kamera im Wesentlichen senkrecht auf der inneren Oberfläche der Windschutzscheibe steht. Im Wesentlichen senkrecht, bedeutet dabei senkrecht im Rahmen der üblichen Bautoleranzen sowohl hinsichtlich der Oberfläche der häufig gekrümmten Windschutzscheibe sowie der Bautoleranzen eines eventuellen Gehäuses der Kamera. Bei der gekrümmten Oberfläche der Windschutzscheibe bedeutet dies in dem Bereich, in dem das Zentrum der optischen Achse durch die Windschutzscheibe geht, im Wesentlichen senkrecht bei einer starken Krümmung dementsprechend senkrecht zur Tangente im Berührungspunkt, steht.
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Im Durchsichtsbereich der Kamera durch die Windschutzscheibe befindet sich dann wenigstens ein Reflektor innerhalb der Windschutzscheibe, welcher frontal einfallendes Licht in die Kamera lenkt. Innerhalb der Windschutzscheibe, also zwischen der inneren und der äußeren Oberfläche der Windschutzscheibe, befindet sich als Reflektor beispielsweise eine reflektierende Fläche oder auch ein Feld von mehreren reflektierenden Flächen, welche das erfasste frontal einfallende Licht in die Kamera lenken. Ein solcher Umlenkspielgel in die Windschutzscheibe integriert ermöglicht trotz der mit ihrer optischen Achse senkrecht zur Windschutzscheibe angeordneten Kamera eine Sicht der Kamera durch die Windschutzscheibe nach vorne, um so einen vergleichbaren Blickwinkel wie bei den Kameras gemäß dem Stand der Technik zu realisieren. Je nach Ausgestaltung des Reflektors lassen sich dabei weitere optische Effekte durch diesen Reflektor realisieren, beispielsweise bei einem leicht gekrümmten Reflektor ein Weitwinkeleffekt, sodass der Sichtbereich der Kamera nochmals weiter erhöht werden kann.
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Der entscheidende Vorteil liegt nun aber darin, dass die Kamera außerordentlich kompakt im Bereich der Windschutzscheibe angebracht werden kann. Eine Streulichtblende kann weitgehend eingespart oder zumindest auf eine sehr kleine Ausdehnung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs reduziert werden, sodass ein erheblicher Bauraumvorteil durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu erzielen ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich auch aus den restlichen Unteransprüchen und werden außerdem anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
- 1 eine aus dem Stand der Technik übliche Anordnung einer Kamera hinter einer Windschutzscheibe bei horizontal einfallendem Sichtstrahl; und
- 2 die vergleichbare Anordnung in der Ausgestaltung gemäß der Erfindung.
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In der Darstellung der 1 ist ein Ausschnitt aus einer mit 1 bezeichneten .Windschutzscheibe zu erkennen. Eine äußere Oberfläche 2 und eine innere Oberfläche 3 schließen das Material der Windschutzscheibe 1 mit der äußeren Oberfläche 2 gegenüber der Umgebung des Fahrzeugs und mit der inneren Oberfläche 3 gegenüber einem Innenraum des Fahrzeugs ab. In der über den Doppelpfeil F angedeuteten Fahrtrichtung des Fahrzeugs blickt eine Kamera 4 durch die Windschutzscheibe 1. Die Kamera 4 empfängt dabei in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 einen mit 5 bezeichneten Sichtstrahl, welcher horizontal durch die Windschutzscheibe 1 in die Kamera 4 einfällt. Um Reflektionen des Fahrzeuginnenraums, insbesondere eines Armaturenbretts und anderes Streulicht im Durchsichtsbereich durch die Windschutzscheibe 1 der Kamera 4, zu verhindern, ist außerdem eine mit 6 bezeichnete Streulichtblende vorgesehen. Diese weist die Länge L in der Fahrtrichtung F auf. Dieser Aufbau entspricht soweit dem im Stand der Technik üblichen Aufbau. Dabei ist es so, dass dieser Aufbau in der Fahrtrichtung F eine relativ große Baugröße hat und damit einen relativ großen Bereich der Windschutzscheibe 1 benötigt. Die restliche Fläche, welche zur Durchsicht beispielsweise für eine das Fahrzeug fahrende Person zur Verfügung steht, ist dementsprechend verringert, was unter Umständen ein Nachteil bezüglich der Verkehrssicherheit sein kann.
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In der Darstellung der 2 ist nun eine Lösung beschrieben, bei welcher der Aufbau insbesondere in Fahrtrichtung F sehr viel kompakter realisiert werden kann. Der Aufbau der eigentlichen Kamera 4, deren Kameragehäuse hier deutlich überdimensioniert dargestellt ist, lässt sich in der Praxis ebenfalls sehr viel kleiner realisieren, sodass insgesamt nur ein sehr geringer Teil der Windschutzscheibe für die Vorrichtung zur optischen Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs benötigt wird.
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In der Darstellung der 2 ist wiederum der horizontal verlaufende Sichtstrahl mit 5 bezeichnet, die Windschutzscheibe mit 1, die äußere Oberfläche mit 2, die innere Oberfläche mit 3 und die Kamera mit 4. Zusätzlich ist erfindungsgemäß zwischen der inneren Oberfläche 3 und der äußeren Oberfläche 2 der Windschutzscheibe 1 in die Windschutzscheibe 1 ein mit 7 bezeichneter Reflektor integriert. Dieser mit 7 bezeichnete Reflektor, wobei hier auch mehrere einzelne Reflektoren oder ein Feld von Reflektoren vorhanden sein können, lenken das Licht des Sichtstrahls 5 in die Kamera 4, deren hier nicht dargestellte optische Achse nun nicht mehr parallel zur Horizontalen sondern senkrecht zur inneren Oberfläche 3 der Windschutzscheibe 1 ausgebildet ist. Diese Kombination aus einer Kamera 4 mit ihrer senkrecht zur inneren Oberfläche 3 der Windschutzscheibe 1 gestellten optischen Achse und den Reflektoren 7 im Durchsichtsbereich der Kamera 4 durch die Windschutzscheibe 1 ermöglichen so einen außerordentlich kompakten Aufbau, insbesondere in Fahrtrichtung F. Die Streulichtblende 6 kann und sollte auch hier weiterhin vorhanden sein, um in das Innere der Windschutzscheibe 1 eingetragene Reflektionen nicht über die Reflektoren 7 dennoch in die Kamera 4 zu leiten. Wie es aus der Prinzipdarstellung der 2 insbesondere im Vergleich zur Darstellung in der 1, welche den Stand der Technik repräsentiert, zu erkennen ist, kann die Streulichtblende 6 in Fahrtrichtung F jedoch mit einer sehr viel kleineren Länge l realisiert werden, als dies bei den Aufbauten gemäß dem Stand der Technik der Fall war.
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Die Vorrichtung zur Erfassung der optischen Umgebung des Fahrzeugs mit der Kamera 4 und ihrer Streulichtblende 6 lässt sich also durch die Anordnung der optische Achse der Kamera 4 im Wesentlichen senkrecht zur inneren Oberfläche 3 der Windschutzscheibe 1 sehr viel kompakter realisieren, als dies bei allen bekannten Aufbauten aus dem Stand der Technik der Fall ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017006790 A1 [0004]
