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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System mit einem Verschmutzungserkennungssystem, ein Fahrzeug mit einem optischen System und ein Verfahren für ein optisches System gemäß dem Oberbegriff der unabhängig formulierten Ansprüche.
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Stand der Technik
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Viele Optische Systeme mit Fahrerassistenzfunktionen im Automobilbereich mit Sensoren wie beispielsweise Kameras, Radar-Sensoren oder LIDAR (Light Detection and Ranging)-Sensoren oder deren Kombination sind zum Schutz vor äußeren Umgebungseinflüssen in einem gemeinsamen Gehäuse mit einer transparenten Schutzabdeckung angeordnet. Der zu dem jeweiligen Sensor gehörende Informationsübertrag (z.B. die Ausbreitung von elektromagnetischer Strahlung/von Licht) erfolgt durch die Schutzabdeckung hindurch. Ist diese Abdeckung durch Verschmutzungen wie beispielsweise Wasser oder kleine Partikel kontaminiert, so ist der Informationsfluss gestört und die Sensoren sind in ihrer Funktion eingeschränkt. Um solch eine Funktionseinschränkung aufzuheben, können Reinigungssysteme zum Beispiel an der Außenseite der Schutzabdeckung angebracht sein.
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Die
DE 101 51 981 A1 offenbart eine optoelektronische Erfassungseinrichtung mit zumindest einem während des Betriebs eine Abtastbewegung ausführenden Sensor zur Aussendung von insbesondere gepulster elektromagnetischer Strahlung in einen Überwachungsbereich und zum Empfang von aus dem Überwachungsbereich reflektierter Strahlung und einer den Sensor zumindest teilweise umgebenden und wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung durchlässigen Schutzabdeckung, die relativ zum Sensor derart bewegbar ist, dass die Ausbreitung der vom Sensor ausgesandten und/oder zu empfangenden Strahlung beeinträchtigende Störbereiche der Schutzabdeckung in eine nichtstörende Position bewegbar sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einem optischen System, insbesondere einem LIDAR-System, aufweisend einen primären optoelektronischen Sensor mit wenigstens einer ersten Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung aus der Umgebung des optischen Systems. Der primäre optoelektronische Sensor ist zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete erste elektromagnetische Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben.
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Erfindungsgemäß weist das optische System weiterhin ein Verschmutzungserkennungssystem auf, wobei das Verschmutzungserkennungssystem wenigstens eine zweite Sendeeinheit zur Aussendung einer zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung und wenigstens eine zweite Empfangseinheit zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung aufweist; und wobei die eine zweite Sendeeinheit dazu ausgebildet ist, die transparente Schutzabdeckung weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung auszuleuchten.
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Der primäre optoelektronische Sensor kann beispielsweise als eine Kamera, ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor oder als eine Kombination dieser Sensoren ausgebildet sein. Die erste Empfangseinheit kann eine oder mehrere optische Detektoreinheiten, wie beispielsweise wenigstens eine Fotodiode, wenigstens einen CCD-Detektor, wenigstens einen Kameradetektor etc., aufweisen. Eine Detektoreinheit der ersten Empfangseinheit kann dazu ausgebildet sein, eine erste elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Das optische System weist optional wenigstens eine erste Auswerteeinheit auf. Mittels der ersten Auswerteeinheit kann die detektierte erste elektromagnetische Strahlung ausgewertet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann beispielsweise für eine Fahrerassistenzfunktion eines Fahrzeugs verwendet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann beispielsweise für eine Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs verwendet werden.
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Das Verschmutzungserkennungssystem ist insbesondere dazu ausgebildet, wenigstens eine Verschmutzung auf der Schutzabdeckung zu erkennen. Die zweite Sendeeinheit kann einen oder mehrere optische Sender, wie beispielsweise eine LED, eine Laserdiode etc. aufweisen. Die ausgesendete zweite elektromagnetische Strahlung divergiert hierbei derart, dass die transparente Schutzabdeckung weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung ausgeleuchtet werden kann. Insbesondere kann die gesamte transparente Schutzabdeckung mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung ausgeleuchtet werden. Hierbei ist das Ausleuchten weitestgehend der gesamten Ausdehnung derart zu verstehen, dass zeitgleich weitestgehend das gesamte Voumen der transparenten Schutzabdeckung mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung ausgeleuchtet wird.
Die zweite Empfangseinheit kann eine oder mehrere optische Detektoreinheiten, wie beispielsweise wenigstens eine Fotodiode, wenigstens einen CCD-Detektor, wenigstens einen Kameradetektor etc., aufweisen. Eine Detektoreinheit der zweiten Empfangseinheit kann dazu ausgebildet sein, eine zweite elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Das optische System weist optional wenigstens eine zweite Auswerteeinheit auf. Mittels der zweiten Auswerteeinheit kann die detektierte zweite elektromagnetische Strahlung ausgewertet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann Rückschlüsse auf eine Verschmutzung auf und/oder in der Schutzabdeckung zulassen. Optional kann die erste Auswerteeinheit auch als die zweite Auswerteeinheit ausgebildet sein. Das Verschmutzungserkennungssystem kann weiterhin wenigstens ein optisches Element, wie eine optische Linse, einen Spiegel, einen optischen Filter etc. aufweisen.
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Die Schutzabdeckung kann beispielsweise aus Glas oder für die verwendete elektromagnetische Strahlung transparentem Kunststoff gefertigt sein.
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Elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise sichtbares Licht, Infrarotlicht oder UV-Strahlung umfassen.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der ausgesendeten zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung eine Verschmutzung auf der gesamten Schutzabdeckung erkannt werden kann. Durch die Ausleuchtung der transparenten Schutzabdeckung mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung kann eine Verschmutzung auf der gesamten Schutzabdeckung erkannt werden kann. Eine Überwachung der gesamten Schutzabdeckung wird ermöglicht. Der gesamte Bereich der transparenten Schutzabdeckung kann zeitgleich überwacht werden. Es ist weiterhin möglich, beispielsweise elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge auszusenden, als dies mittels der ersten Sendeeinheit des primären optoelektronischen Sensors geschieht. Somit kann eine Beeinflussung der Messung des primären optoelektronischen Sensors durch das Verschmutzungserkennungssystem verringert oder verhindert werden. Außerdem kann eine Abhängigkeit des Verschmutzungserkennungssystems von der Umgebungsbeleuchtung vermieden werden. Mittels des Verschmutzungserkennungssystems ist eine Überwachung der kompletten Schutzabdeckung des optischen Systems unabhängig von äußeren Bedingungen wie beispielsweise Umgebungslicht möglich. Die Komplexität des optischen Systems kann geringgehalten werden. Eine einzelne zweite Sendeeinheit und eine einzelne zweite Empfangseinheit reichen beispielsweise aus. Das Verschmutzungserkennungssystem kann unabhängig von der geometrischen Form der Schutzabdeckung eingesetzt werden. Das optische System kann einfach und kostengünstig an seine Umgebung angebunden werden. Hierdurch wird ein einfaches Temperieren des optischen Systems ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die transparente Schutzabdeckung, die wenigstens eine zweite Sendeeinheit und die wenigstens eine zweite Empfangseinheit statisch angeordnet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass sich hierdurch ein geringerer Verschleiß und eine höhere mechanische Stabilität ergibt. Weiterhin kann eine Energie-und Datenübertragung auf bewegliche Strukturen des optischen Systems vermieden werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine zweite Sendeeinheit dazu ausgebildet ist, die zweite, divergierende elektromagnetische Strahlung so in die Schutzabdeckung einzukoppeln, dass sich die zweite, divergierende elektromagnetische Strahlung mit mindestens einer inneren Totalreflexion innerhalb der Schutzabdeckung ausbreitet. Die wenigstens eine zweite Empfangseinheit ist dazu ausgebildet, die zweite elektromagnetische Strahlung an einem Ende der Schutzabdeckung aus der Schutzabdeckung auszukoppeln und zu empfangen. Bei dieser Ausgestaltung kann das Verschmutzungserkennungssystem dazu ausgebildet sein, Verschmutzungen auf einer Oberfläche der Schutzabdeckung durch Vergleich der von der zweiten Empfangseinheit empfangenen elektromagnetischen Strahlung mit einer erwarteten elektromagnetischen Strahlung zu erkennen. Befinden sich Verschmutzungen auf der Oberfläche der Schutzabdeckung, so wird die Totalreflexion bei geeigneter Wahl des Einkoppelwinkels an den entsprechenden Stellen unterbunden und das Signal der empfangenen elektromagnetischen Strahlung ist geringer als ein erwartetes Signal der empfangenen elektromagnetischen Strahlung. Die Signalstärke kann somit als Maß für den Grad der Verschmutzung angesehen werden. Befinden sich keine Verschmutzungen auf der Schutzabdeckung, so entspricht das Signal einem erwarteten Wert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das optische System weiterhin mindestens eine optische Komponente oder mindestens einen Lichtaufnahmebereich der Schutzabdeckung zur Einkopplung und/oder Auskopplung der zweiten elektromagnetischen Strahlung in die Schutzabdeckung und/oder aus der Schutzabdeckung aufweist. Eine optische Komponente kann ein Strahlteiler, ein Lichtteiler, ein Prisma, eine optische Linse, eine Kollimatorlinse oder ein Hologramm sein. Ein Lichtaufnahmebereich der Schutzabdeckung kann beispielsweise eine angeschrägte Kante der Schutzabdeckung sein. Grundsätzlich ist ein Lichtaufnahmebereich dazu eingerichtet, eine auf die Schutzabdeckung treffende elektromagnetische Strahlung in die Schutzabdeckung zu leiten. Dies kann durch geeignete geometrische Ausbildung der Schutzabdeckung im Lichtaufnahmebereich erfolgen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Verluste bei der Ein- und Auskoplung möglichst gering gehalten werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an wenigstens einer Außenkante der Schutzabdeckung ein reflektierendes Material angeordnet ist. Das reflektierende Material kann beispielsweise eine reflektierende Folie sein. Das reflektierende Material ist bevorzugt an wenigstens einer der Außenkanten angeordnet, durch die nicht die erste elektromagnetische Strahlung ausgesendet oder empfangen wird. Auch die Außenkanten bzw. die Stellen, an denen ein- bzw. ausgekoppelt wird, wären bevorzugt frei von reflektierendem Material. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die zweite elektromagnetische Strahlung, weitestgehend in der transparenten Schutzabdeckung gehalten werden kann. Es können Verluste der zweiten elektromagnetischen Strahlung minimiert werden. Verluste der zweiten elektromagnetischen Strahlung, die nicht durch eine Verschmutzung der transparenten Schutzabdeckung verursacht werden, können minimiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschmutzungserkennungssystem in oder an einem Gehäuse des optischen Systems angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass das Verschmutzungserkennungssystem somit unabhängig vom primären optoelektronischen Sensor betrieben werden kann. Es ist möglich ein Gehäuse mit einem Verschmutzungserkennungssystem auch für ein Fremdprodukt zu benutzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der primäre optoelektronische Sensor weiterhin mindestens eine erste Sendeeinheit zur Aussendung einer ersten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Die erste Sendeeinheit kann hierbei einen oder mehrere optische Sender, wie beispielsweise eine LED, eine Laserdiode etc. aufweisen. Der primäre optoelektronische Sensor kann somit beispielsweise als ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor oder als eine Kombination dieser Sensoren ausgebildet sein. Der primäre optoelektronische Sensor kann weiterhin wenigstens ein optisches Element, wie eine optische Linse, einen Spiegel, einen optischen Filter etc. aufweisen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das optische System weiterhin mindestens ein Reinigungssystem zur Verhinderung, Hemmung und/oder Beseitigung wenigstens einer Verschmutzung Sung der Schutzabdeckung aufweist. Eine mittels des Verschmutzungserkennungssystems erkannte Verschmutzung kann mittels des Reinigungssystems verringert und/oder beseitigt werden. Das Reinigungssystem kann außerhalb eines Sichtbereiches des primären optoelektronischen Sensors angeordnet und/oder wirksam sein. Das Reinigungssystem kann mechanisch auf die Schutzabdeckung, insbesondere mittels wenigstens eines Scheibenwischers oder einer Spritzdüse für eine Flüssigkeit, ein Flüssigkeitsgemisch, ein Gas oder ein Gasgemisch, einwirken. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Funktionsweise des optischen Systems sichergestellt werden kann. Eine Verschmutzung, die die Funktionsweise des optischen Systems stören könnte, kann verhindert, gehemmt und/oder beseitigt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das optische System weiterhin eine Steuereinheit aufweist, dazu ausgebildet ist, das Reinigungssystem in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung anzusteuern. Beispielsweise wird bei einer erkannten Verschmutzung ein Signal zum Start der Reinigung an das Reinigungssystem ausgesendet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass ein ununterbrochenes Arbeiten des Reinigungssystems vermieden werden kann. Ein starker Verschleiß des Reinigungssystems bzw. ein hoher Verbrauch des Reinigungsmediums (zum Beispiel einer Flüssigkeit, eines Flüssigkeitsgemischs, eines Gases oder eines Gasgemischs) kann durch eine nur bei Bedarf ausgelöste Reinigung vermieden werden.
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Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen optischen System.
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Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren für ein optisches System, insbesondere ein LIDAR-System, aufweisend einen primären optoelektronischen Sensor mit wenigstens einer ersten Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung aus der Umgebung des optischen Systems, welcher zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben ist. Das Verfahren weist die Schritte der Aussendung einer zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung mittels einer zweiten Sendeeinheit eines Verschmutzungserkennungssystems des optischen Systems; der Ausleuchtung der transparenten Schutzabdeckung weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung; des Empfangens einer zweiten elektromagnetischen Strahlung mittels einer zweiten Empfangseinheit des Verschmutzungserkennungssystems; und der Erkennung wenigstens einer Verschmutzung auf der Schutzabdeckung des primären optoelektronischen Sensors auf.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines optischen Systems in der Draufsicht;
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Systems;
- 3 Darstellung der Funktionsweise eines Verschmutzungserkennungssystems;
- 4 Intensitätsverlauf eines Signals auf der zweiten Empfangseinheit bei einer erfassten Verschmutzung;
- 5 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren für ein optisches System.
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1 zeigt beispielhaft als ein Ausführungsbeispiel das optische System 100 in der Draufsicht. Das optische System 100 kann insbesondere ein LIDAR-System sein. Das optische System 100 kann auch ein Kamerasystem, ein Radar-System oder ein aus diesen Systemen kombiniertes System sein. Das optische System 100 weist einen primären optoelektronischen Sensor 105 auf. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann beispielsweise eine Kamera, ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor oder eine Kombination dieser Sensoren sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 weist wenigstens eine, der Übersicht halber hier nicht gezeigte, erste Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung aus der Umgebung des optischen Systems auf. Der primäre optoelektronische Sensor 105 weist insbesondere auch mindestens eine, hier nicht gezeigte, erste Sendeeinheit zur Aussendung einer ersten elektromagnetischen Strahlung auf. Der in der 1 markierte Bereich 103 repräsentiert hierbei die empfangene erste elektromagnetische Strahlung. Der Bereich 103 repräsentiert insbesondere auch die ausgesendete erste elektromagnetische Strahlung. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann bewegbar ausgebildet sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann beispielsweise ein Sichtfeld von 360° aufweisen. Der primäre optoelektronische Sensor 105 ist zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete erste elektromagnetische Strahlung 103 transparenten Schutzabdeckung 102 umgeben. Die Schutzabdeckung 102 ist im gezeigten Beispiel zylinderförmig ausgebildet. Die Schutzabdeckung 102 kann auch in jeder anderen geeigneten Form ausgebildet sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann weiterhin teilweise von einem Gehäuse 101 umgeben sein.
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Das optische System 100 weist weiterhin ein Verschmutzungserkennungssystem 106 auf. Das Verschmutzungserkennungssystem 106 weist eine zweite Sendeeinheit 106-1 zur Aussendung einer zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 auf. Die zweite Sendeeinheit 106-1 ist dazu ausgebildet, die transparente Schutzabdeckung 102 weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung 102 mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 auszuleuchten. Das Verschmutzungserkennungssystem 106 weist eine zweite Empfangseinheit 106-2 zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung 115 auf. Das Verschmutzungserkennungssystem 106 ermöglicht ein einfaches Erkennen einer Verschmutzung, beispielsweise wenigstens eines Partikels, Wasser, Schnee, Eis, Öl, einer festen, einer flüssigen, einer transparenten und/oder einer nicht-transparenten Verschmutzung auf einer Oberfläche des Schutzabdeckung 102.
Das Verschmutzungserkennungssystem 106 kann in oder an dem Gehäuse 101 des optischen Systems 100 angeordnet sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann in der Ebene, in der der primäre optoelektronische Sensor 105 eine erste elektromagnetische Strahlung 103 aussendet und/oder empfängt, nur bereichsweise von der Schutzabdeckung 102 umgeben sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann dann weiterhin in dieser Ebene von dem Gehäuse 101 umgeben sein. Somit kann beispielsweise auch die wenigstens eine zweite Sendeeinheit 106-1 in der Ebene, in der der primäre optoelektronische Sensor 105 die erste elektromagnetische Strahlung 103 aussendet und/oder empfängt, angeordnet sein. Somit kann beispielsweise auch die wenigstens eine zweite Empfangseinheit 106-2 in der Ebene, in der der primäre optoelektronische Sensor 105 die erste elektromagnetische Strahlung 103 aussendet und/oder empfängt, angeordnet sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann alternativ in der Ebene, in der der primäre optoelektronische Sensor 105 eine erste elektromagnetische Strahlung 103 aussendet und/oder empfängt, komplett von der Schutzabdeckung 102 umgeben sein. Das Gehäuse 101 kann in diesem Fall über und/oder unter der Schutzabdeckung 102 angeordnet sein. Somit kann beispielsweise auch die wenigstens eine zweite Sendeeinheit 106-1 versetzt zu der Ebene, in der der primäre optoelektronische Sensor 105 die erste elektromagnetische Strahlung 103 aussendet und/oder empfängt, angeordnet sein. Somit kann beispielsweise auch die wenigstens eine zweite Empfangseinheit 106-2 versetzt zu der Ebene, in der der primäre optoelektronische Sensor 105 die erste elektromagnetische Strahlung 103 aussendet und/oder empfängt, angeordnet sein. Die Schutzabdeckung 102 kann wenigstens bereichsweise für die ausgesendete zweite elektromagnetische Strahlung 114 und/oder die empfangene zweite elektromagnetische Strahlung 115 transparent sein.
Die transparente Schutzabdeckung 102, die wenigstens eine zweite Sendeeinhiet 106-1 und die wenigstens eine zweite Empfangseinheit 106-2 sind bevorzugt statisch angeordnet.
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Das optische System 100 kann, wie in 1 gezeigt, weiterhin mindestens ein Reinigungssystem zur Verhinderung, Hemmung und/oder Beseitigung wenigstens einer Verschmutzung der Schutzabdeckung 102 aufweisen. Das Reinigungssystem kann beispielsweise mechanisch auf die Schutzabdeckung 102 einwirken. Das Reinigungssystem kann beispielsweise als wenigstens ein Scheibenwischer 110 ausgebildet sein. Das Reinigungssystem kann auch als eine Spritzdüse 109 für eine Flüssigkeit (wie beispielsweise Wasser), ein Flüssigkeitsgemisch, ein Gas oder ein Gasgemisch (wie beispielsweise Luft) ausgebildet sein.
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Das optische System 100 kann weiterhin eine hier nicht gezeigte Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit kann von dem Verschmutzungserkennungssystem 106 eine Information über eine erkannte Verschmutzung empfangen. Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, das Reinigungssystem 109, 110 in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung anzusteuern.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Systems. Die zweite Sendeeinheit 106-1 sendet eine zweite, divergierenden elektromagnetische Strahlung 114 in die Schutzabdeckung 102. Hierbei wird die transparente Schutzabdeckung 102 weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung 102 mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 ausgeleuchtet. Die ausgesendete zweite elektromagnetische Strahlung 114 divergiert hierbei derart, dass die transparente Schutzabdeckung 102 weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung 102 mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 ausgeleuchtet werden kann. Die transparente Schutzabdeckung 102 kann weitestgehend über das gesamte Volumen der transparenten Schutzabdeckung 102 mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 ausgeleuchtet werden. Am anderen Ende der Schutzabdeckung 102 ist die zweite Empfangseinheit angeordnet, die eine zweite elektromagnetische Strahlung welche sich innerhalb der Schutzabdeckung 102 ausgebreitet hat, empfangen kann. Die Verwendung der divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 bewirkt, dass die gesamte Oberfläche der Schutzabdeckung 102 erfasst werden kann. Verschiedene Ausbreitungswinkel ermöglichen die Erfassung aller möglichen Verschmutzungen verschiedener Brechungsindices. Weitere Ausführungsformen können sich in der Art der zweiten Sendeeinheit 106-1, sowie in der Art der zweiten Empfangseinheit 106-2 unterscheiden. Die zweite Sendeeinheit 106-1 kann beispielsweise als mehrere LED oder als Laserdioden, die eine Laserlinie ausstrahlen, ausgebildet sein. Alternativ kann die zweite Sendeeinheit 106-1 als Lichtquelle eine Punktquelle aufweisen, sowie weitere optische Elemente, mittels derer das gewünschte Strahlprofil erzeugt werden kann.
Wie in 2 gezeigt kann wenigstens eine Außenkante 201 der transparenten Schutzabdeckung 102 ein reflektierendes Material, wie beispielsweise eine reflektierende Folie aufweisen. Wie im Beispiel gezeigt ist das reflektierende Material bevorzugt an wenigstens einer der Außenkanten angeordnet, durch die nicht die erste elektromagnetische Strahlung ausgesendet oder empfangen wird.
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3 stellt die Funktionsweise eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Sensors dar. Die zweite Sendeeinheit 106-1 sendet eine zweite, divergierende elektromagnetische Strahlung 114 in die Schutzabdeckung 102. Hierbei wird die transparente Schutzabdeckung 102 weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung 102 mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 ausgeleuchtet. Der Lichtaufnahmebereich der Schutzabdeckung 102 ist um 45° abgeschrägt, sodass der Reflexionsverlust bei der Einkopplung reduziert wird. Die zweite Sendeeinheit 106-1 ist dazu ausgebildet, die zweite, divergierende elektromagnetische Strahlung so in die Schutzabdeckung einzukoppeln, dass sich die zweite, divergierende elektromagnetische Strahlung 114 innerhalb der Schutzabdeckung 102 mittels interner Totalreflexionen ausbreitet. Durch die Ausleuchtung der transparente Schutzabdeckung 102 weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung 102 mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 kann sich eine Vielzahl an Propagationspfaden ausbilden. In 3 sind rein beispielhaft die beiden Propagationspfade 303-1 und 303-2 markiert. Eine zweite Empfangseinheit 106-2 ist dazu ausgebildet, die zweite elektromagnetische Strahlung an einem Ende der Schutzabdeckung 102 auszukoppeln und zu empfangen. 3A zeigt den Fall, dass sich auf der Schutzabdeckung 102 keine Verschmutzung befindet. 3B zeigt den Fall, dass sich auf der Schutzabdeckung 102 beispielsweise eine Verschmutzung 301 befindet. In diesem Fall wird die Totalreflexion an den verschmutzten Stellen verhindert und ein Teil der Strahlung koppelt aus der Schutzabdeckung 102 aus. Dieser Teil ist beispielhaft durch den Strahl 302-1 markiert. Dadurch reduziert sich ein Messsignal auf der zweiten Empfangseinheit 106-2. Dies ist in 4 dargestellt.
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4 zeigt den Intensitätsverlauf eines Signals auf der zweiten Empfangseinheit bei einer erfassten Verschmutzung. Es ist die Intensität 401 über die Zeit 402 aufgetragen. Trifft zum Zeitpunkt 403 eine Verschmutzung auf die Oberfläche eines Schutzglases eines optischen Systems, so sinkt die Intensität 401 des Signals auf der zweiten Empfangseinheit. Die transparente Schutzabdeckung 102 wird weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung 102 mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung 114 ausgeleuchtet. Bei Vorhandensein nur einer Verschmutzung (zum Beispiel Regentropfen) geht nur ein geringer Teil der gesamten von der zweiten Empfangseinheit empfangenen elektromagnetischen Strahlung verloren. Befinden sich hingegen mehrere Verschmutzungen auf der Oberfläche der Schutzabdeckung, so wird die erfasste Intensität geringer. Die erfasste Intensität liefert entsprechend ein Maß für den Verschmutzungsgrad der Schutzabdeckung.
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Bei allen gezeigten Beispielen kann die Art der Einkopplung der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung bzw. die Art der Auskopplung der zweiten elektromagnetischen Strahlung unterschiedlich ausgestaltet sein. Dies kann unter anderem von der Bauform der Schutzabdeckung abhängen. Für eine wie in 2 gezeigte zylinderförmigen Schutzabdeckung 102 kann die elektromagnetische Strahlung von der Seite eingestrahlt werden. Zur Minimierung von Verlusten können die Seitenflächen schräg geformt sein, damit der reflektierte Anteil bei der Einkopplung minimal wird. Bei anderen Bauformen kann die Kopplung mittels Prismenstrukturen oder Hologramme erfolgen, die an beliebiger Position der Schutzabdeckung angebracht sein können.
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5 zeigt als ein Ausführungsbeispiel das Verfahren 500 für ein optisches System. Hierbei weist das optische System einen primären optoelektronischen Sensor mit wenigstens einer ersten Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung aus der Umgebung des optischen Systems auf, welcher zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben ist. Das Verfahren 500 startet im Schritt 501. Im Schritt 502 folgt die Aussendung einer zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung mittels einer zweiten Sendeeinheit eines Verschmutzungserkennungssystems des optischen Systems. Im Schritt 503 folgt die Ausleuchtung der transparenten Schutzabdeckung weitestgehend über die gesamte Ausdehnung der transparenten Schutzabdeckung mit der zweiten, divergierenden elektromagnetischen Strahlung. Im Schritt 504 folgt ein Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung mittels einer zweiten Empfangseinheit des Verschmutzungserkennungssystems. Im Schritt 505 folgt eine Erkennung wenigstens einer Verschmutzung auf der Schutzabdeckung des primären optoelektronischen Sensors. Das Verfahren 500 endet im Schritt 507. Optional weist das Verfahren 500 den Schritt einer Ansteuerung 506 eines Reinigungssystems des optischen Systems in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung mittels einer Steuereinheit auf. Der optional vorhandene Schritt 506 folgt auf den Schritt 505, bevor das Verfahren 500 im Schritt 507 endet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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