DE102020115638A1

DE102020115638A1 - Optical device for a vehicle

Info

Publication number: DE102020115638A1
Application number: DE102020115638.3A
Authority: DE
Inventors: Kolluharsha Vardhanrao; Sanu Chandran
Original assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Current assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung (1) für ein Fahrzeug mit einem Infrarotsensor (2), einem Infrarotstrahler (3) und einem optischen Filter (4), wobei der optische Filter (4) mindestens 60 % des infraroten Lichts (8) durchlässt und mindestens 70 % des sichtbaren Lichts (7) reflektiert oder absorbiert, wobei die optische Vorrichtung (1) ausgebildet ist, eine zumindest teilweise Beeinträchtigung (11, 37, 38) der optischen Vorrichtung (1) zu erkennen.The invention relates to an optical device (1) for a vehicle with an infrared sensor (2), an infrared emitter (3) and an optical filter (4), the optical filter (4) letting through at least 60% of the infrared light (8) and reflects or absorbs at least 70% of the visible light (7), the optical device (1) being designed to detect an at least partial impairment (11, 37, 38) of the optical device (1).

Description

Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorrichtung für ein Fahrzeug, die einen Infrarotsensor, einen Infrarotstrahler und einen optischen Filter umfasst.The present invention relates to an optical device for a vehicle comprising an infrared sensor, an infrared radiator and an optical filter.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus dem Stand der Technik sind mehrere Sensoren für Fahrzeuge zur Erkennung von Nebel und Kondenswasser bekannt.Several sensors for vehicles for detecting fog and condensation are known from the prior art.

EP 1585977 B1 offenbart einen Sensor zur Detektion von nebelartigen Medien, z. B. Nebel, Dunst, Dampf, Rauch oder dergleichen. Das Patent bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Detektion solcher nebelartiger Medien. Bei dem verwendeten Sensor wird an mindestens zwei verschiedenen Positionen geprüft, ob ausgesendete Signale an dem nebelartigen Medium reflektiert werden, um festzustellen, ob nebelartige Medien vorhanden sind. Bei Vorhandensein von nebelähnlichen Medien erfolgt eine Reflexion. Wenn kein nebelartiges Medium vorhanden ist, findet keine Reflexion statt. Ist ein festes, undurchsichtiges Objekt vorhanden, gibt es in der Regel keine Reflexion an den detektierten Positionen. EP 1585977 B1 discloses a sensor for the detection of mist-like media, e.g. B. fog, haze, steam, smoke or the like. The patent also relates to a method for detecting such mist-like media. In the case of the sensor used, it is checked at at least two different positions whether transmitted signals are reflected on the fog-like medium in order to determine whether fog-like media are present. Reflection occurs in the presence of fog-like media. If there is no mist-like medium, there will be no reflection. If a solid, opaque object is present, there is usually no reflection at the detected positions.

EP 1903332 A1 offenbart einen Sensor zur Detektion von Schmutz und / oder Regen, bestehend aus mindestens einer Sende- und mindestens einer Empfangseinheit und einer Prüffläche, wobei eine Anreicherung auf der Prüffläche durch von der Sendeeinheit ausgesandtes und von der Empfangseinheit erfasstes Licht detektierbar ist. Die Sendeeinheit weist mindestens zwei Sender auf, von denen mindestens einer aus zwei oder mehreren lokal eng benachbarten Sendequellen besteht. Jedem Sender ist ein Empfänger der Empfangseinheit zugeordnet. Mindestens einer der Sender ist so ausgebildet, dass er mindestens zwei unterschiedliche Wellenlängen abstrahlt, die von dem zugeordneten Empfänger detektiert werden können. Vorteilhafterweise kann dann bei einer transparenten Anhäufung, insbesondere von Wassertropfen, eine größere Variation der empfangenen Lichtintensität der verschiedenen Wellenlängen in der Empfängereinheit detektiert werden. EP 1903332 A1 discloses a sensor for the detection of dirt and / or rain, consisting of at least one transmitter and at least one receiver unit and a test area, with an enrichment on the test area being detectable by light emitted by the transmitter unit and detected by the receiver unit. The transmission unit has at least two transmitters, at least one of which consists of two or more locally closely spaced transmission sources. A receiver of the receiving unit is assigned to each transmitter. At least one of the transmitters is designed in such a way that it emits at least two different wavelengths that can be detected by the assigned receiver. In the case of a transparent accumulation, in particular of water droplets, a greater variation in the received light intensity of the different wavelengths can then advantageously be detected in the receiver unit.

Ein Nachteil der genannten Sensoren ist, dass die Sensoren von außen sichtbar sind und somit zu einem schlechten ästhetischen Eindruck führen.A disadvantage of the sensors mentioned is that the sensors are visible from the outside and thus lead to a poor aesthetic impression.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optisches Gerät bereitzustellen, das hohe Anforderungen an den ästhetischen Eindruck des optischen Gerätes erfüllt.The object of the present invention is therefore to provide an optical device which meets high demands on the aesthetic impression of the optical device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine optische Vorrichtung für ein Fahrzeug, die einen Infrarotsensor, einen Infrarotstrahler und einen optischen Filter umfasst, wobei der optische Filter mindestens 60 % des infraroten Lichts durchlässt und mindestens 70 % des sichtbaren Lichts reflektiert oder absorbiert, wobei die optische Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine zumindest teilweise Beeinträchtigung der optischen Vorrichtung zu erkennen.The present invention relates to an optical device for a vehicle which comprises an infrared sensor, an infrared emitter and an optical filter, the optical filter transmitting at least 60% of the infrared light and reflecting or absorbing at least 70% of the visible light, the optical device is designed to recognize an at least partial impairment of the optical device.

Die optische Vorrichtung für ein Fahrzeug kann eine beliebige optische Vorrichtung für ein Fahrzeug sein, die einen Infrarotsensor und einen optischen Filter umfasst. Die optische Vorrichtung für ein Fahrzeug kann insbesondere ein Außenlichtmodul für ein Fahrzeug, ein Kamerasystem für ein Fahrzeug oder ein Rückspiegel für ein Fahrzeug sein. Der Infrarotsensor kann ein beliebiger Infrarotsensor sein, der Infrarotstrahlung messen kann, z. B. im Bereich zwischen 700 nm und 14000 nm.The optical device for a vehicle may be any optical device for a vehicle that includes an infrared sensor and an optical filter. The optical device for a vehicle can in particular be an exterior light module for a vehicle, a camera system for a vehicle or a rearview mirror for a vehicle. The infrared sensor can be any infrared sensor that can measure infrared radiation, e.g. B. in the range between 700 nm and 14000 nm.

Der Infrarotsensor kann auch über eine Verarbeitungseinheit verfügen, die das Infrarotsignal verarbeitet und verstärkt. Dazu können in den Sensoren Vorverstärker eingebaut sein, die die Signale verstärken.The infrared sensor can also have a processing unit that processes and amplifies the infrared signal. For this purpose, preamplifiers can be built into the sensors to amplify the signals.

Der Infrarot-Strahler kann ein beliebiger Infrarot-Strahler sein, der infrarotes Licht abstrahlt, z. B. im Bereich zwischen 700 nm und 14000 nm.The infrared emitter can be any infrared emitter that emits infrared light, e.g. B. in the range between 700 nm and 14000 nm.

Der optische Filter kann aus einem geeigneten Material, wie z. B. Glas oder Kunststoff, hergestellt werden, wobei die optischen Eigenschaften wie beschrieben festgelegt werden.The optical filter can be made of a suitable material, such as. B. glass or plastic, the optical properties are determined as described.

Das sichtbare Licht kann einen Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 700 nm haben.The visible light can have a wavelength range between 400 nm and 700 nm.

Der optische Filter lässt also mindestens 60 % des infraroten Lichts durch, z. B. zwischen 700 nm und 14000 nm. Die 60 % sind der Prozentsatz der Lichtintensität des einfallenden infraroten Lichts, wobei die gesamte Lichtintensität des auf den optischen Filter einfallenden infraroten Lichts als 100 % betrachtet wird.The optical filter allows at least 60% of the infrared light through, e.g. Between 700 nm and 14000 nm. The 60% is the percentage of the light intensity of the incident infrared light, the total light intensity of the infrared light incident on the optical filter being considered to be 100%.

Der optische Filter reflektiert oder absorbiert außerdem mindestens 70 % des sichtbaren Lichts, z. B. zwischen 400 nm und 700 nm. Die 70 % sind der Prozentsatz der Lichtintensität des einfallenden sichtbaren Lichts, wobei die gesamte Lichtintensität des sichtbaren Lichts, das auf den optischen Filter fällt, als 100 % betrachtet wird.The optical filter also reflects or absorbs at least 70% of the visible light, e.g. Between 400 nm and 700 nm. The 70% is the percentage of the light intensity of the incident visible light, the total light intensity of the visible light falling on the optical filter being considered to be 100%.

Die Beeinträchtigung auf der optischen Einrichtung kann z. B. Staub, Schmutz, Eis und / oder Kondenswasser sein, wobei die Beeinträchtigung die optische Funktionalität der optischen Einrichtung behindert.The impairment on the optical device can, for. B. dust, dirt, ice and / or condensation water, the impairment hinders optical functionality of the optical device.

Um die Behinderung oder Verschmutzung der optischen Vorrichtung festzustellen, emittiert der Infrarotstrahler Infrarotlicht, wobei das rote Licht den optischen Filter durchläuft, wobei ein Teil des Infrarotlichts an der äußeren Oberfläche des optischen Filters reflektiert wird, wobei das Ausmaß und die Art der Beeinträchtigung anhand der Intensität und/oder einer Spektralfunktion, also der Lichtintensität als Funktion der Wellenlänge, des reflektierten Infrarotlichts bestimmt wird. Anhand der Intensität und/oder einer Spektralfunktion des reflektierten Infrarotlichts kann bestimmt werden, ob der optische Filter sauber oder mit Eis, Kondenswasser oder anderen Verunreinigungen bedeckt ist.In order to determine the obstruction or contamination of the optical device, the infrared emitter emits infrared light, the red light passing through the optical filter, with part of the infrared light being reflected on the outer surface of the optical filter, the extent and type of impairment based on the intensity and / or a spectral function, that is to say the light intensity as a function of the wavelength, of the reflected infrared light is determined. On the basis of the intensity and / or a spectral function of the reflected infrared light it can be determined whether the optical filter is clean or covered with ice, condensation water or other contaminants.

Ein Vorteil der optischen Vorrichtung ist, dass das sichtbare Licht weitgehend reflektiert oder absorbiert wird, so dass das Innere der optischen Vorrichtung hinter dem optischen Filter kaum oder gar nicht sichtbar ist. Dadurch wird der ästhetische Eindruck der optischen Vorrichtung verbessert.One advantage of the optical device is that the visible light is largely reflected or absorbed, so that the interior of the optical device behind the optical filter is hardly or not at all visible. This improves the aesthetic impression of the optical device.

Vorteilhafterweise kann der optische Filter mindestens 80 % des infraroten Lichts durchlassen und mindestens 90 % des sichtbaren Lichts reflektieren oder absorbieren.The optical filter can advantageously transmit at least 80% of the infrared light and reflect or absorb at least 90% of the visible light.

Dadurch kann ein noch größerer Anteil des sichtbaren Lichts durch den optischen Filter reflektiert oder absorbiert werden und ein größerer Anteil des infraroten Lichts wird durchgelassen. Dadurch ist das Innere der optischen Einrichtung hinter dem optischen Filter noch weniger sichtbar.As a result, an even greater proportion of the visible light can be reflected or absorbed by the optical filter and a greater proportion of the infrared light is allowed through. As a result, the interior of the optical device behind the optical filter is even less visible.

Vorteilhafterweise kann der Infrarotsensor und/oder der Infrarotstrahler hinter dem optischen Filter montiert werden, so dass der Infrarotsensor und/oder der Infrarotstrahler von außen mit bloßem Auge nicht sichtbar sind.The infrared sensor and / or the infrared radiator can advantageously be mounted behind the optical filter, so that the infrared sensor and / or the infrared radiator are not visible to the naked eye from the outside.

Der Infrarotsensor und/oder der Infrarotstrahler sind also hinter dem optischen Filter, z. B. in einem Gehäuse des optischen Geräts, integriert, so dass sie von außen kaum oder gar nicht zu sehen sind. Dadurch wird der ästhetische Eindruck des optischen Geräts verbessert. The infrared sensor and / or the infrared heater are so behind the optical filter, for. B. in a housing of the optical device, so that they can hardly or not at all be seen from the outside. This improves the aesthetic impression of the optical device.

Vorteilhafterweise können der Infrarot-Strahler und der Infrarot-Sensor in einer gemeinsamen Einheit auf einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis oder in getrennten Einheiten ausgeführt werden.The infrared emitter and the infrared sensor can advantageously be implemented in a common unit on a common integrated circuit or in separate units.

Der Infrarotsensor und der Infrarotstrahler können so auf einer gemeinsamen Schaltung integriert werden, so dass die Herstellung vereinfacht und die Zuverlässigkeit verbessert werden kann. Vorteilhafterweise kann mindestens ein Wert einer mittels des Infrarotsensors erfassten Reflexionsintensität des Infrarotlichts über gängige Kommunikationsprotokolle I2C, SPI, UART, CAN, LIN oder über Spannungs- oder Stromsignale an eine Steuereinheit übertragen werden. Die Reflexionsintensität des Infrarotlichts kann gemessen und in Relation zur Lichtintensität des vom Infrarotlichtsender ausgesandten Infrarotlichts bestimmt werden. Der ermittelte Wert der Reflexionsintensität kann dann über die genannten Kommunikationskanäle an die Steuereinheit übertragen werden.The infrared sensor and the infrared radiator can thus be integrated on a common circuit, so that production can be simplified and reliability can be improved. Advantageously, at least one value of a reflection intensity of the infrared light detected by means of the infrared sensor can be transmitted to a control unit via common communication protocols I2C, SPI, UART, CAN, LIN or via voltage or current signals. The reflection intensity of the infrared light can be measured and determined in relation to the light intensity of the infrared light emitted by the infrared light transmitter. The determined value of the reflection intensity can then be transmitted to the control unit via the communication channels mentioned.

Vorteilhafterweise können mehrere Infrarotstrahler und/oder mehrere Infrarotsensoren eingesetzt werden, um das Signal des reflektierten Infrarotlichts und damit die Erkennung des Hindernisses zu verbessern.Advantageously, several infrared radiators and / or several infrared sensors can be used in order to improve the signal of the reflected infrared light and thus the detection of the obstacle.

Die verschiedenen Infrarot-Strahler können auf den optischen Filter strahlen und die Infrarotsensoren können z. B. aus verschiedenen Richtungen messen, so dass die Beeinträchtigung genauer erkannt werden kann.The various infrared emitters can shine on the optical filter and the infrared sensors can, for. B. measure from different directions so that the impairment can be recognized more precisely.

Vorteilhafterweise kann das Infrarotlicht eine Wellenlänge von mindestens 900 nm haben.The infrared light can advantageously have a wavelength of at least 900 nm.

Dadurch ist die Wellenlänge des Infrarotlichts größer als 900 nm, z. B. bis zu 14000 nm, so dass es einfacher ist, den optischen Filter entsprechend zu gestalten, um das Infrarotlicht durchzulassen und das sichtbare Licht zwischen 400 nm und 700 nm teilweise zu reflektieren oder zu absorbieren. Der Infrarotsensor kann entsprechend ausgelegt werden, um den Wellenlängenbereich des Infrarotlichts größer als 900 nm zu erfassen.As a result, the wavelength of the infrared light is greater than 900 nm, e.g. B. up to 14000 nm, so that it is easier to design the optical filter accordingly to pass the infrared light and partially reflect or absorb the visible light between 400 nm and 700 nm. The infrared sensor can be designed accordingly in order to detect the wavelength range of the infrared light greater than 900 nm.

Vorteilhafterweise kann die optische Einrichtung kalibrierbar ausgebildet sein, wobei bei ausgeschaltetem Infrarot-Strahler mittels des Infrarot-Sensors Hintergrund-Infrarotlicht der Umgebung erfasst wird, wobei der gemessene Kalibrierwert des Hintergrund-Infrarotlichts in einem Datenspeicher abgelegt und von einem Messwert der Intensität des Infrarotlichts bei eingeschaltetem Infrarot-Strahler subtrahiert wird, um eine tatsächliche Reflexionsintensität zu ermitteln.The optical device can advantageously be designed so that it can be calibrated, with background infrared light of the surroundings being detected by means of the infrared sensor when the infrared emitter is switched off, the measured calibration value of the background infrared light being stored in a data memory and from a measured value of the intensity of the infrared light when the infrared light is switched on Infrared emitter is subtracted to determine an actual reflection intensity.

Durch die Kalibrierung des Hintergrund-Infrarotlichts der Umgebung kann die tatsächliche Intensität des reflektierten Infrarotlichts abzüglich des Hintergrund-Infrarotlichts gemessen werden. Die Kalibrierung kann einmal oder mehrmals in regelmäßigen Abständen oder vor jeder Messung durchgeführt werden, so dass das aktuelle Hintergrund-Infrarotlicht berücksichtigt wird.By calibrating the ambient background infrared light, the actual intensity of the reflected infrared light minus the background infrared light can be measured. The calibration can be carried out once or several times at regular intervals or before each measurement, so that the current background infrared light is taken into account.

Vorteilhafterweise kann die optische Vorrichtung ein Außenlichtmodul für ein Fahrzeug sein, das ein Glaselement mit dem optischen Filter, dem Infrarotstrahler und dem Infrarotsensor umfasst, wobei der optische Filter ein opaker erster Teil des Glaselements ist.The optical device can advantageously be an exterior light module for a vehicle which a glass element with the optical filter, the infrared emitter and the infrared sensor, wherein the optical filter is an opaque first part of the glass element.

Das Außenlichtmodul kann ein beliebiges Außenlichtmodul sein, z. B. ein Scheinwerfer, ein Seitenblinker, ein Rücklicht, ein Fernlicht oder ein Nebelscheinwerfer. Das Lichtmodul umfasst das Glaselement mit dem optischen Filter, den Infrarotstrahler und den Infrarotsensor. Der optische Filter stellt ein opakes Element bzw. einen Teil des Glaselements dar, so dass mit Hilfe des Infrarotlichts die Verschmutzung des Glaselements festgestellt werden kann. Durch den optischen Filter ist das Innere des Außenlichtmoduls, insbesondere der Infrarotstrahler und der Infrarotsensor, für das bloße Auge nicht sichtbar, so dass der ästhetische Eindruck des Außenlichtmoduls verbessert wird.The exterior light module can be any exterior light module, e.g. B. a headlight, a side indicator, a taillight, a high beam or a fog light. The light module comprises the glass element with the optical filter, the infrared radiator and the infrared sensor. The optical filter represents an opaque element or a part of the glass element, so that the contamination of the glass element can be determined with the help of the infrared light. Due to the optical filter, the interior of the outside light module, in particular the infrared radiator and the infrared sensor, is not visible to the naked eye, so that the aesthetic impression of the outside light module is improved.

Vorteilhafterweise kann das opake erste Teil des Glaselements, der den optischen Filter enthält, aus einem IRT (Infrared Transmitting) Plexiglas oder einem opaken Polycarbonat bestehen, wobei der verbleibende zweite Teil des Glaselements aus einem herkömmlichen, für sichtbares Licht durchsichtigen Plexiglas besteht.The opaque first part of the glass element containing the optical filter can advantageously consist of an IRT (Infrared Transmitting) Plexiglas or an opaque polycarbonate, the remaining second part of the glass element consisting of a conventional Plexiglass transparent to visible light.

Dadurch kann der optische Filter mit dem Glaselement als ein Teil auf einfache Weise durch Verschmelzen oder Verkleben der beiden Teile in einem Kunststoffverarbeitungsverfahren hergestellt werden. Das Glaselement kann aus Acrylglas oder Plexiglas bestehen, der optische Filter aus IRT-Acrylglas oder opakem Polycarbonat. IRT-Acrylglas (Infrared Transmitting) ist ein für infrarotes Licht durchlässiges Acrylglas, wobei dieses IRT-Acrylglas insbesondere infrarotes Licht, z. B. im Bereich zwischen 740 nm und 1400 nm, mit einem Anteil von bis zu 85-90 % durchlassen kann.As a result, the optical filter with the glass element as one part can be manufactured in a simple manner by fusing or gluing the two parts in a plastic processing method. The glass element can consist of acrylic glass or plexiglass, the optical filter of IRT acrylic glass or opaque polycarbonate. IRT acrylic glass (Infrared Transmitting) is an acrylic glass permeable to infrared light, this IRT acrylic glass in particular infrared light, e.g. B. in the range between 740 nm and 1400 nm, with a proportion of up to 85-90% can pass.

Die optischen Eigenschaften des optischen Filters werden also durch die Auswahl der genannten Materialien erfüllt.The optical properties of the optical filter are thus met by the selection of the materials mentioned.

Vorteilhafterweise kann mittels einer Recheneinheit eine Reflexionsintensität des vom Infrarotsensor detektierten Infrarotlichts berechnet werden, wobei anhand der ermittelten Reflexionsintensität und/oder einer Spektralfunktion das Vorhandensein von Staub, Schmutz, Eis und/oder Tauwasser auf dem Glaselement detektiert werden kann, wobei dann automatisch eine Heizung für das Außenlichtmodul angesteuert wird, um Eis zu entfernen, und/oder eine Reinigungseinrichtung für das Außenlichtmodul, wie ein Wischer, angesteuert wird, um Schmutz oder Kondenswasser zu entfernen, und/oder die Information über das Vorhandensein von Hindernissen, wie Staub, Schmutz, Eis und/oder Kondenswasser, dem Benutzer mittels einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.Advantageously, a computing unit can be used to calculate a reflection intensity of the infrared light detected by the infrared sensor, with the presence of dust, dirt, ice and / or condensation on the glass element being able to be detected using the determined reflection intensity and / or a spectral function, with a heater for then automatically being able to be detected the outside light module is controlled to remove ice, and / or a cleaning device for the outside light module, such as a wiper, is controlled to remove dirt or condensation, and / or the information about the presence of obstacles such as dust, dirt, ice and / or condensation water is displayed to the user by means of a display device.

Die Recheneinheit kann z. B. ein Computer oder ein Mikrochip sein. Die Intensität des reflektierten Infrarotlichts wird so aus den Bilddaten des Infrarotsensors berechnet. Das Spektrum des reflektierten Infrarotlichts wird ebenfalls ausgewertet, so dass anhand der Intensität und des Spektrums des reflektierten Infrarotlichts festgestellt werden kann, ob sich auf der Außenfläche des Glaselements eine Beeinträchtigung befindet. Wird Eis und / oder Kondenswasser auf der Außenfläche des Glaselements erkannt, kann z. B. die Heizung am Glaselement eingeschaltet oder gesteuert werden, um das Eis und / oder das Kondenswasser zu entfernen. Wird eine andere Beeinträchtigung, wie z. B. Staub oder Schmutz, erkannt, kann die Reinigungseinrichtung für das Außenlichtmodul, wie z. B. ein Wischer am Glaselement, über eine Steuereinheit aktiviert werden, um den Staub oder Schmutz zu entfernen.The computing unit can, for. B. be a computer or a microchip. The intensity of the reflected infrared light is calculated from the image data from the infrared sensor. The spectrum of the reflected infrared light is also evaluated so that it can be determined on the basis of the intensity and the spectrum of the reflected infrared light whether there is an impairment on the outer surface of the glass element. If ice and / or condensation is detected on the outer surface of the glass element, z. B. the heating on the glass element can be switched on or controlled to remove the ice and / or condensation. If another impairment, such as B. dust or dirt, detected, the cleaning device for the exterior light module, such. B. a wiper on the glass element can be activated via a control unit to remove the dust or dirt.

Vorteilhafterweise kann die optische Vorrichtung ein Kamerasystem für ein Fahrzeug sein, wobei das Kamerasystem ein Objektiv und/oder ein Deckglas, einen Infrarotstrahler und einen Infrarotsensor umfasst, wobei das Objektiv und/oder das Deckglas einen ersten Teil mit dem optischen Filter umfasst, der so angeordnet ist, dass der Infrarotsensor und/oder der Infrarotstrahler von außen mit bloßem Auge nicht sichtbar ist.The optical device can advantageously be a camera system for a vehicle, the camera system comprising an objective and / or a cover glass, an infrared radiator and an infrared sensor, the objective and / or the cover glass comprising a first part with the optical filter which is arranged in this way is that the infrared sensor and / or the infrared heater is not visible from the outside with the naked eye.

Das Kamerasystem kann ein beliebiges Kamerasystem sein, wobei das Kamerasystem aus einer einzelnen optischen Kamera oder aus mehreren optischen Kameras bestehen kann. Das Kamerasystem kann z. B. als Rückfahrkamera oder Kamera für einen Fahrassistenten oder für ein System zum autonomen Fahren verwendet werden. Die Außenfläche des Kamerasystems kann z. B. die Außenfläche des Objektivs oder die Außenfläche des Deckglases sein. Der optische Filter verdeckt somit teilweise das Innere des Kamerasystems, insbesondere den Infrarotsensor und den Sender, so dass der ästhetische Eindruck des Kamerasystems verbessert wird.The camera system can be any camera system, wherein the camera system can consist of a single optical camera or of several optical cameras. The camera system can e.g. B. can be used as a reversing camera or camera for a driver assistant or for a system for autonomous driving. The outer surface of the camera system can, for. B. the outer surface of the lens or the outer surface of the cover glass. The optical filter thus partially covers the interior of the camera system, in particular the infrared sensor and the transmitter, so that the aesthetic impression of the camera system is improved.

Vorteilhafterweise können der Infrarotstrahler und der Infrarotsensor an einer Kante des Objektivs und/oder des Deckglases angeordnet sein, wobei das vom Infrarotstrahler emittierte Infrarotlicht innerhalb des Objektivs und/oder des Deckglases zumindest teilweise an einer der beiden optischen Oberflächen des Objektivs und/oder des Deckglases reflektiert wird, wobei das reflektierte Infrarotlicht vom Infrarotsensor erfasst wird.The infrared emitter and the infrared sensor can advantageously be arranged on an edge of the objective and / or the cover glass, with the infrared light emitted by the infrared emitter within the objective and / or the cover slip at least partially reflected on one of the two optical surfaces of the objective and / or the cover slip with the reflected infrared light being detected by the infrared sensor.

Dadurch können der Infrarot-Strahler und der Infrarot-Sensor kompakt am Rand des Objektivs oder des Deckglases angeordnet werden. Die Mehrfachreflexion des Infrarotlichts innerhalb der Linse bzw. innerhalb des Deckglases erhöht die Wirkung der Beeinträchtigung auf das Signal, insbesondere das Spektrum und die Intensität, des reflektierten Infrarotlichts, das mittels des Infrarotsensors erfasst wird. Dadurch wird die Erkennung der Beeinträchtigung verbessert.As a result, the infrared emitter and the infrared sensor can be arranged compactly on the edge of the objective or the cover glass. The multiple reflection of infrared light within the lens or inside the cover glass increases the effect of the impairment on the signal, in particular the spectrum and the intensity, of the reflected infrared light which is detected by means of the infrared sensor. This improves the detection of the impairment.

Vorteilhafterweise können die beiden optischen Oberflächen der Linse und/oder des Deckglases mindestens 5% der Intensität des internen Infrarotlichts reflektieren.The two optical surfaces of the lens and / or of the cover glass can advantageously reflect at least 5% of the intensity of the internal infrared light.

Dadurch kann das Infrarotlicht innerhalb der Linse oder des Deckglases mehrfach reflektiert werden, so dass ein ausreichendes Signal am Infrarotsensor ankommt.As a result, the infrared light can be reflected multiple times within the lens or the cover glass, so that a sufficient signal arrives at the infrared sensor.

Vorteilhafterweise kann der Infrarotstrahler und/oder der Infrarotsensor am Rand der Linse und/oder des Deckglases angeordnet sein, wobei der Infrarotstrahler das Infrarotlicht durch die Oberfläche der Linse und/oder des Deckglases in das Innere der Linse und/oder des Deckglases sendet, wobei der Infrarotsensor das reflektierte Infrarotlicht detektiert.The infrared radiator and / or the infrared sensor can advantageously be arranged at the edge of the lens and / or the cover glass, the infrared radiator sending the infrared light through the surface of the lens and / or the cover glass into the interior of the lens and / or the cover glass, the Infrared sensor detects the reflected infrared light.

Dadurch wird eine effiziente Erkennung des Hindernisses erreicht. Durch die seitliche Abstrahlung des Infrarotlichts in das Objektiv bzw. Deckglas werden keine unerwünschten Bildfehler in den aufgenommenen Bilddaten des Kamerasystems durch das Infrarotlicht verursacht.This enables efficient detection of the obstacle. Because the infrared light is radiated from the side into the lens or cover glass, no undesired image errors are caused by the infrared light in the image data recorded by the camera system.

Vorteilhafterweise kann die Linse und/oder das Deckglas eine rechteckige Form mit einem flach polierten Rand haben.The lens and / or the cover glass can advantageously have a rectangular shape with a flat polished edge.

Dadurch wird eine effiziente Abtastung und Überwachung der äußeren Oberfläche des Objektivs oder des Deckglases durch das Infrarotlicht erreicht.As a result, efficient scanning and monitoring of the outer surface of the objective or of the cover glass is achieved by the infrared light.

Vorteilhafterweise kann die optische Vorrichtung so konfiguriert werden, dass mittels einer Recheneinheit eine Reflexionsintensität des vom Infrarotsensor detektierten Infrarotlichts berechnet werden kann, wobei anhand der ermittelten Reflexionsintensität und/oder einer Spektralfunktion das Vorhandensein einer Beeinträchtigung auf dem Glaselement detektiert wird, wobei durch eine Steuereinheit automatisch eine Heizung für das Kamerasystem zum Entfernen von Eis angesteuert wird und/oder eine Reinigungseinrichtung für das Kamerasystem, wie z. B. ein Wischer, zum Entfernen von Schmutz oder Kondenswasser angesteuert wird und/oder die Information über das Vorhandensein der Beeinträchtigung auf dem Kamerasystem dem Benutzer mittels einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.The optical device can advantageously be configured in such a way that a reflection intensity of the infrared light detected by the infrared sensor can be calculated by means of a computing unit, the presence of an impairment on the glass element being detected using the determined reflection intensity and / or a spectral function, with a control unit automatically detecting a Heating for the camera system for removing ice is controlled and / or a cleaning device for the camera system, such as. B. a wiper is controlled to remove dirt or condensation and / or the information about the presence of the impairment on the camera system is displayed to the user by means of a display device.

Die Recheneinheit kann ein Computer oder ein Mikrochip sein. Wenn Eis oder Kondenswasser auf der Außenfläche des Objektivs oder Deckglases erkannt wird, kann ein Heizelement am Kamerasystem aktiviert und über eine Steuereinheit gesteuert werden, um das Eis oder das Kondenswasser zu entfernen. Wenn Schmutz oder Staub erkannt wird, kann die Reinigungsvorrichtung für das Kamerasystem, wie z. B. ein Wischer, aktiviert und mittels einer Steuereinheit gesteuert werden, um den Schmutz oder Staub zu entfernen.The processing unit can be a computer or a microchip. If ice or condensation is detected on the outer surface of the lens or cover glass, a heating element on the camera system can be activated and controlled via a control unit in order to remove the ice or condensation. If dirt or dust is detected, the cleaning device for the camera system, such as. B. a wiper, activated and controlled by a control unit to remove the dirt or dust.

Vorteilhafterweise kann die optische Vorrichtung ein Rückspiegel für ein Fahrzeug sein, der ein Spiegelelement mit dem optischen Filter, dem Infrarotstrahler und dem Infrarotsensor umfasst, wobei der optische Filter mindestens ein Teil des Spiegelelements ist, wobei der optische Filter des Spiegelelements mindestens 60 % des Infrarotlichts durchlässt und mindestens 70 % des sichtbaren Lichts reflektiert oder absorbiert.The optical device can advantageously be a rearview mirror for a vehicle which comprises a mirror element with the optical filter, the infrared radiator and the infrared sensor, the optical filter being at least part of the mirror element, the optical filter of the mirror element allowing at least 60% of the infrared light to pass through and reflects or absorbs at least 70% of visible light.

Der Rückspiegel für ein Fahrzeug kann ein beliebiger Rückspiegel sein, zum Beispiel für einen Pkw oder einen Lkw. Der optische Filter ist in das Spiegelelement integriert und ermöglicht eine einfachere Herstellung des Rückspiegels. Der optische Filter schränkt den Durchgang des sichtbaren Lichts ein, so dass die Innenseite des Rückspiegels von außen mit bloßem Auge kaum oder gar nicht sichtbar ist. Dadurch wird der ästhetische Eindruck des Rückspiegels verbessert. Ohne den optischen Filter würde ein Benutzer sonst von außen einen schwarzen Punkt auf der Spiegeloberfläche sehen.The rearview mirror for a vehicle can be any rearview mirror, for example for a car or a truck. The optical filter is integrated into the mirror element and enables the rearview mirror to be manufactured more easily. The optical filter restricts the passage of visible light so that the inside of the rearview mirror is barely or not at all visible from the outside with the naked eye. This improves the aesthetic impression of the rearview mirror. Without the optical filter, a user would otherwise see a black point on the mirror surface from the outside.

Vorteilhafterweise kann mittels einer Recheneinheit eine Reflexionsintensität des von dem Infrarotsensor erfassten Infrarotlichts berechnet werden, wobei anhand der ermittelten Reflexionsintensität das Vorhandensein von Staub, Schmutz, Eis und/oder Kondenswasser auf dem Spiegelelement erkannt wird, wobei dann automatisch eine Heizung für den Rückspiegel zum Entfernen von Eis angesteuert wird und/oder eine Reinigungseinrichtung für den Rückspiegel, wie z.B. ein Wischer, zum Entfernen von Schmutz oder Kondenswasser angesteuert wird und/oder die Information über das Vorhandensein von Hindernissen, wie z.B. Staub, Schmutz, Eis und/oder Kondenswasser, dem Benutzer mittels einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.Advantageously, a reflection intensity of the infrared light detected by the infrared sensor can be calculated by means of a computing unit, the presence of dust, dirt, ice and / or condensation on the mirror element being recognized on the basis of the determined reflection intensity, with a heater for the rearview mirror then being automatically used to remove Ice is controlled and / or a cleaning device for the rearview mirror, such as a wiper, for removing dirt or condensation water is controlled and / or the information about the presence of obstacles, such as dust, dirt, ice and / or condensation water, the user is displayed by means of a display device.

Die Recheneinheit kann z. B. ein Computer oder ein Mikrochip sein. So wird abhängig von der Intensität und dem Spektrum des reflektierten Infrarotlichts erkannt, welche Art der Beeinträchtigung auf der Außenfläche des Spiegelelements vorhanden ist. Befindet sich Eis oder Kondenswasser auf der Oberfläche des Spiegelelements, kann ein Heizelement am Spiegelelement aktiviert und von einer Steuereinheit gesteuert werden, um das Eis oder Kondenswasser zu entfernen. Wenn Staub, Schmutz vorhanden ist, kann eine Reinigungseinrichtung für den Rückspiegel, wie z. B. ein Wischer, über eine Steuereinheit aktiviert und entsprechend gesteuert werden, um den Staub oder Schmutz zu entfernen. Die Art und der Grad der Beeinträchtigung kann dem Benutzer auch über die Anzeigevorrichtung angezeigt werden.The computing unit can, for. B. be a computer or a microchip. In this way, depending on the intensity and the spectrum of the reflected infrared light, it is recognized which type of impairment is present on the outer surface of the mirror element. If there is ice or condensation on the surface of the mirror element, a heating element on the mirror element can be activated and controlled by a control unit in order to remove the ice or condensation. If dust, dirt is present, a cleaning device for the rearview mirror, such as. B. a wiper, via a control unit activated and controlled accordingly to remove the dust or dirt. The type and degree of impairment can also be displayed to the user via the display device.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein System, das die oben beschriebene optische Vorrichtung mit einer Steuereinheit, eine im Fahrzeug befindliche Heiz- und/oder Reinigungsvorrichtung zur Beseitigung des Hindernisses und eine im Fahrzeug befindliche Anzeigevorrichtung zur Darstellung der Information über das Vorhandensein des Hindernisses umfasst.Another object of the invention is a system which comprises the above-described optical device with a control unit, a heating and / or cleaning device located in the vehicle for removing the obstacle and a display device located in the vehicle for displaying the information about the presence of the obstacle.

So kann ein solches System in das Fahrzeug integriert werden, um die Beeinträchtigung an der optischen Einrichtung zu erkennen und mit Hilfe der Heizung oder der Reinigungseinrichtung, wie z. B. einem Wischer, zu entfernen. Wird nach der Auswertung der Lichtintensität und der spektralen Funktion der reflektierten Infrarotstrahlung eine Beeinträchtigung auf der Außenfläche der optischen Einrichtung erkannt, wird die Heizung oder der Wischer aktiviert und vom Steuergerät entsprechend gesteuert, um die Beeinträchtigung zu entfernen.Such a system can be integrated into the vehicle in order to recognize the impairment of the optical device and with the help of the heater or the cleaning device, such as. B. a wiper to remove. If, after evaluating the light intensity and the spectral function of the reflected infrared radiation, an impairment is detected on the outer surface of the optical device, the heater or the wiper is activated and controlled accordingly by the control unit in order to remove the impairment.

Das Anzeigegerät kann visuelle oder akustische Signale an den Benutzer weitergeben, z. B. über einen Monitor am Armaturenbrett, um die Information über das Vorhandensein des Hindernisses anzuzeigen.The display device can transmit visual or acoustic signals to the user, e.g. B. via a monitor on the dashboard to display the information about the presence of the obstacle.

FigurenlisteFigure list

Die Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen wie folgt detailliert dargestellt:

1 eine schematische Skizze zur Erläuterung einer optischen Vorrichtung 1;
2 eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1 mit einem Deckglas 30;
3 zeigt die Ausführungsform aus 2 in einer Draufsicht;
Fig .4 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1 mit einem Deckglas 30;
5 zeigt ein Diagramm einer Transmission des verwendeten IRT-Acrylglases;
6 zeigt eine Skizze einer Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1, die als Scheinwerfer 50 mit einem Seitenblinker 51 ausgeführt ist;
Fig .7 zeigt eine weitere Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1, die als optische Kamera ausgeführt ist;
8 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung, die als Seitenrückspiegel für ein Fahrzeug ausgeführt ist;
9 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung mit einem Deckglas.

The aspects of the invention are detailed in the drawings as follows:

1 a schematic sketch to explain an optical device 1 ;
2 a sketch of a further embodiment of the optical device 1 with a cover slip 30th ;
3 shows the embodiment from 2 in a plan view;
4 shows a sketch of a further embodiment of the optical device 1 with a cover slip 30th ;
5 shows a diagram of a transmission of the IRT acrylic glass used;
6th shows a sketch of an embodiment of the optical device 1 that act as headlights 50 with a side indicator 51 is executed;
Fig. 7 shows another embodiment of the optical device 1 which is designed as an optical camera;
8th shows a sketch of a further embodiment of the optical device, which is designed as a side rearview mirror for a vehicle;
9 shows a sketch of a further embodiment of the optical device with a cover glass.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments

1 zeigt eine schematische Skizze zur Erläuterung einer optischen Vorrichtung 1, die einen Infrarotsensor 2, einen Infrarotstrahler 3, z. B. eine Infrarot-LED, und einen optischen Filter 4 umfasst. Der optische Filter 4 kann z. B. aus einem IRT-Acrylglas gefertigt sein. Das IRT-Acrylglas ist für Wellenlängen zwischen 400 nm und 750 nm kaum durchsichtig und hat einen Transmissionsgrad von weniger als 5 %, während das IRT-Acrylglas für Wellenlängen zwischen 750 nm und 1100 nm einen Transmissionsgrad von mehr als 85 % hat. Der optische Filter 4 ist ein erster Teil 26 eines Deckglases 5, wobei ein zweiter Teil 6 des Deckglases 5 der optischen Vorrichtung 1 für sichtbares Licht 7 der Wellenlänge zwischen 400 nm und 750 nm durchsichtig ist und ausdurchsichtigem Acrylglas bestehen kann. Der Infrarotstrahler 3 sendet einen Infrarotstrahl 8 aus, der an einer Außenfläche 9 des optischen Filters 4 reflektiert wird und ein reflektierter Infrarotstrahl 10 wird von dem Infrarotsensor 2 erfasst. Auf der Außenfläche 9 ist eine Beeinträchtigung 11, wie z. B. Kondenswasser, Schmutz, Eis oder Staub, angeordnet, wobei der Infrarotstrahl 8 auch an der Verunreinigung 11 reflektiert wird. Die Bilddaten des Infrarotsensors 2 werden an eine Recheneinheit 12 übertragen und ausgewertet, wobei die gesamte Intensität und die Spektralfunktion 13 des reflektierten Infrarotstrahls 10 analysiert werden. Die Spektralfunktion 13 der Lichtintensität 14 in Abhängigkeit von der Wellenlänge 15 wird gemessen und kann dem Benutzer über eine Anzeigeeinrichtung 16, z. B. einen Monitor, angezeigt werden. Eine erste Spektralfunktion 17, die als durchgezogene Linie dargestellt ist, ist z.B. charakteristisch für die Verschmutzung der Außenfläche 9 mit einer Eisschicht, eine zweite Spektralfunktion 18 ist charakteristisch für die Verschmutzung der Außenfläche 9 mit Kondenswasser, die dritte Spektralfunktion 19 ist charakteristisch für eine saubere Außenfläche 9. Die Recheneinheit kann also anhand der Spektralfunktion 13 und der Lichtintensität des reflektierten Infrarotstrahls 10 das Vorhandensein und die Art der Verschmutzung 11 erkennen. Die Information darüber kann dem Benutzer über die Anzeigeeinrichtung 16 angezeigt werden, z. B. durch ein erstes Symbol 20 für die Eisschicht, ein zweites Symbol 21 für Kondenswasser, ein drittes Symbol 22 für eine saubere Außenfläche 9 und/oder ein viertes Symbol 27 für Schmutz. 1 shows a schematic sketch to explain an optical device 1 who have favourited an infrared sensor 2 , an infrared heater 3 , e.g. B. an infrared LED, and an optical filter 4th includes. The optical filter 4th can e.g. B. made of an IRT acrylic glass. The IRT acrylic glass is hardly transparent for wavelengths between 400 nm and 750 nm and has a transmittance of less than 5%, while the IRT acrylic glass has a transmittance of more than 85% for wavelengths between 750 nm and 1100 nm. The optical filter 4th is a first part 26th a cover slip 5 , being a second part 6th of the cover slip 5 the optical device 1 for visible light 7th the wavelength between 400 nm and 750 nm is transparent and can consist of transparent acrylic glass. The infrared heater 3 sends an infrared beam 8th from that on an outside surface 9 of the optical filter 4th is reflected and a reflected infrared ray 10 is from the infrared sensor 2 recorded. On the outside surface 9 is a nuisance 11th such as B. condensation, dirt, ice or dust, arranged with the infrared beam 8th also from pollution 11th is reflected. The image data from the infrared sensor 2 are sent to a processing unit 12th transmitted and evaluated, with the total intensity and the spectral function 13th of the reflected infrared ray 10 to be analyzed. The spectral function 13th the light intensity 14th depending on the wavelength 15th is measured and can be shown to the user via a display device 16 , e.g. B. a monitor, are displayed. A first spectral function 17th , which is shown as a solid line, is characteristic of the soiling of the outer surface, for example 9 with a layer of ice, a second spectral function 18th is characteristic of the pollution of the external surface 9 with condensation, the third spectral function 19th is characteristic of a clean exterior surface 9 . The arithmetic unit can therefore use the spectral function 13th and the light intensity of the reflected infrared beam 10 the presence and type of pollution 11th recognize. The information about this can be given to the user via the display device 16 displayed, e.g. B. by a first symbol 20th for the ice layer, a second symbol 21 for condensation, a third symbol 22nd for a clean outside surface 9 and / or a fourth symbol 27 for dirt.

Das Ergebnis der Analyse der Recheneinheit 12, ob eine Beeinträchtigung 11 vorliegt und welche Art von Beeinträchtigung 11 vorliegt, nämlich Eis, Kondenswasser oder Schmutz, wird an eine Steuereinheit 23 weitergeleitet, wobei die Steuereinheit 23 ein Heizelement 24, das in den optischen Filter 4 integriert ist, aktivieren und entsprechend steuern kann, um die Außenfläche 9 von Eis und Wasser zu befreien. Die Steuereinheit 23 kann auch einen Wischer 25 aktivieren, um die Oberfläche 9 von Schmutz und Staub zu befreien.The result of the analysis of the arithmetic unit 12th whether an impairment 11th is present and what kind of impairment 11th is present, namely ice, Condensation, or dirt, is sent to a control unit 23 forwarded to the control unit 23 a heating element 24 that goes into the optical filter 4th is integrated, can activate and control accordingly to the external surface 9 free from ice and water. The control unit 23 can also use a wiper 25th activate to the surface 9 to remove dirt and dust.

2 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1 mit einem Deckglas 30, wobei an einem ersten Ende 31 der optische Filter 4, z. B. aus IRT-Acrylglas, und am gegenüberliegenden Ende 32 ebenfalls ein optischer Filter 4 angeordnet ist, wobei der Infrarot-Strahler 3 in den ersten optischen Filter 4 am ersten Ende 31 und der Infrarot-Sensor 4 in den zweiten optischen Filter 4 am zweiten Ende 32 integriert ist. Der Infrarot-Strahler 3 emittiert den Infrarot-Strahl 8, der innerhalb des zweiten Teils 6 des für sichtbares Licht durchsichtigen Deckglases 30 reflektiert wird, als reflektierten Infrarot-Strahl 10 von der Außenfläche 9. Der erste reflektierte Infrarotstrahl 10 wird dann als zweiter reflektierter Infrarotstrahl 33, als dritter reflektierter Infrarotstrahl 34, als fünfter reflektierter Infrarotstrahl 35 und als sechster reflektierter Infrarotstrahl 36 innerhalb des zweiten Teils 6 erneut reflektiert und erreicht den Infrarotsensor 2 zur Detektion. Beeinträchtigungen 11, wie z. B. ein Wassertropfen 37 oder Schmutz 38, führen zu einer veränderten Spektralfunktion 13 aus 1 und einer veränderten Lichtintensität des reflektierten Infrarotstrahls, so dass die Beeinträchtigungen 11 auf der Oberfläche 9 durch Auswertung der gemessenen Spektralfunktion 13 erkannt werden können. Das Heizelement 24 ist auf der Innenseite des Deckglases 30 angeordnet. 2 shows a sketch of a further embodiment of the optical device 1 with a cover slip 30th , being at a first end 31 the optical filter 4th , e.g. B. from IRT acrylic glass, and at the opposite end 32 also an optical filter 4th is arranged, the infrared emitter 3 in the first optical filter 4th at the first end 31 and the infrared sensor 4th into the second optical filter 4th at the second end 32 is integrated. The infrared emitter 3 emits the infrared ray 8th that is within the second part 6th of the cover glass, which is transparent to visible light 30th is reflected as a reflected infrared ray 10 from the outside surface 9 . The first reflected infrared ray 10 is then reflected as a second infrared ray 33 , as a third reflected infrared ray 34 , as the fifth reflected infrared ray 35 and as the sixth reflected infrared ray 36 within the second part 6th again reflects and reaches the infrared sensor 2 for detection. Impairments 11th such as B. a drop of water 37 or dirt 38 , lead to a changed spectral function 13th out 1 and a changed light intensity of the reflected infrared beam, so that the impairments 11th on the surface 9 by evaluating the measured spectral function 13th can be recognized. The heating element 24 is on the inside of the cover slip 30th arranged.

3 zeigt die Ausführungsform aus 2 in einer Draufsicht, wobei ersichtlich ist, dass die Beeinträchtigungen 37 und 38 im Bereich der reflektierten Infrarotstrahlen 10, 33, 34, 35 und 36 erfasst werden können. 3 shows the embodiment from 2 in a plan view, it can be seen that the impairments 37 and 38 in the range of reflected infrared rays 10 , 33 , 34 , 35 and 36 can be recorded.

4 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1 mit einem Deckglas 30, wobei der optische Filter 4 aus IRT-Acrylglas als Rahmen um das zweite, für sichtbares Licht durchsichtige Teil 6 gebildet ist. Auf der linken Seite sind fünf Infrarot-Strahler 3 angeordnet, wobei auf der gegenüberliegenden rechten Seite fünf Infrarotsensoren 2 angeordnet sind. Auf diese Weise werden die Infrarotstrahlen 8 innerhalb des zweiten Teils 6 mehrfach reflektiert und mittels der Infrarotsensoren 2 detektiert, wie in Bezug auf 2 erläutert, so dass die Beeinträchtigungen 11 im Bereich der Infrarotstrahlen 8 im Vergleich zu der Ausführungsform aus 2 auf der gesamten Oberfläche des zweiten Teils 6 detektiert werden können. 4th shows a sketch of a further embodiment of the optical device 1 with a cover slip 30th , the optical filter 4th Made of IRT acrylic glass as a frame around the second part, which is transparent to visible light 6th is formed. On the left are five infrared emitters 3 arranged, with five infrared sensors on the opposite right side 2 are arranged. In this way the infrared rays 8th within the second part 6th repeatedly reflected and by means of the infrared sensors 2 detected as in relation to 2 explained so that the impairments 11th in the range of infrared rays 8th compared to the embodiment 2 on the entire surface of the second part 6th can be detected.

5 zeigt ein Diagramm 40 einer Transmission 41 von einfallendem Licht auf der y-Achse zwischen 0% und 100% für das verwendete IRT-Acrylglas, abhängig von der Wellenlänge 42 auf der x-Achse zwischen 400 nm und 2000 nm. Im Wellenlängenbereich 43 des sichtbaren Lichts zwischen 400 nm und 750 nm beträgt die Transmission 41 nahezu 0%, wobei die Transmission 41 im Infrarotbereich 44 zwischen 750 nm und 1100 nm über 85% beträgt und dann zwischen 1100 nm und 2000 nm weiter abnimmt. In Verbindung mit dem verwendeten IRT-Acrylglas könnte daher vorzugsweise eine Infrarot-LED mit einer Wellenlänge zwischen 800 nm und 1000 nm als Infrarot-Strahler 3 verwendet werden. 5 shows a diagram 40 a transmission 41 of incident light on the y-axis between 0% and 100% for the IRT acrylic glass used, depending on the wavelength 42 on the x-axis between 400 nm and 2000 nm. In the wavelength range 43 of visible light is between 400 nm and 750 nm, the transmission 41 almost 0%, with the transmission 41 in the infrared range 44 between 750 nm and 1100 nm is over 85% and then further decreases between 1100 nm and 2000 nm. In connection with the IRT acrylic glass used, an infrared LED with a wavelength between 800 nm and 1000 nm could therefore be used as an infrared emitter 3 be used.

6 zeigt eine Skizze einer Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1, die als Scheinwerfer 50 mit einem Seitenblinker 51 ausgebildet ist. Der optische Filter 4 ist als Rahmen 52 um den Scheinwerfer 50 an den unteren Seitenblinkern 51 ausgebildet, wobei in den optischen Filter 4 auf der Unterseite drei Infrarot-Strahler 3 und auf der Oberseite drei Infrarot-Sensoren 2 integriert sind. Im Bereich der reflektierten Infrarotstrahlen 10, die durch gestrichelte Pfeile dargestellt sind, können somit die Beeinträchtigungen 11 auf der für sichtbares Licht durchlässigen Außenfläche 9 des zweiten Teils 6 des Deckglases erkannt werden. Das Steuergerät 23 aus 1 kann dann, wie bereits erläutert, bei Vorhandensein der Hindernisse 11 entweder die Heizelemente 24 aktivieren oder die beiden Wischer 25 für den Hauptscheinwerfer und das zweite Licht ansteuern, um die Beeinträchtigungen 11 zu entfernen. 6th shows a sketch of an embodiment of the optical device 1 that act as headlights 50 with a side indicator 51 is trained. The optical filter 4th is as frame 52 around the headlight 50 on the lower side indicators 51 formed, being in the optical filter 4th three infrared emitters on the underside 3 and on the top three infrared sensors 2 are integrated. In the area of reflected infrared rays 10 , which are shown by dashed arrows, can thus reduce the impairments 11th on the outer surface that is transparent to visible light 9 of the second part 6th of the cover slip can be recognized. The control unit 23 out 1 can then, as already explained, if the obstacles are present 11th either the heating elements 24 activate or both wipers 25th for the main headlight and the second light to control the impairments 11th to remove.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1 mit einem Deckglas 30, das an den beiden Enden zwei optische Filter 4 aufweist, wobei der optische Filter 4 auf der linken Seite einen Infrarot-Strahler 3 und der optische Filter 4 auf der rechten Seite einen Infrarot-Sensor 2 enthält, wie in 2 beschrieben. Das Deckglas 30 ist auf einer optischen Kamera 60 angeordnet, die einen Abbildungsbereich 61 aufweist, der durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Beeinträchtigungen 11, wie z. B. Wassertropfen, Eis oder Schmutz, werden dann, wie in 2 beschrieben, erkannt und an die Steuereinheit 23 weitergeleitet, so dass z. B. das Heizelement 24 aktiviert werden kann, um Eis und Kondenswasser zu entfernen. 7th Figure 3 shows another embodiment of the optical device 1 with a cover slip 30th that has two optical filters at both ends 4th having, the optical filter 4th on the left an infrared heater 3 and the optical filter 4th an infrared sensor on the right 2 contains, as in 2 described. The cover slip 30th is on an optical camera 60 arranged that has an imaging area 61 which is represented by the dashed lines. The impairments 11th such as B. drops of water, ice or dirt are then, as in 2 described, recognized and sent to the control unit 23 forwarded so that z. B. the heating element 24 can be activated to remove ice and condensation.

8 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1, die als Seitenrückspiegel 70 für ein Fahrzeug ausgebildet ist, wobei der optische Filter 4 in das Spiegelelement 71 integriert ist. Der Infrarotstrahler 3 und der Infrarotsensor 2 sind auf der linken Seite in separaten Gehäusen realisiert, wobei der Infrarotstrahler 3 und der Infrarotsensor 2 auf der rechten Seite in einem gemeinsamen Gehäuse und auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Im Seitenrückspiegel 70 könnte eine beliebige Kombination aus getrennten Gehäusen und/oder einem gemeinsamen Gehäuse für den mindestens einen Sender 3 und den mindestens einen Sensor 2 verwendet werden. Durch Messung des reflektierten Infrarotstrahls 10 mittels des Infrarotsensors 2 wird dann das Vorhandensein einer Beeinträchtigung 11, wie z.B. Schmutz 38 oder eine Eisschicht 72, ermittelt, wie bereits mit Bezug auf 1 erläutert. Wird eine Eisschicht 72 oder Wasser auf der Außenfläche 9 des Spiegelelements 71 detektiert, kann die Steuereinheit 23 aus 1 das Heizelement 24 aktivieren, um die Eisschicht oder das Wasser zu entfernen. Das Heizelement 24 ist in das Spiegelelement 71 integriert. 8th shows a sketch of a further embodiment of the optical device 1 that act as the side rearview mirror 70 is designed for a vehicle, wherein the optical filter 4th into the mirror element 71 is integrated. The infrared heater 3 and the infrared sensor 2 are implemented on the left in separate housings, with the infrared heater 3 and the infrared sensor 2 are arranged on the right side in a common housing and on a common printed circuit board. In the side rearview mirror 70 could be any combination of separate housings and / or a common housing for the at least one transmitter 3 and the at least one sensor 2 be used. By measuring the reflected infrared beam 10 by means of the infrared sensor 2 then becomes the presence of an impairment 11th , such as dirt 38 or a layer of ice 72 , determined as already with reference to 1 explained. Becomes a sheet of ice 72 or water on the outside surface 9 of the mirror element 71 detected, the control unit 23 out 1 the heating element 24 activate to remove the layer of ice or water. The heating element 24 is in the mirror element 71 integrated.

9 zeigt eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1, die einen Infrarotsensor 2, einen Infrarotstrahler 3, einen ersten optischen Filter 4, z.B. aus IRT-Plexiglas, als Teil des Abdeckglases 30, der am linken Ende des Abdeckglases 30 angeordnet ist, und einen zweiten optischen Filter 4, der als Teil des Abdeckglases 30 am rechten Ende des Abdeckglases 30 angeordnet ist, aufweist, wobei zwischen den beiden optischen Filtern 4 ein durchsichtiger, für sichtbares Licht durchlässiger Teil 6 des Abdeckglases 30, z.B. aus normalem Plexiglas, angeordnet wird. Der Infrarotstrahl 8 wird somit an der oberen Fläche 9 und an der Beeinträchtigung 11 reflektiert und der reflektierte Infrarotstrahl 10 wird dann von dem Infrarotsensor 2 erfasst. Das Heizelement 24 ist als Schicht auf der Innenfläche des Deckglases 30 angeordnet. 9 shows a sketch of a further embodiment of the optical device 1 who have favourited an infrared sensor 2 , an infrared heater 3 , a first optical filter 4th , for example from IRT plexiglass, as part of the cover glass 30th , the one at the left end of the cover glass 30th is arranged, and a second optical filter 4th that is part of the cover glass 30th at the right end of the cover glass 30th is arranged, having between the two optical filters 4th a transparent part that allows visible light to pass through 6th of the cover glass 30th , for example made of normal Plexiglas, is arranged. The infrared ray 8th is thus on the upper surface 9 and the impairment 11th reflected and the reflected infrared ray 10 is then from the infrared sensor 2 recorded. The heating element 24 is as a layer on the inner surface of the cover slip 30th arranged.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: optische Einrichtungoptical facility
22: InfrarotsensorInfrared sensor
33: InfrarotstrahlerInfrared heater
44th: optischer Filteroptical filter
55: AbdeckglasCover glass
66th: zweites Teilsecond part
77th: sichtbares Lichtvisible light
88th: InfrarotstrahlInfrared ray
99: AußenflächeExterior surface
1010: reflektierter Infrarotstrahlreflected infrared ray
1111th: Beeinträchtigungimpairment
1212th: eine Recheneinheitan arithmetic unit
1313th: SpectralfFunktionSpectral function
1414th: LichtintensitätLight intensity
1515th: Wellenlängewavelength
1616: AnzeigegerätDisplay device
1717th: erste Spektralfunktionfirst spectral function
1818th: -zweite Spektralfunktion-second spectral function
1919th: dritte Spektralfunktionthird spectral function
2020th: erstes Symbolfirst symbol
2121: zweites Symbolsecond symbol
2222nd: drittes Symbolthird symbol
2323: SteuergerätControl unit
2424: HeizelementHeating element
2525th: Wischerwiper
2626th: erster Teilfirst part
2727: viertes Symbolfourth symbol
3030th: DeckglasCover slip
3131: erstes Endefirst end
3232: GegenseiteOpposite side
3333: zweiter reflektierter Infrarotstrahlsecond reflected infrared ray
3434: dritter reflektierter Infrarotstrahlthird reflected infrared ray
3535: fünfter reflektierter Infrarotstrahlfifth reflected infrared ray
3636: sechster reflektierter Infrarotstrahlsixth reflected infrared ray
3737: WassertropfenWaterdrop
3838: Schmutzdirt
4040: Diagrammdiagram
4141: Transmissiontransmission
4242: Wellenlängewavelength
4343: Wellenlängenbereich des sichtbaren LichtsVisible light wavelength range
4444: InfrarotbereichInfrared range
5050: ScheinwerferHeadlights
5151: SeitenanzeigePage display
6060: optische Kameraoptical camera
6161: AbbildungsbereichMapping area
7070: SeitigenrückspiegelSide rearview mirror
7171: SpiegelelementMirror element
7272: EisschichtIce sheet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 1585977 B1 [0003]
EP 1903332 A1 [0004]

Claims

Optical device (1) for a vehicle, comprising an infrared sensor (2), an infrared radiator (3) and an optical filter (4), characterized in that the optical filter (4) transmits at least 60% of the infrared light (8) and at least 70% of the visible light (7) is reflected or absorbed, the optical device (1) being designed to detect an at least partial impairment (11, 37, 38) of the optical device (1).

Optical device (1) according to Claim 1 , characterized in that the optical filter (4) transmits at least 80% of the infrared light (8) and reflects or absorbs at least 90% of the visible light (7).

Optical device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the infrared sensor (2) and / or the infrared emitter (3) is attached behind the optical filter (4) so that the infrared sensor (2) and / or the infrared emitter (3) are not visible to the naked eye from the outside are.

Optical device (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the infrared emitter (3) and the infrared sensor (2) are designed in a common unit on a common integrated circuit or in separate units.

Optical device (1) according to one of the Claims 1 - 4th , characterized in that at least one value of a reflection intensity and / or a spectral function (13) of the infrared light detected by means of the infrared sensor (2) via common communication protocols I2C, SPI, UART, CAN, LIN or via voltage or current signals to a control unit (23 ) is transferred.

Optical device (1) according to one of the Claims 1 - 5 , characterized in that several infrared emitters (3) and / or several infrared sensors (2) are used to improve the signal of the reflected infrared light and thus the detection of the impairment (11, 37, 38).

Optical device (1) according to one of the Claims 1 - 6th , characterized in that the infrared light has a wavelength of at least 900 nm.

Optical device (1) according to one of the Claims 1 - 7th , characterized in that the optical device (1) is designed to be calibratable, with background infrared light of the environment being detected by means of the infrared sensor (2) when the infrared radiator (3) is switched off, the measured calibration value of the background infrared light being stored in a data memory and from a measured value of the intensity of the infrared light is subtracted when the infrared radiator (3) is switched on in order to determine an actual reflection intensity.

Optical device (1) according to one of the Claims 1 - 8th , characterized in that the optical device (1) is an external light module (50, 51) for a vehicle which comprises a glass element (5) with the optical filter (4), the infrared radiator (3) and the infrared sensor (2), wherein the optical filter (4) is an opaque first part (26) of the glass element (5).

Optical device (1) according to Claim 9 characterized in that the opaque first part (26) of the glass element (5) comprising the optical filter (4) consists of an IRT plexiglass or an opaque polycarbonate, the remaining second part (6) of the glass element (5) consists of a conventional plexiglass transparent to visible light.

Optical device (1) according to Claim 9 or 10 , characterized in that a reflection intensity of the infrared light detected by the infrared sensor (2) is calculated by means of a computing unit (12), the presence of dust, dirt (38), ice and / or or condensation water (37) is detected on the glass element (5), a heater (24) for the exterior light module (50, 51) then being automatically activated in order to remove ice, and / or a cleaning device for the exterior light module, such as a Wiper (25), is controlled to remove dirt (38) or condensation water (37), and / or the information about the presence of impairments (11, 37, 38), such as dust, dirt, ice and / or condensation water , is displayed to the user by means of a display device (16).

Optical device (1) according to one of the Claims 1 - 8th , characterized in that the optical device (1) is a camera system (60) for a vehicle, the camera system (60) comprising an objective and / or a cover glass (30), an infrared radiator (3) and an infrared sensor (2) , wherein the objective and / or the cover glass (30) comprises a part with the optical filter (4) which is arranged so that the infrared sensor (2) and / or the infrared radiator (3) are not visible from the outside with the naked eye .

Optical device (1) according to Claim 12 , characterized in that the infrared radiator (3) and the infrared sensor (2) are arranged on an edge of the lens and / or the cover glass, the infrared light emitted by the infrared radiator is reflected at least partially within the objective and / or the cover glass at least once on one of the two optical surfaces of the objective and / or the cover glass, the reflected infrared light being detected by the infrared sensor (2).

Optical device (1) according to Claim 12 or 13th , characterized in that the two optical surfaces of the lens and / or the cover glass reflect at least 5% of the intensity of the internal infrared light.

Optical device (1) according to one of the Claims 12 - 14th , characterized in that the infrared radiator (3) and / or the infrared sensor (2) are arranged on the edge of the lens and / or the cover glass (30), the infrared radiator (3) transmitting the infrared light through the surface of the edge of the lens and / or sends the cover glass (30) into the interior of the lens and / or the cover glass (30), the infrared sensor (2) detecting the reflected infrared light (10).

Optical device (1) according to one of the Claims 12 - 15th , characterized in that the lens and / or the cover glass (30) have a rectangular shape with a flat, polished edge.

Optical device (1) according to one of the Claims 12 - 16 , characterized in that the optical device (1) is designed in such a way that a reflection intensity of the infrared light detected by the infrared sensor (2) is calculated by means of a computing unit (12), the presence of which is based on the determined reflection intensity and / or a spectral function (13) of impairments (11, 37, 38) on the glass element (30) are detected, with a control unit (23) automatically controlling a heater (24) for the camera system (60) for removing ice and / or a cleaning device for the Camera system (60), such as a wiper (25), for removing dirt (38) or condensation (37) is controlled and / or the information about the presence of the impairment (11, 37, 38) on the camera system (60) User is displayed by means of a display device (16).

Optical device (1) according to one of the Claims 1 - 8th , characterized in that the optical device (1) is a rearview mirror (70) for a vehicle, which comprises a mirror element (71) with the optical filter (4), the infrared radiator (3) and the infrared sensor (2), wherein the optical filter (4) is at least a part of the mirror element, the optical filter (4) of the mirror element (71) transmitting at least 60% of the infrared light and reflecting or absorbing at least 70% of the visible light.

Optical device (1) according to Claim 18 , characterized in that a reflection intensity of the infrared light detected by the infrared sensor (2) is calculated by means of a computing unit (12), the presence of dust, dirt, ice and / or condensation on the mirror element being recognized on the basis of the determined reflection intensity and / or a spectral function a heater (24) for the rearview mirror (70) is then automatically activated to remove ice (72), and / or a cleaning device for the rearview mirror (70), such as a wiper, is activated to remove dirt (38 ) or to remove condensation water, and / or the information about the presence of obstacles (11, 37, 38), such as dust, dirt (38), ice (72) and / or condensation water (37), to the user by means of a display device ( 16) is displayed.

System comprising the optical device (1) according to one of the Claims 1 - 19th with a control unit (23), a heater (24) and / or a cleaning device (25), which are present in the vehicle in order to remove the impairment (11, 37, 38), and a display device (16) which is in the vehicle is present to display the information about the presence of the impairment (11, 37, 38).