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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Streulichtblende für einen optischen Sensor eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit einer solchen Streulichtblende sowie mit einem optischen Sensor. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Sensoranordnung.
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Moderne Fahrzeuge weisen eine Mehrzahl von Sensoren auf, mit denen beispielsweise das Umfeld bzw. die Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden kann. Aus dem Stand der Technik sind optische Sensoren für Fahrzeuge bekannt, welche beispielsweise als Kamera oder als Lidar-Sensor ausgebildet sein können. Diese optischen Sensoren können hinter einer Fahrzeugscheibe im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Wenn diese Fahrzeugscheibe, beispielsweise die Windschutzscheibe, nicht orthogonal zur Sichtachse des optischen Sensors platziert ist, kann über die Fahrzeugscheibe seitlich einfallendes Licht in den optischen Sensor reflektieren. Um diesen Reflexionspfad zu unterbrechen, werden so genannte Streulichtblenden eingesetzt. Diese Streulichtblenden verhindern, dass seitlich Licht auf die Scheibe fällt. Somit kann es auch nicht reflektiert werden. Aus dem Stand der Technik sind ferner kostengünstige Streulichtblenden bekannt, welche aus Kunststoff gefertigt sein können. Derartige Kunststoffoberflächen können aber das einfallende Licht nicht vollständig absorbieren.
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Um diesem Problem zu entgegnen, sind aus dem Stand der Technik zudem Streulichtblenden bekannt, welche entsprechende Strukturen aufweisen. Hierzu beschreibt die
DE 10 2004 058 683 A1 ein Kameramodul mit einer einem Objektiv des Kameramoduls vorgeschalteten Streulichtblende. Die Streulichtblende liegt an der Innenseite einer Scheibe an, wobei die Streulichtblende an ihrer Innenseite eine einen Streulichteinfall reduzierende Struktur aufweist. Die den Streulichteinfall reduzierende Struktur umfasst mindestens eine sekundäre, rampenförmige Struktur, die orthogonal zur optischen Achse der Kameraanordnung orientiert ist.
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Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Streulichtblenden bekannt, welche mit einer speziellen Oberflächenbeschichtung ausgestattet sind, um das störende Licht zu absorbieren. Beispielsweise sind Streulichtblenden mit einer Beflockung oder Streulichtblenden, welche mit einem Filz bezogen sind, bekannt. Solche Streulichtblenden sind beispielsweise in der
DE 10 2011 056 128 B3 offenbart. Diese Streulichtblenden weisen aber den Nachteil auf, dass diese zusätzliche Beschichtung weitere Kosten mit sich bringt. Des Weiteren sind die Streulichtblenden aufwändig in ihrer Herstellung und können gegebenenfalls bei der Herstellung oder späteren Wartungsarbeiten beschädigt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Streulichtblende für einen optischen Sensor eines Fahrzeugs der eingangs genannten Art auf einfache Weise zuverlässig bereitgestellt werden kann. Des Weiteren soll eine entsprechende Sensoranordnung für ein Fahrzeug bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Streulichtblende, durch eine Sensoranordnung sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Streulichtblende für einen optischen Sensor eines Fahrzeugs umfasst einen Aufnahmebereich zur Aufnahme zumindest eines Teils des optischen Sensors. Die Streulichtblende ist zur Anordnung hinter einer Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs eingerichtet. Des Weiteren ist die Streulichtblende dazu eingerichtet, eine Reflexion von Licht in Richtung des Aufnahmebereichs zu reduzieren. Darüber hinaus weist die Streulichtblende eine Lichtleiteinrichtung auf, welche das auf die Streulichtblende fallende Licht einkoppelt und welche das in die Lichtleiteinrichtung eingekoppelte Licht durch Reflexion an Grenzflächen innerhalb der Lichtleiteinrichtung führt.
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Diese Streulichtblende kann für den optischen Sensor des Fahrzeugs verwendet werden. Bei dem optischen Sensor kann es sich beispielsweise um eine Kamera, einen Lidar-Sensor oder allgemein einen optischen Abstandssensor handeln. Die Streulichtblende weist den Aufnahmebereich auf, welcher beispielsweise durch eine Ausnehmung oder eine Öffnung gebildet sein kann. In diesem Aufnahmebereich kann der optische Sensor bei der bestimmungsgemäßen Anordnung zumindest bereichsweise eingebracht werden. Beispielsweise kann ein Objektiv des optischen Sensors in den Aufnahmebereich eingebracht werden. Bei der bestimmungsgemäßen Anordnung kann der optische Sensor durch den Aufnahmebereich die Umgebung des Fahrzeugs erfassen. Die Streulichtblende kann hinter der Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs angeordnet werden. Bei der Fahrzeugscheibe kann es sich um die Frontscheibe bzw. die Windschutzscheibe oder um die Heckscheibe des Fahrzeugs handeln. Die Streulichtblende kann also in dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet werden. Die Streulichtblende kann entsprechende Befestigungseinrichtungen aufweisen, mit denen sie hinter der Fahrzeugscheibe angeordnet werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Streulichtblende mittels eines Klebstoffs mit der Fahrzeugscheibe oder einem anderen Bereich im Innenraum des Fahrzeugs verbunden wird.
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Die Streulichtblende kann aus mehreren Einzelteilen aufgebaut sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Streulichtblende einteilig bzw. einstückig ausgebildet ist. Die Streulichtblende bzw. die Flächen der Streulichtblende, welche dem Aufnahmebereich bzw. der optischen Achse des optischen Sensors zugewandt sind, können trichterförmig ausgebildet sein. Die Streulichtblende kann auch die Form einer mehrseitigen Pyramide, beispielsweise einer vierseitigen Pyramide, aufweisen. Ein Querschnitt eines Bereichs, der durch diese Flächen der Streulichtblende begrenzt wird, kann sich also in Richtung des Aufnahmebereichs verjüngen. Dabei ist die Streulichtblende so ausgebildet, dass das Licht, welches bei der bestimmungsgemäßen Anordnung seitlich durch die Fahrzeugscheibe einfällt, und auf die Streulichtblende trifft, möglichst nicht zu dem Aufnahmebereich bzw. zu dem optischen Sensor reflektiert wird. Wie bereits eingangs erläutert, soll durch die Streulichtblende der Einfall von Streulicht in Richtung des Aufnahmebereichs bzw. des optischen Sensors verhindert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Streulichtblende eine Lichtleiteinrichtung aufweist. In diese Lichtleiteinrichtung kann das Licht bzw. das Streulicht eingekoppelt werden. Die Lichtleiteinrichtung kann an einer Oberfläche, die der Kamerasichtachse bzw. dem Aufnahmebereich zugewandt ist, für das eindringende Licht durchlässig ausgebildet sein. Ferner ist die Lichtleiteinrichtung derart ausgebildet, dass sie das eingekoppelte Licht durch Reflexion an Grenzflächen der Lichtleiteinrichtung innerhalb der Lichtleiteinrichtung führt bzw. transportiert. Diese Lichtleiteinrichtung kann also ähnlich zu einem Lichtleiter ausgebildet sein, in welchem das Licht an den Grenzflächen reflektiert wird und durch Totalreflexion transportiert wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Lichtleiteinrichtungen entsprechende Einkoppelbereiche aufweist, durch welche das Licht in die Lichtleiteinrichtung eingekoppelt werden kann. Somit kann auf kostengünstige Weise eine Streulichtblende bereitgestellt werden, mittels welcher verhindert werden kann, dass Licht bzw. Streulicht zu dem Aufnahmebereich bzw. zu dem optischen Sensor reflektiert wird.
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In einer Ausführungsform ist an einer der Grenzflächen eine Schicht angeordnet, wobei eine erste Seite der Schicht für das Licht durchlässig ist und eine der ersten Seite gegenüberliegende, zweite Seite das Licht reflektiert. Beispielsweise kann die Streulichtblende in der gewohnten Geometrie aufgebaut werden. Die der Sichtachse des optischen Sensors bzw. dem Aufnahmebereich zugeordnete Oberfläche oder Grenzfläche der Lichtleiteinrichtung kann mit einem speziellen Material beschichtet werden. Diese Schicht kann für das eindringende Licht durchlässig sein, lässt aber in entgegengesetzter Richtung kein Licht durch die Oberfläche bzw. Grenzfläche entweichen. Dabei kann die erste Seite der Schicht, welche der Sichtachse der Kamera zugewandt ist, beispielsweise eine raue Oberfläche aufweisen. Die zweite Seite der Schicht kann eine glatte bzw. glänzende Oberfläche aufweisen. Die Schicht kann beispielsweise aus einem entsprechenden Metall gefertigt sein. Dabei kann die zweite Seite spiegelnd oder nach Art eines Spiegels ausgebildet sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Schicht auf die Lichtleiteinrichtung aufgebracht wird und die erste Seite der Schicht durch ein entsprechendes Verfahren zur Oberflächenbehandlung bearbeitet wird, damit diese eine raue Oberfläche aufweist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass durch diese Schicht eine Polarisation des einfallenden Lichts verändert wird. Beispielsweise kann die Schicht nach Art eines Polarisationsfilters ausgebildet sein. Durch die Schicht kann beispielsweise die Polarisation des eintreffenden Lichts gedreht werden. Die Schicht bzw. die Lichtleiteinrichtung kann auch nach Art eines optischen Isolators bzw. nach Art einer optischen Diode ausgebildet sein. Diese kann für Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung durchlässig sein, lenkt aber in der Gegenrichtung Licht mit einer beliebigen Polarisation ab. Auch auf diese Weise kann verhindert werden, dass Streulicht auf den optischen Sensor trifft.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtleiteinrichtung zumindest teilweise aus einem transparenten Material gefertigt. In einer günstigen Ausgestaltung kann die Lichtleiteinrichtung bzw. die Streulichtblende vollständig aus einem transparenten Material gefertigt sein. Beispielsweise kann die Lichtleiteinrichtung aus einem transparenten Kunststoff gefertigt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Lichtleiteinrichtung, welche dem Aufnahmebereich bzw. der Sichtachse des optischen Sensors zugewandt ist, mit einem entsprechenden Verfahren bearbeitet wird, sodass dieses eine raue bzw. für das Licht durchlässige Oberfläche aufweist. Durch die Verwendung eines transparenten Materials ergibt sich der Vorteil, dass die Streulichtblende in der bestimmungsgemäßen Anordnung in dem Fahrzeug für den Fahrer zumindest teilweise transparent erscheint. Dies eignet sich insbesondere, wenn die Streulichtblende an der Windschutzscheibe oder der Heckscheibe des Fahrzeugs angeordnet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Lichtleiteinrichtung eine Mehrzahl von Lichtleitern. Beispielsweise können eine Mehrzahl von parallel angeordneten Lichtleitern verwendet werden. Diese Lichtleiter können entsprechende Einkoppelbereiche bzw. Öffnungen aufweisen, durch welche das Streulicht in die jeweiligen Lichtleiter eindringen kann. Diese Lichtleiter weisen zudem den Vorteil auf, dass diese flexibel sind und somit die Ausrichtung der Lichtleiter an das einfallende Streulicht angepasst werden kann. Beispielsweise können die Enden der jeweiligen Lichtleiter den jeweiligen Bereichen zugewandt werden, in denen üblicherweise Streulicht auftritt. Diese Lichtleiter können auf kostengünstige Weise bereitgestellt werden und an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
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Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Lichtleiteinrichtung einen Auskoppelbereich zum Auskoppeln des in der Lichtleiteinrichtung geführten Lichts aufweist. Wie bereits erläutert, wird das Licht, welches in die Lichtleiteinrichtung eingekoppelt wird, zumindest bereichsweise entlang der Lichtleiteinrichtung geführt. Dabei kann die Lichtleiteinrichtung grundsätzlich plattenförmig ausgebildet sein oder eine dreidimensionale Formgebung aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere Lichtleiteinrichtungen verwendet werden, welche zusammengefügt sind. Die Lichtleiteinrichtung kann auch durch eine Mehrzahl von Lichtleitern gebildet sein. Dabei kann die Lichtleiteinrichtung eine Auskoppelfläche aufweisen, durch welche das in der Lichtleiteinrichtung geführte Licht wieder ausgekoppelt werden kann. Diese Auskoppelfläche kann derart ausgestaltet bzw. angeordnet sein, dass das Licht bei der bestimmungsgemäßen Anordnung der Streulichtblende in dem Fahrzeug seitlich bzw. parallel zu der Fahrzeugscheibe ausgekoppelt wird. Damit kann erreicht werden, dass das einfallende Streulicht den Fahrer des Fahrzeugs nicht blendet.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Streulichtblende eine Absorptionseinrichtung auf, welche an die Lichtleiteinrichtung angrenzt und welche dazu eingerichtet ist, das in der Lichtleiteinrichtung geführte Licht zumindest teilweise zu absorbieren. Beispielsweise kann die Absorptionseinrichtung auf einer Seite der Lichtleiteinrichtung angeordnet sein, welche der Sichtachse des optischen Sensors bzw. dem Aufnahmebereich abgewandt ist. Somit kann das Licht, welches in der Lichtleiteinrichtung geführt ist, an die Absorptionseinrichtung übertragen werden. Diese Absorptionseinrichtung kann dann das Licht absorbieren. Diese Absorptionseinrichtung kann aus einem Material mit einer rauen Oberfläche gefertigt sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Absorptionseinrichtung durch einen Vlies oder dergleichen gebildet wird. Im Vergleich zu bekannten Streublenden, welche lediglich ein absorbierendes Material bzw. eine Absorptionseinrichtung umfassen, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Streulichtblende der Vorteil, dass die Absorptionseinrichtung durch die darüber liegende Lichtleiteinrichtung vor Beschädigungen geschützt ist.
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Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung für ein Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Streulichtblende und einen optischen Sensor. Wie bereits erläutert, kann der optische Sensor als Kamera ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der optische Sensor als Lidar-Sensor ausgebildet ist. Dabei kann zumindest ein Teil des optischen Sensors in dem Aufnahmebereich der Streulichtblende angeordnet werden. Wenn es sich bei dem optischen Sensor um eine Kamera handelt, kann beispielsweise das Objektiv der Kamera zumindest bereichsweise in dem Aufnahmebereich angeordnet werden. Wenn es sich bei dem optischen Sensor um einen optischen Abstandssensor oder um einen Lidar-Sensor handelt, kann dieser optische Sensor derart an der Streulichtblende angeordnet werden, dass der optische Sensor durch den Aufnahmebereich hindurch optische Signale aussenden kann und diese durch den Aufnahmebereich wieder empfangen kann.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug erfasst eine erfindungsgemäße Sensoranordnung. Dabei ist die Streulichtblende der Sensoranordnung an einer Fahrzeugscheibe des Fahrzeugs angeordnet. Bei der Fahrzeugscheibe kann es sich insbesondere um eine Windschutzscheibe oder um eine Heckscheibe des Fahrzeugs handeln. Das Fahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Streulichtblende vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensoranordnung sowie für das erfindungsgemäße Fahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches eine Sensoranordnung mit einem optischen Sensor und einer Streulichtblende aufweist;
- 2 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung mit einem optischen Sensor und einer Streulichtblende gemäß dem Stand der Technik; und
- 3 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Streulichtblende gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1, welches vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet ist, in einer Draufsicht. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Sensoranordnung 2, welche wiederum einen optischen Sensor 3 sowie eine Streulichtblende 4 umfasst. Die Sensoranordnung 2 ist hinter einer Fahrzeugscheibe 5 angeordnet. In dem vorliegenden Beispiel ist die Sensoranordnung 2 hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs 1 angeordnet.
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Der optische Sensor 3 ist vorliegend als Kamera ausgebildet. Mittels des optischen Sensors 3 können Sensordaten bereitgestellt werden, welche eine Umgebung 6 des Fahrzeugs 1 beschreiben. Diese Sensordaten bzw. Bilddaten können an eine entsprechende Recheneinrichtung oder ein Steuergerät (vorliegend nicht dargestellt) übertragen werden und entsprechend ausgewertet werden. Der optische Sensor 3 kann insbesondere Teil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs 1 sein. Grundsätzlich kann das Fahrzeug 1 mehrere Sensoranordnungen 2 umfassen.
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2 zeigt in einer schematisch geschnittenen Seitenansicht eine Sensoranordnung 2 gemäß dem Stand der Technik sowie einen Teil einer Fahrzeugscheibe 5 bzw. der Windschutzscheibe. Hier ist zu erkennen, dass die Streulichtblende 4 einen Aufnahmebereich 7 aufweist, in welchem ein Teil des optischen Sensors 3 angeordnet ist. Vorliegend ist ein Objektiv 8 des optischen Sensors 3 bzw. der Kamera in dem Aufnahmebereich 7 angeordnet. Die Streulichtblende 4 ist dabei im Wesentlichen trichterförmig bzw. in Form einer vierseitigen Pyramide ausgebildet, wobei sich ein Bereich, der durch die Streulichtblende 4 begrenzt ist, zu dem Aufnahmebereich 7 hin verjüngt. Ferner ist zu erkennen, dass die Streulichtblende 4 mit der Fahrzeugscheibe 5 bzw. der Windschutzscheibe verbunden ist. Durch die Ausgestaltung bzw. durch die Formgebung der Streulichtblende 4 ergibt sich ein Sichtfeld der Kamera bzw. des optischen Sensors 3, wobei das Sichtfeld vorliegend durch die gestrichelten Linien 9 veranschaulicht ist.
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Die in 2 gezeigte Streulichtblende 4 gemäß dem Stand der Technik kann beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein. Hierbei kann Licht 10, welches durch die Fahrzeugscheibe 5 auf die Streulichtblende 4 trifft, zu dem Objektiv 8 der Kamera bzw. zu dem Aufnahmebereich 7 reflektiert werden. Dabei ist beispielhaft der Pfad des Lichts gezeigt, welches nicht vollständig von der Streulichtblende 4 absorbiert wird und somit zu dem optischen Sensor 3 reflektiert wird.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt einer Streulichtblende 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei weist die Streulichtblende 4 eine Lichtleiteinrichtung 11 auf. In diese Lichtleiteinrichtung 11 wird das auf die Lichtleiteinrichtung 11 auftreffende Licht 10 zum überwiegenden Teil eingekoppelt. Im Anschluss daran wird das Licht 10 innerhalb der Lichtleiteinrichtung 11 an Grenzflächen 12 der Lichtleiteinrichtung 11 reflektiert und somit innerhalb der Lichtleiteinrichtung 11 transportiert. Die Lichtleiteinrichtung 11 kann aus einem transparenten Material, beispielsweise aus einem transparenten Kunststoff oder dergleichen, gefertigt sein.
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Darüber hinaus umfasst die Streulichtblende 4 eine optionale Schicht 13, welche auf die Lichtleiteinrichtung 11 aufgebracht ist. Diese Schicht 13 weist eine erste Seite 14 auf, welche bei der bestimmungsgemäßen Anordnung der Sensoranordnung 2 einer Sichtachse des optischen Sensors 3 zugewandt ist. Durch diese erste Seite 14 der Schicht 13 kann das Licht 10 hindurch dringen. Die erste Seite 14 der Schicht 13 kann insbesondere eine raue Oberfläche aufweisen. Darüber hinaus weist die Schicht 13 eine zweite Schicht 15 auf, welche der ersten Schicht 14 gegenüber liegt. An dieser zweiten Seite 15 der Schicht 13 wird das Licht 10 reflektiert. Die zweite Seite 15 kann bevorzugt spiegelnd oder reflektierend ausgebildet sein. Die Schicht 13 kann beispielsweise aus einem entsprechenden Metall gefertigt sein, wobei die erste Seite 14 durch ein entsprechendes Verfahren der Oberflächenbehandlung aufgeraut wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Licht 10 innerhalb der Lichtleiteinrichtung 11 geführt wird und somit nicht in Richtung des optischen Sensors 3 reflektiert wird. Darüber hinaus kann das Licht 10 an einem entsprechenden Auskoppelbereich seitlich aus der Streulichtblende 4 ausgekoppelt werden.
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In dem vorliegenden Beispiel umfasst die Streulichtblende 4 zudem eine optionale Absorptionseinrichtung 16. Mittels dieser Absorptionseinrichtung 16, die aus einem absorbierenden Material, wie beispielsweise einem Vlies oder dergleichen gefertigt sein kann, kann das Licht 10 absorbiert werden. Die Absorptionseinrichtung 16 ist auf einer Seite 17 der Lichtleiteinrichtung 11 angeordnet, welche der Schicht 13 bzw. einer Sichtachse des optischen Sensors 3 abgewandt ist.
