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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Monitorsystem für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Monitorsystem, das dazu eingerichtet ist, einen konventionellen Außenspiegel abzulösen.
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Ein Fahrzeug umfasst einen linken oder rechten Außenspiegel, der dazu eingerichtet ist, einem Fahrer im Innenraum des Fahrzeugs einen Blick auf einen seitlich hinter dem Fahrzeug liegenden Bereich zu ermöglichen. Ein solcher Außenspiegel kann wenig aerodynamisch sein und eine Linienführung des Fahrzeugs beeinträchtigen. Der Außenspiegel muss eine vorbestimmte Mindestgröße aufweisen, um einen vorbestimmten Bereich bezüglich des Fahrzeugs vollständig und erkennbar darzustellen.
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Es wurde vorgeschlagen, einen Außenspiegel durch ein Kamera-Monitorsystem (Camera Monitor System, CMS) zu ersetzen. Dabei ist eine Kamera seitlich am Fahrzeug befestigt und dazu eingerichtet, ein Umfeld des Fahrzeugs abzutasten. Im Innenraum ist eine Anzeigeeinrichtung angebracht, die dazu eingerichtet ist, eine Abtastung der Kamera darzustellen. Optional ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, um eine von der Kamera bereitgestellte Abtastung in Echtzeit anzupassen, beispielsweise mittels einer geometrischen Entzerrung. Außerdem kann die Steuervorrichtung dem dargestellten Bild eine weitere Information überlagern, beispielsweise ein Symbol, falls sich in einem toten Winkel der Kamera ein Fahrzeug befindet.
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Derartige Kamera-Monitorsysteme sind üblicherweise fest am Fahrzeug verbaut und auf einen vorbestimmten Einsatzzweck optimiert. Eine Anpassung an einen anderen Einsatzzweck ist üblicherweise nicht vorgesehen. Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe eines flexibleren Kamera-Monitorsystems für ein Fahrzeug.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Monitorsystem für ein Fahrzeug eine Kamera zur Anbringung seitlich an dem Fahrzeug; eine Anzeigeeinrichtung zur Anbringung im Innenraum des Fahrzeugs; wobei die Anzeigeeinrichtung dazu eingerichtet ist, ein von der Kamera bereitgestelltes Bild darzustellen; und einen Aktor zur Bewegung der Kamera in verschiedene Positionen quer zum Fahrzeug.
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Die Positionen liegen bevorzugt in unterschiedlichen Abständen von einer Längsachse des Fahrzeugs. Dadurch kann die Kamera unterschiedliche Perspektiven einnehmen, sodass das Monitorsystem verbessert an unterschiedliche Einsatzzwecke angepasst werden kann. Beispielsweise kann die Kamera platzsparend nahe am Fahrzeug positioniert werden, wenn das Fahrzeug auf engem Raum geparkt werden soll. Die Gefahr einer Verletzung einer passierenden Person oder einer Beschädigung der Kamera kann verringert sein.
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Es können beliebig viele Positionen unterstützt sein. In einer Ausführungsform sind zumindest eine innere Position, in der die Kamera innerhalb eines Umrisses des Fahrzeugs liegt, und zumindest eine äußere Position, in der die Kamera außerhalb des Umrisses des Fahrzeugs liegt, vorgesehen. Der Umriss bezieht sich dabei auf einen Querschnitt des Fahrzeugs im Bereich der Kamera. Anders ausgedrückt liegt die Kamera in der äußeren Position außerhalb einer Außenhaut des Fahrzeugs und in der inneren Position innerhalb. In der inneren Position kann die Kamera verbessert geschützt sein, beispielsweise gegen Verschmutzung oder Diebstahl. In der äußeren Position kann die Kamera verbracht werden, während das Fahrzeug in Benutzung ist. Eine Befestigung der Kamera muss nur aerodynamischen und fahrdynamischen Belastungen widerstehen und nicht auf eine mechanische Belastung im Stillstand des Fahrzeugs ausgelegt sein. Das Monitorsystem kann dadurch einfacher, leichter und eleganter konzipiert sein.
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Bevorzugt ist auf einer Außenseite der Kamera eine Abdeckung angebracht, die eine Aussparung in der Außenhaut des Fahrzeugs verschließt, wenn sich die Kamera in der inneren Position befindet. Dabei ist bevorzugt, dass der Aktor dazu eingerichtet ist, die Kamera zwischen der inneren und der äußeren Position durch die Aussparung zu bewegen. Ein Arm zur Befestigung der Kamera kann sich je nach deren Position durch die Aussparung erstrecken. Die Außenhaut des Fahrzeugs kann durch ein beliebiges Element definiert sein, das im Bereich der Aussparung angebracht ist, beispielsweise ein Fahrzeugblech oder ein Kunststoffteil.
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Durch die Abdeckung kann die Kamera weiter verbessert in der inneren Position geschützt aufgenommen sein. Die auf diese Weise verborgene Kamera kann eine äußere Erscheinung des Fahrzeugs positiv beeinflussen. Außerdem kann die Abdeckung die Kamera weiter verbessert in der inneren Position schützen, beispielsweise wenn das Fahrzeug gereinigt wird, etwa in einer Waschstraße.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Monitorsystem eine Reinigungseinrichtung für einen optischen Teil der Kamera, wenn die Kamera innerhalb des Umrisses des Fahrzeugs liegt. Dazu kann die Reinigungseinrichtung teilweise oder vollständig innerhalb des Umrisses liegen. In einer Ausführungsform kann im Bereich der Aussparung ein Abstreifer vorgesehen sein, der den optischen Teil der Kamera mechanisch reinigt, wenn die Kamera zwischen der inneren und der äußeren Position bewegt wird. Der Abstreifer kann angefeuchtet und/oder bewegt werden, um den Reinigungseffekt zu unterstützen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Reinigungseinrichtung dazu eingerichtet, den optischen Teil der Kamera mittels eines Fluids zu spülen. Das Fluid kann beispielsweise Druckluft oder eine wässrige Flüssigkeit umfassen. Der Flüssigkeit kann ein Reinigungsmittel beigemischt sein. Die Kamera kann in der inneren Position gereinigt werden, wenn sie für den Betrieb des Fahrzeugs nicht benötigt wird. Die Reinigungseinrichtung kann derart gestaltet sein, dass der optische Teil verbessert gereinigt wird, beispielsweise indem die Kamera in einen geschlossenen oder teilweise geschlossenen Reinigungsbehälter bewegt wird. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass ein Reinigungsfluid einen guten Reinigungseffekt auf den optischen Teil der Kamera hat. Der optische Teil kann insbesondere eine äußere Linse oder eine Deckscheibe der Kamera umfassen.
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Es ist weiter bevorzugt, dass mehrere äußere Positionen vorgesehen sind, in denen die Kamera unterschiedlich weit außerhalb eines Umrisses des Fahrzeugs liegt. Die Kamera kann dabei unterschiedliche Abstände von der Außenhaut oder der Längsachse des Fahrzeugs einnehmen. Eine Bewegung der Kamera zwischen den äußeren Positionen kann in Querrichtung des Fahrzeugs verlaufen. Die Querrichtung erstreckt sich üblicherweise horizontal.
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Dadurch kann die Kameraperspektive unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann eine weiter außen liegende Position angesteuert werden, wenn das Fahrzeug rückwärts eingeparkt werden soll, und eine weiter innen liegende, wenn das Fahrzeug auf einer Autobahn unterwegs ist.
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Es ist besonders bevorzugt, dass eine erweiterte Position vorgesehen ist, die einem Betrieb des Fahrzeugs mit Anhänger zugeordnet ist. Die erweiterte Position kann weiter von der Außenhaut bzw. der Längsachse des Fahrzeugs entfernt sein als eine äußere Position, die für eine Stadt- oder Autobahnfahrt verwendet werden kann. Die erweiterte Position kann so weit von der Längsachse des Fahrzeugs entfernt sein, dass ein Anhänger mit maximal zulässiger Breite von der Kamera aus vorschriftsmäßig eingesehen werden kann. Dazu muss ein Abtastbereich der Kamera üblicherweise eine breiteste Stelle des Anhängers vollständig erfassen. Ist die Breite des Anhängers beispielsweise auf 2,55 m begrenzt, so kann ein Abstand der Kamera bzw. ihrer optischen Achse von der Längsachse des Fahrzeugs in der erweiterten Position mindestens ca. 1,28 m betragen. Der Aktor kann die Kamera in der erweiterten Position maximal von der Längsachse entfernen.
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In einer ersten Variante des Monitorsystems umfasst der Aktor einen linearen Aktor. Der lineare Aktor kann beispielsweise als hydraulischer oder pneumatischer Zylinder oder in Form eines Spindeltriebs vorgesehen sein. Ein Verstellbereich des linearen Aktors kann groß sein. Durch passende Dimensionierung einer Spindel beziehungsweise eines Zylinders kann entweder eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit oder eine hohe Betätigungskraft erzielt werden.
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In einer zweiten Variante ist der Aktor dazu eingerichtet, die Kamera um eine vorbestimmte Drehachse zu schwenken. Die Drehachse verläuft bevorzugt horizontal und insbesondere im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Fahrzeugs. Die Drehachse kann unterhalb oder oberhalb der Kamera liegen, sodass die Kamera um die Drehachse ein- und ausgeschwenkt werden kann. Ein Schwenkbereich der Kamera kann durch Anpassung eines Abstands der Kamera von der Drehachse beeinflusst werden.
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug ein hierin beschriebenes Monitorsystem. Weiter bevorzugt sind wenigstens zwei Monitorsysteme vorgesehen, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs angebracht sind. Insbesondere können ein linkes und ein rechtes Monitorsystem vorgesehen sein. Beim linken Monitorsystem ist die Kamera links vom Fahrzeug und beim rechten rechts davon angebracht. Üblicherweise ist eine Anzeigeeinrichtung auf derjenigen Seite des Fahrzeugs angebracht, auf der die ihr zugeordnete Kamera platziert ist.
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Das Fahrzeug umfasst bevorzugt üblicherweise eine Seitentür mit einem Türgriff an der Außenseite. Dabei kann die Kamera unmittelbar vor oder unmittelbar hinter dem Türgriff angebracht sein. In einer vorbestimmten Position kann die Kamera mit dem Türgriff eine aerodynamische Einheit bilden. Ein Spalt zwischen der Kamera und dem Türgriff kann klein sein und beispielsweise unter ca. 5 mm betragen. Diese Anordnung zwischen Kamera und Türgriff kann insbesondere eingenommen werden, wenn sich die Kamera in einer Position möglichst nahe der Längsachse des Fahrzeugs befindet. Dabei liegt die Kamera oder ein an ihr angebrachter Abschluss außerhalb eines Fahrzeugumrisses.
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Die Kamera kann an der Seitentür oder einem daran angrenzenden Element, insbesondere einer anderen Seitentür oder einem Chassis des Fahrzeugs, angebracht sein. In einer Ausführungsform ist die Seitentür hinten am Fahrzeug angeschlagen und der Türgriff befindet sich vorne, wobei die Kamera außerhalb der Seitentür und in Fahrtrichtung vor der Kamera angebracht ist.
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Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines hierin beschriebenen Monitorsystems Schritte des Bestimmens eines Fahrzustands des Fahrzeugs; und des Bewegens der Kamera in eine dem Fahrzustand zugeordnete Position.
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Das Verfahren kann ganz oder teilweise mittels einer Steuervorrichtung ausgeführt werden, die zur Steuerung des Monitorsystems eingerichtet ist. Dazu kann die Steuervorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, die als programmierbarer Mikrocomputer oder Mikrocontroller ausgebildet ist. Das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen und ist optional auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf das Monitorsystem übertragen werden und umgekehrt.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein Monitorsystem in einem Fahrzeug;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Monitorsystems;
- 3 bis 9 ein Monitorsystem in einer ersten Variante; und
- 10 bis 13 ein Monitorsystem in einer zweiten Variante
illustriert.
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1 zeigt ein Monitorsystem 100 an einem Fahrzeug 105. Das Fahrzeug 105 umfasst bevorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftrad, einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder einen Bus. Das Monitorsystem 100 kann auch an einem anderen Fahrzeug eingesetzt werden, beispielsweise einem Bau- oder Sonderfahrzeug. Das Monitorsystem 100 ist dazu eingerichtet, einen üblichen Außenspiegel am Fahrzeug 105 zu ersetzten. Rein exemplarisch ist das dargestellte Monitorsystem 100 dazu eingerichtet, einen linken Außenspiegel zu ersetzen; eine entsprechende Ausführungsform für einen rechten Außenspiegel ist ebenfalls möglich.
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Das Monitorsystem 100 umfasst eine Kamera 110, eine Anzeigeeinrichtung 115 sowie bevorzugt eine Steuervorrichtung 120. Die Kamera 110 ist dazu eingerichtet, einen vorbestimmten Abschnitt eines Umfelds des Fahrzeugs 105 abzutasten und ein korrespondierendes Bild bereitzustellen. Die Steuervorrichtung 120 kann das Bild bearbeiten oder unbearbeitet an die Anzeigeeinrichtung 115 weiterleiten. In einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 120 dazu eingerichtet, die Kamera 110 zu steuern, beispielsweise bezüglich einer Brennweite, einer Lichtverstärkung oder einer Belichtungszeit.
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Die Anzeigeeinrichtung 115 umfasst üblicherweise einen Bildschirm, beispielsweise auf der Basis von LCD oder LED. Die Anzeigeeinrichtung 115 kann jedoch auch einen Projektor umfassen. In einer Ausführungsform ist die Anzeigeeinrichtung 115 als Head-up-Anzeige (Head-up-Display, HUD) ausgeführt.
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Das Monitorsystem 100 umfasst ferner einen Aktor 125, der dazu eingerichtet ist, die Kamera 110 in unterschiedliche Positionen zu bewegen. Die Kamera 110 ist seitlich am Fahrzeug 105 angebracht und der Aktor 125 ist dazu eingerichtet, die Kamera 110 in Querrichtung zu bewegen. Die Positionen der Kamera 110 unterscheiden sich bevorzugt in ihren Abständen zu einer Längsachse 130 oder einer Außenhaut 135 des Fahrzeugs 105. Bevorzugt ist in der Außenhaut 135 eine Aussparung 140 vorgesehen, durch die sich ein Abschnitt des Aktors 125, der Kamera 110 oder eines Arms 145 zwischen dem Aktor 125 und der Kamera 110 erstrecken kann. An der Kamera 110 kann eine Abdeckung 150 angebracht sein, um die Aussparung 140 zu verschließen, wenn sich die Kamera 110 in einer der Längsachse 130 am nächsten liegenden Position befindet. Diese Position kann vollständig oder teilweise außerhalb der Außenhaut 135 oder auch auf einer Innenseite liegen.
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Das Fahrzeug 105 kann eine Seitentür 155 umfassen. Dabei kann die Kamera 110 vor, in oder hinter der Seitentür 155, bezogen auf eine übliche Fahrtrichtung oder die Längsachse 130 des Fahrzeugs 105, angebracht sein. Zum Entriegeln der Seitentür 155 kann auf der Außenseite ein Türgriff 160 vorgesehen sein. Die Kamera 110 oder die Abdeckung 150 können unmittelbar vor oder unmittelbar hinter dem Türgriff 160 angeordnet sein. In einer vorbestimmten Position der Kamera 110 können der Türgriff 160 und die Kamera 110 bzw. die Abdeckung 150 aerodynamisch fließend ineinander übergehen.
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Optional ist eine Reinigungseinrichtung 165 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, die Kamera 110 oder einen Teil davon zu reinigen. Während der Reinigung liegt die Kamera 110 in einer vorbestimmten Position oder bewegt sich zwischen zwei vorbestimmten Positionen. Insbesondere kann die Kamera 110 gereinigt werden, wenn sie auf der Innenseite der Außenhaut 135 liegt, dorthin oder von dort wegbewegt wird. Die Reinigungseinrichtung 165 kann durch die Steuervorrichtung 120 gesteuert werden. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Steuervorrichtung 120 dazu eingerichtet ist, den Aktor 125 und die Reinigungseinrichtung 165 aufeinander abgestimmt anzusteuern. Die Steuerung des Aktors 125 und/oder der Reinigungseinrichtung 165 kann in Abhängigkeit eines Fahrzustands des Fahrzeugs 105 erfolgen. Die Steuervorrichtung 120 kann mittels einer Schnittstelle 170 mit einer Einrichtung an Bord des Fahrzeugs 105 verbunden werden, die dazu eingerichtet ist, einen Hinweis auf einen Fahrzustand bereitzustellen. Verschiedenen Fahrzuständen können unterschiedliche Positionen der Kamera 110 zugeordnet sein und die Steuervorrichtung 120 kann die Kamera 110 mittels des Aktors 125 in die zugeordneten Positionen bewegen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Steuern eines Monitorsystems 100. Das Verfahren 200 kann insbesondere mittels der Steuervorrichtung 120 ausgeführt werden.
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In einem ersten Schritt 205 kann ein Fahrzustand des Fahrzeugs 105 bestimmt werden. Dazu kann eine entsprechende Anfrage über die Schnittstelle 170 ausgesandt und/oder eine Nachricht bezüglich des Fahrzustands empfangen werden.
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In einem Schritt 210 kann eine dem Fahrzustand zugeordnete Position der Kamera 110 bestimmt werden. Einem stillstehenden oder parkenden Fahrzeug 105 kann beispielsweise eine Position zugeordnet sein, bei der die Kamera 110 einen minimalen Abstand von der Längsachse 130 aufweist. In einem üblichen Fahrbetrieb kann die Kamera 110 in eine zweite Position verbracht werden, in der sie einen vorbestimmten Abstand von der Außenhaut 135 hat. Eine weiter außen liegende dritte Position kann eingenommen werden, wenn das Fahrzeug 105 mit einem Anhänger verbunden ist. Diese Position oder eine andere außerhalb der zweiten Position liegende kann angesteuert werden, wenn das Fahrzeug 105 manövriert wird, insbesondere rückwärts, unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit und/oder mit einem vorbestimmten Lenkwinkel.
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In einem Schritt 215 kann die Kamera 110 mittels des Aktors 125 in die bestimmte Position gefahren werden. Sollte die Position nicht erreichbar sein, beispielsweise wegen eines Hindernisses oder eines Defekts, so kann eine Ersatzposition angesteuert werden. Die Ersatzposition kann auf einer inneren oder äußeren Seite benachbart zur ursprünglich gewünschten Position liegen.
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Es ist zu beachten, dass die Position der Kamera 110 auch manuell gewählt werden statt auf der Basis des Fahrzustands bestimmt werden kann.
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3 bis 9 zeigen ein Monitorsystem 100 in einer ersten Variante. Dabei ist der Aktor 125 dazu eingerichtet, die Kamera 110 mittels des Arms 145 linear quer zur Fahrtrichtung bzw. der Längsachse 130 zu bewegen.
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3 und 4 zeigen eine Ansicht des Fahrzeugs 105 von seiner rechten Seite, an der die Kamera 110 angeordnet ist. Die Seitentür 155 ist nicht dargestellt.
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In 3 befindet sich die Kamera 110 in ihrer innersten, der Längsachse 130 am weitesten zugewandten Position. Dabei befindet sie sich exemplarisch innerhalb der Außenhaut 135. Auf der Außenseite liegt die Abdeckung 150 an der Außenhaut 135 an und verdeckt die Aussparung 140.
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In 4 ist die Kamera 110 in eine vorbestimmte Position außerhalb der Außenhaut 135 bewegt. Der Arm 145 erstreckt sich durch die Aussparung 140 bis zur Kamera 110 und der Abdeckung 150.
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5 und 6 zeigen eine ähnliche Ausführungsform aus einer Perspektive von oben. Im Unterschied zu den 3 und 4 ist hier die Kamera 110 auf einer linken Fahrzeugseite angebracht. 5 zeigt die Kamera 110 in ihrer inneren Position, 6 in einer äußeren Position. In der inneren Position schließt die Abdeckung 150 aerodynamisch möglichst unmittelbar an den Türgriff 160 der Seitentür 155 an.
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In 6 ist die Kamera 110 in Querrichtung über Umrisse des Türgriffs 160 hinaus ausgefahren. Exemplarisch sind eine vordere und eine hintere Kamera 110 am Arm 145 angebracht. 6 zeigt eine schematische Darstellung ähnlich 5, wobei der innerhalb der Außenhaut 135 liegende Arm 145 und die Reinigungseinrichtung 165 sichtbar sind. Für die vordere und die hintere Kamera 110 können separate Reinigungseinrichtungen 165 vorgesehen sein. Eine erste Reinigungseinrichtung 165 kann eine Kamera 110 mit einem Fluid spülen, eine zweite Reinigungseinrichtung 165 umfasst eine Wischlippe, die über die Kamera 110 streicht, wenn diese aus der dargestellten Position nach außen bewegt wird.
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8 und 9 zeigen Seitenansichten des Fahrzeugs 105 bei geschlossener Seitentür 155. In 8 liegt die Kamera 110 in ihrer inneren Position und die Abdeckung 150 schließt hinter dem Türgriff 160 an. In 9 ist die Kamera 110 nach außen ausgefahren.
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10 bis 13 zeigen ein Monitorsystem 100 in einer zweiten Variante. Dabei ist der Aktor 125 dazu eingerichtet, die Kamera 110 um eine vorbestimmte Drehachse zu schwenken, um sie zwischen verschiedenen Positionen zu bewegen.
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10 und 11 zeigen eine Frontalansicht eines Fahrzeugs 105 mit einem Monitorsystem 100. In 10 befindet sich die Kamera 110 in ihrer inneren Position und ist nicht sichtbar. Die Aussparung 140 ist durch die Abdeckung 150 abgedeckt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Abdeckung 150 in der Aussparung 140 versenkt, sodass sie horizontale und vertikale Linien der Außenhaut 135 fortsetzt.
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In 11 ist die Kamera 110 in eine äußere Position ausgefahren. Dazu ist die Abdeckung 150 um eine Drehachse 305, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse 130 des Fahrzeugs 105 verläuft, ausgeschwenkt. Die Drehachse 305 liegt bevorzugt an einem oberen oder unteren Ende der Abdeckung 150. Der Arm 145 kann einstückig ausgeführt sein oder ein Gelenk mit einer weiteren Drehachse aufweisen, die zur Drehachse 305 parallel verlaufen kann.
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12 und 13 zeigen Ansichten eines Fahrzeugs 105 von schräg links vorne. In 12 befindet sich die Kamera 110 in der Position wie in 10; in 13 in der Position von 11.
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Bezugszeichen
- 100
- Monitorsystem
- 105
- Fahrzeug
- 110
- Kamera
- 115
- Anzeigeeinrichtung
- 120
- Steuervorrichtung
- 125
- Aktor
- 130
- Längsachse
- 135
- Außenhaut
- 140
- Aussparung
- 145
- Arm
- 150
- Abdeckung
- 155
- Seitentür
- 160
- Türgriff
- 165
- Reinigungseinrichtung
- 170
- Schnittstelle
- 200
- Verfahren
- 205
- Fahrzustand bestimmen
- 210
- zugeordnete Kamera Position bestimmen
- 215
- Position einstellen
- 305
- Drehachse
