DE102022114785B3

DE102022114785B3 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022114785B3
Application number: DE102022114785.1A
Authority: DE
Inventors: Oleg Loginenko; Thomas Maag; Hagen Rakus; Boris Thielbeer
Original assignee: Volkswagen AG; Cariad SE
Current assignee: Volkswagen AG; Cariad SE
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2042-06-14
Also published as: WO2023241924A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundscheibe (8) für ein Kraftfahrzeug (1). Die Verbundscheibe umfasst zwei Scheibenelemente (11, 12), die an gegenüberliegenden Seiten eines Verbundelements (13) angeordnet sind. Das Verbundelement (13) weist relativ entlang einer Oberfläche (8b, 8c) der Verbundscheibe (8) einen Dickeverlauf (D) auf. Zum Herstellen der Verbundscheibe (8) wird zunächst ein Durchsichtbereich (9) einer Umgebungskamera (5) des Kraftfahrzeugs (1), die in einem Innenraum (2) angeordnet ist, bestimmt. Anschließend wird in einer Optimierungsroutine die Abbildungscharakteristik des mittels der Umgebungskamera (5) erfassten Abbilds der Umgebung (3) mit einer vorgegebenen Sollabbildungscharakteristik für verschiedene Dickeverlaufsprofile verglichen. Anhand dessen wird anschließend ein Gütewert für die jeweilige Abbildungscharakteristik bestimmt. Auf Basis der Gütewerte wird schließlich ein Optimaldickeverlauf für das Verbundelement (13) bestimmt. Der Optimaldickeverlauf wird als Dickeverlauf (D) zumindest in dem Durchsichtbereich (9) festgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug. Die entsprechende Verbundscheibe kann somit in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Es kann somit ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Verbundscheibe geben. Die Verbundscheibe weist dabei ein erstes Scheibenelement und ein zweites Scheibenelement auf, die an gegenüberliegenden Seiten eines Verbundelements angeordnet sind. Das Verbundelement weist relativ entlang zu einer Oberfläche der Verbundscheibe einen Dickeverlauf auf.
Als eine Fahrzeugscheibe, wie zum Beispiel eine Windschutzscheibe, wird heutzutage üblicherweise eine sogenannte Verbundscheibe eingesetzt. Eine Verbundscheibe wird auch als Verbundglas oder Verbundsicherheitsglas bezeichnet. Bei einer Verbundscheibe handelt es sich um ein Laminat aus mindestens zwei Scheibenelementen, wie zum Beispiel Glasscheiben, die jeweils durch eine Zwischenschicht, zum Beispiel aus Kunststoff miteinander verbunden sind. Die Zwischenschicht kann somit ein Verbundelement ausbilden. Es ergibt sich eine sandwichartige Struktur, bei der die Glasscheiben jeweils gegenüberliegende Außenschichten darstellen und die Zwischenschicht eine Mittelschicht ausbildet.
Die Zwischenschicht kann zum Beispiel als Folie ausgebildet sein. In bekannter Weise erfüllt die Zwischenschicht eine Sicherheitsfunktion: sie wirkt durchschlaghemmend. Das heißt, sie kann Bruchstücke nach einer Beschädigung der Glasscheiben, zum Beispiel durch einen Unfall, zusammenhalten. Es können sich insbesondere keine Glassplitter ablösen.
Neben der Sicherheitsfunktion kann die Zwischenschicht auch zusätzliche Funktionen erfüllen. Zum Beispiel kann die Zwischenschicht zur Schalldämmung eingesetzt werden.
Eine weitere Funktion kann darin bestehen, die Zwischenschicht als aktives optisches Element für eine Kamera zur Umgebungserfassung oder Umgebungserkennung des Kraftfahrzeugs einzusetzen. Die Kamera kann in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs verbaut sein und durch die Verbundscheibe die Fahrzeugumgebung oder das Fahrzeugumfeld erfassen.
Aus der US 2017/0341347 A1 ist eine Verbundscheibe bekannt, deren Zwischenschicht zum Vermeiden von optischen Verzerrungen eines mittels einer Fahrzeugkamera erfassten Kamerabilds ausgebildet ist. Dazu weist die Zwischenschicht in einem Randbereich eines Sichtfelds der Kamera einen für sichtbares Licht undurchlässigen Abschnitt auf. Zudem kann Die Verbundscheibe in einem Querschnitt entlang einer Oberfläche eine keilförmige Grundform aufweisen, sodass sich die Verbundscheibe von einer oberen Kante zu einer unteren Kante verjüngt.
Eine weitere Funktion zur optischen Korrektur, kann darin bestehen, die Zwischenschicht zum Vermeiden von Doppelbildern oder Geisterbildern für ein sogenanntes Head-up-Display (HUD - Kopf-oben-Anzeige) eines Kraftfahrzeugs einzusetzen.
Dazu ist aus der WO 2021/254910 A1 eine Verbundscheibe bekannt, deren Zwischenschicht entlang einer Oberfläche der Verbundscheibe zwischen einer Unterkante und einer Oberkante der Verbundscheibe eine keilförmige Struktur ausbildet. Zudem weist die Zwischenschicht in mindestens einem Bereich eine aufgedruckte opake Schicht auf.
Die DE 10 2007 037 091 A1 offenbart eine Windschutzscheibe zum Vermeiden von Doppelbildern für eine Kamera, auf deren Innenseite eine Glasscheibe so angebracht ist, dass ein keilförmiger Freiraum entsteht. Der Freiraum ist mit einem brechungsindexangepassten Material gefüllt, zum Beispiel einem Epoxidharz.
Die EP 3 756 882 A1 offenbart eine Fahrzeugverbundscheibe, mit einer Außenscheibe und einer Innenscheibe, die mittels einer thermoplastischen Zwischenschicht flächig miteinander verbunden sind. In einem Sensorbereich der Fahrzeugverbundscheibe für eine Kamera ist eine Einlage, beispielsweise ein Klebeband angeordnet. Die Einlage verursacht eine lokale Dickenerhöhung der Verbundscheibe.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mittels welcher eine Umgebungserkennung mit einer Umgebungskamera des Kraftfahrzeugs zuverlässiger durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass mittels einer im Nachfolgenden beschriebenen Optimierungsroutine, die Verbundscheibe, insbesondere deren Zwischenschicht, so hergestellt werden kann, dass die Verbundscheibe als aktives optisches Element zur Verbesserung der Umgebungserkennung der Umgebungskamera eingesetzt werden kann. Insbesondere wird die Zwischenschicht bewusst nicht planparallel ausgestaltet. So kann eine Korrektur eines Strahlengangs von einfallendem Licht in einem Erfassungsbereich der Kamera realisiert werden, um einen Astigmatismus (Punktlosigkeit) und ein Koma (Asymmetrie-Fehler) der Umgebungserkennung durch die Verbundscheibe zu minimieren.
Dazu schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug vor. Die Verbundscheibe umfasst ein erstes Scheibenelement und ein zweites Scheibenelement, die an gegenüberliegenden Seiten eines Verbundelements angeordnet sind. Das Verbundelement kann die Zwischenschicht ausbilden. Das Verbundelement weist relativ entlang der Oberfläche der Verbundscheibe einen Dickeverlauf, also eine Dickeveränderung, auf. Das Herstellungsverfahren umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird ein sich entlang der Oberfläche der Verbundscheibe erstreckender Durchsichtbereich zumindest einer Umgebungskamera des Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Umgebungskamera ist dazu eingerichtet, aus einem Innenraum des Kraftfahrzeugs heraus eine Kraftfahrzeugumgebung durch die Verbundscheibe hindurch zu erfassen. Anschließend wird eine Optimierungsroutine durchgeführt. In der Optimierungsroutine wird zunächst eine jeweilige Abbildungscharakteristik eines mittels der Umgebungskamera erfassten Abbilds der Umgebung mit einer vorgegebenen Sollabbildungscharakteristik für verschiedene Dickeverlaufsprofile, also zwei oder mehrere verschiedene Dickenverläufe, verglichen. Danach wird ein Gütewert für jede der resultierenden Abbildungscharakteristika bestimmt. Der Gütewert gibt einen Übereinstimmungsgrad der jeweiligen Abbildungscharakteristik und der Sollabbildungscharakteristik an. Anschließend wird ein Optimaldickeverlauf für das Verbundelement in Abhängigkeit von den bestimmten Gütewerten bestimmt. Anschließend an die Optimierungsroutine wird schließlich der Optimaldickeverlauf als der Dickeverlauf zumindest in dem Durchsichtbereich festgelegt.
Anders ausgedrückt, werden verschiedene Dickenverlaufsprofile getestet oder ausprobiert und die zugeordnete Abbildungscharakteristik des resultierenden Umgebungsabbilds erfasst. Der Dickenverlauf wird insbesondere solange iteriert oder verändert, bis die Abbildungscharakteristik der gewünschten Sollabbildungscharakteristik entspricht oder sich dieser zumindest in vorgegebenem Maße annähert. Durch Veränderung des jeweiligen Dickeverlaufs kann dabei ein Strahlengang von mittels der Umgebungskamera erfasstem Licht korrigiert oder vorzugsweise optimiert werden.
Somit kann mittels der Verbundscheibe eine optische Korrektur realisiert werden. Dabei wird der Dickeverlauf des Verbundelements insbesondere genau an ein Abbildungseigenschaft der Kamera angepasst. Optische Verzerrungen im erfassten Umgebungsabbild beziehungsweise den mittels der Umgebungskamera aufgenommenen Bilddaten, aus denen das Umgebungsabbild erzeugt werden kann, können reduziert oder vermieden werden. So kann die Umgebungserkennung mittels der Umgebungskamera verbessert werden. Die Umgebungserkennung kann zuverlässiger erfolgen.
Die Verbundscheibe ist insbesondere eine Verbundglasscheibe. Die Verbundscheibe kann eine zumindest bereichsweise transparente Fahrzeugscheibe sein. Zum Beispiel kann die Verbundscheibe ein Fahrzeugfenster, wie zum Beispiel eine Windschutzscheibe, eine Rückscheibe oder eine Seitenscheibe sein. Die Verbundscheibe kann einen plattenförmigen Grundkörper umfassen. Das heißt, eine Fläche von zwei gegenüberliegenden Hauptseiten ist sehr viel größer als eine Fläche einer Randseite, die die Hauptseiten verbindet. Die Randseite kann abhängig von einer geometrischen Grundform der Verbundscheibe aus Ansicht einer Hauptseite eine oder mehrere Seitenkanten umfassen. Die jeweilige Hauptseite kann die vorgenannte Oberfläche der Verbundscheibe bilden.
Die Scheibenelemente können Glasscheiben sein, wie sie üblicherweise im Fahrzeugbereich eingesetzt werden. Das Verbundelement bildet eine Zwischenschicht zwischen den Scheibenelementen aus. Mittels des Verbundelements sind die Scheibenelemente miteinander verbunden. Zum Beispiel können die Scheibenelemente formschlüssig verbunden sein, beispielsweise verklebt. Das Verbundelement kann entsprechend als Verbindungselement bezeichnet werden. In einem Querschnitt der Verbundscheibe entlang deren Oberfläche ergibt sich eine sandwichartige Struktur der Scheibenelemente mit dem Verbundelement.
Das Verbundelement kann zum Beispiel als Folie oder Platte zum Beispiel aus Kunststoff oder Harz ausgebildet sein. Das Verbundelement kann zum Beispiel aus Gießharz gefertigt oder eine hochreißfeste, zähelastische thermoplastische Verbundfolie sein. Materialien und die Herstellung eines entsprechenden Verbundelements, der Scheibenelemente und/oder der Verbundscheibe sind an sich bekannt.
Mit dem Dickeverlauf des Verbundelements ist vorliegend insbesondere ein Dickeveränderungsverlauf gemeint. Es geht also um eine Veränderung des Querschnitts oder der Dicke des Verbindungselements entlang oder parallel zur Oberfläche der Verbundscheibe und somit senkrecht zu einer Stapelrichtung der Bauelemente der Verbundscheibe. Die Dicke kann die Abmessung in Stapelrichtung und somit den Abstand zwischen den beiden Scheibenelementen vorgeben.
Die Umgebungskamera ist aus Sicht der Umgebung insbesondere hinter der Verbundscheibe angeordnet. Der Durchsichtbereich entlang der Oberfläche der Verbundscheibe kann durch ein Sichtfeld (Field of View) der Umgebungskamera und einen Abstand zwischen Umgebungskamera und Verbundscheibe vorgegeben sein. Der Durchsichtbereich kann durch einen Schnittpunkt des Sichtfelds mit der Verbundscheibe begrenzt sein. Die Umgebungskamera (im Folgenden kurz: Kamera) kann als Foto- und/oder Videokamera ausgestaltet sein. Kameras zur Umgebungserfassung für ein Kraftfahrzeug sind bekannt.
Vorzugsweise umfasst die Verbundscheibe den Dickeverlauf nur in dem Durchsichtbereich. Das heißt, der Dickeverlauf ist vorzugsweise lokal begrenzt. Alternativ kann sich der Dickeverlauf auch außerhalb des Durchsichtbereichs, also in einem vorgegebenen Bereich entlang der Oberfläche der Verbundscheibe, erstrecken. Der jeweilige Bereich, der den Dickeverlauf umfasst, wird im Folgenden auch Korrekturbereich genannt. Außerhalb des Korrekturbereichs kann das Verbundelement insbesondere keinen Dickeverlauf umfassen. Das heißt, das Verbundelement kann an diesen Stellen entlang der Oberfläche im Wesentlichen planar ausgebildet sein und vorzugsweise im Wesentlichen keine Dickeveränderung umfassen. Alternativ dazu kann sich der Dickeverlauf entlang der gesamten Oberfläche der Verbundscheibe erstrecken.
Mittels der Optimierungsroutine kann eine Beschreibung und Auswertung des Systems Verbundscheibe mit oder ohne die Umgebungskamera umgesetzt werden. Das kann zum Beispiel durch mathematische Modellierung oder Erstellen eines Berechnungsmodells oder Erstellen eines Simulationsmodells erfolgen. Dabei kann beispielsweise mittels Strahlengangsrechnung (sogenanntes Raytracing) oder Optiksimulationsrechnung auf die optischen Eigenschaften der Verbundscheibe in Abhängigkeit von dem Dickeverlauf rückgeschlossen werden. Alternativ zu der Modellierung kann die jeweilige Abbildungscharakteristik der Umgebungskamera zum Beispiel durch ein Durchführen von Testfahrten mit dem Fahrzeug erfasst werden. Für jede Testfahrt kann die Verbundscheibe gewechselt oder getauscht werden, wobei die Verbundscheiben jeweils Verbundelemente mit verschieden Dickeverläufen umfassen.
Neben den Dickeverlaufsprofilen können in der Optimierungsroutine zusätzlich noch andere Parameter der Verbundscheibe berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann eine Dicke oder ein Dickenverlauf der Scheibenelemente und/oder eine Geometrie beziehungsweise Form der Scheibe und/oder eine Anordnung der Verbundscheibe und der Kamera zueinander berücksichtigt werden.
Wie zuvor beschrieben, wird der Optimaldickeverlauf in der Optimierungsroutine durch einen Ist-Soll-Vergleich bestimmt. Dabei wird die Abbildungscharakteristik als Istzustand mit der Sollabbildungscharakteristik als Sollzustand verglichen. Die jeweilige Abbildungscharakteristik gibt die Eigenschaften des mittels der Umgebungskamera erfassten Abbilds an. Bei den Eigenschaften kann es sich zum Beispiel um eine Schärfe, einen Detailkontrast, eine Helligkeit, eine Sättigung und/oder eine andere vorbekannte Abbildungseigenschaft handeln. Die Abbildungscharakteristik ist kann durch eine Einstellung der Kamera, insbesondere eine abbildende Optik der Kamera (z.B. Objektiv, Verschluss, Bildsensor, Prozessor), vorgegeben sein.
Die Sollabbildungscharakteristik kann als Umgebungscharakteristik bezeichnet werden. Sie gibt an, welche Eigenschaften des Umgebungsabbilds oder der Bilddaten zum Beispiel zur Weiterverarbeitung gewünscht sind. Die Sollabbildungscharakteristik kann zum Beispiel auf Erfahrungswerten basieren. Beispielsweise kann die Sollabbildungscharakteristik auf eine Wahrnehmung der Umgebung durch einen Menschen, die als besonders angenehm empfunden wird, abgestimmt sein. Zum Beispiel kann die Sollabbildungscharakteristik einer durchschnittlichen Abbildungscharakteristik eines menschlichen Auges eines gesunden Menschen entsprechen.
Der jeweilige Gütewert gibt den Übereinstimmungsgrad an. Das heißt, der Gütewert kann eine Abbildungsqualität der Abbildungscharakteristik relativ zu der Sollabbildungscharakteristik beschreiben. Mit dem Übereinstimmungsgrad ist eine Abweichung, also eine Differenz oder einen Unterschied der Abbildungscharakteristik zu der Sollabbildungscharakteristik gemeint. Es ergibt sich eine Näherungsbeschreibung, wie gut oder genau die Umgebung im Umgebungsabbild wiedergegeben oder nachgebildet ist.
Jeder Gütewert ist einem Dickeverlauf, der in der Optimierungsroutine geprüft wird, zugeordnet. Entsprechend der Anzahl der verglichenen Dickeverläufe (Dickenverlaufsprofile) umfasst der Ist-Soll-Vergleich als Ergebnis somit zwei oder mehr Gütewerte. Um den Optimaldickeverlauf aus den Gütewerten zu bestimmen, können die Gütewerte miteinander verglichen werden. Dadurch kann aus der vorgegebenen Anzahl an Gütewerten ein Gütewert (Optimalgütewert) und der zugeordnete Dickeverlauf als Optimaldickeverlauf ausgewählt werden. Es kann zum Beispiel ein Minimalwert oder Maximalwert aller Gütewerte als der Optimalgütewert ausgewählt werden. Alternativ kann ein Sollgütewert vorgegeben sein und es kann überprüft werden, welcher der Gütewerte den Sollgütewert zumindest in einem vorgegebenen Näherungsbereich erreicht. Der Gütewert kann somit empirisch bestimmt werden.
Das beschriebene Verfahren kann natürlich um eine Herstellungsroutine erweitert werden. In der Herstellungsroutine kann die Verbundscheibe, deren Bauelemente oder zumindest das Verbundelement hergestellt oder gefertigt werden.
Zum Beispiel kann das Verbundelement zum Einbringen des jeweiligen Dickeverlaufs gefertigt oder bearbeitet werden. Das heißt, es kann die dem Optimaldickeverlauf entsprechende Grundform geformt werden. Zum Herstellen des Verbundelements wird erfindungsgemäß ein abtragendes Verfahren zum Abtragen von überschüssigem Material oder ein aufbauendes (additives) Verfahren genutzt werden. Beispiele für ein abtragendes Verfahren sind Lasern oder Fräsen oder Schneiden. Beispiele für ein aufbauendes Verfahren sind Stereolithographie, Laserstrahlschmelzen, Lasersintern oder Elektrostahlschmelzen.
Das Fertigen oder Bearbeiten der Scheibenelemente erfolgt mittels an sich bekannter Fertigungstechniken, auf die im Folgenden nicht näher eingegangen wird. Zum Verbauen des Verbundelements und der Scheibenelemente miteinander kann zum Beispiel ein an sich bekanntes Pressverfahren zum Zusammenpressen der Bauelemente eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird das zuvor beschriebene Verfahren mittels einer Steuervorrichtung durchgeführt. Die Steuervorrichtung kann Steuerdaten zum Ansteuern eines Herstellungssystems zum Herstellen der Verbundscheibe oder zumindest eines derer Bauelemente erzeugen. Das Herstellungssystem kann die entsprechenden Herstellungsschritte, also die zuvor beschriebene Fertigung oder Bearbeitung, vornehmen, wenn es mit den Steuerdaten angesteuert wird. Die Steuervorrichtung kann von einem Computer oder einen Computerverbund umfasst sein. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Der Datenspeicher kann als computerlesbares Speichermedium ausgebildet sein. Das Speichermedium kann den Programmcode umafssen, der bei der Ausführung durch einen Computer oder einen Computerverbund diesen veranlassen, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Das Speichermedium kann z.B. zumindest teilweise als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher (z.B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z.B. als ein RAM - random access memory) bereitgestellt sein. Das Speichermedium kann in der Prozessorschaltung in deren Datenspeicher realisiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Speichermedium beispielsweise als sogenannter Appstore-Server im Internet betrieben sein. Der Programmcode können als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) und/oder als Programmskript (z.B. Python) bereitgestellt sein.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Gemäß einer Ausführungsform wird gemäß der Optimierungsroutine zum Bestimmen des jeweiligen Gütewerts und somit insbesondere auch des Optimaldickeverlaufs eine Modulationstransferfunktion der Umgebungskamera ermittelt oder berechnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Optimaldickeverlauf besonders einfach bestimmt werden kann.
Eine Modulationstransferfunktion (MTF, auch Modulationsübertragungsfunktion genannt) ist ein an sich bekanntes Mittel zum Vergleichen einer Leistung oder Abbildungsqualität eines optischen Systems. Die MTF eines Objektivs einer Umgebungskamera ist insbesondere ein Maß für die Fähigkeit der abbildenden Optik, einen Kontrast bei einer bestimmten Auflösung von Objekten in der Umgebung auf das resultierende Abbild zu übertragen. Mit anderen Worten ist die MTF eine Möglichkeit, einen Zusammenhang zwischen Auflösung und Kontrast (insbesondere Detailkontrast) eines Abbilds in einer einzigen Spezifikation anzugeben. Die Abbildungscharakteristik kann als Eigenschaften zum Beispiel eine Kameraauflösung und einen Kamera(detail)kontrast umfassen. Die Sollabbildungscharakteristik kann als Eigenschaften somit entsprechend eine Objektauflösung und einen Objekt(detail)kontrast für ein jeweiliges abzubildendes Objekt in der Umgebung umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird gemäß der Optimierungsroutine der jeweilige Gütewert zusätzlich in Abhängigkeit von einem Anstellwinkel der Verbundscheibe, insbesondere einer Ebene, die die Oberfläche der Verbundscheibe bildet, relativ zu einer Bilderfassungsebene der Umgebungskamera bestimmt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Abbildungsfehler, beispielsweise ein Koma, die sich aufgrund des Anstellwinkels ergeben, ausgeglichen werden können.
Mit Bilderfassungsebene ist insbesondere diejenige Ebene der Umgebungskamera gemeint, die einen Lichteinfalls- oder Lichterfassungsbereich der Umgebungskamera bildet. Es kann sich zum Beispiel um eine Ebene senkrecht zur optischen Achse handeln. Die Bilderfassungsebene kann zum Beispiel durch eine Außenseite eines Objekts der Umgebungskamera bereitgestellt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird gemäß der Optimierungsroutine der jeweilige Gütewert zusätzlich in Abhängigkeit von einer Krümmung der Verbundscheibe entlang der Oberfläche bestimmt. Somit können Abbildungsfehler mittels des Verbundelements ausgeglichen werden, die sich aufgrund der Scheibenkrümmung ergeben.
Bei der Krümmung kann es sich zum Beispiel eine lokale oder globale Krümmung handeln. Mit globaler Krümmung ist vorliegend eine Krümmung gemeint, die eine Fahrzeugscheibe in einer vorgegebenen Einbaulage im Kraftfahrzeug in an sich bekannter Weise zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten aufweist. Mit lokaler Krümmung sind vorliegend insbesondere lokale Biegungsfehler, also zum Beispiel eine Welligkeit entlang der Oberfläche der Scheibe, gemeint. Lokale Biegungsfehler können zum Beispiel entstehen, wenn die Verbundscheibe nach der Herstellung Formfehler aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verbundelement einen Dickeverlauf, der in einem Querschnitt senkrecht zur Oberfläche zumindest in dem Durchsichtsbereich eine konkave und/oder konvexe Grundform aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mittels des Verbundelements die Funktion einer Linse nachgebildet werden kann.
Anders ausgedrückt, weist zumindest eine oder beide der jeweiligen Kontaktflächen des Verbundelements mit dem jeweiligen ersten oder zweiten Scheibenelement entlang der Oberfläche einen konkaven oder konvexen Verlauf auf. So kann das Verbundelement beispielsweise eine bikonkave, plankonkave, konkavkonvexe oder bikonvexe, plankonvexe, konvexkonkave oder eine meniskusförmige (Meniskus) Grundform aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verbundelement einen Dickeverlauf, der in einem Querschnitt senkrecht zur Oberfläche zumindest in dem Durchsichtbereich ein Ende mit einer geringeren Dicke als ein anderes Ende aufweist. Somit kann ein optischer Versatz eines Strahlengangs durch die Verbundscheibe, der sich aufgrund der zwei Scheibenelemente ergibt, ausgeglichen werden.
Das Verbundelement kann dazu eine keilförmige Grundform aufweisen. Ein sogenannter Keilwinkel gibt dabei die Keiligkeit des Verbundelements, also die Größe der Dickenveränderung entlang der Oberfläche, vor. Die Dicke kann entlang der Oberfläche in Richtung des einen Endes abnehmen bezeihungsweise in Richtung des anderen Endes zunehmen. Anders ausgedrückt, können die zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen des Verbundelements schräg zur Oberfläche verlaufen. Entlang der Oberflächen können die Kontaktflächen zum Beispiel aufeinander zu- oder voneinander weglaufen. Vorzugsweise kann der Dickeverlauf entlang der Oberfläche konstant zu- oder abnehmen. Alternativ können die Kontaktflächen zum Beispiel exponentiell oder logarithmisch entlang der Oberfläche zueinander verlaufen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann auch eine vorgegebene andere Grundform bestimmt werden. Die Grundform jeweilige hängt von den optischen Eigenschaften der Kamera und der Verbundscheibe ab. Die Grundform kann beispielsweise eine Mischform der vorgenannten Grundformen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden für das Verbundelement zwei oder mehrere, vorzugsweise genau zwei oder genau drei, Bereiche mit verschiedenen Dickeverlaufsprofilen bereitgestellt. Das Verbundelement kann somit mehrere der vorgenannten Korrekturbereiche umfassen. Jeder (Korrektur)Bereich mit dem zugeordneten Dickeverlaufsprofil ist einer Umgebungskamera zugeordnet. Das Kraftfahrzeug kann somit mehrere, also zwei oder mehr als zwei Umgebungskameras umfassen. Die Umgebungskameras können im Innenraum an verschiedenen Positionen angeordnet sein. Es ergeben sich somit mehrere Durchsichtsbereiche an verschiedenen Stellen entlang der Oberfläche der Verbundscheibe.
Die Korrekturbereiche beziehungsweise Durchsichtbereiche können entlang der Oberfläche der Verbundscheibe nebeneinander angeordnet sein. Zum Beispiel können die Korrekturbereiche direkt aneinander angrenzen. Alternativ können die Korrekturbereiche durch planare Bereiche getrennt sein. In einem Querschnitt senkrecht zur Oberfläche umfasst das Verbundelement somit jeweils zwei benachbarte Dickeverläufe, die durch einen planaren Verlauf verbunden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird für das Verbundelement in dem jeweiligen Durchsichtbereich ein von einem opaken Bereich umschlossener transparenter Bereich bereitgestellt. Der opake Bereich begrenzt dabei den Durchsichtsbereich für die jeweilige Umgebungskamera. Das heißt, der Durchsichtbereich wird mittels des opaken Bereichs eingeschränkt, verkleinert oder reduziert. Es ergibt sich ein eingeschränkter Durchsichtbereich. Dadurch können Bildrandfehler an Randbereichen der Umgebungsabbildung ausgeglichen oder korrigiert werden.
Der opake Bereich kann ein vorgegebener Randbereich des Durchsichtsbereichs sein. Zum Bilden des opaken Bereichs kann das Verbundelement zum Beispiel eingefärbt oder mit einer opaken Beschichtung beschichtet werden.
Mit transparent oder opak ist vorliegend die Lichtdurchlässigkeit oder Lichtundurchlässigkeit für ein von einem Menschen erfassbares elektromagnetischen Spektrums des Lichts (üblicherweise etwa 380 bis 780 Nanometer) gemeint.
Mit opak ist vorliegend vorzugsweise im Wesentlichen vollständig (100 Prozent) lichtundurchlässig gemeint. Insbesondere kann der opake Bereich zumindest mehr als 70 Prozent, vorzugsweise mehr als 90 Prozent, besonders bevorzugt zu 97 bis 99 Prozent lichtundurchlässig sein. Mit transparent ist vorliegend vorzugsweise im Wesentlichen vollständig lichtdurchlässig (100 Prozent) gemeint. Der transparente Bereich kann insbesondere zumindest mehr als 70 Prozent, vorzugsweise mehr als 90 Prozent, besonders bevorzugt zu 97 und 99 Prozent, lichtdurchlässig sein.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt kann das Verbundelement mehrteilig ausgebildet sein. Das heißt, das Verbundelement kann senkrecht zur Oberfläche, also entlang der Stapelrichtung, mehrere Schichtbauteile umfassen. Die Schichtbauteile können analog zu dem Verbundelement, also wie es zuvor beschrieben wurde, ausgebildet oder geformt sein. Im zusammengebauten Zustand können die Schichtbauteile das Verbundelement bilden oder ergeben. Zumindest eines der Schichtbauteile kann die optische Korrekturfunktion realsiieren. Zumindest ein weiteres der Schichtbauteile kann eine andere Funktion als die optische Korrektur bereitstellen. Zum Beispiel kann zumindest eines der Schichtbauteile eine akustische Dämpfung (Schalldämpfung), eine Farbfunktion oder eine Beschattungsfunktion bereitstellen. Zum Beispiel kann durch eines der Schichtbauteile die der opake und transparente Bereich umgesetzt werden.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Verbundscheibe als eine Fahrzeugscheibe des Kraftfahrzeugs verwendet. Das heißt, es kann eine entsprechende Verbundscheibe für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Die Verbundscheibe umfasst ein erstes Scheibenelement und ein zweites Scheibenelement, die an gegenüberliegenden Seiten eines Verbundelements angeordnet sind. Das Verbundelement weist relativ entlang einer Oberfläche der Verbundscheibe einen Dickeverlauf auf. Der Dickeverlauf erstreckt sich zumindest in einem sich entlang der Oberfläche der Verbundscheibe erstreckenden Durchsichtsbereich zumindest einer Umgebungskamera des Kraftfahrzeugs. Die Umgebungskamera ist dabei dazu eingerichtet, aus einem Innenraum des Kraftfahrzeugs eine Kraftfahrzeugumgebung durch die Verbundscheibe zu erfassen. Der Dickeverlauf ist als ein gemäß einer Optimierungsroutine ermittelter Optimaldickeverlauf festgelegt.
Vorzugsweise kann der Optimaldickeverlauf zum Beispiel mittels der zuvor beschriebenen Optimierungsroutine ermittelt werden. Insbesondere kann der Optimaldickeverlauf in Abhängigkeit von der Modulationstransferfunktion der Umgebungskamera bestimmt werden.
Die Verbundscheibe beziehungsweise der Dickeverlauf des Verbundelements kann somit nach einem Verfahren hergestellt sein, wie es zuvor beschrieben wurde. Das zuvor beschriebene Verfahren kann somit zur Herstellung der Verbundscheibe verwendet werden.
Bevorzugt ist ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Umgebungskamera und zumindest einer Verbundscheibe, wie sie zuvor beschrieben wurde, vorgesehen. Die Umgebungskamera ist dazu eingerichtet, aus einem Innenraum des Kraftfahrzeugs eine Kraftfahrzeugumgebung durch die Verbundscheibe zu erfassen.
Die Umgebungskamera kann zum Beispiel von einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs umfasst sein. Das Fahrerassistenzsystem kann ein elektronisches Fahrzeugführungssystem sein. Das Fahrerassistenzsystem kann zum Beispiel zum (teil)automatischen und/oder (teil)autonomen Führen oder Steuern des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Um die Fahrzeugführungsfunktion zu realisieren kann eine Steuereinrichtung des Fahrerassistenzsystem die Umgebungsabbildung, insbesondere die Bilddaten der Umgebungskamera auswerten oder verarbeiten. Das Umgebungsabbild der Umgebungskamera kann zum Beispiel mittels bekannten Mustererkennungsalgorithmus ausgewertet werden. Dadurch können Objekte oder Hindernisse oder Markierungen in der Umgebung erkannt werden. Abhängig davon kann die Steuereinrichtung eine Antriebsvorrichtung, wie zum Beispiel einen Antriebsstrang, eine Lenkanlage oder einer Bremsanlage, mit entsprechenden Steuerdaten angesteuern. Durch das Ansteuern kann ein Fahrmanöver automatisch oder autonom oder zumindest teilautomatisch oder teilautonom durchgeführt werden.
Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Weiterbildungen der Verbundscheibe und des Kraftfahrzeugs, können Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der Verbundscheibe und des Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Umgebungskamera und einer Windschutzscheibe, die als Verbundscheibe ausgebildet ist und eine aktive abbildende Optik für die Umgebungskamera bereitstellt,
2 eine schematische Darstellung der Windschutzscheibe in einer Frontansicht,
3a eine schematische Darstellung eines Querschnitts der Windschutzscheibe mit einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Verbundelements gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel;
3b eine schematische Darstellung eines Querschnitts der Windschutzscheibe mit einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verbundelements gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel;
3c eine schematische Darstellung eines Querschnitts der Windschutzscheibe mit einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verbundelements gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel;
3d eine schematische Darstellung eines Querschnitts der Windschutzscheibe mit einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verbundelements gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel;
3e eine schematische Darstellung eines Querschnitts der Windschutzscheibe mit einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Verbundelements gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel;
4 ein schematisches Verfahrensablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen der Verbundscheibe.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt in schematischer Darstellung aus einer Seitansicht ein Kraftfahrzeug 1. Das Kraftfahrzeug 1 ist zum Beispiel als Personenkraftwagen ausgebildet.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Windschutzscheibe 8a, die vorliegend als sogenannte Verbundscheibe 8 ausgebildet ist. Die Verbundscheibe 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus der Seitansicht in einer Schnittdarstellung dargestellt. Die Verbundscheibe 8 bildet ein an sich bekanntes Verbundsicherheitsglas aus. Die Verbundscheibe 8 umfasst ein erstes Scheibenelement 11 und ein zweites Scheibenelement 12, die zum Beispiel als Glasscheiben, wie sie üblicherweise im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden, ausgebildet sind.
Die Verbundscheibe 8 umfasst zudem ein Verbundelement 13. Das Verbundelement 13 verbindet das erste und zweite Scheibenelement 11, 12 miteinander. Dabei sind die Scheibenelemente 11, 12 an gegenüberliegenden Seiten des Verbundelements 13 angeordnet. In der Querschnittansicht gemäß 1 ergibt sich somit in einer Fahrzeuglängsrichtung L des Kraftfahrzeugs 1 eine sandwichartige Struktur der Verbundscheibe 8.
Das Verbundelement 13 kann zum Beispiel als reißfeste und zähelastische Folie, wie sie beispielweise von Verbundsicherheitsglas bekannt ist, ausgebildet sein. Das Verbundelement 13 kann zum Beispiel aus PVB (Polyvinylbutylar) hergestellt sein. Es können aber auch andere transparente Materialien, wie zum Beispiel PET (Polyethylenterephthalat), ein Silikon oder Silikonverbindung oder aus einem amorphen Kunststoff als Materialien für das Verbundelement 13 eingesetzt werden. Mittels des Verbundelements 13 sind die Scheibenelemente 11, 12 vorzugsweise miteinander laminiert oder verklebt.
Die Verbundscheibe 8 ist in 1 in einer vorgegebenen Einbaulage eingebaut und weist eine Struktur auf, wie sie für Windschutzscheiben üblich ist. Insbesondere weist die Verbundscheibe 8 im Wesentlichen eine plattenförmige Struktur oder einen plattenförmigen Grundkörper auf. Das heißt, die Verbundscheibe 8 weist zwei gegenüberliegende Oberflächen 8b, 8c auf, die über eine jeweilige Randseite 10 oder Seitenkante miteinander verbunden sind. Die jeweilige Randseite 10 weist dabei eine sehr viel kleinere Fläche auf, als die jeweiligen Oberfläche 8b, 8c. Die Oberflächen 8b, 8c spannen im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Ebene auf, die sich entlang einer Fahrzeughochrichtung H und einer Fahrzeugquerrichtung Q erstreckt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche 8b zum Beispiel von dem Scheibenelement 11 und die Oberfläche 8c von dem Scheibenelement 12 bereitgestellt. Die Oberfläche 8b bildet eine Außenseite 10a der Verbundscheibe 8 aus. Das heißt, die Oberfläche 8b ist einer Umgebung 3 des Kraftfahrzeugs 1 zugewandt. Die Außenseite 10a grenzt insbesondere direkt an die Umgebung an. Die Oberfläche 8c bildet eine Innenseite 10b der Verbundscheibe 8 aus. Die Oberfläche 8c ist dementsprechend einem Innenraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 zugewandt. Das heißt, die Innenseite 10b grenzt direkt an den Innenraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 an.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verbundscheibe 8 in einer Ansicht auf eine der Oberflächen 8b, 8c im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet (siehe auch 2) und weist somit vier Randseiten 10 auf. Zwei der Randseiten 10, die in Fahrzeughochrichtung H gegenüberliegend angeordnet sind, bilden eine Unterkante 10c und eine Oberkante 10d aus. Die übrigen beiden Randseiten 10, , die in Fahrzeugquerrichtung Q gegenüberliegend angeordnet sind, bilden eine Seitenkante 10e und eine Seitenkante 10f aus.
Zusätzlich zu der Verbundscheibe 8 umfasst das Kraftfahrzeug 1 auch eine Umgebungskamera 5. Die Umgebungskamera 5 kann zum Beispiel einem Fahrerassistenzsystem 7 des Kraftfahrzeugs zugeordnet sein. Das Fahrerassistenzsystem 7 kann zum Beispiel zum teilautomatischen oder teilautonomen oder zum vollautomatischen oder vollautonomen Steuern oder Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 eingesetzt werden. Dazu kann das Fahrerassistenzsystem 7 Bilddaten 7a von der Umgebungskamera 5 erfassen. Die Bilddaten 7a können eine Umgebung 3 des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere Objekte oder Markierungen in der Umgebung 3, beschreiben oder umfassen. Die Bilddaten 7a liefern somit eine Nachbildung der Objekte in der Umgebung 3. Das Fahrerassistenzsystem 7 kann die Bilddaten 7a in bekannter Weise auswerten oder verarbeiten, um Fahrmanöver für das Kraftfahrzeug 1 zu berechnen und einzuleiten. Das Fahrerassistenzsystem 7 kann zum Beispiel einen Autopiloten oder eine Spurhalteassistenz oder ein Schildererkennungssystem umfassen.
Zur Umgebungserfassung ist die Umgebungskamera 5 ist in dem Innenraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Umgebungskamera 5 ist somit zum Erfassen der Bilddaten 7a dazu ausgebildet, die Umgebung 3 des Kraftfahrzeugs 1 durch die Windschutzscheibe 8a hindurch zu erfassen.
Die Umgebungskamera 5 kann als Videokamera oder Fotokamera ausgebildet sein, wie sie im Kraftfahrzeugbereich zur Umgebungserfassung bekannt ist. Zum Erfassen der Umgebung 3 kann die Umgebungskamera 5 ein (Umgebungs)Abbild, also zum Beispiel ein Foto oder Video, der Umgebung 3 erfassen. Das Abbild kann in Form der Bilddaten 7a vorliegen. Bei geeigneter Verarbeitung durch ein Anzeigegerät, wie etwa einen Bildschirm oder ein Dispaly, kann das Abbild aus den Bilddaten 7a rekonstruiert und für eine Person dargestellt werden. Die Begriffe Abbild und Bilddaten 7a können im Folgenden als Synonym verwendet werden.
Die Umgebungskamera 5 kann üblicherweise nur einen vorgegeben Ausschnitt der Umgebung 3 erfassen. Der Ausschnitt ist durch ein sogenanntes Field of View, also einem Erfassungsbereich 6 oder ein Sichtfeld der Umgebungskamera 5 vorgegeben. Nur solche Objekte in der Umgebung 3, die in dem Erfassungsbereich 6 liegen, können von den Abbild umfasst sein. Vorliegend ist als ein solches Objekt zum Beispiel ein Verkehrsschild 4 zum Anzeigen einer Geschwindigkeitsbegrenzung beispielhaft dargestellt.
In dem Innenraum 2 ist die Umgebungskamera 5 in einem vorgegebenen Abstand A zu der Verbundscheibe 8 angeordnet. In Abhängigkeit von dem Abstand A sowie dem Erfassungsbereich 6 ergibt sich auf der Verbundscheibe 8 ein sich entlang der jeweiligen Oberfläche 8b, 8c erstreckender Durchsichtbereich 9. Der Durchsichtbereich 9 ist durch die Dimensionierung des Erfassungsbereichs 6 im Schnittpunkt mit der Verbundscheibe 8 begrenzt oder vorgegeben.
Die Verbundscheibe ist gemäß 1 zumindest entlang der Fahrzeughochrichtung H gekrümmt. Das heißt, die Außenseite 10a und die Innenseite 10b sind gewölbt oder gebogen. Zumindest in dem Durchsichtbereich 9 ergibt sich somit eine Krümmung 16 oder ein Krümmungsverlauf der Verbundscheibe 8.
Zudem ist die Verbundscheibe 8 relativ zu einer Bilderfassungsebene 5a der Umgebungskamera 5 in der dargestellten Einbaulage schräggestellt. Zwischen der Bilderfassungsebene 5a und der jeweiligen Oberfläche 8c, 8b ergibt sich somit ein vorgegebener Anstellwinkel a. Die Bilderfassungsebene 5a ist zum Beispiel vorliegend als Lichteinfallsfläche oder Außenseite eines Objektivs, also einer abbildenden Optik, der Umgebungskamera 5 ausgestaltet.
Insbesondere aufgrund der Krümmung 16 und der Schrägstellung sowie der Ausbildung von Grenzflächen für Licht aus der Umgebung, das durch die Bauelemente (Scheibenelemente 11, 12, Verbundelement 13) der Verbundscheibe 8 gebildet werden, können sich Abbildungsfehler wie zum Beispiel ein Astigmatismus oder ein Koma in der Abbildung ergeben. Die Verbundscheibe 8 soll nun so ausgestaltet werden, dass diese Abbildungsfehler korrigiert, insbesondere minimiert werden können.
Die Korrektur soll auf zumindest zwei verschieden Arten von Abbildungsfehlern wirken. Zum einen sollen optische Verzerrungen in einem Randbereich des Durchsichtsbereichs 9 ausgeglichen oder vermieden werden. Zum anderen soll die Umgebungserkennung mittels der Umgebungskamera 5 zuverlässiger gemacht, insbesondere verbessert werden. Das heißt, es sollen zum Beispiel eine Schärfe und ein Kontrast auf dem Abbild an die reale Umgebung angepasst werden.
Für die Verzerrungskorrektur umfasst die Verbundscheibe 8 in dem Durchsichtbereich 9 einen opaken, also lichtundurchlässigen, Bereich 14, der den Durchsichtbereich 9 einschränkt oder begrenzt. Dabei ist der opake Bereich 14 in einem Randbereich des Durchsichtbereichs angeordnet. Der opake Bereich 14 umschließt oder begrenzt dabei einen transparenten Bereich 15. Der transparente Bereich 15 ist von einem Teilbereich des Durchsichtbereichs 9 umfasst. Der transparente Bereich 15 kann einen begrenzten Durchsichtbereich 9a für die Umgebungskamera 5 bereitstellen. Die Umgebungskamera 5 kann die Umgebung 3 somit nur durch den transparenten Bereich 15 hindurch erfassen. Durch den opaken Bereich 14 hindurch kann die Umgebungskamera 5 die Umgebung 3 nicht erfassen.
Zum Bereitstellen des opaken Bereichs 14 kann das Verbundelement in dem entsprechenden Bereich zum Beispiel eingefärbt oder mit einer lichtundurchlässigen Schicht bedruckt oder versehen sein.
2 zeigt beispielhaft, wie der opake Bereich 14 aus einer Frontansicht der Verbundscheibe 8 ausgestaltet sein kann. Mit Frontansicht ist gemeint, dass die Verbundscheibe 8 aus Ansicht von der Außenseite 10a dargestellt ist. Aus der Frontansicht bildet der opake Bereich 14 entlang der Fahrzeughochrichtung eine trapezförmige Grundform aus. Der transparente Bereich 15 ist mit einer ähnlichen Form aus der Fläche des opaken Bereichs 14 ausgeschnitten. Um den Sichtbereich eines Fahrers beim Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 nicht zu stören, ist der opake Bereich 14 an der Oberkante 10d der Verbundscheibe 8 angeordnet.
Für das Verbessern der Umgebungserfassung ist das Verbundelement 13 so ausgestaltet, dass es entlang der jeweiligen Oberfläche 8b, 8c einen Dickeverlauf D, also eine Veränderung in der Dicke, aufweist. Somit weist das Verbundelement 13 eine von einer planparallelen Fläche abweichende Geometrie mit mindestens einer Dickeänderung in eine Richtung und/oder zusätzlich einer weiteren Dickeänderung in zumindest eine weitere Richtung auf.
Die Dickeänderung ist dabei vorzugsweise ausgestaltet, dass sie nicht zu einem sogenannten Doppelbildwinkel im für die Umgebungskamera 5 relevanten Durchsichtbereich 9, 9a führt und gleichzeitig zur Korrektur von Astigmatismus und Koma geeignet ist. Insbesondere soll der Doppelbildwinkel kleiner als 12 Minuten betragen. Durch Einbringen des Verbundelements 13 mit dem Dickeverlauf D kann die Verbundscheibe 8 ein aktives optisches Element für die Umgebungskamera 5 ausbilden. Insbesondere kann dadurch ein Strahlengang von einfallendem Licht korrigiert oder angepasst werden, sodass die Umgebungskamera 5 ein scharfes und kontrastreiches Abbild der Umgebung 3 erfassen kann.
Die 3a, 3b, 3c, 3d, 3e zeigen beispielhafte Ausgestaltungen für den geometrischen Grundkörper des Verbundelements 13. Dabei zeigen die 3a bis 3e die Verbundscheibe 8 gemäß 2 in einer Explosionsdarstellung gemäß einem Querschnitt entlang einer Schnittlinie A-A.
Gemäß 3a ist das Verbundelement 13 keilförmig ausgestaltet. Das heißt, das Verbundelement 13 umfasst in dem Querschnitt senkrecht zur jeweiligen Oberfläche 8c, 8d ein Ende mit einer geringeren Dicke als das andere Ende. Die Keiligkeit wird durch einen Keilwinkel β vorgegeben. Die zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen 13a und 13b des Verbundelements verlaufen entlang der Oberflächen 8c, 8b somit schräg.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3b weist das Verbundelement 13 die Form einer Zerstreuungslinse auf. Das heißt, das Verbundelement umfasst einen konkaven, insbesondere eine bikonkaven, Grundkörper.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3c weist das Verbundelement 13 die Form einer Sammellinse auf. Das heißt, das Verbundelement 13 umfasst einen konvexen, insbesondere einen bikonvexen, Grundkörper.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3d umfasst das Verbundelement 13 eine in mehrere Richtungen verlaufende keilförmige Grundform. Dabei laufen die gegenüberliegenden Kontaktflächen 13a und 13b in einem Mittelbereich zusammen und zu den Enden hin auseinander. Die Dicke variiert somit radial um den Mittelbereich.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3e ist das Verbundelement 13 mehrteilig, vorliegend zum Beispiel zweiteilig ausgebildet. Dabei umfasst das Verbundelement zwei Verbundelemententeile 13c und 13d oder Schichtbauteile. Das Verbundelemententeil 13d ist analog zu dem Verbundelement 13 gemäß 3a ausgestaltet. Das heißt, das Verbundelemententeil 13d umfasst einen keilförmigen Grundkörper. Im Gegensatz dazu ist das Verbundelemententeil 13d planparallel ausgebildet. Dessen Dicke variiert entlang der jeweiligen Oberfläche 8c, 8b im Wesentlichen nicht. Die Verbundelemententeile 13c und 13d können zum Beispiel unterschiedliche Funktionen bereitstellen. Das Verbundelemententeil 13d kann zum Beispiel die zuvor beschriebenen Verbesserung der Umgebungserfassung umsetzen. Das Funktionselement 13c kann zum Beispiel schalldämmende Eigenschaften aufweisen oder beispielsweise eine Beschattungsfunktion ausführen. Natürlich kann das Verbundelement 13 auch aus mehr als zwei Verbundelemententeilen 13c, 13d zusammengesetzt sein.
Die 3a bis 3e zeigen lediglich beispielhafte Ausgestaltungen für die geometrische Form des Verbundelements 13. Natürlich sind auch andere als die gezeigten geometrischen Formen, insbesondere Mischformen davon, möglich.
Des Weiteren kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 1 mehr als eine Umgebungskamera 5 und die Verbundscheibe 8 somit mehr als einen entsprechend zugeordneten Durchsichtbereich 9 umfasst. Demnach kann das Verbundelement 13 zum Beispiel mehrere Dickenverläufe oder Dickenverlaufsprofile zumindest in dem jeweiligen Durchsichtbereich 9 umfassen. Die Dickenverläufe D können entlang der jeweiligen Oberfläche 8b, 8c, zum Beispiel direkt aneinander anliegen oder zum Beispiel mittels planparalleler Bereiche des Verbundelements 13 getrennt sein.
Der jeweilige Dickenverlauf D kann sich entlang der gesamten Oberfläche der Verbundscheibe 8 erstrecken. Alternativ kann der jeweiligen Dickenverlauf zum Beispiel nur auf den Durchsichtbereich 9 oder auf einen vorgegebenen Korrekturbereich der Verbundscheibe 8, der größer oder kleiner als der Durchsichtbereich 9 sein kann, angepasst sein.
Um die gewünschte Korrekturfunktion umsetzen zu können, ist die Verbundscheibe 8 nach einem vorgegebenen Herstellungsverfahren hergestellt. Dabei geht es insbesondere darum, den Dickeverlauf D an die optischen Eigenschaften der Umgebungskamera 5, anzupassen.
4 zeigt ein schematisches Verfahrensablaufdiagramm für ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Dabei wird in einem Schritt S1 der sich entlang der Oberfläche 8b, 8c der Verbundscheibe 8 erstreckende Durchsichtbereich 9 der jeweiligen Umgebungskamera 5 bestimmt. Anschließend wird in einem Schritt S2 eine Optimierungsroutine durchgeführt. In der Optimierungsroutine wird in einem Schritt S2.1 die Abbildungscharakteristik des Abbilds, das mit der Umgebungskamera 5 erfasst wurde, mit einer vorgegebenen Sollabbildungscharakteristik für verschiedene Dickenverlaufsprofile, also Dickenverläufe, des Verbundelements 8 verglichen. Das heißt, es kann zum Beispiel in mehreren Iterationsschritten der Dickenverlauf immer wieder angepasst werden und dann die jeweils zugeordnete Abbildungscharakteristik ermittelt werden. Es können zum Beispiel zwei oder mehr, vorzugsweise mehr als 10, insbesondere mehr als 100 verschiedenen Dickenverläufe getestet werden.
Mit Abbildungscharakteristik ist vorliegend eine Eigenschaften des Abbilds, wie zum Beispiel eine Schärfe, ein Detailkontrast, eine Helligkeit und/oder eine Sättigung, angeben. Die Sollabbildungscharakteristik kann auch als Umgebungscharakteristik bezeichnet werden. Die Sollabbildungscharakteristik gibt einen Sollzustand für die Abbildungscharakteristik (Istzustand) vor. Das heißt, die Sollabbildungscharakteristik gibt die gewünschten Eigenschaften des Abbilds vor. Die Sollabbildungscharakteristik kann zum Beispiel aus Erfahrungswerten für eine Wahrnehmung eines Menschen, die als besonders angenehm empfunden wird, gebildet sein.
Anschließend wird die Optimierungsroutine in einem Schritt S2.2 fortgesetzt. In dem Schritt S2.2 wird ein Gütewert für die jeweilige Abbildungscharakteristik bestimmt. Jedem der Dickeverlaufsprofile ist somit ein Gütewert zugeordnet. Der Gütewert gibt einen Übereinstimmungsgrad der Abbildungscharakteristik und der Sollabbildungscharakteristik an. Somit werden die verschiedenen Dickeverlaufsprofile vergleichbar gemacht.
Danach wird die Optimierungsroutine in einem Schritt S2.3 fortgesetzt. In dem Schritt S2.3 wird in Abhängigkeit von den bestimmten Gütewerten ein Optimaldickeverlauf für das Verbundelement bestimmt. Aus der Vielzahl an Gütewerten wird somit ein Gütewert (Optimalgütewert) ausgewählt und das zugeordnete Dickeverlaufsprofil als der Optimaldickeverlauf festgelegt. Es kann zum Beispiel ein Minimalwert oder Maximalwert der Gütewerte ausgewählt werden. Alternativ kann derjenige Gütewert ausgewählt werden, der einem vorgegebenen Soll-Gütewert entspricht oder innerhalb eines vorgegebenen Gütewertebereichs liegt.
Die Optimierungsroutine kann zum Beispiel durch Modellierung, also zum Beispiel durch Erstellen eines Berechnungsmodells oder eines Simulationsmodells, des Systems Verbundscheibe 8 und Umgebungskamera 5 bestimmt werden. Vorzugsweise wird zum Durchführen der Schritte S2.1 und S2.2 eine sogenannte Modulationstransferfunktion (MTF) der Umgebungskamera 5 ermittelt. Die MTF ist ein bekanntes Mittel, um die Auflösung und einen Kontrast einer Kamera im Vergleich zu einer gewünschten Abbildung in einer einzigen Spezifikation anzugeben.
Nach Durchführen der Optimierungsroutine wird das Verfahren in einem Schritt S3 fortgesetzt. In dem Schritt S3 wird der Optimaldickeverlauf als der Dickeverlauf zumindest in dem Durchsichtbereich 9 festgelegt.
Anschließend kann das Verbundelement mit dem gewünschten Optimaldickeverlauf hergestellt oder gefertigt werden. Das kann zum Beispiel mittels abtragender Verfahren oder aufbauender Verfahren erfolgen. Nach dem Fertigen der Scheibenelemente 11, 12 mittels bekannter Fertigungstechniken können das Verbundelement 13 und die Scheibenelemente 11, 12 zudem in bekannter Weise miteinander verbaut werden.
Zum Durchführen des gemäß 4 beschriebenen Verfahrens kann zum Beispiel eine Steuervorrichtung, wie zum Beispiel ein Mikrocontroller oder Mikroprozessor, eingesetzt werden. Die Steuervorrichtung kann zumindest den festgelegten Optimaldickeverlauf in Form von Steuerdaten an ein Herstellungssystem, wie zum Beispiel einen Herstellungsroboter, bereitstellen, um diesen zur Fertigung des Verbundelements und/oder der gesamten Verbundscheibe 8 anzusteuern.
Insgesamt zeigen die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele somit eine Anordnung und Ausführung einer Windschutzscheibe zur verbesserten Bilderkennung beziehungsweise Bildsensorik hinter einer Fahrzeugscheibe.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Verbundscheibe (8) für ein Kraftfahrzeug (1), wobei die Verbundscheibe (8) ein erstes Scheibenelement (11) und ein zweites Scheibenelement (12) umfasst, die an gegenüberliegenden Seiten eines Verbundelements (13) angeordnet sind, wobei das Verbundelement (13) relativ entlang einer Oberfläche (8b, 8c) der Verbundscheibe (8) einen Dickeverlauf (D) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Bestimmen eines sich entlang der Oberfläche (8b, 8c) der Verbundscheibe (8) erstreckenden Durchsichtbereichs (9) zumindest einer Umgebungskamera (5) des Kraftfahrzeugs (1), die dazu eingerichtet ist, aus einem Innenraum (2) des Kraftfahrzeugs (1) eine Umgebung (3) des Kraftfahrzeugs (1) durch die Verbundscheibe (8) zu erfassen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - in einer Optimierungsroutine: • Vergleichen einer jeweiligen Abbildungscharakteristik eines mittels der Umgebungskamera (5) erfassten Abbilds der Umgebung (5) mit einer vorgegebenen Soll-Abbildungscharakteristik für verschiedene Dickenverlaufsprofile, • Bestimmen eines Gütewerts für die jeweilige Abbildungscharakteristik, welche einen Übereinstimmungsgrad der Abbildungscharakteristik und der Soll-Abbildungscharakteristik angibt, • Bestimmen eines Optimaldickeverlaufs für das Verbundelement (13) in Abhängigkeit von den bestimmten Gütewerten, - Festlegen des Optimaldickeverlaufs als den Dickeverlauf (D) zumindest in dem Durchsichtbereich (9), und - Herstellen des Verbundelements (13) mittels einem abtragenden Verfahren zum Abtragen von überschüssigem Material oder einem aufbauenden Verfahren, wobei für das abtragende Verfahren Lasern oder Fräsen oder Schneiden verwendet werden und für das aufbauende Verfahren Stereolithographie, Laserstrahlschmelzen, Lasersintern oder Elektrostahlschmelzen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei gemäß der Optimierungsroutine zum Bestimmen des jeweiligen Gütewerts eine Modulationstranferfunktion des mittels der Umgebungskamera (5) erfassten Abbilds ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gemäß der Optimierungsroutine der jeweilige Gütewert zusätzlich in Abhängigkeit von einem Anstellwinkel (α) der Verbundscheibe (8) relativ zu einer Bilderfassungsebene (5a) der Umgebungskamera (5) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gemäß der Optimierungsroutine der jeweilige Gütewert zusätzlich in Abhängigkeit von einer Krümmung (16) der Verbundscheibe (8) entlang der Oberfläche (8b, 8c) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbundelement (13) einen Dickeverlauf (D) umfasst, der in einem Querschnitt senkrecht zur Oberfläche (8b, 8c) zumindest in dem Durchsichtbereich (9) eine konkave und/oder konvexe Grundform aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbundelement (13) einen Dickeverlauf (D) umfasst, der in einem Querschnitt senkrecht zur Oberfläche (8b, 8c) zumindest in dem Durchsichtbereich (9) ein Ende mit einer geringeren Dicke als ein anderes Ende aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für das Verbundelement (13) zwei oder mehrere Bereiche mit verschiedenen Dickeverläufen (D) für verschiedene Umgebungskameras (5) bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für das Verbundelement (13) in dem jeweiligen Durchsichtbereich (9) ein von einem opaken Bereich (14) umschlossener transparenter Bereich (15) bereitgestellt wird, wobei der opake Bereich (14) den Durchsichtbereich (9) für die jeweilige Umgebungskamera (5) begrenzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbundscheibe (8) als eine Fahrzeugscheibe des Kraftfahrzeugs (1) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbundscheibe (8) als eine Windschutzscheibe, eine Rückscheibe oder eine Seitenscheibe verwendet wird.