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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Frontscheibe und einer an dem Kraftfahrzeug angebrachten Kamera zur Überwachung eines Fahrzeuginnenraums und/oder eines innerhalb des Fahrzeuginnenraums befindlichen Fahrers des Kraftfahrzeugs.
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Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen, beispielsweise für eine Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitserkennung, ist es zweckmäßig, den Fahrer eines Fahrzeugs durch eine Kamera zu erfassen. Auch zu anderen Zwecken, beispielsweise um eine Sitzbelegung zu erkennen und/oder um Fahrzeuginsassen zu identifizieren, kann eine Überwachung des Fahrzeuginnenraums zweckmäßig sein.
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Besonders zweckmäßig ist es hierbei, die Kamera im Bereich vor dem Fahrer anzuordnen, um beispielsweise dessen Blickrichtung, Gesicht und/oder Pupillenbewegung robust erfassen zu können. Beispielsweise kann eine solche Kamera auf der Lenksäule oder in einem Instrumentencluster angeordnet sein. So ist es beispielsweise aus der Druckschrift
EP 3 820 728 B1 bekannt, eine Kamera in ein Display eines Instrumentenclusters zu integrieren.
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Um Freiräume im Fahrzeuginnenraum zu vergrößern und ein ansprechendes Interieur zu erzielen, kann der untere Rand einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs unmittelbar zur Informationsdarstellung, beispielsweise als Projektionsfläche für ein Head-Up-Display, genutzt werden. In diesem Fall ist es jedoch nachteilig, Fahrzeugkomponenten in der Sichtlinie des Fahrers zu dem zur Projektion genutzten Bereich anzuordnen, sodass die obig genannten Anordnungspositionen für Kameras häufig nicht zur Verfügung stehen beziehungsweise zu einer teilweisen Verdeckung der Projektionsfläche führen würden. Insbesondere wird bei einer derartigen Innenraumgestaltung häufig kein Instrumentencluster im Bereich vor dem Fahrer oder ein deutlich verkleinerter Instrumentencluster genutzt und die Lenksäule soll möglichst flach ausgestaltet werden.
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Die Druckschrift
US 2023/0099211 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Kamera, die zur Abbildung der Augen eines Fahrers dient. Hierbei kann die Kamera derart im Innenraum des Kraftahrzeugs angeordnet sein, dass eine Reflexion der Augen an einem reflektierenden Abschnitt der Windschutzscheibe erfasst wird.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Möglichkeit zur Implementierung einer Kamera zur Fahrer- beziehungsweise Innenraumüberwachung anzugeben, die insbesondere einen freien Blick auf eine zur Informationsprojektion genutzte Teilfläche der Frontscheibe ermöglichen kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Kamera an einer von dem Innenraum abgewandten Außenseite der Frontscheibe angeordnet und dazu eingerichtet ist, den Innenraum und/oder den Fahrer durch die Frontscheibe hindurch zu erfassen.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung der Kamera ermöglicht eine Erfassung des Fahrers von vorne, ohne dass eine Anordnung von Komponenten zwischen dem Fahrer und der Frontscheibe beziehungsweise einer dort ausgebildeten Projektionsfläche, auf die im Betrieb des Kraftfahrzeugs Informationen projizierbar sein können, erforderlich ist. Somit wird die Sicht des Fahrers auf die Frontscheibe beziehungsweise die Projektionsfläche nicht oder zumindest deutlich weniger als in üblichen Innenraumausgestaltungen eingeschränkt beziehungsweise es ist eine größere und/oder tiefer an der Scheibe angeordnete Projektionsfläche nutzbar.
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Die Frontscheibe kann durch ein Verbundmaterial aus mehreren Schichten gebildet sein und beispielsweise zwei Glasschichten mit einer zwischen den Glasschichten angeordneten Zwischenschicht, beispielsweise einer Folie, umfassen. Beispielsweise kann die Frontscheibe aus Verbundsicherheitsglas bestehen. In diesem Fall ist die Kamera vorzugsweise an der Innenraum abgewandten Seite der am weitesten vom Innenraum beabstandeten Schicht des Verbundmaterials angeordnet.
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Vorzugsweise ist die Kamera derart eingerichtet und angeordnet, dass sie den Innenraum und/oder den Fahrer durch ein transparentes Sichtfenster der Frontscheibe erfasst, wobei das transparente Sichtfenster vollständig von einem Beschichtungsbereich der Frontscheibe umgeben ist, wobei die Frontscheibe oder wenigstens eine von mehreren die Frontscheibe bildenden Scheibenschichten in dem Beschichtungsbereich eine Beschichtung aus einem lichtabsorbierenden und/oder lichtreflektierenden Material aufweist.
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In dem Beschichtungsbereich kann der Transmissionsgrad der Frontscheibe insbesondere kleiner als 0,3 oder kleiner als 0,1 oder kleiner als 0,01 sein. Im Beschichtungsbereich ist die Frontscheibe insbesondere intransparent. Im Bereich des Sichtfensters kann der Transmissionsgrad beispielsweise größer als 0,5 oder größer als 0,8 sein.
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Die Nutzung einer solchen Beschichtung an einer Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs ist an sich bekannt und üblich, beispielsweise zur Verdeckung der Scheibenbefestigung am Rand der Frontscheibe und/oder um einen Montagebereich des Innenspiegels für Betrachter außerhalb des Kraftfahrzeugs zu verdecken. Im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann der Beschichtungsbereich genutzt werden, um eine Kameraelektronik beziehungsweise ein Gehäuse der Kamera für den Fahrer zu verdecken und/oder um eine Projektionsfläche zu bilden, wie später noch genauer erläutert werden wird.
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Das transparente Sichtfenster kann einen Durchmesser von weniger als 2 cm oder weniger als 1 cm oder weniger als 5 mm aufweist. Ein geringer Durchmesser des transparenten Sichtfensters ist vorteilhaft, um einerseits eine Störung des optischen Eindrucks des Innenraums durch die Kamera und/oder ihr Gehäuse zu vermeiden und/oder um andererseits die verfügbare Projektionsfläche möglichst wenig einzuschränken.
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Eine Optik der Kamera kann insbesondere unmittelbar an der Frontscheibe oder unmittelbar benachbart zu dieser angeordnet sein, womit das Sichtfenster nahe am Brennpunkt angeordnet und somit sehr klein sein kann, beispielsweise zwischen 1 mm und 2 mm groß. Eine Untergrenze für die Abmessungen des Sichtfensters kann aus der konkret genutzten Optik der Kamera und dem Abstand des Brennpunkt von der Frontscheibe resultieren. Beispielsweise kann der Durchmesser zumindest 0,1 mm oder zumindest 0,05 mm sein. Das transparente Sichtfenster kann zumindest näherungsweise rund sein. Falls es eine unrunde Form aufweist, können sich die angegebenen Grenzen auf den Maximaldurchmesser des transparenten Sichtfensters beziehen.
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Ein die Kamera aufnehmendes Gehäuse und/oder ein das Gehäuse abschließendes Dichtmittel kann die Frontscheibe in einem Kontaktbereich kontaktieren, wobei der Kontaktbereich innerhalb des Beschichtungsbereichs liegt. Durch den Kontakt des Gehäuses beziehungsweise des Dichtmittel zur Frontscheibe kann die Kamera beziehungsweise ihre Optik und/oder Elektronik robust vor Umwelteinflüssen geschützt sein. Da der Kontaktbereich durch den Beschichtungsbereich verdeckt ist, ist er vom Fahrzeuginnenraum her nicht zu erkennen, wodurch ein hochwertiger Eindruck entsteht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kraftfahrzeug eine Projektionseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, Informationen in dem Beschichtungsbereich auf die Innenfläche der Frontscheibe zu projizieren. Gegenüber einem Head-Up-Display, bei dem Informationen auf transparente Bereiche der Frontscheibe projiziert werden, wird bei gleicher Projektionshelligkeit ein deutlich höherer Kontrast erreicht, da die Informationsdarstellung nicht durch von außerhalb des Kraftahrzeugs durch die Frontscheibe fallendes Licht gestört wird.
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Die Informationsdarstellung kann im Wesentlichen unabhängig von der Umgebungshelligkeit sein, sodass die Kombination der Projektionseinrichtung und des Beschichtungsbereichs auch geeignet sein kann, Informationen, die ansonsten durch einen Instrumentencluster angezeigt würden, beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Batterieladung oder Tankfüllung oder Ähnliches, darzustellen. Somit kann auf ansonsten im Bereich des Lenkrads erforderliche Anzeigen verzichtet werden, wodurch zusätzliche Freiräume im Innenraum und ein hochwertiger Eindruck des Innenraums entstehen.
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Die Projektionseinrichtung und der Beschichtungsbereich können gemeinsam ein Scheibenwurzeldisplay bilden. Auf die zusätzliche Installation eines LCD-Panels oder anderer Anzeigemittel im Bereich der Scheibenwurzel zu diesem Zweck kann somit verzichtet werden.
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Der Beschichtungsbereich erstreckt sich vorzugsweise bis zum unteren Rand der Frontscheibe und/oder zumindest bis zur Oberkante der Kamera und/oder des oder eines die Kamera aufnehmenden Gehäuses. Insbesondere gelten die genannten Erstreckungsgrenzen auch in jenem Abschnitt der Frontscheibe, in dem auch die Kamera angeordnet ist. Der genannte Beschichtungsbereich ermöglicht bei einer Nutzung als Projektionsfläche eine schnelle und mühelose Informationserfassung durch den Fahrer.
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Die Kamera kann im unteren Drittel oder im unteren Siebtel oder im unteren Zehntel der Frontscheibe angeordnet sein. Eine Positionierung relativ tief an der Frontscheibe ist einerseits vorteilhaft zur Erfassung des Fahrers und andererseits vorteilhaft für das obige erläuterte Zusammenwirken mit einem Beschichtungsbereich, der als Projektionsfläche für Informationen dient.
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Die Kamera oder das oder ein die Kamera aufnehmendes Gehäuse kann an der Frontscheibe und/oder einer Wasserkastenabdeckung eines Wasserkastens des Kraftfahrzeugs angebracht sein.
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Eine Lenkradoberkante eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs kann zumindest bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs auf einer geringeren Höhe angeordnet sein als die Kamera und/oder die Oberkante des Beschichtungsbereichs an der Position in Querrichtung des Kraftfahrzeugs, an der die Kamera angeordnet ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein im oberen Segment abgeflachtes Lenkrad oder beispielsweise ein eher rechteckiges Lenkrad genutzt wird und/oder indem die Ausrichtung der Lenkachse geeignet gewählt wird. Durch die beschriebene Ausgestaltung wird vermieden, dass das Lenkrad den Blick auf den Beschichtungsbereich und somit auf projizierte Informationen verdeckt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten in der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Ausführungsbeispiel und der zugehörigen Zeichnung. Die Figur zeigt schematisch eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit eine Frontscheibe 2 und eine Kamera 4. Die Kamera 4 diente zur Überwachung des Fahrzeuginnenraums 5 beziehungsweise eines dort befindlichen Fahrers 6.
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Die Bilddaten der Kamera 4 werden im Beispiel durch eine Verarbeitungseinrichtung 15 des Kraftfahrzeugs 1 verarbeitet, beispielsweise um einen Müdigkeitszustand und/oder einen Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers 6 zu ermitteln. Die ermittelte Information kann beispielsweise genutzt werden, um Warnhinweise an den Fahrer 6 bei nicht ausreichender Aufmerksamkeit oder zu großer Müdigkeit auszugeben und/oder um zu prüfen, ob bestimmte Automatisierungsgrade nutzbar sind.
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Die Kamera 4 ist an einer von dem Innenraum 5 abgewandten Außenseite der Frontscheibe 2 angeordnet. Die Erfassung des Innenraums 5 beziehungsweise des Fahrers 6 erfolgte somit durch die Frontscheibe 2 hindurch. Im Beispiel sind die Kamera 4 sowie ihr Gehäuse 12 einerseits an der Frontscheibe 2 und andererseits an einer Wasserkastenabdeckung 17 eines Wasserkastens 3 des Kraftfahrzeugs 1 angebracht.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen ist die Frontscheibe 2 einteilig dargestellt. Typischerweise wird jedoch ein mehrschichtiger Aufbau der Frontscheibe 2 genutzt, wobei die Frontscheibe 2 beispielsweise aus Verbundsicherheitsglas bestehen kann.
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Ein unterer Bereich der Frontscheibe 2 im Bereich der Scheibenwurzel ist im Wesentlichen vollständig und insbesondere über die gesamte Breite der Frontscheibe mit einer intransparenten Beschichtung 10 versehen. Ein Sichtfenster 8 mit einem relativ geringen Durchmesser 11 von beispielsweise 1 mm bis 2 mm bleibt jedoch frei, um eine Erfassung des Innenraums 5 beziehungsweise des Fahrers 6 durch das Sichtfenster 8 zu ermöglichen.
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Der durch die Beschichtung 10 bedeckte Beschichtungsbereich 9 erfüllt im Kraftfahrzeug 1 mehrere Funktionen. Zum einen wirkt er als Projektionsfläche für eine Projektionseinrichtung 14 des Kraftfahrzeugs 1, die durch die Verarbeitungseinrichtung 15 angesteuert wird, um Informationen in den Beschichtungsbereich 9 zu projizieren. Somit bildet der Beschichtungsbereich 9 gemeinsam mit der Projektionseinrichtung 14 ein Scheibenwurzeldisplay für das Kraftfahrzeug 1.
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Gegenüber üblichen Head-Up-Displays, die Informationen in transparente Bereiche der Frontscheibe 2 projizieren, können durch die Nutzung der Beschichtung 10 deutlich höhere Kontraste erreicht werden. Hierzu kann insbesondere eine vollflächig einfarbige, beispielsweise eine weiße und matte oder eine schwarze und reflektierende, Beschichtung 10 genutzt werden. Durch Verlagerung der Kamera 4 hinter die genutzte Projektionsfläche wird hierbei erreicht, dass der Fahrer 6 einen freien Blick auf die Projektionsfläche hat.
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Durch die Nutzung des unmittelbar an der Frontscheibe 16 beziehungsweise ihrer Beschichtung 10 gebildeten Scheibenwurzeldisplays kann beispielsweise auf einen dedizierten Instrumentencluster zur Informationsausgabe verzichtet werden, wodurch ein minimalistischer und hochwertiger Innenraumeindruck resultiert.
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Zum anderen verdeckt die Beschichtung 10 den Kontaktbereich 20, in dem das Gehäuse 12 der Kamera 4 beziehungsweise ein das Gehäuse 12 abdichtendes Dichtmittel 13 mit der Frontscheibe 2 verbunden ist, sowie, abgesehen von dem notwendigen Sichtfenster 8, die Kamera 4 und ihre Elektronik. Auch dies trägt zum hochwertigen Eindruck des Innenraums 5 bei.
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Um zu erreichen, dass der Fahrer 6 einerseits einen freien Blick auf den als Projektionsfläche genutzten Beschichtungsbereich 9 hat und andererseits gut durch die Kamera 4 erfassbar ist, ist das Lenkrad 19 in seinem oberen Bereich abgeflacht, sodass die Lenkradoberkante 18 zumindest bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs 1 auf einer geringeren Höhe angeordnet ist als die Kamera 4 und der Beschichtungsbereich 9.
