DE112016000265T5

DE112016000265T5 - Elektrostatische Linsenreinigung

Info

Publication number: DE112016000265T5
Application number: DE112016000265.3T
Authority: DE
Inventors: Matthew Barton
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-01-26
Also published as: WO2016123026A1; US10511748B2; US20180013933A1; JP2018512317A; DE112016000265B4; JP6509351B2

Abstract

Automobilkamera, die eine Kameralinse mit einem oder mehreren leitfähigen Akkumulatoren aufweist, und Verfahren zum Reinigen der Kameralinse unter Verwendung der leitfähigen Akkumulatoren. Die Automobilkamera weist eine Linsenfassung auf, die mit der Kameralinse gekoppelt ist. Die Linsenfassung kann mit den leitfähigen Akkumulatoren gekoppelt werden. Die leitfähigen Akkumulatoren empfangen von einer Stromversorgung eines Fahrzeugs elektrische Ladung und konzentrieren die elektrische Ladung an angespitzten Enden der leitfähigen Akkumulatoren. Die geladenen angespitzten Enden ziehen Wasserteilchen von der Kameralinse fort. Die Wasserteilchen sammeln sich an den leitfähigen Akkumulatoren bis ausreichend Masse gewonnen wurde. Wenn ausreichend Masse gewonnen wurde, fließen die Wasserteilchen über die Linsenfassung und von der Kameralinse fort.

Description

HINTERGRUND
Moderne Automobilsichtsysteme beruhen auf verschiedenen Typen von Automobilsichtsystemen, um Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs bereitzustellen. Diese Automobilsichtsysteme können mehrere Automobilkameras mit unterschiedlichen Gesichtsfeldern in Bezug auf die Umgebung aufweisen. In einigen Fällen stellen die mehreren Automobilkameras automatisierten Fahrzeugsystemen in der Art von Spurabweichs- und -warnsystemen Informationen bereit. In anderen Fällen weisen Automobilsichtsysteme eine Anzeige zur Betrachtung von Bildern der Umgebung des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs auf.
Bei einigen Konfigurationen befinden sich eine oder mehr als eine der mehreren Automobilkameras im Außenbereich des Fahrzeugs. Folglich können die Automobilkameras routinemäßig schlechtem Wetter ausgesetzt sein.
KURZFASSUNG
Regen und Schnee können die Funktionsweise der Automobilkameras beeinträchtigen, indem sie ihr Gesichtsfeld verdecken. Beispielsweise können sich Wasserteilchen (beispielsweise Wassertröpfchen) auf einer Kameralinse ansammeln und die von der Automobilkamera erzeugten Bilder beschränken und verziehen. Ähnlich kann sich Schnee auf der Kameralinse ansammeln und das Gesichtsfeld der Automobilkamera teilweise oder ganz blockieren. Diese Bedingungen können auch die Funktionsweise eines automatisierten Fahrzeugsystems beeinträchtigen, das sich auf durch die Automobilkameras bereitgestellte Informationen verlässt. Dies kann zu einer nicht optimalen Funktionsweise des automatisierten Fahrzeugsystems führen. Zusätzlich kann der Fahrer des Fahrzeugs keine klare Sicht der Umgebung des Fahrzeugs durch das Automobilsichtsystem haben. Daher ist es vorteilhaft, Fahrzeuge mit Automobilkameras auszurüsten, die bei verschiedenen Wetterbedingungen zuverlässig funktionieren können.
Wasser ist ein polares Molekül mit einem Nettodipol infolge entgegengesetzter Ladungen (d. h. mit positiven und negativen Teilladungen) von asymmetrisch angeordneten polaren Bindungen. Deshalb stoßen sich, wenn Wasserteilchen einer Oberfläche mit einem elektrostatischen Potential ausgesetzt werden, gleiche Ladungen in den Wasserteilchen und gleiche Ladungen auf der Oberfläche ab. Wenn die gleichen Ladungen abgestoßen werden, orientiert sich das Wassertröpfchen, wobei entgegengesetzte Ladungen der Oberfläche gegenüberstehen. Weil sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, zieht die Oberfläche das Wassertröpfchen dann an.
Weil Wetterbedingungen Wasserteilchen auf einer Kameralinse ablagern können, kann eine Automobilkamera, die dafür ausgelegt ist, die Wasserteilchen automatisch zu entfernen, gegenüber einer Automobilkamera, die nicht so ausgerüstet ist, vorteilhaft sein. Dementsprechend sehen Ausführungsformen der Erfindung ein System und ein Verfahren zum Reinigen der Kameralinse unter Verwendung elektrostatischer Kräfte vor. Insbesondere befindet sich ein leitfähiger Akkumulator in der Nähe der Kameralinse, so dass Wasserteilchen auf der Kameralinse zum leitfähigen Akkumulator hin und von der Kameralinse fort gezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Automobilkamera mit einer automatischen Linsenreinigung vorgesehen. Die Automobilkamera weist ein Kameragehäuse, eine Linsenfassung, die mit dem Kameragehäuse gekoppelt ist, und eine Kameralinse mit einer Innenfläche und einer Außenfläche auf. Die Kameralinse ist mit der Linsenfassung gekoppelt. Die Automobilkamera weist auch einen Leitungsweg und einen leitfähigen Akkumulator mit einem angespitzten Ende und einer Basis, welcher elektrisch mit dem Leitungsweg verbunden ist, auf. Der leitfähige Akkumulator ist dafür ausgelegt, eine elektrische Ladung vom Leitungsweg zu empfangen. Wenn die elektrische Ladung empfangen wird, konzentriert der leitfähige Akkumulator die elektrische Ladung am angespitzten Ende. Folglich werden Wasserteilchen auf der Kameralinse auf der Grundlage der Menge der am angespitzten Ende konzentrierten elektrischen Ladung zum leitfähigen Akkumulator hingezogen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse vorgesehen. Beim Verfahren wird ein leitfähiger Akkumulator mit einer Basis und einem angespitzten Ende bereitgestellt und wird der leitfähige Akkumulator einer Außenfläche einer Kameralinse gegenüber und davon beabstandet angeordnet. Beim Verfahren wird auch der leitfähige Akkumulator mit einem Leitungsweg elektrisch verbunden, wird der Leitungsweg mit einer Stromversorgung elektrisch verbunden und wird dem leitfähigen Akkumulator eine elektrische Ladung zugeführt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
1 ein Blockdiagram eines Fahrzeugs, das mit einem Automobilkamerasystem ausgerüstet ist, das Automobilkameras mit einer automatischen Linsenreinigung aufweist,
2 ein Blockdiagramm des Automobilkamerasystems aus 1,
3 eine perspektivische Ansicht einer Automobilkamera des Automobilkamerasystems aus 1,
4 eine Draufsicht einer Linsenfassung mit vier leitfähigen Akkumulatoren der Automobilkamera aus 3,
5 eine Schnittansicht der Linsenfassung, der Kameralinse und der leitfähigen Akkumulatoren der Automobilkamera aus 3 gemäß einer Ausführungsform,
6 eine Schnittansicht der Linsenfassung, der Kameralinse und der leitfähigen Akkumulatoren der Automobilkamera aus 3 gemäß einer anderen Ausführungsform und
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Reinigen einer Kameralinse der Automobilkamera aus 3.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor Ausführungsformen der Erfindung detailliert erklärt werden, ist zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung von Komponenten, wie in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in der folgenden Zeichnung dargestellt, beschränkt ist. Die Erfindung ist für andere Ausführungsformen geeignet und dafür geeignet, auf verschiedene Arten verwirklicht oder ausgeführt zu werden.
Es sei bemerkt, dass mehrere auf Hardware und Software beruhende Vorrichtungen sowie mehrere verschiedene Strukturkomponenten verwendet werden können, um die Erfindung zu implementieren. Zusätzlich sei bemerkt, dass Ausführungsformen der Erfindung Hardware, Software und elektronische Komponenten oder Module aufweisen können, die für die Zwecke der Erörterung so dargestellt und beschrieben werden können, als ob bestimmte Komponenten ausschließlich in Hardware implementiert wären. Durchschnittsfachleute werden jedoch beim Lesen der detaillierten Beschreibung erkennen, dass zumindest gemäß einer Ausführungsform Aspekte der Erfindung in Software (beispielsweise auf einem nicht flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert), die durch einen oder mehrere Prozessoren ausführbar ist, implementiert werden können. Dementsprechend ist zu verstehen, dass mehrere auf Hardware und Software beruhende Vorrichtungen sowie mehrere verschiedene Strukturkomponenten verwendet werden können, um verschiedene Ausführungsformen zu implementieren. Beispielsweise können in der Patentschrift beschriebene ”Steuereinheiten” und ”Steuereinrichtungen” einen oder mehrere elektronische Prozessoren, ein oder mehrere Speichermodule, einschließlich eines nicht flüchtigen computerlesbaren Mediums, eine oder mehrere Ein-/Ausgabeschnittstellen und verschiedene Verbindungen (beispielsweise einen Systembus, Leitungswege, Drähte und dergleichen), welche die Komponenten verbinden, aufweisen.
1 zeigt ein Fahrzeug 100, das mit einem Automobilkamerasystem 105 versehen ist. Beim dargestellten Beispiel weist das Automobilkamerasystem 105 eine elektronische Steuereinheit (ECU) 110, eine fahrerseitige Kamera 115, eine beifahrerseitige Kamera 120, eine Frontkamera 125 und eine Heckkamera 130 auf. Wie dargestellt ist, kann das Automobilkamerasystem 105 vier Automobilkameras aufweisen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Automobilkamerasystem 105 jedoch eine, zwei, drei oder mehr Automobilkameras aufweisen. Ähnlich kann das Automobilkamerasystem 105 eine elektronische Steuereinheit aufweisen, welche alle Automobilkameras steuert oder koordiniert, oder mehrere elektronische Steuereinheiten aufweisen, welche jeweils eine bestimmte Automobilkamera steuern. Wenn jede bestimmte Automobilkamera von einer elektronischen Steuereinheit 110 gesteuert wird, kann die elektronische Steuereinheit 110 in die bestimmte Automobilkamera aufgenommen sein. In diesem Fall behandelt die elektronische Steuereinheit 110 den Betrieb und die Steuerung der bestimmten Automobilkamera.
Eine Ausführungsform des Automobilkamerasystems 105 ist in 2 dargestellt. Die elektronische Steuereinheit 110 weist mehrere elektrische und elektronische Komponenten auf, die Strom, Betriebssteuerung und Schutz für die Komponenten und Module innerhalb der elektronischen Steuereinheit 110 bereitstellen. Die elektronische Steuereinheit 110 weist unter anderem einen elektronischen Prozessor 205 (in der Art eines programmierbaren elektronischen Mikroprozessors, einer Mikrosteuereinrichtung oder einer ähnlichen Vorrichtung), einen Speicher 210 (beispielsweise einen nicht flüchtigen maschinenlesbaren Speicher) und eine Videoeingabeschnittstelle 215 auf. Der elektronische Prozessor 205 ist kommunikativ mit dem Speicher 210 gekoppelt und führt Befehle aus, die am Speicher 210 gespeichert werden können. Der elektronische Prozessor 205 ist dafür ausgelegt, aus dem Speicher 210 unter anderem Befehle in Bezug auf die Steuerung oder die Implementation von Prozessen und Verfahren, die hier beschrieben werden, abzurufen und diese auszuführen. Gemäß anderen Ausführungsformen weist die elektronische Steuereinheit 110 zusätzliche, weniger oder andere Komponenten auf. Die elektronische Steuereinheit 110 kann in mehreren unabhängigen elektronischen Steuereinheiten implementiert sein, die jeweils dafür ausgelegt sind, spezifische Funktionen oder Unterfunktionen auszuführen. Zusätzlich kann die elektronische Steuereinheit 110 Untermodule enthalten, die Bilder (beispielsweise Video-Streams) eingeben und verarbeiten und verwandte Prozesse ausführen.
Die fahrerseitige Kamera 115, die beifahrerseitige Kamera 120, die Frontkamera 125 und die Heckkamera 130 sind gemeinsam als Videokameras 230 dargestellt und werden gemeinsam als solche beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 110 kann elektrisch und kommunikativ mit den Videokameras 230 oder mit einer einzigen der Videokameras 230 gekoppelt sein. Die elektronische Steuereinheit 110 ist auch elektrisch mit einer Stromversorgung 220 gekoppelt, die der elektronischen Steuereinheit 110 Strom bereitstellt. Die Stromversorgung 220 kann eine Batterie des Fahrzeugs 100 oder eine andere Stromspeicher- oder Erzeugungsvorrichtung sein. Gemäß einigen Ausführungsformen stellt die elektronische Steuereinheit 110 einen elektrischen Pfad bereit, um den Videokameras 230 Strom von der Stromversorgung 220 zuzuführen.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Stromversorgung 220 über einen Leitungsweg 235 (beispielsweise eine Stromversorgungsleitung) elektrisch mit den Videokameras 230 gekoppelt. Der Leitungsweg 235 ist elektrisch mit einer Steuerschaltungsanordnung 240 gekoppelt und erstreckt sich durch diese, welche die Stromzufuhr zu den Videokameras 230 ein- und ausschalten kann. Gemäß solchen Ausführungsformen ist die elektronische Steuereinheit 110 kommunikativ mit der Steuerschaltungsanordnung 240 gekoppelt. Die elektronische Steuereinheit 110 kann die Videokameras 230 durch die Steuerschaltungsanordnung 240 betätigen und den ihnen zugeführten Strom dadurch steuern. Die Steuerschaltungsanordnung 240 kann sich innerhalb jeder der Videokameras 230 befinden oder sich außerhalb der Videokameras 230 befinden, wie dargestellt ist. Gemäß einigen Ausführungsformen kann sich die Steuerschaltungsanordnung 240 innerhalb der elektronischen Steuereinheit 110 befinden. Der den Videokameras 230 zugeführte Strom kann auch durch die elektronische Steuereinheit 110 gesteuert werden, um leitfähige Akkumulatoren zu laden, wie nachstehend beschrieben wird.
3 zeigt eine Automobilkamera 300 gemäß einer Ausführungsform. Die Automobilkamera 300 kann verschiedenen Typen und Entwürfen angehören. Beispielsweise kann die Automobilkamera 300 dafür ausgelegt sein, innen an der Windschutzscheibe, an einem Seitenspiegel, an einer Hecktür, unterhalb des Fahrzeugs 100 und dergleichen angebracht zu werden. Die Automobilkamera 300 kann als eine oder mehrere von der fahrerseitigen Kamera 115, der beifahrerseitigen Kamera 120, der Frontkamera 125 und der Heckkamera 130 verwendet werden. Die Automobilkamera 300 weist ein Kameragehäuse 305, eine Kameralinse 310 und eine Linsenfassung 315 auf. Die Automobilkamera 300 weist auch einen elektrischen Stecker 325 (beispielsweise einen elektrischen Verbinder) auf, der dafür ausgelegt ist, die Automobilkamera 300 elektrisch mit einem elektrischen System des Fahrzeugs 100 zu verbinden. Beispielsweise kann der elektrische Stecker 325 elektrisch mit dem Leitungsweg 235 gekoppelt sein, der elektrisch mit der Stromversorgung 220 gekoppelt ist. Der elektrische Stecker 325 kann in das Kameragehäuse 305 eingebaut sein oder sich außerhalb des Kameragehäuses 305 befinden. Beispielsweise kann der elektrische Stecker 325 einen externen elektrischen Verbinder oder einen Kabelbaum aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der elektrische Stecker 325 direkt oder indirekt mit der Videoeingabeschnittstelle 215 gekoppelt.
Wie in 4 dargestellt ist, kann die Automobilkamera 300 einen oder mehrere leitfähige Akkumulatoren (beispielsweise angespitzte Attraktoren) 320 aufweisen, die über der Linsenfassung 315 angeordnet sind. Gemäß der erläuterten Ausführungsform weist die Automobilkamera 300 vier leitfähige Akkumulatoren 320 auf, die von der Linsenfassung 315 nach innen und von einer Außenfläche der Kameralinse 310 nach außen vorstehen. Gemäß einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Akkumulatoren 320 an der Linsenfassung 315 befestigt und elektrisch damit verbunden. Gemäß einigen anderen Ausführungsformen können die leitfähigen Akkumulatoren 320 jedoch an anderen Stellen als der Linsenfassung 315 befestigt und elektrisch verbunden sein. Beispielsweise können die leitfähigen Akkumulatoren 320 direkt oder indirekt mit dem Kameragehäuse 305 gekoppelt sein.
Beim der Erläuterung dienenden Beispiel sind die leitfähigen Akkumulatoren 320 mechanisch und elektrisch mit der Linsenfassung 315 gekoppelt. Die leitfähigen Akkumulatoren 320 können mit verschiedenen Verbindungsarten an der Linsenfassung 315 angebracht sein. Beispielsweise kann die Verbindung durch eine Schraub-, Niet-, Schweiß-, Crimp-, Schmelz- oder andere mechanische Befestigungstechnik gebildet werden. Gemäß anderen Ausführungsformen können die leitfähigen Akkumulatoren 320 als einzelnes monolithisches Stück mit der Linsenfassung 315 gebildet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen sind Kanäle 425 in die Linsenfassung 315 geschnitten. Die Kanäle 425 können radial orientierte Rillen sein, die durch die Linsenfassung 315 positioniert sind. Die Kanäle 425 sind dafür ausgelegt, eine Wasserteilchenströmung unter Verwendung der Oberflächenspannung von der Kameralinse 310 fort zu lenken.
Wenngleich sie mit vier leitfähigen Akkumulatoren 320 gezeigt ist, kann die Automobilkamera 300 eine beliebige Anzahl leitfähiger Akkumulatoren 320 aufweisen. Beispielsweise kann die Automobilkamera 300 einen, zwei, drei oder mehr leitfähige Akkumulatoren 320 aufweisen. Die leitfähigen Akkumulatoren 320 können eine Vielzahl von Formen annehmen und in unterschiedlichen Konfigurationen orientiert sein. Beispielsweise können die leitfähigen Akkumulatoren 320 wie dargestellt um den Umfang der Linsenfassung 315 herum angeordnet sein. Gemäß einigen Ausführungsformen weisen die leitfähigen Akkumulatoren 320 eine Basis 405 und ein angespitztes Ende 410 (beispielsweise eine scharfe Spitze) auf. Gemäß diesen Ausführungsformen ist die Basis 405 mit der Linsenfassung 315 gekoppelt und erstreckt sich das angespitzte Ende 410 radial vom Zentrum 420 der Kameralinse 310. Dadurch sind die leitfähigen Akkumulatoren 320 effektiv in etwa radial einwärts zum Zentrum 420 der Kameralinse 310 orientiert.
5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der Linsenfassung 315 und der Kameralinse 310 aus 4. Die Kameralinse 310 weist eine Innenfläche 505 und eine Außenfläche 510 auf. Die Innenfläche 505 der Kameralinse 310 steht dem Kameragehäuse 305 und optischen Komponenten (nicht dargestellt) der Automobilkamera 300 gegenüber. Die Außenfläche 510 weist vom Kameragehäuse 305 und den optischen Komponenten der Automobilkamera 300 fort.
Wie in der Ausführungsform aus 5 dargestellt ist, ist das angespitzte Ende 410 von der Außenfläche 510 der Kameralinse 310 getrennt positioniert (d. h. davon beabstandet). Folglich ist zwischen dem angespitzten Ende 410 und der Außenfläche 510 der Kameralinse 310 ein Zwischenraum 515 ausgebildet. Die leitfähigen Akkumulatoren 320 können in etwa parallel zur Kameralinse 310 orientiert sein oder wie gemäß der erläuterten Ausführungsform von der Außenfläche 510 der Kameralinse 310 abgewinkelt sein. Gemäß einer solchen Ausführungsform nimmt die Größe des Zwischenraums 515 zum Zentrum 420 der Kameralinse 310 hin zu. Bei anderen Konstruktionen können die leitfähigen Akkumulatoren 320 die Kameralinse 310 physikalisch berühren. Bei diesen Konstruktionen können die leitfähigen Akkumulatoren 320 elektrisch von der Kameralinse 310 isoliert sein, wobei ein Isolator zwischen den leitfähigen Akkumulatoren und der Kameralinse 310 angeordnet ist.
6 zeigt eine Schnittansicht eines Kameragehäuses 605, einer Kameralinse 610, einer Linsenfassung 615 und eines oder mehrerer leitfähiger Akkumulatoren 620 gemäß einer anderen Ausführungsform. Wie dargestellt ist, können die leitfähigen Akkumulatoren 620 mit anderen Stellen als der Linsenfassung 615 gekoppelt sein. Beispielsweise können die leitfähigen Akkumulatoren 620 direkt oder indirekt mit dem Kameragehäuse 605 gekoppelt sein. Gemäß diesen Ausführungsformen können die leitfähigen Akkumulatoren 620 ähnlich wie vorstehend beschrieben positioniert und orientiert sein. Die leitfähigen Akkumulatoren 620 können jedoch auch durch das Kameragehäuse 605 statt durch die Linsenfassung 615 getragen werden. Gemäß diesen Ausführungsformen können sich die leitfähigen Akkumulatoren 620 angrenzend an die Linsenfassung 615 befinden und diese physikalisch berühren, ohne mechanisch mit der Linsenfassung 615 gekoppelt zu sein. Gemäß anderen Ausführungsformen können die leitfähigen Akkumulatoren 620 mechanisch mit der Linsenfassung 315 und dem Kameragehäuse 605 gekoppelt sein.
Die leitfähigen Akkumulatoren 620 können auf verschiedene Konfigurationsarten elektrisch gekoppelt sein. Beispielsweise können die leitfähigen Akkumulatoren 320 gemäß einigen Ausführungsformen elektrisch mit der Linsenfassung 315 gekoppelt sein. Gemäß diesen Ausführungsformen fließt elektrische Ladung, die zur Linsenfassung 615 fließt, natürlich zu den leitfähigen Akkumulatoren 620. Auf diese Weise ist die Linsenfassung 615 dafür ausgelegt, die elektrische Ladung vom Leitungsweg 235 zu empfangen und sie zu den leitfähigen Akkumulatoren 320 zu übertragen. Bei anderen Konfigurationen können die leitfähigen Akkumulatoren 620 elektrisch über eine Drahtverbindung mit dem elektrischen Stecker 325 gekoppelt sein. Insbesondere stellt der elektrische Stecker 325 Strom zum Laden der leitfähigen Akkumulatoren 620 bereit. Gemäß dieser Ausführungsform können die leitfähigen Akkumulatoren 620 elektrisch von der Linsenfassung 615 isoliert sein.
Gemäß den beschriebenen Ausführungsformen sind die leitfähigen Akkumulatoren 320 direkt oder indirekt elektrisch mit der Stromversorgung 220 des Fahrzeugs 100 verbunden. Die leitfähigen Akkumulatoren 320 können über das Kameragehäuse 305 elektrisch mit dem Leitungsweg 235 verbinden. Beispielsweise kann der Leitungsweg 235 einen oder mehrere Drähte oder elektrische Leiterbahnen aufweisen, die mit einem Stromanschluss des elektrischen Steckers 325 der Automobilkamera 300 koppeln. Der Leitungsweg 235 stellt den leitfähigen Akkumulatoren 320 auf diese Weise elektrische Ladung bereit (erzeugt beispielsweise ein elektrostatisches Potential). Ein oder mehrere elektrische Schalter (beispielsweise Transistoren oder mechanische Schalter), Sicherungen oder beide können in die Steuerschaltungsanordnung 240 aufgenommen sein, die zwischen der Stromversorgung 220 und den leitfähigen Akkumulatoren 320 angeordnet ist. Die Steuerschaltungsanordnung 320 steuert die Zufuhr von Energie zu den leitfähigen Akkumulatoren 320 auf der Grundlage von Befehlen von der elektronischen Steuereinheit 110. Beispielsweise können die leitfähigen Akkumulatoren 320 beim Einschalten des Fahrzeugs 100 über einen Transistor, der durch die elektronische Steuereinheit 110 betätigt wird, mit Energie versorgt werden. Die elektronische Steuereinheit 110 kann die leitfähigen Akkumulatoren 320 auf der Grundlage von Zeitsteuerungssequenzen, Wetterbedingungen und dergleichen mit Energie versorgen. Gemäß anderen Ausführungsformen können die leitfähigen Akkumulatoren 320 durch einen mechanischen Schalter unabhängig von der elektronischen Steuereinheit 110 mit Energie versorgt werden, beispielsweise einen Zündschalter.
Sobald sie mit Energie versorgt wurden, empfangen die leitfähigen Akkumulatoren 320 elektrische Ladung von der Stromversorgung 220. Gemäß einigen Ausführungsformen empfangen die leitfähigen Akkumulatoren 320 die elektrische Ladung über die Linsenfassung 315. Die leitfähigen Akkumulatoren 320 haben eine größere Oberflächenkrümmung (beispielsweise Oberflächenwinkel) als die Linsenfassung 315. Im Allgemeinen ist das elektrostatische Potential auf einer geladenen Oberfläche dort am größten, wo die Krümmung der geladenen Oberfläche am größten ist. Weil die leitfähigen Akkumulatoren 320 einen größeren Betrag der Oberflächenkrümmung aufweisen als andere Stellen, welche die elektrische Ladung empfangen, fließt die elektrische Ladung zu den leitfähigen Akkumulatoren 320 und sammelt sich auf diesen. Insbesondere ist das angespitzte Ende 410 der leitfähigen Akkumulatoren 320 der Punkt der größten Oberflächenkrümmung. Daher konzentrieren und fokussieren die leitfähigen Akkumulatoren 320 das elektrostatische Potential am angespitzten Ende 410.
Wie in 5 dargestellt ist, befindet sich das angespitzte Ende 410 in der Nähe der Linsenfassung 315 und direkt oberhalb der Außenfläche 510 der Kameralinse 310. Sobald elektrische Ladung 520 am angespitzten Ende 410 konzentriert wurde, wird eine Anziehungskraft zwischen dem angespitzten Ende 410 und einem Wasserteilchen 525 auf der Kameralinse 310 erzeugt. Die elektrische Ladung 520 auf den leitfähigen Akkumulatoren 320 induziert eine entgegengesetzte Ladung auf einer Fläche eines Wasserteilchens 525, welche den leitfähigen Akkumulatoren 320 gegenübersteht. Die entgegengesetzten Ladungen von den leitfähigen Akkumulatoren 320 und der Fläche des Wasserteilchens 525, welche den leitfähigen Akkumulatoren 320 gegenübersteht, ziehen einander an, und sobald die Anziehungskraft zwischen dem angespitzten Ende 410 und dem Wasserteilchen 525 groß genug ist, durchquert das Wasserteilchen 525 die Außenfläche 510 der Kameralinse 310 und läuft zum angespitzten Ende 410. Wenn sich mehr elektrische Ladung 520 am angespitzten Ende 410 akkumuliert, nimmt die Anziehungskraft zu. Dadurch wird das Wasserteilchen 525 auf der Grundlage der am angespitzten Ende 410 konzentrierten Menge elektrischer Ladung 520 zum angespitzten Ende 410 hingezogen. Dabei zieht die Anziehungskraft das Wasserteilchen 525 vom Zentrum 420 der Kameralinse 310 fort und zu den leitfähigen Akkumulatoren 320 hin.
Wenn sich Wasserteilchen an den leitfähigen Akkumulatoren 320 sammeln, klumpen sie zusammen und werden zu großen, schweren Tröpfchen. Sobald diese Wasserteilchen ausreichend Masse haben, ist die elektrostatische Kraft zwischen den leitfähigen Akkumulatoren und den Wasserteilchen ungenügend, um sie an den leitfähigen Akkumulatoren 320 zu halten. Sobald sie groß genug sind, befreien sich die Wasserteilchen infolge des Vorhandenseins anderer Kräfte, die auf die Wasserteilchen wirken, von der elektrostatischen Kraft. Beispielsweise wirken die Schwerkraft, eine Windscherkraft, Vibrationen, eine Beschleunigung infolge der Bewegung des Fahrzeugs 100 und dergleichen auf die Wasserteilchen. Wenn diese Kräfte die Anziehungskraft der leitfähigen Akkumulatoren 320 überwinden, lösen sich die Wasserteilchen von den leitfähigen Akkumulatoren 320. Infolge der Natur dieser Kräfte befreien sich die Wasserteilchen und fließen um die Linsenfassung 315 und von der Kameralinse 310 fort. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Wasserteilchen durch die Kanäle 425 geleitet werden, um über oder durch die Linsenfassung 315 und von der Kameralinse 310 fort zu fließen.
7 zeigt ein Verfahren zum Reinigen der Kameralinse 310 unter Verwendung der leitfähigen Akkumulatoren 320. Das Verfahren zum Reinigen der Kameralinse 310 weist Folgendes auf: Bereitstellen eines oder mehrerer leitfähiger Akkumulatoren 320 an der Automobilkamera 300 (Block 705), Positionieren der leitfähigen Akkumulatoren 320 gegenüber der Außenfläche 510 der Kameralinse 310 und in einem Abstand davon (Block 710), elektrisches Verbinden der leitfähigen Akkumulatoren 320 mit dem elektrischen Stecker 325 des Kameragehäuses 305 (Block 715), elektrisches Verbinden des elektrischen Steckers 325 des Kameragehäuses 305 mit der Stromversorgung 220 des Fahrzeugs 100 (Block 720) und Zuführen von elektrischer Ladung über die Stromversorgung 220 zu den leitfähigen Akkumulatoren 320 (Block 725). Gemäß einigen Ausführungsformen kann dies durch Laden der Linsenfassung 315 mit der elektrischen Ladung vom Leitungsweg 235 und Leiten der elektrischen Ladung zu den leitfähigen Akkumulatoren 320 geschehen.
Die elektronische Steuereinheit 110 kann den leitfähigen Akkumulatoren 320 eine Gleichspannung (DC-Spannung) zuführen, um die elektrische Ladung bereitzustellen. Ferner kann die elektronische Steuereinheit 110 die leitfähigen Akkumulatoren 320 durch Schalter, die von der elektronischen Steuereinheit 110 auf der Grundlage von Faktoren betätigt werden, einschließlich Temperatur, Wetter, Fahrtbedingung des Fahrzeugs 100, Betriebszeitdauer des Fahrzeugs 100 und dergleichen, elektrisch mit der Stromversorgung 220 verbinden. Infolge der Form der leitfähigen Akkumulatoren 320 konzentriert sich die elektrische Ladung 520 am angespitzten Ende 410 der leitfähigen Akkumulatoren 320. Wie vorstehend erörtert wurde, zieht die konzentrierte elektrische Ladung 520 Wasserteilchen zum angespitzten Ende 410 und lenkt die Wasserteilchen von der Kameralinse 310 fort.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Akkumulatoren 320 durch ein elektrisch isolierendes Material oder durch eine elektrisch isolierende Beschichtung bedeckt werden. Beispielsweise können die leitfähigen Akkumulatoren 320 mit einer nicht leitfähigen Beschichtung aus einem Gummi- oder Kunststofffilm beschichtet werden. Die Beschichtung kann alle freiliegenden Flächen vollständig bedecken oder nur Teile der leitfähigen Akkumulatoren 320 bedecken. Die Beschichtung schützt die leitfähigen Akkumulatoren 320 vor einer Beschädigung und kann die leitfähigen Akkumulatoren auch elektrisch von externen Objekten isolieren. Die Beschichtung kann auch die Linsenfassung 315 oder Teile davon bedecken.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Linsenfassung 315 und den leitfähigen Akkumulatoren 320 ein Wechselstrom (AC) oder ein Gleichstrom (DC) zugeführt werden. Der Strom kann eine elektrische Ladung an den leitfähigen Akkumulatoren 320 induzieren, so dass sie wie vorstehend beschrieben funktionieren. Zusätzlich erzeugt der Strom Wärme, welche die Linsenfassung 315 und die Kameralinse 310 erwärmt. Gemäß einigen Ausführungsformen können Heizelemente innerhalb der Linsenfassung 315 angeordnet sein oder damit gekoppelt sein. Gemäß diesen Ausführungsformen fließt der Strom durch die Heizelemente, um Wärme zu erzeugen und dadurch die Temperatur der Linsenfassung 315 und der Kameralinse 310 zu erhöhen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Material der Linsenfassung 315 halbresistiv sein und Wärme erzeugen, wenn der Strom durch die Linsenfassung 315 fließt. Die erzeugte Wärme ermöglicht es, dass die Linsenfassung 315 als ein Linsenentfroster wirkt. Beispielsweise kann die Linsenfassung 315 die Kameralinse 310 erwärmen und jeglichen Schnee, jegliches Eis oder jeglichen Frost, der sich an der Kameralinse 310 angesammelt hat, schmelzen. Nach dem Schmelzen werden restliche Wasserteilchen zu den leitfähigen Akkumulatoren 320 und von der Kameralinse 310 fort gezogen, wie vorstehend beschrieben wurde.
Demgemäß sehen Ausführungsformen unter anderem ein System und ein Verfahren zum Reinigen einer Kameralinse einer Automobilkamera mit einem oder mehreren in der Nähe der Kameralinse angeordneten leitfähigen Akkumulatoren vor. Die leitfähigen Akkumulatoren können mit einer Linsenfassung der Automobilkamera gekoppelt sein und elektrische Ladung davon empfangen.

Claims

Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung, wobei die Automobilkamera Folgendes umfasst: ein Kameragehäuse, eine Linsenfassung, die mit dem Kameragehäuse gekoppelt ist, eine Kameralinse mit einer Innenfläche und einer Außenfläche, wobei die Kameralinse mit der Linsenfassung gekoppelt ist, einen Leitungsweg und einen leitfähigen Akkumulator mit einem angespitzten Ende und einer Basis, welcher elektrisch mit dem Leitungsweg verbunden ist, wobei der leitfähige Akkumulator dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Empfangen einer elektrischen Ladung vom Leitungsweg, Konzentrieren der elektrischen Ladung am angespitzten Ende und Ziehen von Wasserteilchen zum angespitzten Ende hin auf der Grundlage der am angespitzten Ende konzentrierten Menge an elektrischer Ladung.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 1, wobei das Kameragehäuse einen elektrischen Verbinder aufweist, der dafür ausgelegt ist, elektrisch mit einer Stromversorgungsleitung gekoppelt zu werden, die elektrisch mit einer Stromversorgung eines Fahrzeugs gekoppelt ist.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 1, wobei die Linsenfassung Kanäle aufweist, um die Wasserteilchen von der Kameralinse abzulenken.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 3, wobei die Kanäle radial orientierte Rillen sind, die durch die Linsenfassung angeordnet sind.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 1, wobei die Linsenfassung dafür ausgelegt ist, die elektrische Ladung vom Leitungsweg zu empfangen und zum leitfähigen Akkumulator zu übertragen.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 5, wobei die Linsenfassung Heizelemente aufweist, deren Temperatur zunimmt, wenn die Linsenfassung die elektrische Ladung empfängt.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 5, wobei der Leitungsweg elektrisch mit einem elektrischen Stecker gekoppelt ist, der mit dem Kameragehäuse gekoppelt ist.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 5, wobei der leitfähige Akkumulator von der Außenfläche der Kameralinse beabstandet ist und dieser gegenübersteht, wobei sich ein Zwischenraum zwischen dem leitfähigen Akkumulator und der Außenfläche der Kameralinse befindet.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 1, wobei das angespitzte Ende des leitfähigen Akkumulators in etwa radial nach innen zu einem Zentrum der Kameralinse angespitzt ist.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 1, wobei der leitfähige Akkumulator eine nicht leitfähige Beschichtung aufweist, welche eine Fläche des leitfähigen Akkumulators bedeckt.
Automobilkamera mit automatischer Linsenreinigung nach Anspruch 10, wobei der leitfähige Akkumulator an die Außenfläche angrenzt und wobei die nicht leitfähige Beschichtung den leitfähigen Akkumulator von der Kameralinse elektrisch isoliert.
Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse, welches Folgendes umfasst: Bereitstellen eines leitfähigen Akkumulators mit einer Basis und einem angespitzten Ende, Positionieren des leitfähigen Akkumulators gegenüber einer Außenfläche einer Kameralinse und davon beabstandet, elektrisches Verbinden des leitfähigen Akkumulators mit einem Leitungsweg, elektrisches Verbinden des Leitungswegs mit einer Stromversorgung und Zuführen einer elektrischen Ladung zum leitfähigen Akkumulator.
Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse nach Anspruch 12, welches Folgendes umfasst: elektrisches Koppeln eines elektrischen Verbinders mit einer Stromversorgungsleitung, die elektrisch mit einer Stromversorgung eines Fahrzeugs gekoppelt ist.
Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse nach Anspruch 12, welches Folgendes umfasst: Ablenken von Wasserteilchen von der Kameralinse fort unter Verwendung von Kanälen in einer Linsenfassung.
Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse nach Anspruch 12, welches Folgendes umfasst: Laden einer Linsenfassung mit der elektrischen Ladung vom Leitungsweg und Leiten der elektrischen Ladung zum leitfähigen Akkumulator.
Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse nach Anspruch 12, welches Folgendes umfasst: Erwärmen einer Linsenfassung mit der elektrischen Ladung.
Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse nach Anspruch 12, welches Folgendes umfasst: Beabstanden des leitfähigen Akkumulators von der Außenfläche der Kameralinse mit einem Zwischenraum zwischen dem leitfähigen Akkumulator und der Außenfläche der Kameralinse und Orientieren des leitfähigen Akkumulators in etwa radial einwärts zu einem Zentrum der Kameralinse.
Verfahren zum Reinigen einer Automobilkameralinse nach Anspruch 12, welches Folgendes umfasst: Beschichten einer Fläche des leitfähigen Akkumulators mit einer nicht leitfähigen Beschichtung, und wobei beim Zuführen einer elektrischen Ladung zum leitfähigen Akkumulator die elektrische Ladung dem leitfähigen Akkumulator über eine Steuerschaltungsanordnung, die elektrisch mit dem Leitungsweg gekoppelt ist, zugeführt wird.