DE19909989B4

DE19909989B4 - Device for detecting objects located on a transparent pane

Info

Publication number: DE19909989B4
Application number: DE1999109989
Authority: DE
Inventors: Martin Hügle
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1999-03-06
Filing date: 1999-03-06
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2019-03-07
Also published as: DE19909989A1

Abstract

Vorrichtung zum Detektieren von auf einer durchsichtigen Scheibe (1) befindlichen Objekten mit einer an eine Datenverarbeitungseinheit angeschlossenen, als optoelektronisches Sensorarray (3, 18) ausgebildeten Aufnahmeeinheit, der zur Abbildung der zu betrachtenden Scheibe (1) auf der photosensitiven Oberfläche (6) des Sensorarrays (3, 18) ein Objektiv (4, O₁, O₂) zugeordnet ist, dessen Objektivebene (8) winklig zu der durch die zu betrachtende Scheibe definierten Objektebene (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in der fokussierten Bildebene (7) der Abbildungsanordnung (3, 18) angeordnete photosensitive Oberfläche (6) des optoelektronischen Sensorarrays (3, 18) zur Abbildungsachse (A) der Objektiv-Sensorarray-Anordnung hin geneigt ist.Device for detecting objects located on a transparent pane (1) with a recording unit connected to a data processing unit and designed as an optoelectronic sensor array (3, 18) for imaging the pane (1) to be viewed on the photosensitive surface (6) of the sensor array (3, 18) is associated with a lens (4, O ₁ , O ₂ ) whose objective plane (8) is arranged at an angle to the object plane (5) defined by the slice to be observed, characterized in that the images in the focused image plane ( 7) of the imaging arrangement (3, 18) arranged photosensitive surface (6) of the optoelectronic sensor array (3, 18) is inclined to the imaging axis (A) of the lens-sensor array arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren von auf einer durchsichtigen Scheibe befindlichen Objekten mit einer an eine Datenverarbeitungseinheit angeschlossenen, als optoelektronisches Sensorarray ausgebildeten Aufnahmeeinheit, der zur Abbildung der zu betrachtenden Scheibe auf der photosensitiven Oberfläche des Sensorarrays ein Objektiv zugeordnet ist.The The invention relates to a device for detecting on a transparent disc located objects with a to a data processing unit connected, designed as an optoelectronic sensor array Recording unit, which is used to image the disc to be viewed on the photosensitive surface the sensor array is associated with a lens.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise als sogenannte Regensensoren bei Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein solcher Regensensor ist aus der EP 0 832 798 A2 bekannt. Der in diesem Dokument beschriebene Regensensor umfasst als optoelektronisches Sensorarray einen Kamerasensor, dessen Objektiv vom Innenraum des Kraftfahrzeuges zur Windschutzscheibe hin gerichtet ist. Der Kamerasensor ist im Bereich des Innenraumrückspiegels in Fahrtrichtung nach vorne blickend angeordnet. Aufgrund der Schräge der Windschutzscheibe ist der Kamerasensor, der im Bereich des Rückspiegels etwa horizontal ausgerichtet ist, in einer nicht rechtwinkligen Blickrichtung zur Ebene der Windschutzscheibe angeordnet. Die durch das Objektiv des Kamerasensors fokussierte Objektebene befindet sich in der Mitte des erfassten Windschutzscheibenausschnittes. Zum ausreichend scharfen Abbilden von auf der Windschutzscheibe im Bereich des erfassten Scheibenausschnittes befindlichen Wassertropfen, die aufgrund der geneigten Anordnung der Windschutzscheibe vor oder hinter der fokussierten Objektebene liegen, ist die Schärfentiefe, beispielsweise durch den Einsatz einer Blende entsprechend eingerichtet. Zum Abbilden eines ausreichenden Scheibenausschnittes muss der Schärfentiefenbereich entsprechend groß ausgebildet sein. Ein solcher Schärfentiefenbereich hat jedoch zur Folge, dass auch außerhalb des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte, die nicht außenseitig auf der Windschutzscheibe anhaften ebenfalls scharf oder annähernd scharf abgebildet werden können. Zum Unterdrücken dieses nachteiligen Effektes wird bei dem aus diesem Dokument bekannten Regensensor eine optische Abschirmung eingesetzt, die im Bereich des von dem Kamerasensor erfassten Windschutzscheibenausschnittes innenseitig an der Windschutzscheibe angebracht ist. Diese Abschirmung kann eine transparente Folie sein, so dass zwar auf der Windschutzscheibe außenseitig anhaftende Wassertropfen jedoch umgebungsbedingte Störeinflüsse nicht abgebildet werden. Aus diesem Grunde kann der von diesem Regensensor erfaßte Windschutzscheibenausschnitt nur in einem Sekundärgesichtsfeld der gesamten Windschutzscheibe angeordnet sein, durch welchen Windschutzscheibenausschnitt der Fahrer oder auch der Beifahrer nicht hindurchblicken müssen. Daher befindet sich dieser von dem Kamerasensor betrachtete Windschutzscheibenausschnitt in Blickrichtung hinter dem Innenrückspiegel.Such devices are used for example as so-called rain sensors in motor vehicles. Such a rain sensor is out of the EP 0 832 798 A2 known. The rain sensor described in this document comprises, as an optoelectronic sensor array, a camera sensor whose objective is directed from the interior of the motor vehicle to the windshield. The camera sensor is arranged in the area of the interior rearview mirror looking forward in the direction of travel. Due to the slope of the windshield of the camera sensor, which is approximately horizontally aligned in the region of the rearview mirror, arranged in a non-perpendicular viewing direction to the plane of the windshield. The focused through the lens of the camera sensor object plane is located in the center of the detected windshield cutout. For sufficiently sharp imaging of water droplets located on the windshield in the region of the detected disk cutout, which are located in front of or behind the focused object plane due to the inclined arrangement of the windshield, the depth of field is set up correspondingly, for example by the use of a diaphragm. To image a sufficient disk cutout, the depth of field must be correspondingly large. However, such a depth of field has the consequence that even outside of the vehicle located objects that do not adhere to the outside of the windshield can also be sharply or approximately sharply displayed. To suppress this disadvantageous effect, an optical shield is used in the rain sensor known from this document, which is mounted on the inside of the windshield in the area of the windshield cut-out detected by the camera sensor. This shield may be a transparent film, so that on the outside of the windscreen adhering drops of water but environmental disturbances are not displayed. For this reason, the windshield cut-out detected by this rain sensor can only be arranged in a secondary field of view of the entire windshield, through which windshield cut-out the driver or the front passenger need not look. Therefore, this is considered by the camera sensor windshield cutout in the direction behind the rearview mirror.

Eine Auswertung des von dem Kamerasensor erfassten Bildes erfolgt in einer Prozessoreinheit, von der in Abhängigkeit von den erfassten Wassertropfendaten ein Wischermotor angesteuert wird.A Evaluation of the captured by the camera sensor image takes place in a processor unit, of which in response to the detected Drop of water a wiper motor is driven.

Eine zur Windschutzscheibe lotrechte Anordnung des Kamerasensors, bei der nur ein sehr geringer Schärfentiefenbereich notwendig wäre, vermag keine zufriedenstellende Wassertropfendetektion zu bringen, da der Helligkeitskontrast zwischen den auf der Scheibe anhaftenden Tropfen und dem Hintergrund (Himmel) nur sehr gering ist.A to the windshield vertical arrangement of the camera sensor, at the only very small depth of field would be necessary unable to bring satisfactory water droplet detection because the brightness contrast between the adhering to the disc Drops and the background (sky) is very low.

Es besteht der Wunsch, einen Regensensor innerhalb eines Kraftfahrzeuges so einzurichten, dass mit diesem nicht nur das Sekundärgesichtsfeld, sondern insbesondere auch das Primärgesichtsfeld kameraseitig zur Detektion etwa von anhaftenden Wassertropfen betrachtet werden kann. Diese Forderung besteht auch im Hinblick auf eine getrennte Scheibenwischermotoransteuerung von Fahrer- und Beifahrerseite.It there is a desire to have a rain sensor inside a motor vehicle set up so that with this not only the secondary visual field, but in particular, the primary field of view on the camera side be considered for detection of about adherent drops of water can. This requirement also exists with regard to a separate windscreen wiper motor drive from driver and passenger side.

Hingewiesen werden soll auch auf DE 29 45 251 A1 . Gegenstand dieses Dokumentes ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer Oberfläche. Dieses erfolgt durch eine bestimmte Objektiv-Sensorarray-Anordnung zum Bestimmen der Badspiegelhöhe von flüssigem Stahl innerhalb einer Gießpfanne, eines Verteilers oder einer Kokille. Um das bestimmungsgemäße Ergebnis beim Verarbeiten des flüssigen-Stahls zu erzielen, ist eine Einhaltung der vorbestimmten Badspiegelhöhe wesentlich. Die Objektiv-Sensorarray-Anordnung ist dergestalt aufgebaut, dass die zu detektierende Oberfläche senkrecht zur optischen Achse der Anordnung vorgesehen ist. Winklig auf diese Oberfläche ist der Ausgang eines Lasers gerichtet, so dass mit der Objektiv-Sensorarray-Anordnung der durch den Laserstrahl auf der Oberfläche des Stahlbades abgebildete Lichtpunkt auf dem Sensorarray abgebildet werden kann. Als Sensorarray ist eine Diodenzeilenkamera vorgesehen. In Abhängigkeit der von der Abbildung des Laserpunktes belichteten Dioden des Sensorarrays ist im Wege eines nachgeschalteten Auswerteverfahrens bestimmbar, in welchem Abstand sich die Objektiv-Sensorarray-Anordnung zum Badspiegel befindet. In einer fakultativen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Diodenzeilenkamera entsprechend der Scheimpflug'schen Regel zu Maximierung der Abbildungsschärfe angeordnet sein kann.It should also be pointed out DE 29 45 251 A1 , The subject of this document is a method and an apparatus for determining the position of a surface. This is done by a particular lens-sensor array arrangement for determining the bath level of liquid steel within a ladle, spreader, or mold. In order to achieve the intended result when processing the liquid steel, compliance with the predetermined level of the bath level is essential. The objective sensor array arrangement is constructed such that the surface to be detected is provided perpendicular to the optical axis of the device. Angled at this surface, the output of a laser is directed, so that with the lens-sensor array arrangement of the imaged by the laser beam on the surface of the steel bath light spot can be imaged on the sensor array. As sensor array a diode array camera is provided. Depending on the diodes of the sensor array exposed by the imaging of the laser spot, the distance at which the objective sensor array arrangement is located to the bath mirror can be determined by way of a downstream evaluation method. In an optional further development, it is provided that the diode array camera can be arranged in accordance with Scheimpflug's rule to maximize the image sharpness.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Detektieren von auf einer durchsichtigen Scheibe befindlichen Objekten dergestalt weiterzubilden, dass mit dieser, ohne das Gesichtsfeld zu beeinträchtigen, eine Objektdetektion auch im Primärgesichtsfeld einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges unter Beibehaltung einer Unterdrückung umgebungsbedingter Einflüsse möglich ist.Based on this discussed state The invention therefore an object of the invention to develop a generic device for detecting objects on a transparent glass such that this without affecting the field of view, an object detection in the primary field of view of a windshield of a motor vehicle while maintaining a suppression of environmental influences is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte Vorrichtung, dessen Objektivebene winklig zu der durch die zu betrachtende Scheibe definierten Objektebene angeordnet ist dadurch gelöst, dass die in der fokussierten Bildebene der Abbildungsanordnung angeordnete photosensitive Oberfläche des optoelektronischen Sensorarrays zur Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung hin geneigt ist.These The object is achieved by a mentioned device whose lens plane angle to the arranged by the disk to be considered defined object plane is solved by that arranged in the focused image plane of the imaging arrangement photosensitive surface of the optoelectronic sensor array to the imaging axis of the lens-sensor array arrangement is inclined.

Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte Vorrichtung gelöst, bei der die in der fokussierten Bildebene der Abbildungsanordnung angeordnete photosensitive Oberfläche des optoelektronischen Sensorarrays zur Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung hin geneigt ist, wobei die Objektebene, die Objektivebene und die Bildebene gleichsinnig geneigt zur optischen Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung angeordnet sind.Further this object is achieved by solved an aforementioned device in which the focused in the Image plane of the imaging arrangement arranged photosensitive surface of the Optoelectronic sensor array inclined to the imaging axis of the lens-sensor array arrangement is, where the object plane, the lens plane and the image plane in the same direction inclined to the optical imaging axis of the lens-sensor array arrangement are arranged.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren von auf einer durchsichtigen Scheibe befindlichen Objekten, beispielsweise einem Regensensor für ein Kraftfahrzeug ist die Abbildungsanordnung durch das Objektiv und das Sensorarray dergestalt ausgebildet, daß die durch die photosensitive Oberfläche des Sensorarrays gebildete Bildebene und/oder die Objektivebene zur Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung hin geneigt ist. Der im Zusammenhang dieser Ausführungen benutzte Begriff Abbildungsachse ist durch die Winkelhalbierende des Erfassungswinkels des Objektivs definiert. Entsprechend der eingerichteten Neigung befindet sich die durch das Objektiv fokussierte Objektebene ebenfalls in einem vorzugsweise spitzen Winkel zur Abbildungsachse. Die Objektebene ist durch eine solche Maßnahme zur Ebene der Windschutzscheibe hin geneigt, so daß die einzurichtende Schärfentiefe zum ausreichend scharfen Abbilden des gesamten betrachteten Scheibenausschnittes entsprechend des durch die Neigung der Objektebene durch die Schärfentiefe größer abgedeckten Bereichs reduziert werden kann. Besonders bevorzugt ist eine Bildebenenneigung, die zur Folge hat, daß die Objektebene in der Ebene der Windschutzscheibe angeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung braucht der Schärfentiefenbereich nur minimal vorgesehen sein. Aufgrund der nur geringen Schärfentiefe werden Objekte, die nicht auf der Außenseite der Windschutzscheibe anhaften, so unscharf auf dem Sensorarray abgebildet, daß diese die vorzunehmende Objektdetektion nicht störend beeinflussen. Vorteilhaft ist ferner, daß durch die mögliche geringe Schärfentiefe die Lichtstärke des Objektivs und somit der Abbildung erheblich erhöht ist.at the device according to the invention for detecting on a transparent disc Objects, such as a rain sensor for a motor vehicle is the Image arrangement by the lens and the sensor array such trained that the through the photosensitive surface of the sensor array formed image plane and / or the lens plane inclined to the imaging axis of the lens-sensor array arrangement is. The term imaging axis used in the context of these embodiments is through the bisector of the detection angle of the lens Are defined. According to the established inclination is located the object plane focused by the lens also in one preferably acute angle to the imaging axis. The object plane is through such a measure inclined to the plane of the windshield, so that the einzurichtende depth of field for sufficiently sharp imaging of the entire considered slice cutout according to the slope of the object plane through the depth of field larger covered Area can be reduced. Particularly preferred is a picture plane slope, which has the consequence that the Object level is arranged in the plane of the windshield. at such a configuration, the depth of field requires only minimal be provided. Due to the shallow depth of field, objects that are not on the outside sticking to the windshield, so out of focus on the sensor array, that these do not interfere with the object detection to be made. Advantageous is further that by the possible shallow depth of field the light intensity of the lens and thus the image is considerably increased.

Durch die Möglichkeit der Einrichtung der Abbildungsanordnung auf einen nur sehr geringen Schärfentiefenbereich, welches zu der genannten Unterdrückung umgebungsbedingter Störeinflüsse führt, kann die Objektiv-Sensorarray-Anordnung auch auf einen Ausschnitt des Primärgesichtsfeldes von Fahrer oder Beifahrer gerichtet sein, ohne daß dessen Gesichtsfeld durch zusätzliche Mittel beeinträchtigt werden würde.By the possibility the device of the imaging arrangement to a very shallow depth of field, which leads to the said suppression can cause environmental disturbances the lens sensor array arrangement too on a section of the primary field of view of Be directed driver or passenger, without the field of view through additional Medium impaired would become.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Neigung der Bildebene gegensinnig zur Neigung der Objektebene angeordnet ist und die Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung der optischen Achse des Objektivs entspricht. Bei dieser Ausgestaltung können auf der Windschutzscheibe anhaftende Objekte zu einem gewissen Ausmaß verzerrt auf dem Sensorarray abgebildet werden; dieses ist jedoch für eine Objektdetektion ohne Relevanz. Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung zwischen der Objektebene, der Objektivebene und der Bildebene, bei der diese drei Ebenen eine Schnittgerade definieren. In dieser Ausgestaltung befindet sich die Objektebene in der Ebene der Windschutzscheibe, so daß in dieser Ausgestaltung die Fokussierung nur eine sehr geringe Schärfentiefe aufzuweisen braucht.In An embodiment of the invention is provided that the inclination the image plane arranged in opposite directions to the inclination of the object plane and the imaging axis of the objective sensor array arrangement is optical axis of the lens corresponds. In this embodiment can distorted objects adhering to the windshield to a certain extent be imaged on the sensor array; however, this is for object detection without relevance. Especially useful is a Arrangement between the object plane, the lens plane and the image plane, where these three levels define a cutting line. In this Embodiment is the object plane in the plane of the windshield, so that in this embodiment, the focus only a very shallow depth of field needs to show.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Objektebene, die Objektivebene und die Bildebene gleichsinnig zur Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung geneigt, zweckmäßigerweise mit gleichen Winkeln geneigt angeordnet sind. Auch in einer solchen Anordnung befindet sich die Objektebene bei entsprechender Neigung von Bildebene und Objektivebene in der Ebene der Scheibe. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt dagegen eine verzerrungsfreie Abbildung des gesamten betrachteten Windschutzscheibenausschnittes.In A further embodiment of the invention provides that the object plane, the lens plane and the image plane in the same direction to the imaging axis the lens-sensor array arrangement inclined, expediently are arranged inclined at equal angles. Even in such a Arrangement is the object plane with appropriate inclination from the image plane and lens plane in the plane of the disc. At this Design is on the other hand, a distortion-free mapping of the entire considered windshield cutout.

Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise als Regensensor in einem Kraftfahrzeug im Bereich des Innenraumrückspiegels mit Blickrichtung zum Primärgesichtsfeld des Fahrers hin angeordnet sein. In einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß dem Sensorarray, zweckmäßigerweise einem Kamerasensor ein oder mehrere weitere Objektive zum Betrachten weiterer Scheibenausschnitte zugeordnet sind. Mit diesen weiteren Objektiven ließe sich beispielsweise neben dem Primärgesichtsfeld des Fahrers auch dasjenige des Beifahrers sowie ein zwischen den beiden Primärgesichtsfeldern liegendes, als Referenzgesichtsfeld benutztes Sekundärgesichtsfeld betrachten. Die eingesetzten Objektiv-Sensorarray-Anordnungen sind sämtlich so ausgelegt, daß jede Bildebene zur Abbildungsachse hin geneigt ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß die auf die unterschiedlichen Scheibenausschnitte gerichteten Objektive zumindest bereichsweise dieselben fotosensitiven Bereiche eines gemeinsamen Kamerasensors belichten. Zusätzlich ist vorgesehen, in den Strahlengang eines jeden Objektivs einen Lichtschalter einzuschalten, mit dem eine Belichtung des Sensorarrays durch ein Objektiv gestattet oder gesperrt werden kann. Als Lichtschalter ist zweckmäßigerweise ein solcher vorgesehen, der unter Ausnutzung eines elektrooptischen Effektes elektrisch ansteuerbar ist. Beispielsweise kann ein solcher Lichtschalter als Flüssigkristallblende oder auch als nach einem elektrochromen Prinzip arbeitende Blende ausgebildet sein.Such a device can be arranged, for example, as a rain sensor in a motor vehicle in the region of the interior rear-view mirror looking in the direction of the driver's primary field of vision. In a further development, it is provided that the sensor array, expediently assigned to a camera sensor one or more further lenses for viewing further pane cutouts. With these other lenses, for example, in addition to the primary field of view of the driver and that of the passenger and a lying between the two primary fields of vision, could be used as a reference view field of view used secondary visual field. The lens sensor array arrangements used are all designed so that each image plane is inclined to the imaging axis. It can be provided that the lenses directed at the different lens cutouts at least partially expose the same photosensitive areas of a common camera sensor. In addition, it is provided to turn on a light switch in the beam path of each lens, with which an exposure of the sensor array can be permitted or blocked by a lens. As a light switch such is advantageously provided, which is electrically actuated by utilizing an electro-optical effect. For example, such a light switch may be formed as a liquid crystal panel or as operating according to an electrochromic principle aperture.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further Embodiments and advantages are part of the following Description of exemplary embodiments with reference to the attached Characters. Show it:

1 eine schematisierte Darstellung einer Anordnung zum Detektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Objekten gemäß einer ersten Ausgestaltung, 1 1 is a schematic representation of an arrangement for detecting objects located on a windshield according to a first embodiment,

2 eine schematisierte Darstellung einer Anordnung zum Detektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Objekten gemäß einer weiteren Ausgestaltung, 2 a schematic representation of an arrangement for detecting objects located on a windshield according to another embodiment,

3 in einer schematisierten Darstellung die Anordnung einer weiteren Vorrichtung zum Detektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Objekten mit mehreren, auf unterschiedliche Scheibenausschnitte gerichteten Abbildungseinheiten, 3 1 is a schematic representation of the arrangement of a further device for detecting objects located on a windshield with a plurality of imaging units directed at different pane cut-outs;

4 eine weitere, zwei Abbildungseinheiten umfassende Vorrichtung zum Detektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Objekten unter Verwendung eines gemeinsamen Sensorarrays, 4 another device comprising two imaging units for detecting objects located on a windshield using a common sensor array,

5 die Vorrichtung der 4 bei einer Abbildung des linken Scheibenausschnittes und 5 the device of 4 in a picture of the left disc cut and

6 die Vorrichtung der 4 bei einer Abbildung des rechten Scheibenausschnittes. 6 the device of 4 in a picture of the right pane cutout.

Die in 1 gezeigte Anordnung besteht aus einer Windschutzscheibe 1 eines nicht näher darstellten Kraftfahrzeuges und einer hinter der Windschutzscheibe 1 im Innenraum des Kraftfahrzeuges angeordneten Detektionseinheit 2. Die Detektionseinheit 2 besteht im wesentlichen aus einem optoelektronisch arbeitenden Kamerasensor 3 mit einem dem Kamerasensor 3 vorgeschalteten Objektiv 4. Bei dem in 1 dargestellten Objektiv 4 ist eine einzige konvexe Linse vorgesehen. Es können jedoch auch andere Linsenkonfigurationen vorgesehen sein. Das Objektiv 4 ist auf die Ebene der Windschutzscheibe 1, im folgenden als Objektebene 5 bezeichnet, fokussiert. Der sich durch die Fokussierung und die Linsenöffnung ergebende Schärfentiefenbereich ist mit dem Bezugszeichen STB gekennzeichnet. Die dargestellte Anordnung definiert eine Abbildungsachse A, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der optischen Achse des Objektivs 4 entspricht.In the 1 shown arrangement consists of a windshield 1 a non-illustrated motor vehicle and a behind the windshield 1 in the interior of the motor vehicle arranged detection unit 2 , The detection unit 2 consists essentially of an opto-electronically operating camera sensor 3 with a camera sensor 3 upstream lens 4 , At the in 1 shown lens 4 a single convex lens is provided. However, other lens configurations may be provided. The objective 4 is on the plane of the windshield 1 , in the following as object level 5 designated, focused. The depth of field resulting from the focusing and the lens aperture is indicated by reference STB. The illustrated arrangement defines an imaging axis A, which in the illustrated embodiment is the optical axis of the objective 4 equivalent.

Die durch die photosensitive Oberfläche 6 des Kamerasensors 3 gebildete Bildebene 7 ist zur Abbildungsachse A gegensinnig zur Neigung der Windschutzscheibe 1 und somit zur Neigung der Objektebene 5 hin gerichtet angeordnet. In dieser Ausgestaltung befindet sich die Objektebene 5 in der Windschutzscheibenebene bzw. in der Ebene des betrachteten Windschutzscheibenausschnittes und es definieren die Objektebene 5, die Bildebene 7 sowie die Objektivebene 8 eine Schnittgerade S. Auf der Außenseite der Windschutzscheibe 1 befindliche Wassertropfen 9 werden bei dieser Anordnung im gesamten durch den Kamerasensor 3 betrachteten Ausschnitt scharf auf der Bildebene 7 abgebildet.The through the photosensitive surface 6 of the camera sensor 3 formed image plane 7 is opposite to the imaging axis A to the inclination of the windshield 1 and thus to the inclination of the object plane 5 arranged directed towards. In this embodiment, the object plane is located 5 in the windshield plane or in the plane of the considered windshield cutout and define the object plane 5 , the picture plane 7 as well as the lens level 8th a cutting line S. On the outside of the windshield 1 water drops 9 in this arrangement, the whole by the camera sensor 3 considered section sharp on the picture plane 7 displayed.

Bei der Fokussierung des Objektives 4 kann vorgesehen sein, die fokussierte Objektebene in die Mitte der Windschutzscheibe 1 hinein zu legen, so daß sowohl die Außenseite der Windschutzscheibe 1 als auch die Innenseite der Windschutzscheibe 1 noch innerhalb des Schärfentiefenbereiches STB liegen. Mit dieser Anordnung ist sowohl eine Betrachtung und Auswertung der Windschutzscheibenaußenseite als auch der Windschutzscheibeninnenseite möglich, so daß in Abhängigkeit von einer Detektion von Wassertropfen auf einer der beiden Scheibenseiten entweder der Wischermotor oder ein Gebläse angesteuert werden kann. Der Kamerasensor 3 ist in nicht näher dargestellter Weise zu diesem Zweck an eine Datenverarbeitungseinheit, vorzugsweise einen Mikroprozessor zur Auswertung der erfaßten Bilddaten und zum auswertungsabhängigen Ansteuern der jeweiligen Aktoren angeschlossen.When focusing the lens 4 can be provided, the focused object plane in the center of the windshield 1 put in so that both the outside of the windshield 1 as well as the inside of the windshield 1 still within the depth of field STB lie. With this arrangement, both a viewing and evaluation of the windshield outer side and the windshield inner side is possible, so that depending on a detection of water droplets on one of the two sides of the disk either the wiper motor or a fan can be controlled. The camera sensor 3 is connected in a manner not shown for this purpose to a data processing unit, preferably a microprocessor for evaluating the detected image data and the evaluation-dependent control of the respective actuators.

2 zeigt in einer entsprechenden Darstellung wie die 1 eine weitere Windschutzscheibe 10 eines Kraftfahrzeuges, hinter der im Innenraum des Kraftfahrzeuges befindlich eine Detektionseinheit 11 angeordnet ist. Die Detektionseinheit 11 besteht ebenfalls aus einem Kamerasensor 12 und einem Objektiv 13. Im Unterschied zu der Detektionseinheit 2 der 1 sind bei der Detektionseinheit 11 der 2 die Bildebene 14, die Objektivebene 15 und die durch das Objektiv 13 fokussierte Objektebene 16 parallel zueinander gleichsinnig zur Abbildungsachse A geneigt angeordnet. Auch bei dieser Anordnung befindet sich die Objektebene 16 innerhalb der Ebene der Windschutzscheibe 10, so daß entsprechend auch der Schärfentiefenbereich STB parallel zur Ebene der Windschutzscheibe 10 angeordnet ist und somit zur Detektion von Objekten nur sehr gering bemessen ist. 2 shows in an appropriate representation like the 1 another windshield 10 a motor vehicle, behind the interior of the motor vehicle located a detection unit 11 is arranged. The detection unit 11 also consists of a camera sensor 12 and a lens 13 , In contrast to the detection unit 2 of the 1 are at the detection unit 11 of the 2 the picture plane 14 , the lens level 15 and through the lens 13 focused object plane 16 parallel to each other in the same direction as the picture tion axis A inclined. Also in this arrangement is the object plane 16 within the plane of the windshield 10 , so that correspondingly also the depth of field STB parallel to the plane of the windshield 10 is arranged and thus dimensioned only very small for the detection of objects.

Aus der Beschreibung der Erfindung anhand der 1 und 2 wird deutlich, daß durch Einsatz der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung als Regensensor in einem Kraftfahrzeug unter nahezu vollständiger Unterdrückung umgebungsbedingter Störeinflüsse durch Vorsehen eines nur sehr gering dimensionierten Schärfentiefenbereichs eine Objektabbildung von auf der Windschutzscheibe anhaftenden Objekten auch im Primärgesichtsfeld eines Fahrers oder Beifahrers möglich ist, ohne daß dessen Gesichtsfeld beeinträchtigt ist.From the description of the invention with reference to 1 and 2 It is clear that by using the detection device according to the invention as a rain sensor in a motor vehicle under almost complete suppression of environmental disturbances by providing a very small dimensioned depth of field object imaging of adhering to the windshield objects in the primary field of view of a driver or passenger is possible without the field of view is impaired.

In einer Weiterbildung ist, wie in 3 dargestellt, vorgesehen, mit einer Detektionseinheit 17 drei unterschiedliche Windschutzscheibenausschnitte A₁, A₂ und A₃ zu betrachten. Die betrachteten Windschutzscheibenausschnitte A₁–A₃ sind Bestandteil unterschiedlicher Gesichtsfelder, wobei das primäre Fahrergesichtsfeld mit dem Bezugszeichen G₁, dasjenige des Beifahrers mit dem Bezugszeichen G₂ und das zwischen den beiden Gesichtsfeldern G₁ und G₂ liegende Sekundärgesichtsfeld mit dem Bezugszeichen G₃ gekennzeichnet sind. Die Detektionseinheit 17 umfaßt drei Objektive, von denen jeweils eines zum Betrachten eines Windschutzscheibenausschnittes A₁, A₂ oder A₃ angeordnet ist. Die Objektive bilden den jeweiligen Windschutzscheibenausschnitt A₁, A₂ bzw. A₃ auf der photosensitiven Oberfläche eines für alle Objektive gemeinsam vorgesehenen Kamerasensors ab. In den Strahlengang jedes abbildenden Objektives ist ein Lichtschalter angeordnet, so daß der Kamerasensor wahlweise von einem der drei Objektive belichtet werden kann. Als Lichtschalter ist eine in drei Teile segmentierte Flüssigkristallblende vorgesehen.In a further education is how in 3 shown, provided with a detection unit 17 to look at three different windshield cutouts A ₁ , A ₂ and A ₃ . The considered windshield sections A ₁ -A ₃ are part of different visual fields, wherein the primary driver's field of view with the reference G ₁ , that of the passenger with the reference G ₂ and lying between the two fields of view G ₁ and G ₂ secondary visual field with the reference character G ₃ are. The detection unit 17 includes three lenses, one of which is arranged to view a windshield cutout A ₁ , A ₂ or A ₃ . The lenses form the respective windshield cutout A ₁ , A ₂ and A ₃ on the photosensitive surface of a camera sensor jointly provided for all lenses. In the beam path of each imaging objective, a light switch is arranged so that the camera sensor can be selectively exposed by one of the three lenses. As a light switch, a segmented into three parts liquid crystal panel is provided.

Die Funktionsweise einer solchen Detektionseinheit 17 ist anhand der 4–6 in vereinfachter Form unter Verwendung von lediglich zwei Objektiven dargestellt. Die beiden Objektive O₁, und O₂ sind bezüglich einer nicht näher dargestellten Windschutzscheibe so angeordnet, daß das Objektiv O₁ auf einen Ausschnitt des Primärgesichtsfeldes des Fahrers und das Objektiv O₂ auf einen Ausschnitt des Primärgesichtsfeldes des Beifahrers gerichtet ist. In den Strahlengang der beiden Objektive O₁ und O₂ ist zwischen diesen und dem Kamerasensor 18 eine Lichtschaltereinheit 19 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Flüssigkristallblende ist. Die Lichtschaltereinheit 19 ist in zwei Segmente 20, 21 unterteilt, wobei das Segment 20 dem Objektiv O₁ und das Segment 21 dem Objekt O₂ zugeordnet ist. Die Lichtschaltereinheit 19 ist in nicht näher dargestellter Weise an eine Ansteuereinheit, etwa einem Mikroprozessor angeschlossen, so daß in Abhängigkeit von der gewünschten Blendensteuerung das eine oder das andere Segment 20 bzw. 21 in seine Sperrstellung gebracht werden kann. Aus der Darstellung des Strahlenganges der 4 wird deutlich, daß die photosensitive Oberfläche des Kamerasensors 18 zumindest bereichsweise durch beide Objektive O₁ und O₂ belichtet wird. Dies hat eine verbesserte Ausnutzung des Kamerasensors 18 zur Folge. Es sind andere Objektivanordnungen denkbar, bei denen die gesamte durch die Objektive belichtete Kamerasensorfläche für alle Objektive gleich ist.The operation of such a detection unit 17 is based on the 4 - 6 shown in simplified form using only two lenses. The two lenses O ₁ , and O ₂ are arranged with respect to a windshield not shown so that the lens O _{1 is directed} to a section of the driver's primary field of view and the lens O ₂ on a section of the primary field of vision of the passenger. In the beam path of the two lenses O ₁ and O ₂ is between these and the camera sensor 18 a light switch unit 19 arranged, which is a liquid crystal panel in the illustrated embodiment. The light switch unit 19 is in two segments 20 . 21 divided, the segment 20 the lens O ₁ and the segment 21 is assigned to the object O ₂ . The light switch unit 19 is connected in a manner not shown to a drive unit, such as a microprocessor, so that, depending on the desired aperture control one or the other segment 20 respectively. 21 can be brought into its locked position. From the representation of the beam path of 4 it becomes clear that the photosensitive surface of the camera sensor 18 is exposed at least partially through both lenses O ₁ and O ₂ . This has improved utilization of the camera sensor 18 result. There are other lens arrangements are conceivable in which the entire exposed by the lenses camera sensor surface is the same for all lenses.

Die 5 und 6 zeigen die wechselweise Ansteuerung der Segmente 20 bzw. 21 der Lichtschaltereinheit 19 zum Abbilden von im Gesichtsfeld des Fahrers bzw. vom im Gesichtsfeld des Beifahrers auf der Windschutzscheibe anhaftenden Objekten auf der photosensitiven Oberfläche des Kamerasensors 18. Eine solche Detektionseinrichtung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn für Fahrer- und Beifahrerseite getrennt voneinander ansteuerbare Scheibenwischmotoren eingesetzt sind.The 5 and 6 show the alternating activation of the segments 20 respectively. 21 the light switch unit 19 for imaging objects on the photosensitive surface of the camera sensor in the field of vision of the driver or on the front panel of the passenger on the windshield 18 , Such a detection device is particularly useful when the driver and passenger side are used separately controllable windscreen wiper motors.

Der in 3 zusätzlich betrachtete Windschutzscheibenausschnitt A₃ dient als Referenzgesichtsfeld zum Abgleich mit den erfaßten Bilddaten der beiden weiteren Windschutzscheibenausschnitte A₁ bzw. A₂.The in 3 additionally considered windshield section A ₃ serves as a reference field of view for comparison with the detected image data of the two other windshield sections A ₁ and A ₂ .

11: WindschutzscheibeWindshield
22: Detektionseinheitdetection unit
33: Kamerasensorcamera sensor
44: Objektivlens
55: Objektebeneobject level
66: photosensitive Oberfläche des Kamerasensorsphotosensitive surface of the camera sensor
77: Bildebeneimage plane
88th: Objektivebenelens plane
99: WassertropfenWaterdrop
1010: WindschutzscheibeWindshield
1111: Detektionseinheitdetection unit
1212: Kamerasensorcamera sensor
1313: Objektivlens
1414: Bildebeneimage plane
1515: Objektivebenelens plane
1616: Objektebeneobject level
1717: Detektionseinheitdetection unit
1818: Kamerasensorcamera sensor
1919: LichtschaltereinheitLight switch unit
2020: Segment der Lichtschaltereinheitsegment the light switch unit
2121: Segment der Lichtschaltereinheitsegment the light switch unit
AA: Abbildungsachseimaging axis
A₁–A₃ A ₁ -A ₃: WindschutzscheibenausschnittWindshield cut
G₁–G₃ G ₁ -G ₃: GesichtsfeldFacial field
O₁, O₂ O ₁ , O ₂: Objektivlens
SS: Schnittgeradeline of intersection
STBSTB: SchärfentiefenbereichDepth of field

Claims

Device for detecting on a transparent pane ( 1 ) with an object connected to a data processing unit, as an optoelectronic sensor array ( 3 . 18 ) formed receiving unit, which is used to image the disk to be considered ( 1 ) on the photosensitive surface ( 6 ) of the sensor array ( 3 . 18 ) a lens ( 4 , O ₁ , O ₂ ) whose lens plane ( 8th ) at an angle to the object plane defined by the slice to be observed ( 5 ), characterized in that in the focused image plane ( 7 ) of the imaging arrangement ( 3 . 18 ) arranged photosensitive surface ( 6 ) of the optoelectronic sensor array ( 3 . 18 ) is inclined to the imaging axis (A) of the objective sensor array arrangement.

Device according to claim 1, characterized in that the lens plane of the imaging device is skewed to the Mapping axis of the lens-sensor array arrangement is inclined.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the inclination of the image plane ( 7 ) in the opposite direction to the inclination of the object plane ( 5 ), wherein the imaging axis (A) of the objective sensor array arrangement (A) 2 ) of the optical axis of the lens ( 4 ) corresponds.

Device according to claim 3, characterized in that the object plane ( 8th ) and the image plane ( 7 ) of the lens sensor array arrangement ( 2 ) in a cut line (S).

Apparatus according to claim 4, characterized in that by the lens plane ( 8th ) and the image plane ( 7 ) formed cutting line (S) the object plane ( 5 ) cuts.

Device for detecting on a transparent pane ( 10 ) with an object connected to a data processing unit, as an optoelectronic sensor array ( 12 ) formed receiving unit, which is used to image the disk to be considered ( 10 ) on the photosensitive surface of the sensor array ( 12 ) a lens ( 13 ), characterized in that in the focused image plane ( 14 ) of the imaging arrangement ( 12 ) arranged photosensitive surface of the optoelectronic sensor array ( 12 ) is inclined to the imaging axis (A) of the lens-sensor array arrangement, wherein the object plane ( 16 ), the lens level ( 15 ) and the image plane ( 14 ) in the same direction inclined to the optical imaging axis (A) of the lens-sensor array arrangement ( 11 ) are arranged.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the inclination angle of the object plane ( 16 ), the lens level ( 15 ) and the image plane ( 14 ) to the imaging axis (A) are the same and the object plane ( 16 ) in the plane of the disc ( 10 ) is located.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a camera sensor ( 3 . 12 . 18 ) is used.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sensor array ( 18 ) one or more further objectives (O ₁ , O ₂ ) are assigned for viewing further slice sections, wherein the image plane of each imaging arrangement representing photosensitive surface of the optoelectronic sensor array ( 18 ) is inclined toward the imaging axis of each lens array array.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the lenses (O ₁ , O ₂ ) directed at different disk cutouts at least in regions have the same photosensitive areas of the sensor array ( 18 ) and that in the beam path of each lens (O ₁ , O ₂ ) a controllable by taking advantage of an electro-optical effect light switch ( 19 ) for permitting or blocking an exposure of the sensor array ( 18 ) is turned on by this lens (O ₁ , O ₂ ).