EP2170660A1 - Sichtfenster zur anordnung eines optischen sensor- und/oder erkennungssystems in einem fahrzeug - Google Patents

Sichtfenster zur anordnung eines optischen sensor- und/oder erkennungssystems in einem fahrzeug

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EP2170660A1
EP2170660A1 EP08784387A EP08784387A EP2170660A1 EP 2170660 A1 EP2170660 A1 EP 2170660A1 EP 08784387 A EP08784387 A EP 08784387A EP 08784387 A EP08784387 A EP 08784387A EP 2170660 A1 EP2170660 A1 EP 2170660A1
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EP
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viewing window
viewing
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EP08784387A
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Inventor
Andreas Gruber
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ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
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ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ADC Automotive Distance Control Systems GmbH filed Critical ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
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    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
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    • B60S1/0844—Optical rain sensor including a camera
    • B60S1/0848—Cleaning devices for cameras on vehicle
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H05B2203/008—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements with layout including a portion free of resistive material, e.g. communication window

Definitions

  • the invention relates to a viewing window according to the preamble of claim 1 for the arrangement of an optical sensor and / or detection system.
  • optical camera and / or sensor systems are used, which are arranged within the vehicle structure, and which receive an optical access to the environment through a suitable viewing window.
  • Such systems are all the more powerful, the more they are protected against any kind of optical interference.
  • Object of the present invention is therefore to provide a viewing window of the type mentioned, which ensures, for example, a maximum performance of the optical sensor and / or detection system in the arrangement of an optical unit of an optical sensor and / or detection system in conjunction with the viewing window.
  • An essential idea of the invention is to define at least one field of view of an optical unit of the optical system in a viewing window for an optical sensor and / or recognition system in a vehicle within the viewing window and to arrange a device for window heating circumferentially around the field of view while the field of view itself is executed free of built-in elements or structural elements.
  • a device for window heating so the field of view of icing and fogging in particular can be kept free.
  • the Field of view itself are arranged no disturbing the view elements.
  • a viewing window is a physical unit.
  • a visual range of an optical unit is to be understood as meaning the solid angle which is detected or covered by the optical unit.
  • the field of view is to be understood as a subregion of a viewing window which in one embodiment of the described subject comprises at least the projection of the field of view of an optical unit arranged in a specific relative position to the field of view on a viewing window and which, in particular, at least approximately corresponds to this projection in size, position and geometry is adjusted; In one embodiment, the field of view is at least substantially identical to the projection of the field of view.
  • the optical unit may be a camera which is used for vehicle environment detection and, for example, in conjunction with an assistance system; This camera can work, for example, in the visible and / or infrared wavelength range, for example, for a night vision system.
  • the optical unit is a light source, for example an infrared light source for a night vision system.
  • it is an optical sensor such as a rain sensor, the list given here is purely exemplary and does not want to be exhaustive and this can not.
  • the vehicle may be a road vehicle, for example a motor vehicle, but also, for example, a rail vehicle.
  • a zone surrounding the field of view has a device for heating the window pane, that is to say in particular not the entire viewing window outside the field of view is provided with a device for window heating.
  • this zone represents a strip circulating around the field of view, the strip having, for example, a width of 5 mm to 30 mm.
  • the device for window heating comprises a heating line, which is arranged in particular meandering around the field of view.
  • meandering does not strictly mean the shape of a rounded tortuous course, but also a different course in which the spacing of the heating line from the field of vision alternates in sections. Examples of this are a course in the form of an alternating rectangular function or a triangular function; some exemplary embodiments are given below.
  • the heating cable comprises, in an exemplary embodiment, a heating wire embedded in the window. In another exemplary embodiment, the heating cable is arranged on a surface of the window, wherein the heating cable is glued or printed in particular.
  • the heating line is, for example, a resistance wire, which, when it is supplied with an electric current, heated and thus the disc on or in which it is arranged, heated so that, for example, ice thaws and condensate evaporates, such that a clear undisturbed view is ensured by the window in the field of view at least from the above disturbing influences.
  • a black print is applied to the window in the region of the device for window heating. This also has the effect that annoying lateral stray light is hidden on the optical unit.
  • the field of view has a geometry which at least approximately corresponds to the projection of the field of view of the optical unit on the viewing window. This viewing area often has the shape of a pyramid with a rectangular base or a cone, which diverges with increasing distance from the optical unit, so for example from the sensor or the camera.
  • the field of view of the viewing window for example, a rectangular, in particular square or circular geometry, when the viewing window is perpendicular to the visual axis of the system, or the field of view of the viewing window is in particular trapezoidal, elliptical or egg-shaped, if the viewing window obliquely to the visual axis of the optical unit stands, as would be the case for example with a windscreen.
  • Egg-shaped is to be understood as meaning, in particular, the shape of an ellipse, the dimensions of which are steadily progressively increased in one direction, the stretching factor increasing in particular in the direction of the major axis of the ellipse, an example of which is given below
  • the field of view does not necessarily have to strictly correspond to the projection of the field of view, but is at least adapted in certain embodiments of the described subject of this projection according to position and / or size and / or geometry.
  • the field of view should be such that the projection of the viewing area of the optical unit on the viewing window is completely within the defined field of view.
  • the viewing window has a field of view whose maximum dimensions are less than 10 cm ⁇ 10 cm and in particular less than 5 ⁇ 5 cm. This measure is partly due to the fact that the arranged next to the field of view of the window heater only one Limited area of effect, without increasing the heating power in the immeasurable.
  • the viewing window is, for example, a window pane, in particular a windscreen or rear window, of a vehicle.
  • a window pane in particular a windscreen or rear window
  • it may also be a cover element for an optical unit of an optical system, such as a sensor or a camera, wherein the cover may be, for example, a headlight glass, behind which is arranged at least one optical unit.
  • the viewing window in particular as a specially designed cover element, is transparent in the sense of transparency in the visible wavelength range.
  • a cover element may also have transparency in the infrared or ultraviolet range, a color filter function, and / or be characterized by a bandpass function, a long-pass function, a short-pass function and the like.
  • the transmission characteristic in the field of view differs from that of the remaining viewing window.
  • Also described and claimed is a vehicle comprising a viewing window of the type described above.
  • the subject of the present disclosure is also a sensor and / or detection system, which comprises at least one optical unit, for example an optical sensor and / or a camera, and a viewing window of the type described above, wherein the field of view of the window is sized and the Sensor and / or the camera is arranged so that the field of view of the window undisturbed optical passage for the field of view of the optical unit, such as the Sensors and / or camera provides.
  • the above-described geometries of the field of view of the window are also significant, which result from the geometry of the field of view of the sensor or the camera, the arrangement of the window relative to the orientation of the field of view and possibly also the curvature of the window in the relevant region of the field of view.
  • a vehicle is described and claimed which comprises at least one sensor and / or recognition system described here.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a motor vehicle, which comprises a device implementing the claimed subject matter
  • FIG. 2 shows a first example of the arrangement of an optical unit with a specific field of view and a viewing window, and a field of view defined on the viewing window;
  • FIG. 3 shows a second example of the arrangement of an optical unit with a certain field of view and a viewing window, as well as an associated field of view defined on the viewing window;
  • a vehicle 1 is shown in FIG.
  • the vehicle 1 is equipped with an optical sensor and / or recognition system, which comprises an optical unit 21.
  • the optical unit is, for example, an optical sensor, an image acquisition unit such as a camera, or a light source for a night vision system, and the like.
  • the optical unit has a viewing area 22 and is arranged in the vehicle interior.
  • the beam path of the optical unit within the field of view 22 penetrates a viewing window of the vehicle, here in particular a window pane of the passenger compartment, for example the windshield
  • the viewing area 22 defines a field of vision as a penetration of the windshield 22
  • a cross-sectionally rectangular, also square, and divergent field of view defines a trapezoidal field of view on a viewing window inclined to the central axis 23 of the viewing area, as shown in FIG.
  • FIG. 2 shows an optical unit 21 with a cross-sectionally square viewing area 22, the viewing area diverging along the central axis 23 of the viewing area.
  • a viewing window 10 is inclined at an angle 101, which is different from 90 °, against the axis 23 of the field of view. This forms once a square field of view as a rectangle on the viewing window.
  • the field of view diverges with the distance from the optical unit 21.
  • the dimension of the projected field of view on the viewing window 10 decreases in the direction of the Y axis, due to the inclination of the viewing window, and the field of view on the viewing window is trapezoidal.
  • the axis "Y" is purely illustrative and virtual and must be thought of in the plane of the viewing window 10, or, if the viewing window is curved, as a tangent at the point where the central axis 23 of the viewing area penetrates the viewing window ,
  • FIG. 3 shows this for a viewing region 22 which is circular in cross-section.
  • an ellipse is formed; however, due to the divergence of the field of view, the ellipse is distorted so that its dimensions in the areas of the viewing window farther from the optical unit 21 are increased. That is to say, the ellipse which arises in itself undergoes an extension due to the divergence of the field of view, the factor of stretching increasing in the negative "Y" direction of the drawn Y-axis, thus producing an egg-shaped projection and thus, for example, an egg-shaped field of view.
  • the viewing window 10 comprises a field of view 11 for the viewing of an optical unit of a sensor and / or recognition system.
  • a device 15 for Window heating arranged around the field of view.
  • the device consists in this example of a heating cable, which is printed on the disc, glued, or embedded in the disc. Also shown are connection points 151 of the heating cable. Through these connections, an electric current can be passed through the heating line 15, whereby it heats up and the
  • the heating cable is arranged in a broader meander around the field of view around. Even if meandering is generally understood to mean meandering, loop-shaped arrangements, in this context the term meandering is also used to describe the line course shown in FIG. 4.
  • “meandering” is generally to be understood in the broadest sense and is intended to define a profile of a heating line which is arranged at an alternating distance from the field of vision around the field of view and heats them directly, while the field of view 11 is also indirectly heated by heat conduction within the viewing window
  • the field of view 11 can be kept free of, for example, ice or condensation without disturbing elements of a heating device being arranged in the field of vision itself
  • the maximum dimension SMAX of the field of view is limited.
  • the heated zone surrounding the field of view 11 has a width b, the smaller the latter is, of course, the overall influence of the heating device On the appearance of the viewing window and the view through the window 10 outside the field of view 11th
  • FIG. 5 shows a further example of a viewing window of the type specified here.
  • the geometry of the field of view results here in the manner described above in connection with FIG. 3 from the arrangement an unillustrated optical unit having a circular cross-sectional divergent field of view behind a viewing window, wherein the viewing window 10 is not arranged normal to the axis of the field of view.
  • the viewing window is therefore egg-shaped, more precisely, it has the shape of a distorted ellipse in the manner described above.
  • Heater surrounds the field of view again as a strip-shaped zone of a certain width.
  • the width of the heated zone is not necessarily constant, as the width does not have to be constant even in the embodiment of FIG. 4.
  • An arrangement with a heating device such that the width of the heated zone surrounding the field of view is constant, but is not a strange embodiment.
  • the heater is a wire that is glued, printed, or embedded in the zone surrounding the field of view on the viewing window, or otherwise arranged in a suitable manner.
  • the heating cable is arranged in a zigzag shape.
  • this arrangement is also to be understood as meandering in a broader sense.
  • a black pressure in the region of the heating device can be arranged here as well without further ado.
  • a viewing window comprises a plurality of fields of view encompassed in the described manner by a heating device, which can easily have different geometries and / or spectral transmission characteristics.
  • the area of the viewing window circumscribed by the heating device it is also entirely possible for the area of the viewing window circumscribed by the heating device to be larger than the field of view by a certain amount.
  • the area occupied by the heating device should not reach into the effective viewing window or the projection of the viewing area of the optical unit on the viewing window in order not to impair the performance of the optical system or of the optical unit.
  • the viewing window does not necessarily have to be a window of a passenger compartment; It may also be, for example, a lamp cover or a component which is provided specifically as a cover of an optical unit.
  • the window must also be by no means optically clear, in the sense of a transmission in the visible spectrum of the light.
  • the window can also have a spectrally selective transmission.
  • the transmission does not have to be in the visible spectrum, but can also be in the infrared range, for example; The latter may be useful in a night vision device to mask out stray light.
  • Heating device Heating cable, heating wire

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sichtfenster (10) für ein optisches Sensor- und/oder Erkennungssystem in einem Fahrzeug, wobei innerhalb des Sichtfensters wenigstens ein Sichtfeld (11) des optischen Systems definiert ist. Um das Sichtfeld umlaufend ist eine Vorrichtung (15) zur Fensterbeheizung angeordnet, während das Sichtfeld selbst frei von Einbauelementen oder Aufbauelementen ausgeführt ist.

Description

Sichtfenster zur Anordnung eines optischen Sensor- und/oder Erkennungssystems in einem Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Sichtfenster gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Anordnung eines optischen Sensor- und/oder Erkennungssystems.
Im Fahrzeugbau finden vermehrt an sich bekannte Assistenzsysteme Verwendung, die auf einer optischen Überwachung des Fahrzeugumfelds basieren. Hierzu werden beispielsweise optische Kamera- und/oder Sensorsysteme verwendet, die innerhalb der Fahrzeugstruktur angeordnet sind, und die einen optischen Zugang zum Umfeld durch ein geeignetes Sichtfenster erhalten. Derartige Systeme sind umso leistungsfähiger, je mehr sie gegen jede Art optischer Störeinflüsse geschützt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Sichtfenster der eingangs genannten Art anzugeben, welches bei Anordnung einer optischen Einheit eines optischen Sensor- und/oder Erkennungssystems in Verbindung mit dem Sichtfenster beispielsweise eine maximale Leistungsfähigkeit des optischen Sensor- und/oder Erkennungssystems gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch ein Sichtfenster mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht nun darin, bei einem Sichtfenster für ein optisches Sensor- und/oder Erkennungssystem in einem Fahrzeug innerhalb des Sichtfensters wenigstens ein Sichtfeld einer optischen Einheit des optischen Systems zu definieren und um das Sichtfeld umlaufend eine Vorrichtung zur Fensterbeheizung anzuordnen, während das Sichtfeld selbst frei von Einbauelementen oder Aufbauelementen ausgeführt ist. Durch diese Vorrichtung zur Fensterbeheizung kann also das Sichtfeld von insbesondere Vereisung und Beschlagen freigehalten werden. Im Sichtfeld selbst sind hingegen keine die Sicht störenden Elemente angeordnet. Mittels der Erfindung können also Störeinflüsse durch Vereisen, Beschlagen und dergleichen eliminiert werden, ohne gleichzeitig negative Einflüsse durch im Sichtfeld angeordnete Heizmittel, wie beispielsweise Drähte, hinnehmen zu müssen.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird im Übrigen folgende Terminologie verwendet: Unter einem Sichtfenster ist eine physische Baueinheit zu verstehen. Unter einem Sichtbereich einer optischen Einheit ist der Raumwinkel zu verstehen, der von der optischen Einheit erfasst beziehungsweise abgedeckt wird. Unter dem Sichtfeld ist ein Teilbereich eines Sichtfensters zu verstehen, welcher in einer Ausführungsform des beschriebenen Gegenstands wenigstens die Projektion des Sichtbereichs einer in einer bestimmten Relativposition zum Sichtfeld angeordneten optischen Einheit auf einem Sichtfenster umfasst und welcher insbesondere dieser Projektion in Grosse, Lage und Geometrie wenigstens näherungsweise angepasst ist; in einer Ausführungsform ist das Sichtfeld mit der Projektion des Sichtbereichs wenigstens im Wesentlichen identisch.
Die optische Einheit kann dabei eine Kamera sein, welche zur Fahrzeugumfelderfassung und beispielsweise in Verbindung mit einem Assistenzsystem eingesetzt wird; dabei kann diese Kamera beispielsweise im sichtbaren und/oder im Infrarot-Wellenlängenbereich, beispielsweise für ein Nachtsichtsystem, arbeiten. In einer anderen Ausführungsform ist die optische Einheit eine Lichtquelle, beispielsweise eine Infrarot-Lichtquelle für ein Nachtsichtsystem. In einer weiteren beispielhaften Aufführungsform handelt es sich um einen optischen Sensor wie beispielsweise einen Regensensor, wobei die hier gegebene Aufzählung rein beispielhaft zu verstehen ist und keineswegs abschliessend sein will und dies auch nicht kann.
Das Fahrzeug kann ein Strassenfahrzeug sein, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, aber auch zum Beispiel ein Schienenfahrzeug. In einer Ausführungsform des Sichtfensters weist eine das Sichtfeld umgebende Zone eine Vorrichtung zur Scheibenbeheizung auf, das heisst insbesondere nicht das gesamte Sichtfenster ausserhalb des Sichtfelds ist mit einer Vorrichtung zur Scheibenheizung versehen. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform stellt diese Zone einen um das Sichtfeld umlaufenden Streifen dar, wobei der Streifen beispielsweise eine Breite von 5 mm bis 30 mm aufweist.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Scheibenbeheizung eine Heizleitung, welche insbesondere mäanderförmig um das Sichtfeld verlaufend angeordnet ist. Dabei ist unter mäanderförmig nicht streng die Form eines abgerundeten gewundenen Verlaufs zu verstehen, sondern auch ein anderer Verlauf, bei dem der Abstand der Heizleitung vom Sichtfeld abschnittsweise alterniert. Beispiele dafür ist ein Verlauf in der Art einer alternierenden Rechteckfunktion oder einer Dreieckfunktion; einige beispielhafte Ausführungsformen sind unten angegeben. Die Heizleitung umfasst in einer beispielhaften Ausführungsform einen in das Fenster eingelassenen Heizdraht. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die Heizleitung auf einer Oberfläche des Fensters angeordnet, wobei die Heizleitung insbesondere aufgeklebt oder aufgedruckt ist.
Die Heizleitung ist beispielsweise ein Widerstandsdraht, der sich, wenn er mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird, erwärmt und damit auch die Scheibe, auf oder in der er angeordnet ist, erwärmt, so, dass beispielsweise Eis abtaut und Kondensat verdunstet, derart, dass eine klare zumindest von den genannten Störeinflüssen ungestörte Sicht durch das Fenster im Bereich des Sichtfeldes gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist im Bereich der Vorrichtung zur Fensterbeheizung ein Schwarzdruck auf dem Fenster aufgebracht ist. Dieser hat auch den Effekt, dass störendes seitliches Streulicht auf der optischen Einheit ausgeblendet wird. Das Sichtfeld weist in einer Ausführungsform eine Geometrie auf, welche wenigstens näherungsweise der Projektion des Sichtbereichs der optischen Einheit auf dem Sichtfenster entspricht. Dieser Sichtbereich weist häufig die Form einer Pyramide mit rechteckiger Basis oder eines Kegels auf, der mit steigendem Abstand von der optischen Einheit, also beispielsweise vom Sensor oder der Kamera, divergiert. Somit weist das Sichtfeld des Sichtfensters beispielsweise eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder kreisförmige Geometrie auf, wenn das Sichtfenster senkrecht zur Sichtachse des Systems steht, oder das Sichtfeld des Sichtfensters ist insbesondere trapezförmig, ellipsenförmig oder eiförmig, wenn das Sichtfenster schräg zur Sichtachse der optischen Einheit steht, wie es beispielsweise bei einer Windschutzscheibe der Fall wäre. Unter „eiförmig" ist dabei insbesondere die Form einer Ellipse zu verstehen, deren Abmessungen in einer Richtung stetig zunehmend gestreckt sind, wobei der Streckungsfaktor insbesondere in Richtung der grossen Hauptachse der Ellipse zunimmt. Ein Beispiel hierfür ist unten angegeben. Je nach Wölbung des Fensters im Bereich des Sichtfelds können diese Geometrien weiterhin auch verzerrt sein. Selbstverständlich muss das Sichtfeld der Projektion des Sichtbereichs nicht zwangsläufig streng entsprechen, ist aber in bestimmten Ausführungsformen des beschriebenen Gegenstands dieser Projektion nach Lage und/oder Grosse und/oder Geometrie wenigstens angepasst.
Es ist diesbezüglich für den Fachmann einsichtig, dass, bei einer gegebenen Anordnung der optischen Einheit relativ zum Sichtfenster, das Sichtfeld so bemessen und angeordnet sein soll oder muss, dass die Projektion des Sichtbereichs der optischen Einheit auf dem Sichtfenster vollständig innerhalb des definierten Sichtfelds liegt.
Das Sichtfenster weist in einer Ausführungsform ein Sichtfeld auf, dessen maximale Abmessungen kleiner als 10cm x 10cm und insbesondere kleiner als 5cm x 5cm sind. Dieses Mass ist unter anderem dadurch bedingt, dass die neben dem Sichtfeld des Fensters angeordnete Heizung nur einen begrenzten Wirkungsbereich aufweist, ohne die Heizleistung ins Unermessliche zu steigern.
Bei dem Sichtfenster handelt es sich beispielsweise um eine Fensterscheibe, insbesondere eine Windschutzscheibe oder Heckscheibe, eines Fahrzeuges. Weiterhin kann es sich auch um ein Abdeckelement für eine optische Einheit eines optischen Systems, wie beispielsweise einen Sensor oder eine Kamera handeln, wobei das Abdeckelement zum Beispiel auch ein Scheinwerferglas, sein kann, hinter welchem wenigstens eine optische Einheit angeordnet ist.
Es ist im Weiteren keineswegs zwingend, dass das Sichtfenster, insbesondere als speziell ausgeführtes Abdeckelement, durchsichtig ist im Sinne einer Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich. Je nach Anwendungsfall kann ein derartiges Abdeckelement auch eine Transparenz im Infrarot- oder Ultraviolettbereich aufweisen, eine Farbfilterfunktion, und/oder sich durch eine Bandpassfunktion, eine Langpassfunktion, eine Kurzpassfunktion und dergleichen auszeichnen. In einer Ausführungsform unterscheidet sich die Transmissionscharakteristik im Sichtfeld von der des restlichen Sichtfensters.
Die beschriebenen Ausgestaltungen des hier dargelegten Gegenstands können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden.
Beschrieben und beansprucht ist auch ein Fahrzeug, welches ein Sichtfenster der oben beschriebenen Art umfasst.
Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist weiterhin auch ein Sensor- und/oder Erkennungssystem, welches wenigstens eine optische Einheit, beispielsweise einen optischen Sensor und/oder eine Kamera, sowie ein Sichtfenster der oben beschriebenen Art umfasst, wobei das Sichtfeld des Fensters so bemessen ist und der Sensor und/oder die Kamera so angeordnet ist, dass das Sichtfeld des Fensters einen ungestörten optischen Durchgang für den Sichtbereich der optischen Einheit, so beispielsweise des Sensors und/oder der Kamera bereitstellt. Hierbei sind auch die oben beschriebenen Geometrien des Sichtfelds des Fensters von Bedeutung, die sich aus der Geometrie des Sichtbereichs des Sensors oder der Kamera, der Anordnung des Fensters relativ zur Ausrichtung des Sichtbereichs und allenfalls auch der Wölbung des Fensters im relevanten Bereich des Sichtfelds ergeben. Weiterhin ist auch ein Fahrzeug beschrieben und beansprucht, welches wenigstens ein hier beschriebenes Sensor- und/oder Erkennungssystem umfasst.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem/den in der/den Zeichnung(en) dargestellten Ausführungsbeispiel(en).
In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in der/den Zeichnung(en) werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug, welches eine den beanspruchten Gegenstand realisierende Vorrichtung umfasst;
Fig. 2 ein erstes Beispiel für die Anordnung einer optischen Einheit mit einem bestimmten Sichtbereich und einem Sichtfenster, sowie ein auf dem Sichtfenster definiertes Sichtfeld;
Fig. 3 ein zweites Beispiel für die Anordnung einer optischen Einheit mit einem bestimmten Sichtbereich und einem Sichtfenster, sowie ein auf dem Sichtfenster definiertes zugehöriges Sichtfeld;
Fig. 4 ein Beispiel für die Realisierung des beschriebenen Gegenstandes an dem Sichtfenster aus der Fig. 2; und Fig. 5 ein Beispiel für die Realisierung des beschriebenen Gegenstandes an dem Sichtfenster aus der Fig. 3.
Im Folgenden können gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die im Folgenden angegebenen absoluten Werte und Maßangaben sind nur beispielhafte Werte und stellen keine Einschränkung der Erfindung auf derartige Dimensionen dar.
Zur Illustration des hier beschriebenen Gegenstandes ist in Fig. 1 ein Fahrzeug 1 dargestellt. Das Fahrzeug 1 ist mit einem optischen Sensor- und/oder Erkennungssystem ausgestattet, welches eine optische Einheit 21 umfasst. Die optische Einheit ist zum Beispiel ein optischer Sensor, eine Bilderfassungseinheit, beispielsweise eine Kamera, oder auch eine Lichtquelle für ein Nachtsichtsystem und dergleichen. Die optische Einheit weist einen Sichtbereich 22 auf und ist im Fahrzeuginnenraum angeordnet. Der Strahlengang der optischen Einheit innerhalb des Sichtbereichs 22 durchdringt dabei ein Sichtfenster des Fahrzeugs, hier insbesondere eine Fensterscheibe des Fahrgastraums, beispielsweise die Windschutzscheibe
10. Es kann sich aber auch ohne weiteres um eine andere Abdeckung handeln wie zum Beispiel ein Scheinwerferglas, eine andere Leuchtenabdeckung, oder eine Abdeckung für die optische Einheit, welche an geeigneter Stelle der Karosserieaußenhaut angeordnet ist. Dabei definiert der Sichtbereich 22 als Durchdringung mit der Windschutzscheibe 22 ein Sichtfeld
11. Ein im Querschnitt rechteckiger, auch quadratischer, und divergenter Sichtbereich definiert auf einem zur Mittelachse 23 des Sichtbereichs schräggestellten Sichtfenster ein trapezförmiges Sichtfeld, wie in Fig. 2 dargestellt.
Die Darstellung in der Fig. 2 zeigt eine optische Einheit 21 mit einem im Querschnitt quadratischen Sichtbereich 22, wobei der Sichtbereich entlang der Mittelachse 23 des Sichtbereichs divergiert. Ein Sichtfenster 10 ist unter einem Winkel 101 , der von 90° verschieden ist, gegen die Achse 23 des Sichtbereichs geneigt. Damit bildet sich einmal ein quadratischer Sichtbereich als Rechteck auf dem Sichtfenster ab. Gleichzeitig divergiert der Sichtbereich mit dem Abstand von der optischen Einheit 21. Dadurch nimmt die Dimension des projizierten Sichtfeldes auf dem Sichtfenster 10 in Richtung der mit Y bezeichneten Achse, aufgrund der Schrägstellung des Sichtfensters ab, und das Sichtfeld auf dem Sichtfenster ist trapezförmig. Die Achse „Y" ist im Übrigen rein illustrativ und virtuell; sie muss in der Ebene des Sichtfensters 10, beziehungsweise, wenn das Sichtfenster gewölbt ist, als eine Tangente an der Stelle, an der die Mittelachse 23 des Sichtbereichs das Sichtfenster durchdringt, gedacht werden.
Für den Fachmann erschließt sich unmittelbar und zwanglos, dass aus einer Wölbung des Sichtfensters im Bereich des Sichtfeldes 11 eine entsprechende Verzerrung der Projektion des Sichtbereichs resultiert.
Fig. 3 zeigt dies für einen im Querschnitt kreisförmigen Sichtbereich 22. Bei der Projektion auf ein schräggestelltes Sichtfenster 10 entsteht eine Ellipse; aufgrund der Divergenz des Sichtbereichs wird die Ellipse aber derart verzerrt, dass ihre Dimensionen in den Bereichen des Sichtfensters, die weiter von der optischen Einheit 21 entfernt sind, vergrößert werden. Das heißt, die an sich entstehende Ellipse erfährt aufgrund der Divergenz des Sichtbereichs eine Streckung, wobei der Faktor der Streckung in negativer „Y"-Richtung der eingezeichneten Y-Achse zunimmt. Es entsteht somit eine eiförmige Projektion und damit beispielsweise ein eiförmiges Sichtfeld.
Wiederum erschließt sich dem Fachmann vollkommen zwanglos, dass aus einer Wölbung des Sichtfensters im Bereich des Sichtfeldes 11 eine entsprechende Verzerrung der Projektion und der Geometrie des Sichtfeldes 11 resultiert.
Fig. 4 zeigt eine Detaildarstellung einer ersten Ausführungsform des hier beschriebenen Gegenstandes. Das Sichtfenster 10 umfasst ein Sichtfeld 11 für die Durchsicht einer optischen Einheit eines Sensor- und/oder Erkennungssystems. Um das Sichtfeld umlaufend ist eine Vorrichtung 15 zur Fensterbeheizung angeordnet. Die Vorrichtung besteht in diesem Beispiel aus einer Heizleitung, welche auf die Scheibe gedruckt, geklebt, oder in die Scheibe eingelassen ist. Dargestellt sind weiterhin Anschlusspunkte 151 der Heizleitung. Über diese Anschlüsse kann ein elektrischer Strom durch die Heizleitung 15 geleitet werden, wodurch sich diese erwärmt und das
Sichtfenster beheizt. Häufig findet sich im Bereich der Heizvorrichtung auch ein sogenannter Schwarzdruck auf der Scheibe. Dieser ist je nach Ausführungsform auch nützlich, um den Einfall von Streulicht auf die optische Einheit zu reduzieren oder zu verhindern. Die Heizleitung ist im weiteren Sinne mäanderförmig um das Sichtfeld herum angeordnet. Auch wenn unter Mäandern im allgemeinen gewundene, schleifenförmige Anordnungen verstanden werden, wird in diesem Rahmen der Begriff mäanderförmig auch zur Beschreibung des in der Fig. 4 dargestellten Leitungsverlaufs benutzt. Generell ist „mäanderförmig" im Rahmen der vorliegenden Offenbarung im weitesten Sinne zu verstehen und soll einen Verlauf einer Heizleitung definieren, welche mit alternierendem Abstand vom Sichtfeld um das Sichtfeld herum angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 15 ist also in einer das Sichtfeld 11 umgebenden streifenförmigen Zone angeordnet und beheizt diese direkt, während durch Wärmeleitung innerhalb des Sichtfensters indirekt auch das Sichtfeld 11 mit beheizt wird. Damit kann das Sichtfeld 11 von beispielsweise Eis oder Kondenswasser freigehalten werden, ohne dass im Sichtfeld selbst den freien Durchblick störende Elemente einer Heizvorrichtung angeordnet sind. Da die Beheizung des Sichtfeldes 11 auf Wärmeleitung beruht, ist in einer Ausführungsform die maximale Abmessung SMAX des Sichtfeldes begrenzt. Die das Sichtfeld 11 umgebende beheizte Zone weist dabei eine Breite b auf; je kleiner diese ist, desto geringer ist selbstverständlich der gesamte Einfluss der Heizvorrichtung auf das Aussehen des Sichtfensters und auf den Durchblick durch das Sichtfenster 10 außerhalb des Sichtfeldes 11.
In der Fig. 5 ist ein weiteres Beispiel für ein Sichtfenster der hier angegebenen Art dargestellt. Die Geometrie des Sichtfeldes ergibt sich hier in der oben in Verbindung mit Fig. 3 dargestellten Weise aus der Anordnung einer nicht dargestellten optischen Einheit mit einem im Querschnitt kreisförmigen divergenten Sichtbereich hinter einem Sichtfenster, wobei das Sichtfenster 10 nicht normal zur Achse des Sichtbereichs angeordnet ist. Das Sichtfenster ist demnach eiförmig, genauer, es weist in der oben beschriebenen Weise die Form einer verzerrten Ellipse auf. Die
Heizvorrichtung umgibt das Sichtfeld wiederum als streifenförmige Zone einer bestimmten Breite. Im Übrigen ist die Breite der beheizten Zone nicht zwangsläufig konstant, wie die Breite auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 nicht konstant sein muss. Eine Anordnung mit einer Heizvorrichtung derart, dass die Breite der das Sichtfeld umgebenden beheizten Zone konstant ist, ist aber durchaus keine abwegige Ausführungsform. Die Heizvorrichtung ist auch hier wieder ein Draht, der in einer das Sichtfeld umgebenden Zone auf das Sichtfenster aufgeklebt, aufgedruckt, oder in dieses eingelassen oder sonst auf geeignete Weise angeordnet ist.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist die Heizleitung zickzackförmig angeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist auch diese Anordnung als mäanderförmig im weiteren Sinne zu verstehen. Selbstverständlich kann auch hier ohne weiteres ein Schwarzdruck im Bereich der Heizvorrichtung angeordnet sein.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können ohne Weiteres auf andere als die dargestellten Geometrien des Sichtfeldes übertragen werden. Der von der Heizvorrichtung umschriebene Bereich muss im Übrigen keineswegs in jedem Detail die Geometrie des Sichtfeldes oder der Projektion des Sichtbereiches der optischen Einheit nachvollziehen. Ebenso können auch Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, bei denen ein Sichtfenster mehrere in der beschriebenen Weise von einer Heizvorrichtung umfasste Sichtfelder umfasst, welche ohne Weiteres unterschiedliche Geometrien und/oder spektrale Transmissionscharakteristiken aufweisen können. Es ist in einer Ausführungsform durchaus auch möglich, dass der von der Heizvorrichtung umschriebene Bereich des Sichtfensters um ein bestimmtes Maß größer als das Sichtfeld ist. Andererseits versteht es sich von selbst, dass der von der Heizvorrichtung belegte Bereich nicht in das effektive Sichtfenster, beziehungsweise die Projektion des Sichtbereiches der optischen Einheit auf dem Sichtfenster, hineingreifen soll, um die Leistungsfähigkeit des optischen Systems beziehungsweise der optischen Einheit nicht zu beeinträchtigen.
Weiterhin ist nochmals zu betonen, dass das Sichtfenster nicht zwangsläufig ein Fenster eines Fahrgastraums sein muss; es kann sich beispielsweise auch um eine Lampenabdeckung handeln oder ein Bauelement, welches speziell als Abdeckung einer optischen Einheit vorgesehen ist. Das Fenster muss auch keineswegs optisch klar sein, im Sinne einer Transmission im sichtbaren Spektrum des Lichtes. Angepasst an das optische System kann das Fenster auch eine spektral selektive Transmission aufweisen. Dabei muss die Transmission keineswegs im sichtbaren Spektrum liegen, sondern kann auch beispielsweise im Infrarotbereich liegen; letzteres kann bei einer Nachtsichteinrichtung nützlich sein, um Störlicht auszublenden.
Insbesondere kann die spektrale Transmissionscharakteristik im Sichtfeld auch von der des restlichen Fensters oder von der spektralen
Transmissionscharakteristik anderer auf dem Sichtfenster angeordneter Sichtfelder verschieden sein.
Bezugszeichen
I Fahrzeug 10 Sichtfenster; Windschutzscheibe
I 1 Sichtfeld
15 Heizvorrichtung; Heizleitung, Heizdraht
21 optische Einheit
22 Sichtbereich der optischen Einheit 23 Mittelachse des Sichtbereichs
101 Winkel
151 Anschlusspunkt b Breite des beheizten Bereichs
SMAX maximale Abmessung

Claims

Patentansprüche
1. Sichtfenster (10) für ein optisches Sensor- und/oder Erkennungssystem in einem Fahrzeug, wobei innerhalb des
Sichtfensters wenigstens ein Sichtfeld (11 ) des optischen Systems definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass um das Sichtfeld umlaufend eine Vorrichtung (15) zur Fensterbeheizung angeordnet ist, während das Sichtfeld selbst frei von
Einbauelementen oder Aufbauelementen ausgeführt ist.
2. Sichtfenster gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine das Sichtfeld umgebende Zone des Sichtfensters eine Vorrichtung zur Fensterbeheizung aufweist.
3. Sichtfenster gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone einen um das Sichtfeld umlaufenden Streifen darstellt, wobei dieser Streifen insbesondere eine Breite (b) von etwa 5 mm bis etwa 30 mm aufweist.
4. Sichtfenster gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (15) zur Scheibenbeheizung eine Heizleitung umfasst, welche insbesondere mäanderförmig um das Sichtfeld (11 ) verlaufend angeordnet ist.
5. Sichtfenster gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleitung einen in das Fenster eingelassenen Heizdraht umfasst.
6. Sichtfenster gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleitung auf einer Oberfläche des Fensters angeordnet ist, wobei die Heizleitung insbesondere aufgeklebt oder aufgedruckt ist.
7. Sichtfenster gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Vorrichtung zur Fensterbeheizung ein Schwarzdruck auf dem Fenster angeordnet ist.
8. Sichtfenster gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sichtfeld eine der folgenden Formen aufweist: rechteckig, insbesondere quadratisch; kreisförmig; trapezförmig; ellipsenförmig; eiförmig.
9. Sichtfenster gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen (SMAX) des Sichtfeldes kleiner als etwa 5 cm x 5 cm sind.
10. Sichtfenster gemäss einem der vorstehenden Ansprüche als Fensterscheibe, insbesondere als Windschutzscheibe oder
Heckscheibe, eines Fahrzeuges (1 ).
11.Sichtfenster gemäss einem der vorstehenden Ansprüche als
Abdeckelement.
12. Sensor- und/oder Erkennungssystem, umfassend eine optische Einheit (21 ), insbesondere einen optischen Sensor und/oder eine Kamera, sowie ein Sichtfenster (10) gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Sichtfeld (11 ) des Fensters so bemessen ist und die optische Einheit so angeordnet ist, dass das Sichtfeld des Fensters einen ungestörten optischen Durchgang für den Sichtbereich (22) der optischen Einheit bereitstellt.
13. Fahrzeug (1 ), umfassend wenigstens ein Sichtfenster (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11.
14. Fahrzeug, umfassend wenigstens ein Sensor- und/oder Erkennungssystem gemäss Anspruch 12.
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