EP2673619A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer klarsichtigkeit einer scheibe eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer klarsichtigkeit einer scheibe eines fahrzeugs

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Publication number
EP2673619A1
EP2673619A1 EP11801696.3A EP11801696A EP2673619A1 EP 2673619 A1 EP2673619 A1 EP 2673619A1 EP 11801696 A EP11801696 A EP 11801696A EP 2673619 A1 EP2673619 A1 EP 2673619A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light beam
light
clarity
vehicle
determining
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11801696.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhold Fiess
Annette Frederiksen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2673619A1 publication Critical patent/EP2673619A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/958—Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • 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
    • B60S1/0833—Optical rain sensor
    • B60S1/0844—Optical rain sensor including a camera

Definitions

  • the present invention relates to a method for receiving at least one light beam suitable for determining a clarity of a windscreen of a vehicle, a method for emitting at least one suitable light beam for determining the clarity, a method for determining the clarity, as well as to a corresponding device and a corresponding computer program product.
  • DE3532199A1 describes a sensor which makes use of the disturbance of the total reflection of a light beam by drops of water on a pane.
  • the weakening of light transmission from a transmitter to a receiver through the disk is a measure of clarity and is used to maintain it at a set point, for example, by triggering wipes.
  • the present invention provides a method for receiving at least one light beam suitable for determining a clarity of a vehicle window, a method for emitting at least one light beam suitable for determining a clarity of a vehicle's window, a method for determining a clarity of a pane a vehicle, and a corresponding device and a corresponding computer program product according to the main claims presented.
  • Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
  • the invention is based on the finding that, in the case of a video-based rain sensor, the use of polarized light as additional illumination offers advantages, in particular with regard to image contrast, over previously known video-based rain sensors. In addition, it is also possible to work with several polarization directions in the illumination. This results in further improvements of the video-based rain sensor.
  • Polarized illumination increases the contrast of a captured image of a disc. This allows a more reliable rain
  • the present invention provides a method for determining a clarity of a window of a vehicle, comprising the following steps:
  • the clarity of a vehicle window which may be understood as a windshield of a vehicle may be affected by various factors, such as precipitation in the form of rain or snow, pollution or defects such. As cracks or cracks due to stone chipping by preceding vehicles, and the like.
  • appropriate countermeasures such as the cleaning of the disc by means of the windshield wiper system of the vehicle or a timely replacement of the disc in the presence of a defect. It is also important to recognize a defect so that the windscreen wiper system is not unnecessarily activated, because the falsely interpreted as pollution.
  • the windshield wiper system is a device, for.
  • a video-based rain sensor coupled to monitor the clarity of the disc.
  • the determination of the clarity of the disc of the vehicle takes place on an optical basis.
  • light beams incident on a detector of the rain sensor and emitted by the disk are evaluated.
  • the light beams provide information that can be converted into image information by means of the detector.
  • a video-based rain sensor picks up at least one image of the disk, from which conclusions can be drawn on the clarity of the same. It can also be taken two images of the disc and compared with each other to determine the clarity.
  • the information of the at least one light beam provided with the predetermined polarization is contained in at least one image.
  • the predetermined polarization can be a linear or circular polarization.
  • the determination and evaluation of the information can take place in suitable electronics, which cooperate with the optical devices of the video-based rain sensor, by means of a suitable image processing algorithm.
  • the present invention further provides a method for emitting at least one light beam suitable for determining a clarity of a windscreen of a vehicle, comprising the following steps:
  • the at least one light beam can be emitted with at least one light source.
  • the light source may be, for example, a light emitting diode, a laser or the like.
  • the at least one light beam can be directed onto the pane by means of suitable optical devices such that at least part of the light is reflected by precipitation drops or impurities on the vehicle-external side of the pane and can be detected by a detector. On the basis of this reflection, the clarity of the disc of the vehicle can be determined. For example, an unpolarized light beam and a polarized light beam or a plurality of differently polarized light beams can be emitted.
  • a step of generating the at least one light beam provided with the predetermined polarization can be carried out by means of at least one polarized light source.
  • the polarized light source may include, for example, a laser light source.
  • a laser light source can emit polarized light.
  • a polarization direction of the at least one light beam may be predetermined by the laser light source.
  • the at least one light beam can also be generated alternately with in each case one of, for example, two laser light sources of different polarization directions. Also, multiple light beams may be generated by a plurality of differently polarized light sources. If the predetermined polarization is effected by means of the light source, it is possible to dispense with transmit-side polarizers to emit the at least one light beam. This can result in space savings and the number of installed parts can be reduced.
  • a step of generating the at least one light beam provided with the predetermined polarization can be carried out by means of at least one polarizer.
  • the polarizer can be a polarization filter or a suitable prism, a nematic
  • the polarizer can be selectively controlled to either polarize the light beam, not pass polarized or to change the polarization of the same.
  • the polarizer can generate a linear polarization or a circular polarization.
  • the polarizer can be arranged in the photon flow direction after the light source. It is also possible, for example, for two, for example selectively controllable, polarizers to be provided in order to polarize the light beam originating from a light source to, for example, one of two predefined types. This offers the advantage that a light source for unpolarized light can also be used and nevertheless at least one predetermined polarization can be effected in the at least one light beam.
  • the present invention further provides a method for receiving at least one light beam suitable for determining a clarity of a windscreen of a vehicle, comprising the steps of: polarizing at least one light beam representing a light beam originating from the disk by at least one polarizer by at least one to generate given polarization provided light beam; and detecting the at least one provided with the predetermined polarization
  • the detector may be a suitable photosensitive sensor, for example a CCD sensor (CCD, charge-coupled device) or a so-called imager.
  • the detector may be part of a video camera arrangement of the video-based rain sensor.
  • the light of the received light beam is converted into evaluable electrical signals, as is known in the art.
  • the at least one light beam representing the light beam originating from the disk can be polarized by means of a polarization-adjustable polarizer to produce temporally successive light beams having different, predetermined polarizations.
  • the temporally successive light beams can be detected by means of the detector.
  • the adjustable in terms of its polarization polarizer can be selectively controlled to either polarize light beams, not pass polarized or change the polarization thereof.
  • the polarizer can generate temporally successive light beams with different linear polarizations or with different states of a circular polarization. For example, different linear polarizations may be approximately normal to each other. In the case of a circular polarization, the different states of polarization of the temporally successive light beams can have different angles of rotation, with the angle of rotation changing as a function of time. Also, more than one receiving side polarizer can be used here.
  • the polarizer can be arranged in photon flow direction in front of the detector.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the flexibility and accuracy of the determination of the clarity of the disc can be increased by means of a polarizer arranged upstream of the detector.
  • the use of an adjustable polarizer saves space as well as components and at the same time offers more varied adjustment and evaluation possibilities of the light beams for determining the clarity of the pane.
  • the at least one light beam originating from the disk can represent a light beam which has penetrated the disk at least once. If the light beam strikes the disk from the outside, the light beam can penetrate the disk and then be received by the detector. If the light beam strikes the disk from the inside, then the light beam can be reflected one or more times at interfaces of the disk and subsequently received by the detector.
  • the light at the outer interface of the disc can be simply or multiply reflected. For example, if there are drops of water on the disc, some of the light at the outer interface of the disc is extracted and results in less intensity at the detector. The decrease in the amount of light received at the detector in this case allows conclusions about the rain intensity and therefore the clarity of the disc. The more water is on the disk, the stronger the decoupled amount of light and the less reflection and thus clarity. Thus, to determine the clarity of the disc, the reflection behavior of the light beam can be exploited on the disc, which facilitates in particular the detection of precipitation.
  • the present invention further provides a method of detecting a transparency of a vehicle windshield comprising the steps of the above method of receiving at least one light beam suitable for determining a clarity of a vehicle's windshield and the steps of the above method of determining a clarity of a windshield a vehicle and additionally or alternatively, the steps of the above method for emitting at least one suitable for determining a clarity of a disc of a vehicle light beam.
  • the method for determining can be used in a sensor system that has a receiving device for receiving a light beam and additionally either a transmitting device for emitting a light beam or an evaluating device for evaluating the light beam received by the receiving device or both the transmitting device and the evaluation device.
  • the present invention further provides an apparatus for determining a clarity of a pane of a vehicle, wherein the apparatus is adapted to the steps of one of the inventive methods in corresponding
  • the device may be a receiving device for receiving at least one light beam suitable for determining a clarity of a vehicle window, a transmitting device for emitting at least one light beam suitable for determining a clarity of a vehicle window, and an evaluation device for determining a clear vision of a disc act.
  • a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon.
  • the device may include optical elements to provide the corresponding optical functionality.
  • the device may have an interface which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for Performing one of the methods of any of the above-described embodiments is used when the program is executed on a device corresponding to a computer.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an image detector
  • FIG. 2 shows a photograph captured by means of the image detector from FIG. 1;
  • 3A is a perspective view of a video-based rain sensor
  • FIG. 3B is a perspective view of a portion of the elements of the video-based rain sensor of FIG. 3A; FIG.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams of a device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a schematic representation of a device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a schematic representation of a device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • 10 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.
  • the image detector 100 can be installed, for example, in a video-based rain sensor of a vehicle.
  • the image detector 100 may be a so-called imager array.
  • the image detector 100 has an array of pixels arranged in rows and columns. In FIG.
  • 17 pixel rows are shown along a height extent h of the image detector 100 for the sake of clarity, it being understood that in practice the image detector 100 can have more pixel rows, for example 512 pixel rows. Furthermore, in FIG. 1, along a width extension b of the image detector 100, for better clarity, for example, 27 pixels are shown. Again, it should be understood that the image detector 100 may in practice have more pixels in each pixel row, for example 1024 pixels per pixel row.
  • the image detector 100 of FIG. 1 has in a top portion thereof a primary image area 110 for recording a primary image, and in a lower portion a secondary image area 120 for recording a secondary image.
  • the primary image area 110 is an area of the image detector 100 that is used, for example, for video assistance functions.
  • the secondary image area 120 is an area of the image detector 100 that is used for the rain sensor function.
  • the secondary image area 120 may in practice comprise, for example, 30 pixel rows. In this case, the primary image area 110 occupies a larger number of pixels of the image detector 100 than the secondary image area 120.
  • the primary image and the secondary image are formed by light, which is directed onto the image detector 100 by means of optical elements.
  • the primary image may be focused at a distance of about 15 m and the secondary image may, for example, be focused on a distance of about 15 m. be focused at a distance of about 5-10 cm. If the image detector 100 is used in a vehicle during operation of a video-based rain sensor, the primary image thus forms an area in front of the vehicle and the secondary image forms the windshield with any water droplets or impurities.
  • FIG. 2 shows a receptacle 200 detected by means of the image detector from FIG. 1.
  • the receptacle 200 has a primary image 210 in an upper section and a secondary image 220 in a lower section.
  • the primary image 210 shows a road course, for example in front of a vehicle, and is focused at a distance of, for example, 15 m.
  • the secondary image 220 is focused on the windshield of the vehicle, for example at a distance of 5-10 cm, and shows several raindrops on the windshield.
  • the primary image 210 can be detected by means of the primary image area of the image detector of FIG.
  • the secondary image 220 can be detected by the secondary image area of the image detector of FIG. 1.
  • FIG. 3A shows a perspective view of a video-based rain sensor 300. Shown are a camera 310, a camera mount 320, a mirror mount 330, a folding mirror 340 and a primary mirror 350.
  • the rain sensor 300 may be installed in a vehicle, such as a passenger car. Here, the rain sensor 300 may be disposed near an inner surface of a windshield of the vehicle. Thus, the mirror mount 330 may be attached to the windshield and the camera mount 320 may be part of an upper dashboard cover of the vehicle.
  • the camera 310 is received in the camera mount 320.
  • the camera mount 320 is a molded part having a substantially rectangular outline. In this case, the camera mount 320 is embodied such that a light beam without obstruction by the camera mount 320 can reach the camera 310.
  • the camera mount 320 with the camera 310 is slipped over the mirror mount 330 in FIG. 3A.
  • the mirror mount 330 is a frame-shaped member having four legs and a U-shaped main frame. Each of the legs sits in the area of a corner of the rectangular outline of the camera mount 320, for example, on the upper dashboard cover. The legs support the main frame so that it is above the camera mount 320 and the camera in FIG. 3A 310 is arranged.
  • a main extension plane of the mirror holder 330 may be inclined relative to a main extension plane of the camera mount 320.
  • the folding mirror 340 is disposed at a cross-connection of the U-shaped main frame of the mirror holder 330.
  • the main mirror 350 is between the free ends of the U-shaped main frame of the mirror mount
  • the folding mirror 340 and the main mirror 350 are substantially facing each other.
  • the main mirror 350 may be connected to the mirror mount 330.
  • the connection may be designed such that the main mirror 350 can be rotated at least along a main extension direction thereof.
  • the exact arrangement, orientation and shape of the elements of the rain sensor 300 is dependent on the circumstances in the vehicle, in particular the size and shape of the windscreen and the angle of the windscreen to the upper dashboard cover.
  • the rain sensor 300 is configured such that a light beam incident from the windshield of the vehicle first strikes the folding mirror 340, is reflected by it to the main mirror 350, and is directed from the main mirror 350 toward the camera 310.
  • the camera 310 may include the image detector of FIG. 1.
  • FIG. 3B is a perspective view of a portion of the elements of the video-based rain sensor of FIG. 3A.
  • FIG. Shown are the mirror mount 330, the folding mirror 340, and the main mirror 350 of the rain sensor of FIG. 3A, and additionally three light sources 360.
  • a U-shaped surface of the main frame of the mirror mount 330 shown in FIG. 3B above represents a wafer mounting surface on which the Rain sensor can be attached to the windscreen of the vehicle.
  • the three light sources 360 are arranged in line with the mirror mount 330. More specifically, the light sources in FIG.
  • the light sources 360 may be light-emitting diodes or LEDs, laser light sources or the like.
  • the light sources 360 are aligned so that light rays emitted from them strike the windshield of the vehicle when the rain sensor is installed in a vehicle.
  • 4 shows a flowchart of a method 400 for determining a clarity of a pane of a vehicle, according to an embodiment of the present invention.
  • the method 400 begins with a step of generating 410 at least one light beam provided with a predetermined polarization by means of at least one polarized light source.
  • the corresponding light beam can be generated by means of at least one polarizer.
  • the method 400 then includes a step of directing 420 the at least one light beam of predetermined polarization onto the wafer. The light beam then strikes the disc is partially reflected by the disc or precipitation, contamination and / or a defect on the outside of the disc. Subsequently, the method 400 comprises a step of polarizing 430 at least one light beam originating from the pane by means of at least one polarizer in order to produce at least one light beam provided with a predetermined polarization. In the case of the case of the
  • Disc-originating light beam may be the or part of the light beam generated in step 410. Alternatively, it may be a light beam originating outside the vehicle. Furthermore, the method 400 comprises a step of detecting 440 of the at least one light beam provided with the predetermined polarization by means of a detector.
  • the method finally includes a step of evaluating 450 information of the at least one light beam provided with the predetermined polarization to determine the clarity of the disc.
  • the method 400 may be advantageously practiced in conjunction with the image detector of FIG. 1 and / or the rain sensor of FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 5A shows a schematic representation of a device 500 for determining a clarity of a pane of a vehicle, according to an embodiment of the present invention. Shown is an image detector 100 having a secondary image area 120. Further, a light source 510 is a polarizer
  • the image detector 100 with the secondary image area 120 may correspond to the detector described with reference to FIG.
  • the image detector 100, the secondary image area 120, the lens 560 and the analyzer 570 may be parts of a camera, such as the camera of the rain sensor from the FIGS. 3A and 3B.
  • the light source 510 may represent one of the light sources of FIG. 3B. More of the elements 100, 510, 520, 560, 570 may be provided to emit further beams 530 or to receive further beams 550.
  • the emitted light beam 530 can be generated by means of the light source 510.
  • the light source 510 may have, for example, a light-emitting diode or a laser light source. After emission by the light source 510, the emitted light beam 530 first strikes the polarizer 520.
  • the polarizer 520 can act on the emitted light beam with regard to its polarization effect
  • a light emitting diode emits unpolarized light, whereas a laser light source can emit already polarized light.
  • the device 500 is designed so that the emitted light beam 530 has a predetermined polarization direction after passing through the polarizer 520.
  • FIG. 5A This is illustrated in FIG. 5A by an arrow symbol for a first polarization state of the emitted light beam 530 before passing through the polarizer 520 and a circle symbol with two crossed lines therein for a second polarization state with the predetermined polarization direction of the emitted light beam 530 after passing through the polarizer 520.
  • the emitted light beam 530 After passing through the polarizer 520, the emitted light beam 530, which is provided with the predetermined polarization direction, impinges on the disk 540. It should be noted that in FIG. 5A the refraction ratios and reflections caused by the disk are not shown, since they are for the
  • the emitted light beam 530 in FIG. 5A strikes a water drop 545 after passing through the disk 540. If the emitted light beam 530 did not strike the water droplet 545, it would be coupled from the disk 540 and not reflected. At the interface of the water drop
  • the emitted light beam 530 undergoes total reflection or is at least partially reflected and is reflected back as the reflected light beam 550.
  • the reflected light beam 550 After passing through the disk 540 again, the reflected light beam 550 also has a portion of depolarized light in addition to the predetermined polarization direction, as indicated by dotted arrow is illustrated in Fig. 5A.
  • the proportion of depolarized light is due to a light scattering in the water drop 545.
  • the reflected light beam 550 next strikes the lens 560.
  • the lens 560 may be, for example, a biconvex lens.
  • the analyzer 570 may have an effect comparable to the polarizer 520. In this case, the analyzer 570 can be adjustable with regard to its polarization effect on the reflected light beam 550. In Fig. 5A, the analyzer 570 is set so that only the proportion of the reflected light beam 550 having the predetermined polarization direction can pass through the analyzer 570. After passing through the analyzer 570, the reflected light beam 550, which now has only the light component with the predetermined polarization direction, impinges on the secondary image region 120 of the image detector 100. In the secondary image region 120 of the image detector 100, a first secondary image based on light is formed predetermined polarization direction of the reflected light beam 550th
  • FIG. 5B shows a schematic representation of the device 500 of FIG. 5A, according to an embodiment of the present invention.
  • the illustration in FIG. 5B corresponds to a deviation from the representation in FIG. 5A.
  • the deviation is that the analyzer 570 in FIG. 5B is set so that only the depolarized portion of the reflected light beam 550 can pass through the analyzer 570.
  • the reflected light beam 550 After passing through the analyzer 570, the reflected light beam 550, which now has only the depolarized light component, strikes the secondary image region 120 of the image detector 100. In the secondary image region 120 of the image detector 100, a second secondary image is formed on the basis of the depolarized light component of the reflected light beam 550
  • 5A and 5B is designed to carry out the method for determining a clarity of a pane of a vehicle from FIG.
  • the first secondary image from FIG. 5A and the second secondary image from FIG. 5B can now be compared with one another and the result can be evaluated.
  • 6 shows a flowchart of a method 600 for emitting at least one light beam suitable for determining a clarity of a pane of a vehicle, according to an embodiment of the present invention.
  • the method 400 begins with a step of generating 410 at least one light beam provided with a predetermined polarization by means of at least one polarized light source. Additionally or alternatively, the at least one light beam can be generated by means of at least one polarizer.
  • the method 400 then includes a step of directing 420 the at least one light beam of predetermined polarization onto the wafer.
  • the beam then hits the glass.
  • the method 600 may be advantageously practiced in conjunction with the image detector of FIG. 1 and the rain sensor of FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 7A shows a schematic illustration of a device 700A for emitting at least one light beam suitable for determining a clarity of a pane of a vehicle, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the illustration in FIG. 7A corresponds to a representation of a part of FIGS. 5A and 5B.
  • the light source 510, the polarizer 520, the emitted light beam 530, the disk 540, and the water drop 545 are shown.
  • the arrangement of the elements and the course of the emitted light beam 530 correspond to the illustration in FIGS. 5A and 5B.
  • the light source 510 may in this case have a light-emitting diode.
  • FIG. 7A shows a schematic illustration of a device 700A for emitting at least one light beam suitable for determining a clarity of a pane of a vehicle, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the illustration in FIG. 7A corresponds to a representation of a part of FIGS. 5A and 5
  • the emitted light beam 530 can be set to different polarization states by means of the polarizer.
  • the polarizer can be adjustable so that with one and the same light source temporally successive light beams with different polarization states can be generated.
  • an adjustable polarizer 520 it is also possible to use a plurality of polarizers with a different polarization effect.
  • the emitted light beam 530 may be unpolarized prior to passing through the polarizer 520 and first polarized by the polarizer 520.
  • the emitted light beam 530 may have a certain state of polarization before passing through the polarizer 520 and be changed in its polarization state when passing through the polarizer 520.
  • the light beam 530 has a different polarization state after passing through the polarizer 520 than before passing through the polarizer 520.
  • 7B shows a schematic representation of a device 700B for emitting at least one light beam suitable for determining a clarity of a pane of a vehicle, according to an embodiment of the present invention.
  • the illustration in Fig. 7B is similar to the illustration in Fig. 7A, with the polarizer omitted and an additional light source
  • the light sources 510, 715 can each emit polarized light, wherein the polarization directions can differ. Also, one of the light sources 510, 715 can emit polarized light and the other unpolarized light.
  • the disk 540 can be alternately or simultaneously illuminated with polarized and with unpolarized or alternately or simultaneously with differently polarized light.
  • the devices 700A and 700B of FIGS. 7A and 7B are each configured to carry out the method of emitting at least one light beam of FIG. 6 suitable for determining a clarity of a windscreen of a vehicle.
  • the method 400 includes a step of polarizing 430 at least one light beam originating from the disk by means of at least one polarizer to produce at least one light beam having a predetermined polarization. Furthermore, the method 400 comprises a step of detecting 440 the at least one light beam provided with the predetermined polarization by means of a detector.
  • the method 800 may be advantageously practiced in conjunction with the image detector of FIG. 1 and / or the rain sensor of FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a device 900 for receiving at least one for determining a clarity of a pane of a
  • FIG. 9 Vehicle suitable light beam, according to an embodiment of the present invention.
  • the illustration in FIG. 9 corresponds to a representation of a part of FIGS. 5A and 5B. 9, the disk 540, the water drops 545, the reflected light beam 550, the lens 560, the analyzer 570, the image detector 100, and the secondary image area 120 are shown.
  • the arrangement of the elements and the course of the reflected light beam 550 correspond to the representation in FIGS. 5A and 5B.
  • the light beam 550 may originally have been generated by a light source that irradiates the disk 540 from the inside. Alternatively or additionally, the light beam can be caused by ambient light that strikes the pane from the outside.
  • suitable portions of the light beam 550 can each be transmitted to the detector 100.
  • the analyzer 570 can be adjustable in its effect so that temporally successively different portions of the light beam 550 can be transmitted to the detector 100.
  • the apparatus 900 of FIG. 9 is configured to perform the method of receiving at least one light beam of FIG. 8 suitable for determining a clarity of a windshield of a vehicle.
  • FIG. 10 shows a flowchart of a method 1000 for determining a clarity of a pane of a vehicle, according to an embodiment of the present invention.
  • the method includes a step of evaluating 450 information of the at least one light beam provided with the predetermined polarization to determine the clarity of the disc.
  • the method 1000 may be advantageously carried out in conjunction with the image detector of FIG. 1 and / or the rain sensor of FIGS. 3A and 3B.
  • a principle in rain sensors is the classical optical process, which exploits the total reflection. From a light emitting diode (LED, light emitting diode) light is emitted, which is coupled obliquely into the windscreen by means of coupling element. When the disc dries, the light on the outside the disk is totally or several times totally reflected and reaches a receiver or detector in the form of a photodiode (LDR, English Light Dependent Resistor). When there are drops of water on the disk, some of the light on the outside of the disk is extracted and results in less intensity at the receiver. The decrease of the received light quantity at the
  • LDR is a measure of rain intensity. The more water is on the disk, the stronger the decoupled amount of light and the lower the reflection. Depending on the amount of rain detected, the wiper system of the vehicle is controlled with a speed adapted to the wetting state of the windscreen.
  • the video-based rain sensor is becoming increasingly important.
  • One possibility for a video-based rain sensor is to evaluate a sharp image of the disc image processing technology.
  • the camera can be focused on the windshield, or an additional optical element, such as a lens, a mirror or the like, can realize this focusing.
  • an additional optical element such as a lens, a mirror or the like, can realize this focusing.
  • the image of the focused raindrops on the disc recorded by the automotive camera can be evaluated by an image processing algorithm and the drops can be detected.
  • This approach is a purely passive system. This can lead to problems in detection safety under certain environmental conditions. Especially in situations with low ambient brightness or very low ambient contrast, such as in the dark, night, fog, etc., the detection is difficult.
  • One possible approach is to use an alternate pane lighting.
  • the ambient radiation additionally an active second optical radiation is added by an additional illumination source. At very low ambient brightness, light beams can be simply or repeatedly reflected from the raindrop from this second optical radiation, thereby also receiving a signal from the droplets even in the absence of a first optical radiation can.
  • the reliability of the drop detection under all environmental conditions is not given.
  • the relatively poor contrast in the differential image method can be improved by working with the illumination used for the second optical radiation with polarized light or with multiple or adjustable polarization directions.
  • an additional second optical radiation 530 which emits polarized light can be used for improved droplet recognition.
  • This additional polarized illumination source 510 For example, two LEDs or an LED matrix with mutually crossed polarizers 520 in front of them can be used as illumination sources.
  • laser light sources would also be possible because they emit already polarized light.
  • controllable polarizers 520 also TN-LCDs (Twisted Nematic Liquid Crystal Displays) can be used. Herewith it is possible to use these as
  • Polarizer 520 or to use as analyzer 570.
  • the direction of the polarization can be adjusted with such TN cells (nematic rotary cells) between 0 and 90 ° and is thus actively controllable via a corresponding applied voltage.
  • TN cells non-rotary cells
  • an LCD with full-area electrode is sufficient and no matrix display is necessary.
  • the image area 120 can be connected to such an upstream analyzer 570, e.g. B. also an LCD cell, be equipped.
  • an upstream analyzer 570 e.g. B. also an LCD cell
  • the drops 545 on the disk 540 produce different reflections. depending on the lighting polarization direction. By evaluating two images with differently polarized illumination, the reliability of the drop detection is increased compared to the normal difference image method.
  • the drops 545 are illuminated by the unpolarized ambient light, or by an additional polarized or unpolarized illumination source 510; 715 lit.
  • the camera 210 would record different drop images of different polarization states, which can also be evaluated by a difference method.
  • the scattering at the drops 545 also depolarizes light. Therefore, it is advantageous to record drop images in which the received polarization direction is normal to the emitted. This would be a measure of the degree of depolarization. These images can be compared with the drop images of the parallel direction. Such measures become possible when transmitting sources 510 and analyzer 570 are synchronized with controllable polarizers 520.
  • the illumination with polarized light turns the passive system of the video-based rain sensor into an active system.
  • an embodiment comprises a "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step, this can be read so that the embodiment according to an embodiment, both the first feature / the first step and the second Feature / the second step and according to another embodiment, either only the first feature / the first step or only the second feature / the second step.

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Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung der Klarsichtigkeit geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zur Bestimmung der Klarsichtigkeit, sowie auf eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Die DE3532199A1 beschreibt einen Sensor, der die Störung der Totalreflexion eines Lichtbündels durch Wassertropfen auf einer Scheibe ausnutzt. Die Schwächung der Lichtübertragung von einem Sender zu einem Empfänger durch die Scheibe ist ein Maß für die Klarsichtigkeit und wird benutzt, um diese beispielsweise durch Auslösen von Wischvorgängen auf einem Sollwert zu halten.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei einem videobasierten Regensensor durch die Verwendung von polarisiertem Licht als Zusatzbeleuchtung Vorteile insbesondere hinsichtlich des Bildkontrastes gegenüber bisher bekannten videobasierten Regensensoren erzielt werden können. Zusätzlich kann auch mit mehreren Polarisationsrichtungen bei der Beleuchtung gearbeitet werden. Daraus ergeben sich weitere Verbesserungen des videobasierten Regensensors.
Eine polarisierte Beleuchtung führt zu einer Erhöhung des Kontrasts bei einem aufgenommenen Bild einer Scheibe. Dies ermöglicht eine zuverlässigere Regen-,
Schmutz- und Defektdetektion. Dadurch kann das Problem behoben werden, dass Tropfen bei einheitlichem Umgebungshintergrund, z. B. bei Nacht, nicht oder nur schwer detektiert werden können. Durch eine zuverlässigere Regende- tektion ergibt sich eine bessere Sicht des Fahrers auch bei Nacht. Die Erfindung ermöglicht somit eine Erhöhung der Fahrsicherheit und verringert die Unfallgefahr aufgrund schlechter Sicht durch die Frontscheibe. Eine Verringerung der Klarsichtigkeit wird zuverlässig erkannt und Gegenmaßnahmen können getroffen werden, wie beispielsweise eine Betätigung der Scheibenwischanlage. Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, mit folgenden Schritten:
Auswerten einer Information mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls, um die Klarsichtigkeit der Scheibe zu bestimmen.
Die Klarsichtigkeit einer Fahrzeugscheibe, wobei darunter eine Frontscheibe eines Fahrzeugs verstanden werden kann, kann durch verschiedene Faktoren beeinträchtigt sein, wie beispielsweise Niederschlag in Form von Regen oder Schnee, Verschmutzung oder Defekte, wie z. B. Risse oder Sprünge aufgrund von Steinschlag durch vorausfahrende Fahrzeuge, und dergleichen. Um die optimale Klarsichtigkeit der Scheibe beizubehalten, sind bei Beeinträchtigung durch einen oder mehrere der vorstehend genannten Einflussfaktoren geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wie beispielsweise die Reinigung der Scheibe mittels der Scheibenwischanlage des Fahrzeugs oder auch ein zeitnaher Austausch der Scheibe bei einem vorliegenden Defekt. Auch ist das Erkennen eines Defekts wichtig, damit die Scheibenwischanlage nicht unnötige betätigt wird, weil der De- fekt fälschlicherweise als Verschmutzung gedeutet wird. Um die Scheibe von Niederschlag und Verschmutzung freizuhalten, ist mit der Scheibenwischanlage eine Vorrichtung, z. B. ein videobasierter Regensensor, zur Überwachung der Klarsichtigkeit der Scheibe gekoppelt. Die Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe des Fahrzeugs erfolgt auf optischer Basis. Hierzu werden an einem Detektor des Regensensors auftreffende und von der Scheibe ausgehende Lichtstrahlen ausgewertet. Die Lichtstrahlen liefern hierbei Informationen, die mittels des Detektors in Bildinformationen umgesetzt werden können. Anders ausgedrückt nimmt ein videobasierter Regensensor mindestens ein Bild der Scheibe auf, aus dem Rückschlüsse auf die Klarsichtigkeit derselben gezogen werden können. Es können auch zwei Bilder der Scheibe aufgenommen und miteinander verglichen werden, um die Klarsichtigkeit zu bestimmen. In mindestens einem Bild ist die Information des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls enthalten. Die vorgegebene Polarisation kann hierbei eine lineare oder zirkuläre Polarisation sein. Die Bestimmung und Auswertung der Information kann in einer geeigneten Elektronik, die mit den optischen Einrichtungen des videobasierten Regensensors zusammenwirkt, mittels eines geeigneten Bildverarbeitungsalgorithmus erfolgen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, mit folgenden Schritten:
Richten mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf die Scheibe.
Der mindestens eine Lichtstrahl kann mit zumindest einer Lichtquelle ausgesendet werden. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, einen Laser oder dergleichen handeln. Der mindestens eine Lichtstrahl kann mittels geeigneter optischer Einrichtungen so auf die Scheibe gerichtet werden, dass zumindest ein Teil des Lichts an Niederschlagstropfen bzw. Verunreinigungen an der fahrzeugexternen Seite der Scheibe reflektiert wird und von einem Detektor erfasst werden kann. Auf Grundlage dieser Reflektion kann die Klarsichtigkeit der Scheibe des Fahrzeugs bestimmt werden. Beispielsweise kann ein unpolarisierter Lichtstrahl und ein polarisierter Lichtstrahl oder mehrere unterschiedlich polarisierte Lichtstrahlen ausgesendet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Schritt des Erzeugens des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest einer polarisierten Lichtquelle ausgeführt werden. Die polarisierte Lichtquelle kann beispielsweise eine Laserlichtquelle aufweisen. Eine Laserlichtquelle kann polarisiertes Licht emittieren. Dabei kann auch eine Polarisationsrichtung des zumindest einen Lichtstrahls durch die Laserlichtquelle vorgegeben sein. Der mindestens eine Lichtstrahl kann auch wechselweise mit jeweils einer von beispielsweise zwei Laserlichtquellen unterschiedlicher Polarisationsrichtungen er- zeugt werden. Auch können mehrere Lichtstrahlen durch mehrere unterschiedlich polarisierte Lichtquellen erzeugt werden. Wird die vorgegebene Polarisation mittels der Lichtquelle bewirkt, so kann zum Aussenden des mindestens einen Lichtstrahls auf sendeseitige Polarisatoren verzichtet werden. Dadurch können sich Platzeinsparungen ergeben und es kann die Anzahl der verbauten Teile ver- ringert werden.
Auch kann ein Schritt des Erzeugens des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest eines Polarisators ausgeführt werden. Zur Polarisation des mindestens einen Lichtstrahls kann der Polarisator ein Polarisationsfilter bzw. ein geeignetes Prisma, eine nematische
Drehzelle oder dergleichen aufweisen. Dabei kann der Polarisator selektiv angesteuert werden, um den Lichtstrahl entweder zu polarisieren, nicht polarisiert durchzulassen oder die Polarisation desselben zu ändern. Der Polarisator kann dabei eine lineare Polarisation oder eine zirkuläre Polarisation erzeugen. Der Po- larisator kann in Photonenflussrichtung nach der Lichtquelle angeordnet sein. Es können auch beispielsweise zwei, beispielsweise selektiv ansteuerbare, Polarisatoren vorgesehen sein, um den von einer Lichtquelle stammenden Lichtstrahl auf beispielsweise eine von zwei vorgegebenen Arten zu polarisieren. Dies bietet den Vorteil, dass auch eine Lichtquelle für unpolarisiertes Licht eingesetzt wer- den kann und trotzdem zumindest eine vorgegebene Polarisation bei dem zumindest einen Lichtstrahl bewirkt werden kann. Dies ermöglicht Platz sowie Kosteneinsparungen und minimiert, bei voller Flexibilität die Polarisation betreffend, die Anzahl der Lichtquellen. Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, mit folgenden Schritten: Polarisieren mindestens eines Lichtstrahls, der einen von der Scheibe stammenden Lichtstrahl repräsentiert, mittels zumindest eines Polarisators, um mindestens einen mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahl zu erzeugen; und Erfassen des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen
Lichtstrahls mittels eines Detektors.
Bei dem Detektor kann es sich um einen geeigneten lichtempfindlichen Sensor, beispielsweise einen CCD-Sensor (CCD, engl. Charge-Coupled Device; dt. la- dungsgekoppelte Vorrichtung) bzw. einen so genannten Imager handeln. Der Detektor kann Teil einer Videokameraanordnung des videobasierten Regensensors sein. In dem Detektor wird das Licht des empfangenen Lichtstrahls in auswertbare elektrische Signale umgewandelt, wie es auf dem Gebiet bekannt ist. Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Polarisierens der mindestens eine Lichtstrahl, der den von der Scheibe stammende Lichtstrahl repräsentiert, mittels eines hinsichtlich seiner Polarisationswirkung einstellbaren Polarisators polarisiert werden, um zeitlich aufeinander folgende Lichtstrahlen mit unterschiedlichen, vorgegebenen Polarisationen zu erzeugen. Im Schritt des Erfas- sens können die zeitlich aufeinander folgenden Lichtstrahlen mittels des Detektors erfasst werden. Der hinsichtlich seiner Polarisationswirkung einstellbare Polarisator kann selektiv angesteuert werden, um Lichtstrahlen entweder zu polarisieren, nicht polarisiert durchzulassen oder die Polarisation derselben zu ändern. Der Polarisator kann dabei zeitlich aufeinanderfolgende Lichtstrahlen mit unter- schiedlichen linearen Polarisationen oder mit unterschiedlichen Zuständen einer zirkulären Polarisation erzeugen. So können beispielsweise unterschiedliche lineare Polarisationen näherungsweise normal zueinander stehen. Bei einer zirkulären Polarisation können die unterschiedlichen Polarisationszustände der zeitlich aufeinanderfolgenden Lichtstrahlen verschiedene Drehwinkel aufweisen, wo- bei sich der Drehwinkel in Abhängigkeit von der Zeit ändert. Auch kann hierbei mehr als ein empfangsseitiger Polarisator verwendet werden. Der Polarisator kann in Photonenflussrichtung vor dem Detektor angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass mittels eines dem Detektor vorgeschalteten Polarisators die Flexibilität und Genauigkeit der Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe gesteigert werden können. Die Verwendung eines einstellbaren Polarisators spart Platz sowie Bauteile und bietet gleichzeitig vielfältigere Einstellungs- und Auswertungsmöglichkeiten der Lichtstrahlen zur Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe.
Hierbei kann der mindestens eine von der Scheibe stammende Lichtstrahl einen Lichtstrahl repräsentieren, der die Scheibe mindestens einmal durchdrungen hat. Trifft der Lichtstrahl von außen auf die Scheibe, so kann der Lichtstrahl die Scheibe durchdringen und anschließend von dem Detektor empfangen werden. Trifft der Lichtstrahl von innen auf die Scheibe, so kann der Lichtstrahl ein oder mehrfach an Grenzflächen der Scheibe reflektiert werden und anschließend von dem Detektor empfangen werden. So kann bei einer trockenen Oberfläche der Scheibe das Licht an der äußeren Grenzfläche der Scheibe einfach oder mehrfach reflektiert werden. Wenn sich beispielsweise Wassertropfen auf der Scheibe befinden, wird ein Teil des Lichts an der äußeren Grenzfläche der Scheibe ausgekoppelt und führt zu einer geringeren Intensität am Detektor. Die Abnahme der empfangenen Lichtmenge am Detektor lässt hierbei Rückschlüsse auf die Regenintensität und daher die Klarsichtigkeit der Scheibe zu. Je mehr Wasser sich auf der Scheibe befindet, desto stärker ist die ausgekoppelte Lichtmenge und desto geringer sind Reflexion und damit auch Klarsichtigkeit. Somit kann zur Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe das Reflexionsverhalten des Lichtstrahls an der Scheibe ausgenutzt werden, was insbesondere die Erkennung von Niederschlag erleichtert.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Ermittlung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, das die Schritte des obigen Verfah- rens zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls und die Schritte des obigen Verfahrens zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs und zusätzlich oder alternativ die Schritte des obigen Verfahrens zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls aufweist. Das Verfahren zur Ermittlung kann in einem Sensorsystem eingesetzt werden, dass eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Lichtstrahls und zusätzlich entweder eine Sendeeinrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls oder eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des von der Empfangseinrichtung empfan- genen Lichtstrahls oder sowohl die Sendeeinrichtung als auch die Auswerteeinrichtung aufweist.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um die Schritte eines der erfindungsgemäßen Verfahren in entsprechenden
Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Insbesondere kann es sich bei der Vorrichtung um eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen mindes- tens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, um eine Sendevorrichtung zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls sowie um eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe handeln.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Auch kann die Vorrichtung optische Elemente aufweisen, um die entsprechenden optischen Funktionalitäten bereitzustellen. Die Vorrichtung kann ei- ne Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikro- controller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung eines der Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bilddetektors;
Fig. 2 eine mittels des Bilddetektors aus Fig. 1 erfasste Aufnahme;
Fig. 3A eine perspektivische Ansicht eines videobasierten Regensensors;
Fig. 3B eine perspektivische Ansicht eines Teils der Elemente des videobasierten Regensensors aus Fig. 3A;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5A und 5B schematische Darstellungen einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7B eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bilddetektors 100. Der Bilddetektor 100 kann beispielsweise in einem videobasierten Regensensors eines Fahrzeugs verbaut sein. Bei dem Bilddetektor 100 kann es sich um ein so genanntes Imager-Array handeln. Der Bilddetektor 100 weist eine Anordnung von Bildelementen bzw. Pixeln auf, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. In Fig. 1 sind beispielsweise entlang einer Höhenerstreckung h des Bilddetektors 100 der besseren Übersicht halber 17 Pixelzeilen dargestellt, wobei klar sein sollte, dass in der Praxis der Bilddetektor 100 mehr Pixelzeilen aufweisen kann, beispielsweise 512 Pixelzeilen. Ferner sind in Fig. 1 entlang einer Breitenerstreckung b des Bilddetektors 100 besseren Übersicht halber beispielsweise 27 Pixel gezeigt. Auch hierbei sollte klar sein, dass der Bilddetektor 100 in der Praxis mehr Pixel in jeder Pixelzeilen aufweisen kann, beispielsweise 1024 Pixel pro Pixelzeile.
Der Bilddetektor 100 aus Fig. 1 weist in einem oberen Abschnitt desselben einen Primärbildbereich 1 10 zur Aufnahme bzw. Erfassung eines Primärbilds und in einem unteren Abschnitt einen Sekundärbildbereich 120 zur Aufnahme bzw. Erfassung eines Sekundärbilds auf. Der Primärbildbereich 1 10 ist ein Bereich des Bilddetektors 100, der beispielsweise für Videoassistenzfunktionen genutzt wird. Bei dem Sekundärbildbereich 120 handelt es sich um einen Bereich des Bildde- tektors 100, der für die Regensensorfunktion genutzt wird. Der Sekundärbildbereich 120 kann in der Praxis beispielsweise 30 Pixelzeilen umfassen. Der Primärbildbereich 1 10 nimmt hierbei eine größere Anzahl von Pixeln des Bilddetektors 100 ein als der Sekundärbildbereich 120. Primärbild und Sekundärbild entstehen durch Licht, das mittels optischer Elemente auf den Bilddetektor 100 ge- richtet wird. Das Primärbild kann beispielsweise auf eine Entfernung von ungefähr 15 m fokussiert sein und das Sekundärbild kann beispielsweise auf eine Ent- fernung von ungefähr 5-10 cm fokussiert sein. Wird der Bilddetektor 100 bei Betrieb eines videobasierten Regensensors in einem Fahrzeug eingesetzt, bildet somit das Primärbild einen Bereich vor dem Fahrzeug ab und bildet das Sekundärbild die Frontscheibe mit etwaigen Wassertropfen bzw. Verunreinigungen oder Defekten ab.
Fig. 2 zeigt eine mittels des Bilddetektors aus Fig. 1 erfasste Aufnahme 200. Die Aufnahme 200 weist in einem oberen Abschnitt ein Primärbild 210 und in einem unteren Abschnitt ein Sekundärbild 220 auf. Das Primärbild 210 zeigt einen Straßenverlauf, beispielsweise vor einem Fahrzeug, und ist auf eine Entfernung von beispielsweise 15 m fokussiert. Das Sekundärbild 220 ist auf die Frontscheibe des Fahrzeugs, beispielsweise in einer Entfernung von 5-10 cm, fokussiert und zeigt mehrere Regentropfen an der Scheibe. Das Primärbild 210 kann mittels des Primärbildbereichs des Bilddetektors aus Fig. 1 erfasst werden. Das Sekundärbild 220 kann mittels des Sekundärbildbereichs des Bilddetektors aus Fig. 1 erfasst werden.
Fig. 3A zeigt eine perspektivische Ansicht eines videobasierten Regensensors 300. Gezeigt sind eine Kamera 310, eine Kamerahalterung 320, eine Spiegelhalterung 330, ein Faltspiegel 340 und ein Hauptspiegel 350. Der Regensensor 300 kann in einem Fahrzeug verbaut sein, wie beispielsweise einem Personenkraftwagen. Dabei kann der Regensensor 300 nahe einer Innenoberfläche einer Frontscheibe des Fahrzeugs angeordnet sein. So kann die Spiegelhalterung 330 an der Frontscheibe angebracht sein und kann die Kamerahalterung 320 Teil einer oberen Armaturenbrettabdeckung des Fahrzeugs sein.
Die Kamera 310 ist in der Kamerahalterung 320 aufgenommen. Die Kamerahalterung 320 ist ein Formteil mit im Wesentlichen rechteckigem Grundriss. Dabei ist die Kamerahalterung 320 so ausgebildet, dass ein Lichtstrahl ohne Behinde- rung durch die Kamerahalterung 320 die Kamera 310 erreichen kann. Der Kamerahalterung 320 mit der Kamera 310 ist in Fig. 3A die Spiegelhalterung 330 übergestülpt. Die Spiegelhalterung 330 ist ein rahmenförmiges Bauteil mit vier Beinen und einem U-förmigen Hauptrahmen. Jedes der Beine setzt im Bereich einer Ecke des rechteckigen Grundrisses der Kamerahalterung 320 beispielsweise auf der oberen Armaturenbrettabdeckung auf. Die Beine tragen den Hauptrahmen so, dass dieser in Fig. 3A oberhalb der Kamerahalterung 320 und der Kamera 310 angeordnet ist. Dabei kann eine Haupterstreckungsebene der Spiegelhalte- rung 330 bezüglich einer Haupterstreckungsebene der Kamerahalterung 320 geneigt sein. Der Faltspiegel 340 ist an einer Querverbindung des U-förmigen Hauptrahmens der Spiegelhalterung 330 angeordnet. Der Hauptspiegel 350 ist zwischen den freien Enden des U-förmigen Hauptrahmens der Spiegelhalterung
330 angeordnet. Dabei sind der Faltspiegel 340 und der Hauptspiegel 350 einander im Wesentlichen zugewandt. Auch wenn es in Fig. 3A nicht explizit dargestellt ist, so kann der Hauptspiegel 350 mit der Spiegelhalterung 330 verbunden sein. Die Verbindung kann so ausgelegt sein, dass der Hauptspiegel 350 zumin- dest entlang einer Haupterstreckungsrichtung derselben gedreht werden kann.
Die genaue Anordnung, Ausrichtung und Form der Elemente des Regensensors 300 ist von den Gegebenheiten im Fahrzeug abhängig, insbesondere der Größe und Form der Frontscheibe sowie dem Winkel der Frontscheibe zu der oberen Armaturenbrettabdeckung. Insgesamt ist der Regensensor 300 so ausgebildet, dass ein von der Frontscheibe des Fahrzeugs einfallender Lichtstrahl zunächst auf den Faltspiegel 340 trifft, von diesem zu dem Hauptspiegel 350 reflektiert wird und von dem Hauptspiegel 350 zu der Kamera 310 hin gelenkt wird. Die Kamera 310 kann den Bilddetektor aus Fig. 1 umfassen. Durch eine spezielle Formgebung eines der Spiegel 340, 350 kann eine Umfokussierung und damit die Aufteilung in Primärbild und Sekundärbild realisiert werden.
Fig. 3B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils der Elemente des videobasierten Regensensors aus Fig. 3A. Gezeigt sind die Spiegelhalterung 330, der Faltspiegel 340 und der Hauptspiegel 350 des Regensensors aus Fig. 3A sowie zusätzlich drei Lichtquellen 360. Eine in Fig. 3B oben dargestellte, U-förmige Oberfläche des Hauptrahmens der Spiegelhalterung 330 stellt eine Scheibenanbringungsfläche dar, an welcher der Regensensor an der Frontscheibe des Fahrzeugs angebracht sein kann. Die drei Lichtquellen 360 sind in einer Linie an der Spiegelhalterung 330 angeordnet. Genauer gesagt sind die Lichtquellen in Fig.
3B oberhalb des Faltspiegels 340 an oder in der Spiegelhalterung 330 in einer Linie parallel zu einer Längserstreckungsrichtung des Faltspiegels 340 angeordnet. Bei den Lichtquellen 360 kann es sich um Leuchtdioden bzw. LEDs, Laserlichtquellen oder dergleichen handeln. Die Lichtquellen 360 sind so ausgerichtet, dass von ihnen emittierte Lichtstrahlen auf die Frontscheibe des Fahrzeugs treffen, wenn der Regensensor in einem Fahrzeug verbaut ist. Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 400 beginnt mit einem Schritt des Erzeugens 410 mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest einer polarisierten Lichtquelle. Alternativ kann der entsprechende Lichtstrahl mittels zumindest eines Polarisators erzeugt werden. Das Verfahren 400 weist dann einen Schritt des Richtens 420 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf die Scheibe auf. Der Lichtstrahl trifft dann auf die Scheibe wird durch die Scheibe bzw. Niederschlag, Verschmutzung und/oder einen Defekt an der Scheibenaußenseite teilweise reflektiert. Anschließend weist das Verfahren 400 einen Schritt des Polarisierens 430 mindestens eines von der Scheibe stammenden Lichtstrahls mittels zumindest eines Polarisators auf, um mindestens einen mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahl zu erzeugen. Bei dem von der
Scheibe stammenden Lichtstrahls kann es sich um den oder um ein Teil des im Schritt 410 erzeugten Lichtstrahls handeln. Alternativ kann es sich um einen von außerhalb des Fahrzeugs stammenden Lichtstrahl handeln. Ferner weist das Verfahren 400 einen Schritt des Erfassens 440 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels eines Detektors auf.
Das Verfahren weist schließlich einen Schritt des Auswertens 450 einer Information des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf, um die Klarsichtigkeit der Scheibe zu bestimmen. Das Verfahren 400 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus Fig. 1 und/oder dem Regensensor aus den Figuren 3A und 3B ausgeführt werden.
Fig. 5A zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 500 zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Bilddetektor 100 mit ei- nem Sekundärbildbereich 120. Ferner sind eine Lichtquelle 510, ein Polarisator
520, ein ausgesendeter Lichtstrahl 530, eine Scheibe 540, ein Wassertropfen 545, ein reflektierter Lichtstrahl 550, ein Objektiv 560 und ein Analysator 570 gezeigt. Der Bilddetektor 100 mit dem Sekundärbildbereich 120 kann dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Detektor entsprechen. Der Bilddetektor 100, der Se- kundärbildbereich 120, das Objektiv 560 und der Analysator 570 können Teile einer Kamera sein, wie beispielsweise der Kamera des Regensensors aus den Figuren 3A und 3B. Die Lichtquelle 510 kann eine der Lichtquellen aus Fig. 3B darstellen. Es können weitere der Elemente 100, 510, 520, 560, 570 vorgesehen sein, um weitere Strahlen 530 auszusenden oder weitere Strahlen 550 zu empfangen.
Der ausgesendete Lichtstrahl 530 ist mittels der Lichtquelle 510 erzeugbar. Dabei kann die Lichtquelle 510 beispielsweise eine Leuchtdiode oder eine Laserlichtquelle aufweisen. Nach der Emission durch die Lichtquelle 510 trifft der ausgesendete Lichtstrahl 530 zunächst auf den Polarisator 520. Der Polarisator 520 kann hinsichtlich seiner Polarisationswirkung auf den ausgesendeten Lichtstrahl
530 einstellbar sein. Dies ist von Vorteil, um unterschiedliche verbaute Lichtquellen zu berücksichtigen. Eine Leuchtdiode emittiert unpolarisiertes Licht, wohingegen eine Laserlichtquelle bereits polarisiertes Licht emittieren kann. Die Vorrichtung 500 ist so ausgebildet, dass der ausgesendete Lichtstrahl 530 nach Durch- laufen des Polarisators 520 eine vorgegebene Polarisationsrichtung aufweist.
Dies ist in Fig. 5A durch ein Pfeilsymbol für einen ersten Polarisationszustand des ausgesendeten Lichtstrahls 530 vor Durchlaufen des Polarisators 520 sowie durch ein Kreissymbol mit zwei gekreuzten Linien darin für einen zweiten Polarisationszustand mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichtstrahls 530 nach Durchlaufen des Polarisators 520 veranschaulicht.
Nach Durchlaufen des Polarisators 520 trifft der ausgesendete Lichtstrahl 530, der mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung versehen ist, auf die Scheibe 540. Hierbei ist zu beachten, dass in Fig. 5A die durch die Scheibe hervorgerufe- nen Brechungsverhältnisse und Reflexionen nicht dargestellt sind, da sie für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung von nachrangiger Bedeutung sind. Anzumerken ist, dass der ausgesendete Lichtstrahl 530 in Fig. 5A nach Durchlaufen der Scheibe 540 auf einen Wassertropfen 545 trifft. Würde der ausgesendete Lichtstrahl 530 nicht auf den Wassertropfen 545 treffen, so würde er von der Scheibe 540 aus gekoppelt und nicht reflektiert. An der Grenzfläche des Wassertropfens
545 mit der Umgebungsluft erfährt der ausgesendete Lichtstrahl 530 eine Totalreflexion oder wird zumindest teilweise reflektiert und wird als der reflektierte Lichtstrahl 550 zurückgeworfen. Nach erneutem Durchlaufen der Scheibe 540 weist der reflektierte Lichtstrahl 550 zusätzlich zur der vorgegebenen Polarisation Richtung auch einen Anteil an depolarisiertem Licht auf, wie es durch den ge- punkteten Pfeil in Fig. 5A veranschaulicht ist. Der Anteil an depolarisiertem Licht rührt von einer Lichtstreuung in dem Wassertropfen 545 her.
Der reflektierte Lichtstrahl 550 trifft als nächstes auf das Objektiv 560. Bei dem Objektiv 560 kann es sich beispielsweise um eine bikonvexe Linse handeln.
Nach Durchlaufen des Objektivs 560, wobei der reflektierte Lichtstrahl 550 seine Richtung ändert, trifft er auf den Analysator 570. Der Analysator 570 kann eine mit dem Polarisator 520 vergleichbare Wirkung aufweisen. Dabei kann der Analysator 570 hinsichtlich seiner Polarisationswirkung auf den reflektierten Licht- strahl 550 einstellbar sein. In Fig. 5A ist der Analysator 570 so eingestellt, dass lediglich der Anteil des reflektierten Lichtstrahls 550 mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung den Analysator 570 passieren kann. Nach Durchlaufen des Analysators 570 trifft der reflektierte Lichtstrahl 550, der nun lediglich den Lichtanteil mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung aufweist, auf den Sekundär- bildbereich 120 des Bilddetektors 100. In dem Sekundärbildbereich 120 des Bilddetektors 100 entsteht ein erstes Sekundärbild auf der Basis von Licht mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung des reflektierten Lichtstrahls 550.
Fig. 5B zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 500 aus Fig. 5A, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in Fig. 5B entspricht bis auf eine Abweichung der Darstellung in Fig. 5A. Die Abweichung besteht darin, dass der Analysator 570 in Fig. 5B so eingestellt ist, dass lediglich der depolarisierte Anteil des reflektierten Lichtstrahls 550 den Analysator 570 passieren kann. Nach Durchlaufen des Analysators 570 trifft der re- flektierte Lichtstrahl 550, der nun lediglich den depolarisierten Lichtanteil aufweist, auf den Sekundärbildbereich 120 des Bilddetektors 100. In dem Sekundärbildbereich 120 des Bilddetektors 100 entsteht ein zweites Sekundärbild auf der Basis des depolarisierten Lichtanteils des reflektierten Lichtstrahls 550. Die Vorrichtung 500 aus den Figuren 5A und 5B ist ausgebildet, um das Verfahren zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs aus Fig. 4 auszuführen. Zur Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe des Fahrzeugs können hierbei nun das erste Sekundärbild aus Fig. 5A und das zweite Sekundärbild aus Fig. 5B miteinander verglichen und das Ergebnis ausgewertet wer- den. Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 400 beginnt mit einem Schritt des Erzeugens 410 min- destens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest einer polarisierten Lichtquelle. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Lichtstrahl mittels zumindest eines Polarisators erzeugt werden. Das Verfahren 400 weist dann einen Schritt des Richtens 420 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf die Scheibe auf. Der Lichtstrahl trifft dann auf die Scheibe. Das Verfahren 600 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus Fig. 1 sowie dem Regensensor aus den Figuren 3A und 3B ausgeführt werden.
Fig. 7A zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 700A zum Aus- senden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in Fig. 7A entspricht hierbei einer Darstellung eines Teils der Figuren 5A und 5B. In Fig. 7A sind die Lichtquelle 510, der Polarisator 520, der ausgesendete Lichtstrahl 530, die Scheibe 540 und der Wassertropfen 545 gezeigt. Die Anordnung der Elemente sowie der Verlauf des ausgesendeten Lichtstrahls 530 entsprechen der Darstellung in Fig. 5A und 5B. Die Lichtquelle 510 kann hierbei eine Leuchtdiode aufweisen. In Fig. 7A kann der ausgesendete Lichtstrahl 530 mittels des Polarisators auf unterschiedliche Pola- risationszustände eingestellt werden. Dazu kann der Polarisator einstellbar sein, so dass mit ein und derselben Lichtquelle zeitlich aufeinanderfolgend Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationszuständen erzeugt werden können. Anstelle eines einstellbaren Polarisators 520 können auch mehrere Polarisatoren mit sich unterscheidender Polarisationswirkung eingesetzt werden. Der ausgesendete Lichtstrahl 530 kann vor Durchlaufen des Polarisators 520 unpolarisiert sein und erst durch den Polarisator 520 polarisiert werden. Auch kann der ausgesendete Lichtstrahl 530 vor Durchlaufen des Polarisators 520 einen bestimmten Polarisationszustand aufweisen und beim Durchlaufen des Polarisators 520 in seinem Polarisationszustand verändert werden. Für diesen Fall weist der Lichtstrahl 530 nach Durchlaufen des Polarisators 520 einen anderen Polarisationszustand auf, als vor dem Durchlaufen des Polarisators 520. Fig. 7B zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 700B zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in Fig. 7B ist der Darstellung in Fig. 7A ähnlich, wobei der Polarisator weggelassen ist und eine zusätzliche Lichtquelle
715 vorgesehen ist, die einen zusätzlichen ausgesendeten Lichtstrahl 735 zu dem Tropfen 545 hin emittiert. Die Lichtquellen 510, 715 können jeweils polarisiertes Licht aussenden, wobei sich die Polarisationsrichtungen unterscheiden können. Auch kann eine der Lichtquelle 510, 715 polarisiertes Licht und die an- dere unpolarisiertes Licht aussenden. Mittels der Vorrichtung 700B aus Fig. 7B kann die Scheibe 540 abwechselnd oder gleichzeitig mit polarisiertem und mit unpolarisiertem beziehungsweise abwechselnd oder gleichzeitig mit unterschiedlich polarisiertem Licht beleuchtet werden. Die Vorrichtungen 700A und 700B aus den Figuren 7A und 7B sind jeweils ausgebildet, um das Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls aus Fig. 6 auszuführen. Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Lichtstrahl wird durch die Scheibe bzw. Niederschlag, Verschmutzung und/oder einen Defekt an der Scheibenaußenseite teilweise reflektiert. Das Verfahren 400 weist einen Schritt des Polarisierens 430 mindestens eines von der Scheibe stammenden Lichtstrahls mittels zumindest eines Polarisators auf, um mindestens einen mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahl zu erzeugen. Ferner weist das Verfahren 400 einen Schritt des Erfassens 440 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Licht- Strahls mittels eines Detektors auf. Das Verfahren 800 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus Fig. 1 und/oder dem Regensensor aus den Figuren 3A und 3B ausgeführt werden.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 900 zum Empfan- gen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines
Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor- liegenden Erfindung. Die Darstellung in Fig. 9 entspricht hierbei einer Darstellung eines Teils der Figuren 5A und 5B. In Fig. 9 sind die Scheibe 540, der Wassertropfen 545, der reflektierte Lichtstrahl 550, das Objektiv 560, der Analysator 570, der Bilddetektor 100 und der Sekundärbildbereich 120 gezeigt. Die Anordnung der Elemente sowie der Verlauf des reflektierten Lichtstrahls 550 entsprechen der Darstellung in den Figuren 5A und 5B. Der Lichtstrahl 550 kann ursprünglich von einer Lichtquelle erzeugt worden sein, die die Scheibe 540 von der Innenseite her bestrahlt. Alternativ oder zusätzlich kann der Lichtstrahl durch Umgebungslicht hervorgerufen sein, dass von außen auf die Scheibe trifft. Durch eine geeignete Wahl des Analysators 570 können jeweils geeignete Anteile des Lichtstrahls 550 zu dem Detektor 100 durchgelassen werden. Der Analysator 570 kann in seiner Wirkung einstellbar sein, so dass zeitlich aufeinanderfolgend unterschiedliche Anteile des Lichtstrahls 550 zu dem Detektor 100 durchgelassen werden können.
Die Vorrichtung 900 aus Fig. 9 ist ausgebildet, um das Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls aus Fig. 8 auszuführen.
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren weist einen Schritt des Auswertens 450 einer Information des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf, um die Klarsichtigkeit der Scheibe zu bestimmen. Das Verfahren 1000 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus Fig. 1 und/oder dem Regensensor aus den Figuren 3A und 3B ausgeführt werden.
Anhand der Figuren werden im Folgenden Grundlagen verschiedener Regensensoren und die Einbettung des erfindungsgemäßen Ansatzes in dieselben beschrieben.
Ein Prinzip in Regensensoren ist das klassische optische Verfahren, welches die Totalreflexion ausnutzt. Von einer Leuchtdiode (LED, Licht emittierende Diode) wird Licht emittiert, welches in die Frontscheibe mittels Koppelelement schräg eingekoppelt wird. Bei Trockenheit der Scheibe wird das Licht an der Außenseite der Scheibe einfach oder mehrfach totalreflektiert und gelangt auf einen Empfänger bzw. Detektor in Gestalt einer Fotodiode (LDR, engl. Light Dependent Resistor). Wenn sich Wassertropfen auf der Scheibe befinden, wird ein Teil des Lichts an der Außenseite der Scheibe ausgekoppelt und führt zu einer geringeren Intensität am Empfänger. Die Abnahme der empfangenen Lichtmenge an der
LDR ist ein Maß für die Regenintensität. Je mehr Wasser sich auf der Scheibe befindet, desto stärker ist die ausgekoppelte Lichtmenge und desto geringer ist die Reflexion. In Abhängigkeit von der detektierten Regenmenge wird die Wischeranlage des Fahrzeugs mit einer an den Benetzungszustand der Front- scheibe angepassten Geschwindigkeit gesteuert.
Mit zunehmendem Einsatz von Videosystemen in Fahrzeugen zur Realisierung von Fahrerassistenzsystemen, z. B.: Nachtsichtsystemen, warnenden Videosystemen, kommt dem videobasierten Regensensor eine immer wichtigere Bedeu- tung zu. Eine Möglichkeit für einen videobasierten Regensensor besteht darin, ein scharfes Abbild der Scheibe bildverarbeitungstechnisch auszuwerten. Dabei kann entweder die Kamera auf die Frontscheibe fokussiert sein, oder ein zusätzliches Optikelement, beispielsweise eine Linse, ein Spiegel oder dergleichen, kann diese Fokussierung realisieren. Zur Realisierung dieser Umfokussierung kann beispielweise die optische Zusatzkomponente in den Halterahmen bzw. das
Gehäuse der Kamera integriert sein.
Das von der automobilen Kamera aufgenommene Bild der fokussierten Regentropfen auf der Scheibe kann durch einen Bildverarbeitungsalgorithmus ausgewertet werden und die Tropfen können detektiert werden. Bei diesem Ansatz handelt es sich um ein rein passives System. Dies kann unter bestimmten Um- gebungszuständen zu Problemen in der Detektionssicherheit führen. Gerade in Situationen mit geringer Umgebungshelligkeit bzw. sehr geringem Umgebungskontrast, wie z.B. bei Dunkelheit, Nacht, Nebel, etc. ist die Detektion erschwert. Ein möglicher Lösungsansatz besteht in einer alternierenden Scheibenbeleuchtung. Dabei kommt neben der ersten optischen Strahlung, der Umgebungsstrahlung, zusätzlich noch eine aktive zweite optische Strahlung durch eine zusätzliche Beleuchtungsquelle hinzu. Bei sehr geringer Umgebungshelligkeit können Lichtstrahlen ausgehend von dieser zweiten optischen Strahlung einfach oder mehrfach an den Regentropfen reflektiert werden und dadurch auch bei Fehlen einer ersten optischen Strahlung ein Signal von den Tropfen empfangen werden kann. Allerdings ist bei dieser Methode die Zuverlässigkeit der Tropfendetektion unter allen Umgebungszuständen nicht gegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der relativ schlechte Kontrast bei dem Differenzbildverfahren verbessert werden, indem bei der verwendeten Beleuchtung für die zweite optische Strahlung mit polarisiertem Licht bzw. mit mehreren oder einstellbaren Polarisationsrichtungen gearbeitet wird. Anders ausgedrückt kann für eine verbesserte Tropfenerkennung eine zusätzliche zweite optische Strahlung 530 verwendet werden, welche polarisiertes Licht aussendet. Durch unterschiedliche und insbesondere flache Einfallswinkel des Lichts auf die Tropfen 545 werden ganz unterschiedliche Reflektionen für verschiedene Polarisationsrichtungen stattfinden, so z. B. in der Nähe des Brewsterwinkels. Für diese zusätzliche polarisierte Beleuchtungsquelle 510 gibt es verschiedene Realisierungsmöglichkeiten. Es können beispielsweise als Beleuchtungsquellen zwei LEDs bzw. eine LED-Matrix mit jeweils zueinander gekreuzten Polarisatoren 520 davor verwendet werden. Alternativ wären auch Laserlichtquellen möglich, da diese schon polarisiertes Licht aussenden.
Als steuerbare Polarisatoren 520 können auch TN-LCDs (Twisted Nematic Liquid Crystal Displays) verwendet werden. Hiermit besteht die Möglichkeit, diese als
Polarisator 520 oder als Analysator 570 zu verwenden. Die Richtung der Polarisation kann mit solchen TN-Zellen (nematischen Drehzellen) zwischen 0 und 90° eingestellt werden und ist damit über eine entsprechende angelegte Spannung aktiv steuerbar. Für diese Anwendung reicht auch ein LCD mit vollflächiger Elekt- rode aus und ist keine Matrix-Anzeige notwendig.
Zusätzlich kann der Bildbereich 120, bzw. eine bestimmte Region des Imager- Arrays, der für das Sekundärbild verwendet werden soll, mit einem solchen vorgeschalteten Analysator 570, z. B. ebenfalls einer LCD-Zelle, ausgestattet sein. Somit ergeben sich mehrere Möglichkeiten, um bei der Auswertung von Bildsequenzen die Polarisation auszunutzen.
Es können z. B. zwei Bilder aufgenommen werden, wobei das erste mit einer Beleuchtung einer bestimmten Polarisationsrichtung aufgenommen wird und das zweite mit einer Beleuchtung, bei der die Polarisation normal zur ersten steht.
Durch die Tropfen 545 auf der Scheibe 540 entstehen unterschiedliche Reflexio- nen, je nach beleuchtender Polarisationsrichtung. Durch die Auswertung zweier Bilder mit unterschiedlich polarisierter Beleuchtung wird die Zuverlässigkeit der Tropfendetektion gegenüber dem normalen Differenzbildverfahren erhöht.
Wenn die TN-Zelle (auch) als Analysator 570 verwendet wird, werden die Tropfen 545 durch das unpolarisierte Umgebungslicht, oder durch eine zusätzliche polarisierte oder unpolarisierte Beleuchtungsquelle 510; 715 beleuchtet. Hierbei würde die Kamera 210 unterschiedliche Tropfenbilder verschiedener Polarisati- onszustände aufnehmen, die auch über ein Differenzverfahren ausgewertet werden können.
Durch die Streuung an den Tropfen 545 wird auch Licht depolarisiert. Daher ist es vorteilhaft, Tropfenbilder aufzunehmen, bei denen die empfangene Polarisationsrichtung normal zur ausgesendeten steht. Dies wäre ein Maß für den Depola- risationsgrad. Diese Bilder können mit den Tropfenbildern der parallelen Richtung verglichen werden. Solche Maßnahmen werden möglich, wenn Sendequellen 510 und Analysator 570 mit steuerbaren Polarisatoren 520 synchronisiert werden.
Diese beiden beschriebenen Möglichkeiten können nicht nur mit zwei Bildern unterschiedlicher Polarisation durchgeführt werden, sondern auch eine sich drehende Polarisation ausnutzen, wobei eine Bildsequenz aus mehreren Bildern leicht veränderter Polarisation ausgewertet wird.
Vorteilhaft ist neben der Bauraumoptimierung, der besser an das menschliche Wahrnehmungsvermögen angepassten Funktionalität, der größeren sensitiven Fläche und der geringeren Scheibenfläche, die zur Anbringung benötigt wird, ferner eine bessere Ausnutzung einer bereits vorhandenen Beleuchtung. Die Beleuchtung mit polarisiertem Licht macht aus dem passiven System des videobasierten Regensensors ein aktives System.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform so- wohl das erste Merkmal/den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal/den ersten Schritt oder nur das zweite Merkmal/den zweiten Schritt aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (1000) zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe (540) eines Fahrzeugs, mit folgenden Schritten: Auswerten (450) einer Information mindestens eines mit einer vorgegebenen
Polarisation versehenen Lichtstrahls (530, 550; 735), um die Klarsichtigkeit der Scheibe (540) zu bestimmen.
2. Verfahren (600) zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe (540) eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls
(530; 735), mit folgenden Schritten:
Richten (420) mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls (530; 735) auf die Scheibe (540).
3. Verfahren (600) gemäß Anspruch 2, mit einem Schritt des Erzeugens (410) des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls (530; 735) mittels zumindest einer polarisierten Lichtquelle (510; 715).
4. Verfahren (600) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, mit einem Schritt des Erzeugens (410) des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls (530) mittels zumindest eines Polarisators (520). 5. Verfahren (800) zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer
Klarsichtigkeit einer Scheibe (540) eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls (550), mit folgenden Schritten:
Polarisieren (430) mindestens eines Lichtstrahls (550), der einen von der Scheibe (540) stammenden Lichtstrahl repräsentiert, mittels zumindest eines Polarisators (570), um mindestens einen mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahl (550) zu erzeugen; und
Erfassen (440) des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls (550) mittels eines Detektors (100).
Verfahren (800) gemäß Anspruch 5, bei dem im Schritt des Polarisierens (430) der mindestens eine Lichtstrahl (550), der den von der Scheibe (540) stammende Lichtstrahl (550) repräsentiert, mittels eines hinsichtlich seiner Polarisationswirkung einstellbaren Polarisators (570) polarisiert wird, um zeitlich aufeinander folgende Lichtstrahlen (550) mit unterschiedlichen, vorgegebenen Polarisationen zu erzeugen, und bei dem im Schritt des Erfassens (440) die zeitlich aufeinander folgenden Lichtstrahlen (550) mittels des Detektors (100) erfasst werden.
Verfahren (800) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem der mindestens eine von der Scheibe (540) stammende Lichtstrahl (550) einen Lichtstrahl repräsentiert, der die Scheibe (540) mindestens einmal durchdrungen hat.
Verfahren (400) zur Ermittlung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe (540) eines Fahrzeugs, das die Schritte des Verfahrens (800) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 und die Schritte des Verfahrens (1000) gemäß Anspruch 1 und/oder die Schritte des Verfahrens (600) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 aufweist.
Vorrichtung (500) zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe (540) eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (400; 600; 800; 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
0. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einem Informationssystem ausgeführt wird.
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