WO2007101650A1 - Kameraanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer auf eine Fahrzeugscheibe (1) gerichteten Kamera (2) und mit mindestens einer elektrischen Leiterstruktur (3), die direkt oder indirekt mit der Fahrzeugscheibe (1) verbunden ist, wobei die Leiterstruktur (3) im Erfassungsbereich der Kamera (2) angeordnet ist.

Description

Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer auf eine Fahrzeugscheibe gerichteten Kamera und mit mindestens einer elektrischen Leiterstruktur, die direkt oder indirekt mit der Fahrzeugscheibe verbunden ist.
Bei modernen Kraftfahrzeugen werden eine Vielzahl von Sensoren eingesetzt, die, um Informationen aus dem Außenraum des Kraftfahrzeugs zu erfassen, einen Anbauort an einer Fahrzeugscheibe und zwar zumeist speziell der Windschutzscheibe finden müssen. Dies gilt besonders für bilderfassende Kamerasysteme. Aber auch Regensensoren, Beschlagssensoren und sonstige optischen Sensoren, wie beispielsweise Sonnen- oder Umgebungslichtsensoren, werden vorwiegend an der Windschutzscheibe angeordnet.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 103 40 901 A1 ist ein Dachmodul für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches in einer speziellen Ausführungsform eine Kamera aufweist. Des weiteren gehört zu dem Dachmodul wenigstens ein weiteres mechanisches oder elektrisches Bauteil, welches beispielweise einen Regensensor, einen lichtempfindlichen Sensor oder einen Temperatursensor ausbilden kann. Die Kamera und das Bauteil sind beide im Bereich der Windschutzscheibe angeordnet.
Kapazitiv messende Sensoren, die oftmals Feuchtigkeitssensoren ausbilden, einerseits und Kamerasysteme andererseits werden aufgrund ihrer unterschiedlichen Meßprinzipien üblicherweise als separate Bauelemente ausgeführt, die an unterschiedlichen Stellen der Windschutzscheibe angeordnet werden. Hierdurch ergibt sich eine großflächige Belegung der Windschutzscheibe mit elektronischen Bauelementen und speziell mit elektronischer Sensorik, die sowohl aus ästhetischen, als auch aus praktischen Gründen als nachteilig angesehen wird.
Grundsätzlich kann natürlich vorgesehen werden, eine Kamera und einen Feuchtigkeitssensor innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses anzuordnen. Da dabei aber der optische Sensor weiterhin neben dem elektrischen Sensor angeordnet ist, bleibt das Problem des benötigten großen Anbauraums weiterhin bestehen. Dieses Problem ergibt sich analog bei einer Anbringung mehrerer Sensoren an einer der anderen Fahrzeugscheiben.
Es stellte sich die Aufgabe, eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die ihren Anbauplatz an einer Fahrzeugscheibe möglichst vorteilhaft ausnutzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiterstruktur im Erfassungsbereich der Kamera angeordnet ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, den Bereich der Fahrzeugscheibe, über die die Kamera ein Bild des Außenraums erfaßt, zugleich für eine andere Anwendung nutzbar zu machen. Unter der
Voraussetzung, daß die Leiterstruktur nur einen Teil des Erfassungsbereiches der Kamera ausfüllt, kann die Leiterstruktur so an der Fahrzeugscheibe angeordnet sein, daß die Kamera durch sie hindurchblickt.
Unter dem Begriff „Leiterstruktur" sind hierbei insbesondere geometrische Anordnungen aus einem leitfähigen Material gemeint, die an oder in einer Fahrzeugscheibe angebracht sein können. Eine solche Leiterbahnstruktur kann speziell durch Drähte oder Leiterbahnen gebildet sein. Neben einfachen Leiterschleifen können diese Strukturen vorteilhafterweise auch komplexe geometrische Muster ausbilden, wie zum Beispiel Mäander oder Spiralen. Die Leiterstruktur kann dabei auch mehrteilig ausgebildet sein oder auch galvanisch voneinander getrennte Teilstrukturen ausbilden, wie zum Beispiel eine kapazitiv wirkende Interdigitalstruktur.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Leiterstruktur ein elektrisches oder elektronisches Bauteil ausbildet, beispielsweise eine Antenne, eine Spule oder einen Kondensator.
Das Bauteil kann dabei ein Sensor oder ein Teil eines Sensors sein. In einer bevorzugten Ausführung kann der Sensor ein nach einem kapazitiven
Meßprinzip funktionierender Feuchtigkeitssensor sein, der zur Detektion von Regen oder Beschlagbildung auf der Fahrzeugscheibe vorgesehen sein kann.
Das Wirkprinzip kapazitiver Regensensoren beruht darauf, daß Wasser von Luft abweichende dielektrische Eigenschaften aufweist und so beim Einbringen in ein elektrisches oder elektromagnetisches Feld dieses in meßbarer Weise beeinflußt, so daß Feuchtigkeit auf einer Fahrzeugscheibe beispielsweise dadurch detektiert werden kann, daß beim Auftreffen des Wassers sich die Kapazität eines in oder an der Fahrzeugscheibe befestigten Streufeldkondensators dergestalt verändert, daß ein angeschlossener Schwingkreis eine Frequenzänderung erfährt.
Ebenso können auch Antennenstrukturen in oder an der Fahrzeugscheibe angebracht sein. In beiden Fälle können diese Leiterstrukturen je nach Herstellungsverfahren sehr geringe Strukturbreiten aufweisen oder nahezu transparent sein.
Die Leiterstruktur kann auch vorteilhaft eine Heizvorrichtung ausbilden, die eine die Funktion der Kameraanordnung störende Beschlagbildung auf der Fahrzeugscheibe beseitigen kann. Weiterhin können zu einer Leiterstruktur auch kleinbauende, diskrete elektrische oder elektronische Bauelemente oder ungehäuste elektronische Schaltkreise gehören.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Leiterstruktur teiltransparent ausgebildet ist, also lichtdurchlässige Bereiche aufweist. Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Leiterstruktur auf einem transparenten Träger, etwa einer durchsichtigen Folie, angeordnet ist.
Die Leiterstruktur kann auf der Innenseite der Fahrzeugscheibe oder auch zwischen zwei Glasflächen einer Verbundglasscheibe angebracht sein.
Weiterhin kann die Leiterstruktur auch mit der Kamera oder mit einem optischen Element, beispielsweise einem Prisma oder einem Lichtleiter, vor der Kamera verbunden sein. Hierdurch wird es möglich aus der Leiterstruktur und der Kamera ein vormontierbares Modul zu bilden, welches eine gemeinsame Montage von Kamera und Leiterstruktur an der Fahrzeugscheibe ermöglicht, und zudem eine Austauschbarkeit von Kameramodul und Fahrzeugscheibe unabhängig voneinander erlaubt. Das optische Element kann dabei insbesondere als Tubus ausgeführt sein, der mit einem optischen Material gefüllt ist.
Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Kamera auf eine möglichst weite Entfernung und vorzugsweise ins Unendliche fokussiert ist. Da so die Scharfeinstellung nicht auf die Ebene der Fahrzeugscheibe erfolgt, behindert eine in der Scheibenebene angeordnete Leiterstruktur die Bilderfassung nicht in relevanter Weise.
Die Kamera kann vorteilhaft sowohl für bilderfassende Funktionen, beispielsweise zur Realisierung einer Fahrspurerkennung, als auch für nicht bilderfassende Funktionen, wie etwa eine Lichtsensorfunktion vorgesehen sein, bei der lediglich eine, insbesondere ortsaufgelöste, Helligkeitsinformation erfaßt wird.
Den grundlegende Aufbau der erfindungsgemäßen Kameraanordnung zeigt die Zeichnung anhand von zwei skizzenhaften Schnittdarstellungen.
Die Figur 1 zeigt eine Fahrzeugscheibe (1 ), und zwar insbesondere die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, an deren Innenseite eine äußere Fläche eines Lichtleitkörpers (5) angekoppelt ist. Mit dem der Fläche entgegengesetzten Abschnitt des Lichtleitkörpers (5) ist eine Kamera (2) verbunden. Vorteilhafterweise können hierbei in einer hier nicht dargestellten Weise Teile des Lichtleitkörpers (5) einstückig Teile der Kameraoptik ausbilden.
Der Lichtleitkörper (5) ist aus einem Material hergestellt, das den gleichen oder einen ähnlichen Brechungsindex wie die Fahrzeugscheibe (1) aufweist, und daher einen nahezu brechungsfreien Strahlengang von der Fahrzeugscheibe (1 ) zum Lichtleitkörper (5) und zur Kamera (2) ermöglicht. Der hier nur schematisch dargestellte Lichtleitkörper (5) kann durch einen festen Prismenkörper gebildet sein oder auch durch einen Tubus, der mit einem optisch transparenten Material gefüllt ist. Vorteilhaft ist in jedem Fall, zur Vermeidung von Streulichteinflüssen die Seitenflächen des Lichtleitkörpers (5), etwa durch eine Schwarzfärbung, lichtundurchlässig auszuführen.
In Blickrichtung, also in Richtung der optischen Achse (7) der Kamera (2) ist im Bereich der Fahrzeugscheibe (1 ) eine teiltransparente Leiterstruktur (3) auf einem transparenten Träger (9) angebracht oder in den Träger (9) eingeformt. Die Leiterstruktur (3) erfüllt, zusammen mit einer nicht dargestellten Schaltungsanordnung beispielweise die Funktion eines Feuchtigkeitssensors. In der Schnittdarstellung sind Schnittlinien durch die Leiterbahnen (4) der Leiterstruktur (3) erkennbar, die sich in einer Draufsicht bei einem induktiven Sensor beispielsweise als Spirale und bei einem kapazitiven Sensor als Interdigitalstruktur darstellen würde.
Die Figur 2 verdeutlicht in einer schematischen Darstellung den Strahlengang einer bilderfassenden Kameraanordnung. Die Kamera (2) ist auf eine große Entfernung, vorzugsweise ins Unendliche fokussiert. Dies bedeutet, daß ein parallel auf die Fahrzeugscheibe (1 ) auftreffendes Lichtbündel (6) jeweils auf einen einzigen Punkt in der Abbildungsebene (8) der Kamera (2) abgebildet wird, wobei die Lage des Bildpunktes in der Abbildungsebene (8) mit dem Einfallswinkel des Lichtbündels (6) auf die Fahrzeugscheibe (1 ) variiert.
Aufgrund der Fokussierung ins Unendliche wird die in oder in der Nähe der Fahrzeugscheibenebene angeordnete Leiterstruktur (3) nicht von der Kamera (2) abgebildet, sondern statt dessen von der Kamera (2) durchblickt.
Wie die Figur 2 zeigt, verhindern die undurchsichtigen Leiterbahnen (4) innerhalb der teiltransparenten Leiterstruktur (3), daß einzelne Lichtstrahlen des parallel einfallenden Lichtbündels (6) bis zur Kamera (2) gelangen können, wodurch sich die Intensität des von der Kamera (2) erfaßten Bildes etwas vermindert. Darüber hinaus können sich leichte Beugungseffekte an den Rändern der die Leiterstruktur (3) bildenden Drähten oder Leiterbahnen (4) ergeben, die aber in ihrer Auswirkung auf die Bilderfassung vernachlässigbar sind. Auch das Material des, in der Figur 1 übertrieben dick dargestellten Trägers (9) hat mit seinem Brechungsindex keinen wesentlichen Einfluß auf den Strahlengang, da der Lichtweg durch das Trägermaterial vergleichsweise kurz ist. Insgesamt sieht somit die Kamera (2) durch die in ihrem Blickfeld angeordnete Leiterstruktur (3) einfach hindurch, ohne daß sich durch die Leiterstruktur (3) eine relevante Beeinträchtigung der Bildererfassung durch die Kamera (2) ergibt.
Bezugszeichen
Fahrzeugscheibe
Kamera
Leiterstruktur
Leiterbahnen
Lichtleitkörper
Lichtbündel optische Achse
Abbildungsebene
Träger

Claims

Patentansprüche
1. Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer auf eine
Fahrzeugscheibe gerichteten Kamera und mit mindestens einer elektrischen Leiterstruktur, die direkt oder indirekt mit der Fahrzeugscheibe verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterstruktur (3) im Erfassungsbereich der Kamera (2) angeordnet ist.
2. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) mindestens einen Draht oder eine Leiterbahn (4) aufweist.
3. Kameraanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Leiterbahnen (4) auf einem, vorzugsweise transparenten, Träger (9) angeordnet sind.
4. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) als Leiterschleife ausgebildet ist.
5. Kameraanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) aus mehreren galvanisch getrennten Teilstrukturen besteht.
6. Kameraanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) ein geometrisches Muster ausbildet und zwar vorzugsweise eine Spiral-, Mäander- oder Interdigitalanordnung.
7. Kameraanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) ein elektronisches Bauteil, insbesondere eine Spule, einen Kondensator oder eine Antenne ausbildet.
8. Kameraanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) teiltransparent ist.
9. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) ein diskretes elektronisches Bauteil beinhaltet.
10. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) eine Heizvorrichtung ausbildet.
11. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Leiterstruktur (3) auf der Innenseite der Fahrzeugscheibe (1 ) angeordnet ist.
12. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) zwischen zwei Glasflächen einer Verbundglasscheibe angeordnet ist.
13. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) mit der Kamera (2) oder mit einem mit der Kamera (2) gekoppelten optischen Element verbunden ist.
14. Kameraanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein Prisma oder ein Lichtleitkörper (5) ist.
15. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (3) einen Feuchtigkeitssensor ausbildet.
16. Kameraanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitssensor nach einem kapazitiven Meßprinzip funktioniert.
17. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die
Kamera (2) auf eine Ebene fokussiert ist, die außerhalb des Kraftfahrzeugs liegt.
18. Kameraanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (2) auf eine Ebene fokussiert ist, die im Unendlichen liegt.
19. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kamera (2) und Fahrzeugscheibe (1 ) ein Tubus angeordnet ist.
20. Kameraanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus mit einem optisch transparenten Material gefüllt ist.
21. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (2) eine bilderfassende Funktion aufweist.
22. Kameraanordnung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (2) zusätzlich wenigstens eine nicht bilderfassende Funktion aufweist.
23. Kameraanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht bilderfassende Funktion eine Umgebungslichtsensor- oder Sonnensensorfunktion ist.
24. Kameraanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht bilderfassende Funktion eine Regensensor- oder Beschlagssensorfunktion ist.
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