WO2023052067A1 - Anordnung für fahrerassistenzsystem - Google Patents
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Classifications
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- G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
- G06V20/50—Context or environment of the image
- G06V20/59—Context or environment of the image inside of a vehicle, e.g. relating to seat occupancy, driver state or inner lighting conditions
- G06V20/597—Recognising the driver's state or behaviour, e.g. attention or drowsiness
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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- G08B21/06—Alarms for ensuring the safety of persons indicating a condition of sleep, e.g. anti-dozing alarms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
- B60J3/00—Antiglare equipment associated with windows or windscreens; Sun visors for vehicles
- B60J3/007—Sunglare reduction by coatings, interposed foils in laminar windows, or permanent screens
Definitions
- the invention relates to an arrangement with a windshield, a radiation source for emitting infrared radiation and a radiation receiver for receiving infrared radiation for a driver assistance system of a vehicle, which enables infrared-based monitoring of the driver. Furthermore, the invention relates to a driver assistance system of a vehicle with such an arrangement, as well as a method for monitoring the driver of a vehicle.
- Modern vehicles are often equipped with electronic driver assistance systems that support the driver in guiding the vehicle, for example by automatically applying the brakes if there is a risk of a collision or by automatically keeping to the lane if the vehicle leaves the lane.
- driver assistance systems have proven very effective in practice, especially when they have a monitoring function for the driver, for example to detect driver fatigue at an early stage, but also to detect excessive distraction from safe driving of the vehicle, for example by using a mobile phone.
- FIG. 1 shows a driver 3 at the steering wheel 4 of a vehicle 2, of which only the front part, including the windshield 5 and console 6, is shown.
- DE 10 2014 115958 A1 discloses a system for monitoring a driver of a vehicle. The system is based on an infrared flash to generate an infrared light on the driver and an infrared camera to record a reflection.
- EP 1 333 410 A2 discloses an eye tracking device in combination with a HUD system, which has an illumination device and a reflection device.
- WO 2016/184732 A1 discloses a pane comprising a substrate and a thermal radiation-reflecting coating on an interior-side surface of the substrate.
- Such driver assistance systems 100 always include a radiation source 7 for emitting infrared radiation and a radiation receiver 8 for receiving infrared radiation, which are typically independent components, but which are usually arranged in the same assembly.
- the radiation source 7 is always arranged in such a way that the infrared radiation is directed directly onto the face 23 and in particular the area around the eyes of the driver 3 .
- the infrared radiation is reflected by the face 23 of the driver 3 and then recorded directly by the radiation receiver 8 (e.g. camera).
- the radiation source 7 and the radiation receiver 8 are attached here, for example, to the rear-view mirror 17 of the vehicle 2 .
- FIG. 2 shows the functional components of such driver assistance systems 100 with a monitoring function for the driver based on infrared rays.
- Block I represents the part of the driver assistance system that relates to the use of infrared radiation
- Block II the processing of the signal data recorded here to determine information about the driver
- Block III possible actions based on the information determined about the driver.
- step A1 the radiation source 7 emits infrared radiation in the direction of the driver's 3 face
- step A2 the infrared radiation reflected from the driver's 3 face is received directly by the radiation receiver 8.
- block II which is implemented in the vehicle 2 by an electronic control unit (ECU)
- ECU electronice control unit
- information about the driver 3 is determined using algorithms known per se, for example a head position (B1) and an eye position (B2) of the driver 3 for example an identification (B3) of the driver 3 based on preset personalized driver data.
- further information about the driver 3 can be determined using suitable algorithms, such as the presence of tiredness or drowsiness (C1).
- a reduced frequency of eye movements can be detected, or an excessive distraction (C2) of the driver 3, for example recognizable by viewing directions that are not primarily directed forward and are therefore not used to guide the vehicle.
- the driver status determined in this way can in particular also be subjected to a personalization (C3) in order to be able to determine driver-specific information, which presupposes that the driver (B3) has been identified.
- C3 personalization
- an intervention in the vehicle guidance can take place. For example, a steering intervention to stay in lane takes place if the driver is tired, especially microsleep.
- an acoustic and/or visual signal can be output by a signaling device, for example a visual indication that the driver has been identified as tired, possibly supported by an acoustic warning signal.
- FIG. 1 shows a case in which both the radiation source 7 and the radiation receiver 8 are attached to the rearview mirror 17.
- Typical positions for the radiation source 7 and radiation receiver 8 are marked by the star-shaped markings, such as in the area of the A-pillar 18, in the middle of the steering wheel 4, on the steering wheel column 19 or in the front area of the console 6.
- the angle of incidence and reception of the infrared radiation in the configurations illustrated in Figure 3 deviates relatively strongly from the perpendicular to the face of the vehicle both in the vehicle transverse direction and in the vehicle vertical direction
- Another disadvantage is that the radiation source 7 and radiation receiver 8 are generally positioned so that the radiation source 7 and radiation receiver 8 are clearly visible at least to the driver 3 and front passenger because of the need for an unobstructed view of the face of the driver 3 . Since these components are usually not very attractive, they can also only be poorly integrated into an attractive design for the vehicle interior.
- the object of the present invention is to provide an improved arrangement with a windshield, a radiation source and a radiation receiver for infrared radiation for a driver assistance system with an infrared-based monitoring function for the driver, which enables information about the driver to be recorded easily and reliably.
- the radiation source and the radiation receiver for infrared radiation should be able to be integrated as well as possible into the design of the vehicle interior and should be as little visible as possible.
- an arrangement for a driver assistance system for a vehicle, in particular a motor vehicle, with a monitoring function of a driver of the vehicle based on infrared radiation comprises a radiation source for emitting infrared radiation and a radiation receiver for receiving infrared radiation.
- the arrangement also includes a composite pane, which serves as a windshield, and consists of an outer pane and an inner pane, which are connected to one another over a surface area via a thermoplastic intermediate layer.
- the windshield is used in the vehicle to separate an interior from an external environment.
- the inner pane refers to the pane facing the interior in the installed position. With the outer pane, the installed position is the outer Environment facing disc called.
- the surfaces or sides of the two individual panes are usually referred to as side I, side II, side III and side IV from the outside to the inside.
- the windshield has at least one functional layer which is suitable for reflecting infrared radiation.
- the radiation source is arranged in such a way that infrared radiation emitted by the radiation source is directed onto the functional layer and can be reflected by the functional layer onto the face of a driver.
- the infrared radiation emitted by the radiation source thus hits the functional layer directly without prior reflection and is reflected by it.
- the infrared radiation reflected from the functional layer is referred to as "first reflection radiation”.
- the first reflected radiation strikes the driver's face and can be reflected back in the direction of the functional layer.
- the first reflected radiation therefore hits the driver's face directly without further reflection and is reflected by him.
- the infrared radiation reflected from the driver's face is referred to as "second reflection radiation”.
- the second reflection radiation impinging on the functional layer is then reflected by the functional layer.
- the second reflected radiation therefore hits the functional layer directly without further reflection and is reflected by it.
- the infrared radiation reflected from the functional layer is referred to as "third reflection radiation”.
- the radiation receiver is arranged in such a way that the third reflection radiation reflected by the functional layer can be reflected to the radiation receiver and can be received by the radiation receiver.
- the present invention is based on the finding that the functional layer with infrared radiation-reflecting property, the actual function of which is initially to provide the windshield with a sun protection effect and to improve the indoor climate in the vehicle, also for the reflection of infrared radiation as part of infrared-based monitoring - the driver assistance system can be used.
- a particular advantage of the arrangement according to the invention is that the infrared radiation can hit the face from the front due to the reflection on the functional layer. The radiation reflected onto the driver's face can thus contain a proportion of radiation which falls perpendicularly onto the driver's face.
- the infrared radiation reflected from the face in a corresponding manner can be received, which radiation component contains a radiation component which is perpendicular to the face of the driver is reflected.
- the invention thus shows an innovation that offers significant advantages over the conventional procedure, which are basically not achievable in the prior art.
- the radiation source and radiation receiver only have to be positioned on the functional layer with regard to a suitable reflection of the infrared radiation, which can usually be done in such a way that the driver and front passenger cannot see them, or at least practically cannot, for example in the rear of the console. This is another great advantage of the invention.
- the radiation source is arranged in such a way that the first reflected radiation has a radiation component that strikes the driver's face perpendicularly.
- the first reflection radiation is reflected by an area of the windshield that results at least partially from a horizontal projection of the driver's face onto the windshield.
- the first reflected radiation can preferably impinge on the driver's face in a horizontal direction or along a perpendicular. This enables very good recognition of details of the driver's face and in particular of eye movements.
- the radiation receiver is arranged in such a way that radiation reflected by the functional layer (i.e.
- third reflection radiation can be received, which is based on second reflection radiation, which has a radiation component that was reflected perpendicularly from the driver's face.
- the third reflection radiation is advantageously reflected by an area of the windshield that results at least partially from a horizontal projection of the driver's face onto the windshield.
- the second reflected radiation can then preferably impinge on the functional layer in a horizontal direction or along a perpendicular to the driver's face. This also enables very good recognition of details of the driver's face and in particular of eye movements.
- the infrared radiation is preferably only reflected by a first partial area of the windshield.
- the third reflection radiation is reflected only by a second partial area of the windshield.
- the first portion and the second portion may be separate, partially overlapping, or completely overlapping (ie, identical).
- the windshield has at least one functional layer that reflects infrared radiation.
- the functional layer is arranged on a surface of the outer or inner pane and covers or covers the surface of the respective pane partially, but preferably over a large area.
- the term “large area” means that at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 75% or preferably at least 90% of the surface of the pane is covered (eg coated) by the functional layer.
- the functional layer can also extend over smaller portions of the surface of the pane, in particular only over that area of the windshield which is used to reflect the infrared radiation (ie the first sub-area and second sub-area).
- the functional layer is preferably transparent to visible light.
- the functional layer is an individual layer or a layer structure made up of several individual layers with a total thickness of less than or equal to 2 ⁇ m, particularly preferably less than or equal to 1 ⁇ m.
- “transparent” means that the total transmission of the windshield corresponds to the legal regulations and preferably has a permeability of more than 70% and in particular of more than 75% for visible light.
- "opaque” means a light transmission of less than 15%, preferably less than 5%, in particular 0%.
- the values for light transmission (TL) and reflection (RL) relate (as is usual for automotive glazing) to light type A, i.e. the visible portion of sunlight with a wavelength of 380 nm to 780 nm, i.e. essentially the visible spectrum of the Solar radiation. Infrared rays are understood to mean rays with a wavelength greater than about 800 nm.
- the functional layer is preferably a layer with a sun protection effect.
- a layer with a sun protection effect always has reflective properties in the infrared range and thus in the range of solar radiation, which advantageously reduces the heating of the interior of the vehicle as a result of solar radiation.
- Layers with a sun protection effect are well known to those skilled in the art and typically contain at least one metal, preferably silver, nickel, chromium, niobium, tin, titanium, copper, palladium, zinc, gold, cadmium, aluminum, silicon, tungsten or alloys thereof, and/or at least a metal oxide layer, preferably tin-doped indium oxide (ITO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), fluorine-doped tin oxide (FTO, SnO2:F) or antimony-doped tin oxide (ATO, SnO2:Sb).
- ITO indium oxide
- AZO aluminum-doped zinc oxide
- FTO, SnO2:F fluorine-doped tin oxide
- ATO, SnO2:Sb antimony-doped tin oxide
- the layer with sun protection effect can comprise a sequence of several individual layers, in particular at least one metallic layer and dielectric layers, for example at least one contain metal oxide.
- the metal oxide preferably includes zinc oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, or the like, and combinations of one or more thereof.
- the dielectric material contains silicon nitride, silicon carbide or aluminum nitride, for example.
- Silver has established itself as the preferred metal for the metallic layer, since it has a relatively neutral color effect and also selectively reflects infrared radiation outside the visible range of solar radiation.
- the purpose of the dielectric layers is to improve the optical properties of the coated pane via their refractive indices and to protect the metallic functional layer from oxidation.
- Such sun protection layers which can be produced, for example, using the reactive sputtering process, are used on a large scale in glazing in vehicles. In most cases, layer systems with two silver functional layers, but also three or four silver functional layers, are used because their efficiency, i.e. the reflection of the infrared radiation outside the visible range in relation to the transmission of the visible radiation, is greater.
- the silver functional layers are each separated from one another by dielectric layers.
- the layer structure is generally obtained by a sequence of deposition processes performed by a vacuum process such as magnetic field assisted cathode sputtering or by chemical vapor deposition (CVD).
- Very fine metal layers which in particular contain titanium or niobium, can also be provided on both sides of a silver layer.
- the lower metal layer serves as an adhesion and crystallization layer.
- the upper metal layer serves as a protective and getter layer to prevent the silver from changing during further processing steps.
- Transparent, electrically conductive layers preferably have a sheet resistance of from 0.1 ohms/square to 200 ohms/square, more preferably from 1 ohms/square to 50 ohms/square and most preferably from 1 ohms/square to 10 ohms/square.
- the thickness of the functional layer with a sun protection effect can vary widely and be adapted to the requirements of the individual case, with a layer thickness of 10 nm to 5 ⁇ m and in particular from 30 nm to 1 ⁇ m being preferred.
- the surface resistance of the functional layer with The sun protection effect is preferably from 0.35 ohms/square to 200 ohms/square, preferably from 0.5 ohms/square to 200 ohms/square, most preferably from 0.6 ohms/square to 30 ohms/square, and especially from 2 ohms /square to 20 ohms/square.
- the functional layer or a carrier film with the functional layer can be arranged on a surface of one of the two panes of the windshield.
- the functional layer is on an interior surface of one pane or the other (i.e., side II or side III).
- the functional layer is arranged on the inside surface of the outer pane (side II).
- the functional layer can be embedded between two thermoplastic intermediate layers.
- the functional layer is then preferably applied to a carrier film or carrier disk.
- the carrier film or carrier disc preferably contains a polymer, in particular polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), polyurethane (PU), polyethylene terephthalate (PET) or combinations thereof.
- the functional layer with properties that reflect infrared rays can be arranged on the outer surface of the inner pane (side IV), for example in the form of a low-emission layer, also referred to as a low-E layer.
- a low-E layer has the task of reflecting thermal radiation, i.e. in particular IR radiation, which has a longer wavelength than the IR component of solar radiation.
- the Low-E layer reflects heat back into the interior of the vehicle and prevents the interior from cooling down.
- the Low-E coating reflects the thermal radiation from the heated laminated pane to the outside and reduces the heating of the interior.
- the Low-E layer is particularly effective in reducing the heat radiation emitted by the pane into the interior in summer and the radiation of heat into the outside environment in winter.
- the low-E layer preferably comprises a layer containing a transparent conductive oxide (TCO), preferably indium tin oxide, tin oxide doped with antimony or fluorine and/or zinc oxide doped with gallium and/or aluminum (ZnO: Ga, or ZnO: AI), with indium tin oxide being preferred.
- TCO transparent conductive oxide
- ZnO Ga, or ZnO: AI
- indium tin oxide is preferred.
- it can also contain other electrically conductive oxides, for example fluorine-doped tin oxide (SnO2:F), antimony-doped tin oxide (SnO2:Sb), indium-zinc mixed oxide (IZO), gallium-doped or aluminum-doped zinc oxide, Niobium-doped titanium oxide, cadmium stannate and/or zinc stannate.
- Indium tin oxide is preferably used by means of magnetic field assisted cathode sputtering deposited on a target of indium tin oxide.
- the target preferably contains from 75% to 95% by weight of indium oxide and of
- tin oxide 5% by weight to 25% by weight of tin oxide and admixtures caused by production.
- the tin-doped indium oxide is preferably deposited under a protective gas atmosphere, for example argon. A small proportion of oxygen can also be added to the protective gas, for example to improve the homogeneity of the functional layer.
- the target may preferably contain at least from 75% to 95% by weight indium and from 5% to 25% by weight tin.
- the indium tin oxide is then preferably deposited with the addition of oxygen as reaction gas during cathode sputtering.
- the low-E layer also typically comprises dielectric layers, in particular formed from dielectric oxides or nitrides, such as ZnO, SnZnO, AlN, TiO2, SiO2 or Si3N4.
- the layer of reflective conductive oxide is anti-reflective using additional dielectric layers above and below to ensure sufficiently low reflection from the inside.
- the emissivity of the laminated pane on the interior side is preferably less than or equal to 50%, particularly preferably from 10% to 50%, very particularly preferably from 20% to 35%.
- Interior-side emissivity is the measure that indicates how much thermal radiation the pane emits in the installed position compared to an ideal heat radiator (a black body) in an interior, for example a vehicle.
- emissivity is understood to mean the normal degree of emission at 283 K according to the EN 12898 standard.
- the emissivity of the windshield can be influenced by the thickness of the functional layer of the low-E layer.
- Their thickness is preferably 40 nm to 200 nm, particularly preferably 60 nm to 150 nm and very particularly preferably 65 nm to 85 nm, for example about 75 nm.
- Particularly advantageous values for the emissivity and a particularly advantageous capability are in this range for the thickness of the Low-E layer to withstand a mechanical transformation such as bending or prestressing without damage.
- the two panes of the windshield preferably contain or consist of glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and/or mixtures thereof.
- Suitable glasses are known, for example, from EP 0 847 965 B1.
- the thickness of the two discs can vary widely and be adapted to the requirements of the individual case. Discs with standard thicknesses of 1.0 mm to 25 mm and preferably 1.4 mm to 2.1 mm are preferably used. The size of the discs can vary widely and depends on the use.
- the intermediate layer contains or consists of at least one thermoplastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyethylene terephthalate (PET).
- the thermoplastic intermediate layer can also be, for example, polyurethane (PU), polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, cast resin, acrylate, fluorinated ethylene propylene, polyvinyl fluoride and/or ethylene Tetrafluoroethylene, or a copolymer or mixture thereof.
- the thermoplastic intermediate layer can be formed by one or more thermoplastic films arranged one on top of the other, the thickness of a thermoplastic film preferably being from 0.25 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm.
- the windshield can, for example, have a peripheral edge with a width of 2 mm to 50 mm, preferably 5 mm to 20 mm, which is not provided with the functional layer.
- the functional layer advantageously has no contact with the atmosphere and is protected from damage and corrosion by the thermoplastic intermediate layer, for example inside a windshield.
- connection of the two individual panes of the windshield during lamination is preferably carried out under the action of heat, vacuum and/or pressure.
- Methods known per se can be used to produce a laminated pane.
- so-called autoclave processes can be carried out at an increased pressure of about 10 bar to 15 bar and temperatures of 130° C. to 145° C. for about 2 hours.
- Known vacuum bag or vacuum ring methods work, for example, at about 200 mbar and 80°C to 110°C.
- the two panes and the thermoplastic intermediate layer can also be pressed in a calender between at least one pair of rollers to form a composite pane. Plants of this type are known for the production of laminated panes and normally have at least one heating tunnel in front of a pressing plant.
- the temperature during the pressing process is, for example, from 40°C to 150°C.
- Combinations of calender and autoclave processes have proven particularly useful in practice.
- vacuum laminators can be used. These consist of one or more chambers that can be heated and evacuated, in which the two panes can be sealed within about 60 minutes, for example be laminated at reduced pressures of 0.01 mbar to 800 mbar and temperatures of 80°C to 170°C.
- the invention also extends to a driver assistance system with an infrared-based monitoring function for the driver of a vehicle, which includes an arrangement according to the invention.
- the driver assistance system also includes at least one actuator and/or at least one signal output device, as well as an electronic control device, which is set up to determine information about the driver based on an output signal of the radiation receiver and, based on the information determined about the driver, to send an electrical signal to the to deliver at least one actuator for performing a mechanical action and/or to the at least one signal output device for outputting an optical and/or acoustic signal.
- the invention also extends to a method for monitoring a driver of a vehicle, in particular for implementation in a driver assistance system according to the invention, which comprises the following steps: a) emitting infrared radiation onto a functional layer of a windshield that reflects infrared radiation, such that infrared radiation reflected by the functional layer strikes the driver's face as first reflected radiation, the first reflected radiation from the driver's face striking the functional layer as second reflected radiation and being reflected by the functional layer as third reflected radiation, b) receiving the third reflected radiation, c) determining information about the driver , d) performing an action and/or outputting an optical and/or acoustic signal based on the determined information about the driver.
- the invention extends to the use of the arrangement according to the invention in a driver assistance system of a vehicle, in particular a motor vehicle, for traffic on land, on water or in the air.
- FIG. 1 shows a schematic view of the front part of a vehicle with a driver with a conventional driver assistance system for infrared-based monitoring of the driver
- FIG. 2 shows a schematic view of the functional blocks of the conventional driver assistance system from FIG.
- FIG. 3 shows a schematic representation of different positions of the radiation source and radiation receiver
- FIG. 4a shows a schematic view of the front part of a vehicle with a driver with an arrangement according to the invention and a driver assistance system for infrared-based monitoring of the driver,
- FIG. 4b shows an enlarged schematic view of the arrangement according to the invention
- Figure 5 is a diagram to illustrate the transmission and reflectivity of the
- FIG. 6 shows a flowchart to illustrate the method according to the invention for infrared-based monitoring of a driver of a vehicle.
- FIGS. 4a and 4b in which an arrangement according to the invention is shown, through which the disadvantages of conventional driver assistance systems with infrared-based monitoring of the driver indicated at the outset can be avoided.
- the arrangement according to the invention which is denoted overall by the reference number 1, is intended for use in a driver assistance system, as was described in connection with FIGS.
- it includes the same functional components as a conventional driver assistance system 100, which was described in connection with FIG the functional layer reflects and is reflected by the functional layer in the direction of the radiation receiver and is received by the radiation receiver.
- driver assistance system 100 according to the invention differs from conventional driver assistance systems 100 only in the structural implementation of block I of FIG.
- FIG. 4a shows a driver 3 in a schematic manner at the steering wheel 4 of a vehicle 2, of which only the front part including windshield 5 and console 6 is shown for the sake of clarity.
- Figure 4b shows an enlarged schematic representation of the arrangement 1 according to the invention.
- the arrangement 1 comprises a windshield 5 of a vehicle 2 which has an outer pane 9 and an inner pane 10 which are firmly connected to one another by a thermoplastic intermediate layer 11 .
- a low-emissive functional layer 12 that reflects infrared radiation is applied to side IV, i.e. on the surface of the inner pane 10 facing towards the inside of the vehicle, i.e. the functional layer 12 is a low-E layer. It would also be conceivable that the functional layer 12 has a sun protection effect and is arranged between the two panes 9 , 10 .
- the arrangement 1 also comprises a radiation source 7 and a radiation receiver 8, which, as shown schematically in FIG. 4b, are arranged next to one another but can be installed in the same assembly. Both the radiation source 7 and the radiation receiver 8 are installed here, for example, in the rear area of the console 6, where they are practically invisible to the vehicle occupants.
- the radiation source 7 is positioned and aligned in such a way that the infrared radiation is directed onto side IV of the inner pane 10 and is reflected there by the functional layer 12 as first reflection radiation 14 to the face of the driver 3 .
- the first reflected radiation 14 is only reflected by the functional layer 12 in a first partial area 20 of the windshield 5 and impinges on the face of the driver 3 from the front
- the first reflected radiation 14 has a proportion of radiation that hits the face of the driver 3 perpendicularly, ie in the horizontal direction if the vehicle 2 is standing on a flat surface.
- the first reflected radiation 14 is reflected from the face of the driver 3 as the second reflected radiation 15 in the direction of the functional layer 12 .
- the second reflected radiation 15 has a proportion of radiation that is reflected perpendicularly from the face of the driver 3, i.e. in the horizontal direction if the vehicle 2 is standing on a level surface.
- the second reflected radiation 15 is reflected by the functional layer 12 as the third reflected radiation 16 onto the radiation receiver 8 .
- the third reflection radiation 16 is only reflected by a second partial area 21 of the windshield 5 .
- the first portion 20 and the second portion 21 partially overlap here, but may also fully overlap (i.e. be identical) or not overlap.
- the first partial area 20 and the second partial area 21 together form the reflection area 22 of the windshield 5.
- the radiation receiver 8 is directed towards the side IV and can receive the third reflection radiation 16 reflected by the functional layer 12.
- the first partial area 20 preferably corresponds to an area of the windshield 5 which is at least partially opposite the driver's face, i.e. an area which results from a horizontal projection of the face 23 of the driver 3 onto the windshield 5 .
- the second partial area 21 preferably corresponds to an area of the windshield 5 which is at least partially opposite to the driver's face, i.e. an area which results from a horizontal projection of the face 23 of the driver 3 onto the windshield 5.
- the radiation source 7 and the radiation receiver 8 can be arranged in the rear area of the console 6 so that they can be easily integrated into the interior of the vehicle and do not interfere with the design of the vehicle interior.
- the transmission and reflection of incident radiation were determined for a laminated pane as shown in FIG. 4a.
- the outer pane 9 consisted of soda-lime glass and had a thickness of 2.1 mm and the inner pane 10 also consisted of soda-lime glass and had a thickness of 1.6 mm.
- the two disks 9, 10 were laminated using a PVB film with a thickness of 0.76 mm.
- the functional layer 12 applied to side IV was a Low-E layer with two silver layers separated by dielectric layers.
- FIG. 5 shows the transmission spectrum of such a windshield 5, with the transmitted portion of radiation T and the reflected portion of radiation R each being shown as a percentage of the incident radiation as a function of the wavelength.
- the functional layer 12 has a high transmission in visible light, but a very low reflectivity ( ⁇ 10%), whereas in the infrared wavelength range the transmission is very low and the reflectivity is high.
- the functional layer 12 can thus be used effectively to reflect infrared radiation onto the face of the driver 3 and to reflect infrared radiation reflected from the face of the driver 3 again.
- FIG. 6 illustrates the method for monitoring a driver.
- the method comprises at least the following method steps: a) Emitting infrared radiation 13 onto a functional layer 12 that reflects infrared radiation and has a sun protection effect on a windshield 5, such that the infrared radiation reflected by the functional layer 12 impinges on the face of the driver 3 as the first reflection radiation 14, with the first Reflected radiation 14 from the face of driver 3 strikes functional layer 12 as second reflected radiation 15 and is reflected by functional layer 12 as third reflected radiation 16, b) receiving third reflected radiation 16, c) determining information about driver 3, d) executing a Action and/or output of an optical and/or acoustic signal based on the determined information about the driver 3.
- the arrangement according to the invention for a driver assistance system of a vehicle advantageously enables very precise determination of characteristics of a driver's face, in particular the recognition of facial expressions and eye movements.
- the infrared radiation that hits the face can have a radiation component that is perpendicular to the face of the patient driver hits.
- Infrared radiation reflected from the face can also be detected, which has a radiation component that is reflected perpendicularly from the driver's face.
- both the radiation source and the radiation receiver can be integrated into the technical environment in such a way that they are practically invisible to the vehicle occupants, which also has advantages for the technical implementation of the arrangement according to the invention with regard to the design of the vehicle interior.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2), umfassend: - eine Strahlungsquelle (7) zum Aussenden von Infrarotstrahlung (13),- einen Strahlungsempfänger (8) zum Empfangen von Infrarotstrahlung (16),- eine Windschutzscheibe (5) aus einer Außenscheibe (9) und einer Innenscheibe (10), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (11) miteinander verbunden sind, wobei die Windschutzscheibe (5) mindestens eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht (12) aufweist, wobei die Strahlungsquelle (7) so angeordnet ist, dass Infrarotstrahlung (13) von der Funktionsschicht (12) als erste Reflexionsstrahlung (14) auf das Gesicht eines Fahrers (3) reflektiert werden kann, die erste Reflexionsstrahlung (14) vom Gesicht des Fahrers (3) als zweite Reflexionsstrahlung (15) auf die Funktionsschicht (12) reflektiert werden kann, und wobei der Strahlungsempfänger (8) so angeordnet ist, dass die von der Funktionsschicht (12) als dritte Reflexionsstrahlung (16) reflektierte zweite Reflexionsstrahlung (15) zum Strahlungsempfänger (8) reflektiert und vom Strahlungsempfänger (8) empfangen werden kann.
Description
Anordnung für Fahrerassistenzsystem
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Windschutzscheibe, einer Strahlungsquelle zum Aussenden von Infrarotstrahlung und einem Strahlungsempfänger zum Empfangen von Infrarotstrahlung für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs, das eine Infrarot-basierte Überwachung des Fahrers ermöglicht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs mit einer solchen Anordnung, sowie ein Verfahren zum Überwachen des Fahrers eines Fahrzeugs.
Moderne Fahrzeuge werden häufig mit elektronischen Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, die den Fahrer bei der Führung des Fahrzeugs unterstützen, beispielsweise durch automatischen Bremseingriff bei Gefahr einer Kollision oder automatisches Spurhalten, wenn das Fahrzeug die Fahrspur verlässt. Derartige Fahrerassistenzsysteme haben sich in der Praxis sehr bewährt, insbesondere, wenn sie eine Überwachungsfunktion für den Fahrer aufweisen, etwa um frühzeitig Müdigkeit des Fahrers zu erkennen, aber auch um eine übermäßige Ablenkung von der sicheren Fahrzeugführung, beispielsweise durch Bedienen eines Mobiltelefons, zu erkennen.
Zu diesem Zweck ist es bekannt, das Gesicht und insbesondere die Augen des Fahrers mit Hilfe von Infrarotstrahlung abzutasten, welche für das bloße Auge nicht sichtbar ist und somit den Fahrer und die übrigen Fahrzeuginsassen nicht stört. Hierbei können über ausgefeilte Algorithmen Blickrichtung und -dauer des Fahrers erfasst werden, was beispielweise auf Müdigkeit hinweisen kann, wenn die Blickdauer in eine bestimmte Blickrichtung ungewöhnlich lange ist (stierender Blick). Andererseits kann ein zu häufiges Abwenden des Blicks von der Fahrtrichtung auf Ablenkung hinweisen. Möglich ist auch das Erkennen von Gesichtsausdrücken, welche auch einen Hinweis auf den Zustand des Fahrers geben können.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 werden im Stand der Technik bekannte Fahrerassistenzsysteme 100 in Kraftfahrzeugen, die eine Überwachung des Fahrers mit Hilfe von Infrarotstrahlung ermöglichen, in schematischer Weise veranschaulicht. Figur 1 zeigt einen Fahrer 3 am Lenkrad 4 eines Fahrzeugs 2, von dem nur der vordere Teil einschließlich Windschutzscheibe 5 und Konsole 6 dargestellt ist.
DE 10 2014 115958 A1 offenbart ein System zum Überwachen eines Fahrers eines Fahrzeugs. Das System basiert auf einem Infrarotblitz zum Erzeugen eines Infrarotlichts auf den Fahrer sowie einer Infrarotkamera zum Aufnehmen einer Reflexion.
EP 1 333 410 A2 offenbart eine Vorrichtung zur Blickverfolgung in Kombination mit einem HUD System, die eine Beleuchtungseinrichtung und eine Reflexionsvorrichtung aufweist.
WO 2016/184732 A1 offenbart eine Scheibe, die ein Substrat und eine Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung auf einer innenraumseitigen Oberfläche des Substrats umfasst.
Derartige Fahrerassistenzsysteme 100 umfassen stets eine Strahlungsquelle 7 zum Aussenden von Infrarotstrahlung und einen Strahlungsempfänger 8 zum Empfangen von Infrarotstrahlung, bei welchen es sich typischerweise um eigenständige Bauteile handelt, die jedoch meist in einer selben Baugruppe angeordnet sind. Die Strahlungsquelle 7 ist immer so angeordnet, dass die Infrarotstrahlung direkt auf das Gesicht 23 und insbesondere die Augenpartie des Fahrers 3 gerichtet ist. Vom Gesicht 23 des Fahrers 3 wird die Infrarotstrahlung reflektiert und anschließend direkt vom Strahlungsempfänger 8 (z.B. Kamera) erfasst. Die Strahlungsquelle 7 und der Strahlungsempfänger 8 sind hier beispielsweise am Rückspiegel 17 des Fahrzeugs 2 angebracht.
In Figur 2 sind die funktionellen Komponenten solcher Fahrerassistenzsysteme 100 mit Überwa- chungsfunktion für den Fahrer auf Basis von Infrarotstrahlen schematisch veranschaulicht. Hierbei repräsentiert Block I den Teil des Fahrerassistenzsystems, der die Anwendung von Infrarotstrahlung betrifft, Block II die Verarbeitung der hierbei erfassten Signaldaten zum Ermitteln von Informationen über den Fahrer und Block III mögliche Aktionen auf Basis der ermittelten Informationen über den Fahrer.
Konkret wird in Block I, Schritt A1 , durch die Strahlungsquelle 7 Infrarotstrahlung in Richtung des Gesichts des Fahrers 3 ausgesendet und in Schritt A2 die vom Gesicht des Fahrers 3 reflektierte Infrarotstrahlung direkt durch den Strahlungsempfänger 8 empfangen. In Block II, welcher im Fahrzeug 2 durch eine elektronische Kontrolleinrichtung (ECU) implementiert ist, werden anhand an sich bekannter Algorithmen Informationen über den Fahrer 3 ermittelt, hier beispielsweise eine Kopfposition (B1) und eine Augenposition (B2) des Fahrers 3. Zudem erfolgt beispielsweise eine Identifikation (B3) des Fahrers 3 auf Basis voreingestellter personalisierter Fahrerdaten. Zudem können anhand geeigneter Algorithmen weitergehende Informationen über den Fahrer 3 ermittelt werden, wie z.B. das Vorliegen von Müdigkeit bzw. Schläfrigkeit (C1), die insbesondere anhand
einer verringerten Frequenz von Augenbewegungen erfasst werden kann, oder eine übermäßige Ablenkung (C2) des Fahrers 3, z.B. erkennbar an Blickrichtungen, die nicht primär nach vorne gerichtet sind und somit auch nicht der Fahrzeugführung dienen. Der hierbei ermittelte Fahrerzustand kann insbesondere auch einer Personalisierung (C3) unterworfen werden, um fahrerspezifisch Informationen ermitteln zu können, was voraussetzt, dass eine Identifikation des Fahrers (B3) erfolgt ist. In Block III kann als Resultat der Ermittlung von Informationen über den Fahrer mittels Aktuatoren ein Eingriff in die Fahrzeugführung erfolgen. Beispielsweise erfolgt ein Lenkeingriff zum Spurhalten, wenn Müdigkeit, insbesondere Sekundenschlaf, beim Fahrer erkannt wurde. Alternativ oder ergänzend kann die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Signals durch eine Signaleinrichtung erfolgen, beispielswiese ein optischer Hinweis, dass beim Fahrer Müdigkeit erkannt wurde, gegebenenfalls unterstützt durch ein akustisches Warnsignal.
In herkömmlichen Fahrerassistenzsystemen 100, die eine Überwachungsfunktion für den Fahrer 3 auf Basis von Infrarotstrahlung haben, müssen Strahlungsquelle 7 und Strahlungsempfänger 8 immer so angeordnet werden, dass freie Sicht auf das Gesicht des Fahrers 3 vorliegt, wie dies in Figur 1 veranschaulicht ist. Mit anderen Worten, die Strahlungsquelle 7 ist so anzuordnen, dass die Infrarotstrahlung direkt auf das Gesicht des Fahrers gerichtet werden kann und der Strahlungsempfänger 8 ist so anzuordnen, dass die vom Gesicht des Fahrers reflektierte Infrarotstrahlung direkt empfangen werden kann. In Figur 1 ist ein Fall dargestellt, bei dem sowohl Strahlungsquelle 7 als auch Strahlungsempfänger 8 am Rückspiegel 17 angebracht sind. Dies ermöglicht, zumindest was die Höhe angeht, einen relativ guten Einstrahlwinkel am Gesicht des Fahrers 3 sowie Empfangswinkel für die Infrarotstrahlung am Strahlungsempfänger 8, wobei es sich versteht, dass die Einstrahlung und der Empfang der Infrarotstrahlung stets aus seitlicher Richtung erfolgt, da der Rückspiegel 17 immer mittig von Fahrer und Beifahrer angeordnet ist.
In der Praxis sind aber durchaus auch andere Positionierungen von Strahlungsquelle 7 und Strahlungsempfänger 8 üblich, auch um deren herausgehobene und gut sichtbare Positionierung am Rückspiegel 17 zu vermeiden. Dies ist anhand von Figur 3 veranschaulicht. Durch die sternförmigen Markierungen sind typische Positionierungen für Strahlungsquelle 7 und Strahlungsempfänger 8 markiert, wie beispielsweise im Bereich der A-Säule 18, in der Mitte des Lenkrads 4, an der Lenkradsäule 19 oder in dem vorderen Bereich der Konsole 6.
Im Vergleich zur Positionierung am Rückspiegel 17 weicht der Einfalls- und Empfangswinkel der Infrarotstrahlung bei den in Figur 3 veranschaulichten Konfigurationen sowohl in Fahrzeugquerrichtung als auch in Fahrzeughochrichtung relativ stark von der Senkrechten auf das Gesicht des
Fahrers ab, was nachteilig beim Ermitteln von Informationen über den Fahrer ist, da sich dann insbesondere das Erkennen von Gesichtsausdrücken und Augenbewegungen schwieriger gestaltet. Tatsächlich ist dies umso besser möglich, je näher der Einfall der Infrarotstrahlung zur Senkrechten auf das Gesicht ist. Weiterhin nachteilig ist, dass die Positionierung von Strahlungsquelle 7 und Strahlungsempfänger 8 wegen der Notwendigkeit der freien Sicht auf das Gesicht des Fahrers 3 in aller Regel so erfolgt, dass Strahlungsquelle 7 und Strahlungsempfänger 8 zumindest für Fahrer 3 und Beifahrer gut sichtbar sind. Da diese Komponenten meist wenig ansehnlich sind, lassen sie sich auch nur schlecht in ein ansprechendes Design für das Fahrzeuginnere einfügen.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Anordnung mit einer Windschutzscheibe, einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsempfänger für Infrarotstrahlung für ein Fahrerassistenzsystem mit Infrarot-basierter Überwachungsfunktion für den Fahrer bereitzustellen, die eine einfache und zuverlässige Erfassung von Informationen über den Fahrer ermöglicht. Zudem sollen sich die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger für Infrarotstrahlung möglichst gut in das Design des Fahrzeuginnern einfügen lassen und hierbei möglichst wenig sichtbar sein.
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Anordnung mit einer Windschutzscheibe, einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsempfänger für Infrarotstrahlung für ein Fahrerassistenzsystem mit Infrarot-basierter Überwachungsfunktion gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß ist eine Anordnung für ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit Überwachungsfunktion eines Fahrers des Fahrzeugs auf Basis von Infrarotstrahlung gezeigt. Die Anordnung umfasst eine Strahlungsquelle zum Aussenden von Infrarotstrahlung und einen Strahlungsempfänger zum Empfangen von Infrarotstrahlung. Die Anordnung umfasst weiterhin eine als Windschutzscheibe dienende Verbundscheibe aus einer Außenscheibe und einer Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht flächenmäßig miteinander verbunden sind. Die Windschutzscheibe dient im Fahrzeug zur Abtrennung eines Innenraums von einer äußeren Umgebung. Mit Innenscheibe wird die in Einbaulage dem Innenraum zugewandte Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die in Einbaulage der äußeren
Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Oberflächen bzw. Seiten der beiden Einzelscheiben werden von außen nach innen üblicherweise als Seite I, Seite II, Seite III und Seite IV bezeichnet.
Wesentlich ist, dass die Windschutzscheibe mindestens eine Funktionsschicht aufweist, welche dazu geeignet ist, Infrarotstrahlung zu reflektieren.
Erfindungsgemäß ist die Strahlungsquelle so angeordnet, dass von der Strahlungsquelle ausgesandte Infrarotstrahlung auf die Funktionsschicht gerichtet ist und von der Funktionsschicht auf das Gesicht eines Fahrers reflektiert werden kann. Die von der Strahlungsquelle ausgesandte Infrarotstrahlung trifft somit ohne vorherige Reflexion direkt auf die Funktionsschicht und wird von dieser reflektiert. Zur leichteren Bezugnahme wird die von der Funktionsschicht reflektierte Infrarotstrahlung als "erste Reflexionsstrahlung" bezeichnet. Hierbei trifft die erste Reflexionsstrahlung auf das Gesicht des Fahrers und kann wieder in Richtung auf die Funktionsschicht reflektiert werden. Die erste Reflexionsstrahlung trifft somit ohne weitere Reflexion direkt auf das Gesicht des Fahrers und wird von diesem reflektiert. Zur leichteren Bezugnahme wird die vom Gesicht des Fahrers reflektierte Infrarotstrahlung als "zweite Reflexionsstrahlung" bezeichnet. Die auf die Funktionsschicht auftreffende zweite Reflexionsstrahlung wird dann von der Funktionsschicht reflektiert. Die zweite Reflexionsstrahlung trifft somit ohne weitere Reflexion direkt auf die Funktionsschicht und wird von dieser reflektiert. Zur leichteren Bezugnahme wird die von der Funktionsschicht reflektierte Infrarotstrahlung als "dritte Reflexionsstrahlung" bezeichnet. Hierbei ist der Strahlungsempfänger so angeordnet, dass die von der Funktionsschicht reflektierte dritte Reflexionsstrahlung zum Strahlungsempfänger reflektiert und vom Strahlungsempfänger empfangen werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Funktionsschicht mit Infrarotstrahlung reflektierender Eigenschaft, deren eigentlich Funktion zunächst darin liegt, der Windschutzscheibe eine Sonnenschutzwirkung zu vermitteln und das Raumklima im Fahrzeug zu verbessern, auch für die Reflexion von Infrarotstrahlung im Rahmen der Infrarot-basierten Überwa- chungsfunktion des Fahrerassistenzsystems genutzt werden kann. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, dass die Infrarotstrahlung aufgrund der Reflexion an der Funktionsschicht von vorne auf das Gesicht treffen kann. Die auf das Gesicht des Fahrers reflektierte Strahlung kann somit einen Strahlungsanteil enthalten, der senkrecht auf das Gesicht des Fahrers fällt. Gleichermaßen kann die in entsprechender Weise vom Gesicht reflektierte Infrarotstrahlung empfangen werden, die einen Strahlungsanteil enthält, der senkrecht vom Gesicht
des Fahrers reflektiert wird. Im Stand der Technik wäre hierzu eine Positionierung von Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger vor dem Gesicht des Fahrers erforderlich, was sich jedoch aufgrund einer damit einhergehenden Störung der Durchsicht durch die Windschutzscheibe auch aufgrund von in vielen Ländern geltenden gesetzlichen Vorgaben verbietet. Die Erfindung zeigt somit eine Neuerung auf, die wesentliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Vorgehensweise bietet, die im Stand der Technik im Grunde nicht erreichbar sind. Zudem müssen Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger durch die indirekte Bestrahlung des Gesichts lediglich im Hinblick auf eine geeignete Reflexion der Infrarotstrahlung an der Funktionsschicht positioniert werden, was in aller Regel so machbar ist, dass sie vom Fahrer und Beifahrer nicht oder zumindest praktisch nicht erkennbar sind, beispielsweise im hinteren Bereich der Konsole. Dies ist ein weiterer großer Vorteil der Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, ist es vorteilhaft, wenn die Strahlungsquelle so angeordnet ist, dass die erste Reflexionsstrahlung einen Strahlungsanteil aufweist, der senkrecht auf das Gesicht des Fahrers trifft. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Reflexionsstrahlung von einem Bereich der Windschutzscheibe reflektiert wird, der sich zumindest teilweise aus einer horizontalen Projektion des Gesichts des Fahrers auf die Windschutzscheibe ergibt. Die erste Reflexionsstrahlung kann vorzugsweise in horizontaler Richtung bzw. entlang einer Senkrechten auf das Gesicht des Fahrers auf das Gesicht treffen. Dies ermöglicht eine sehr gute Erkennung von Einzelheiten des Gesichts des Fahrers und insbesondere von Augenbewegungen. Gleichermaßen ist es vorteilhaft, wenn der Strahlungsempfänger so angeordnet ist, dass von der Funktionsschicht reflektierte Strahlung (d.h. dritte Reflexionsstrahlung) empfangen werden kann, die auf zweiter Reflexionsstrahlung basiert, die einen Strahlungsanteil aufweist, der senkrecht vom Gesicht des Fahrers reflektiert wurde. Vorteilhaft wird die dritte Reflexionsstrahlung von einem Bereich der Windschutzscheibe reflektiert, der sich zumindest teilweise aus einer horizontalen Projektion des Gesichts des Fahrers auf die Windschutzscheibe ergibt. Die zweite Reflexionsstrahlung kann dann vorzugsweise in horizontaler Richtung bzw. entlang einer Senkrechten auf das Gesicht des Fahrers auf die Funktionsschicht treffen. Auch dies ermöglicht eine sehr gute Erkennung von Einzelheiten des Gesichts des Fahrers und insbesondere von Augenbewegungen.
Vorzugsweise wird die Infrarotstrahlung nur von einem ersten Teilbereich der Windschutzscheibe reflektiert. Gleichermaßen bevorzugt wird die dritte Reflexionsstrahlung nur von einem zweiten Teilbereich der Windschutzscheibe reflektiert. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können voneinander getrennt sein, teilweise überlappen, oder vollständig überlappen (d.h. identisch sein).
Die Windschutzscheibe weist mindestens eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht auf. Die Funktionsschicht ist auf einer Oberfläche der Außen- oder Innenscheibe angeordnet und bedeckt bzw. überdeckt die Oberfläche der jeweiligen Scheibe teilweise, jedoch vorzugsweise großflächig. Der Ausdruck "großflächig" bedeutet, dass mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 70%, mindestens 75% oder bevorzugt mindestens 90% der Oberfläche der Scheibe von der Funktionsschicht bedeckt (z.B. beschichtet) ist. Die Funktionsschicht kann sich aber auch über kleinere Anteile der Oberfläche der Scheibe erstrecken, insbesondere nur über jenen Bereich der Windschutzscheibe, der einer Reflexion der Infrarotstrahlung dient (d.h. erster Teilbereich und zweiter Teilbereich).
Die Funktionsschicht ist vorzugsweise transparent für sichtbares Licht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Funktionsschicht eine Einzelschicht oder ein Schichtaufbau aus mehreren Einzelschichten mit einer Gesamtdicke von kleiner oder gleich 2 pm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 1 pm. Im Sinne vorliegender Erfindung bedeutet "transparent", dass die Gesamttransmission der Windschutzscheibe den gesetzlichen Bestimmungen entspricht und für sichtbares Licht bevorzugt eine Durchlässigkeit von mehr als 70% und insbesondere von mehr als 75% aufweist. Entsprechend bedeutet "opak" eine Lichttransmission von weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 5%, insbesondere 0%. Die Werte für die Lichttransmission (TL) und die Reflexion (RL) beziehen sich (wie für Automobilverglasungen üblich) auf die Lichtart A, d.h. den sichtbaren Anteil des Sonnenlichts bei einer Wellenlänge von 380 nm bis 780 nm, also im Wesentlichen das sichtbare Spektrum der Sonnenstrahlung. Als Infrarotstrahlen werden Strahlen einer Wellenlänge von größer als etwa 800 nm verstanden.
Die Funktionsschicht ist vorzugsweise eine Schicht mit Sonnenschutzwirkung. Eine solche Schicht mit Sonnenschutzwirkung weist stets reflektierende Eigenschaften im Infrarot-Bereich und damit im Bereich der Sonneneinstrahlung auf, wodurch ein Aufheizen des Innenraums des Fahrzeugs infolge von Sonnenstrahlung vorteilhaft vermindert wird. Schichten mit Sonnenschutzwirkung sind dem Fachmann wohlbekannt und enthalten typischerweise zumindest ein Metall, bevorzugt Silber, Nickel, Chrom, Niob, Zinn, Titan, Kupfer, Palladium, Zink, Gold, Cadmium, Aluminium, Silizium, Wolfram oder Legierungen daraus, und/oder mindestens eine Metalloxid- schicht, bevorzugt Zinn-dotiertes Indiumoxid (ITO), Aluminium-dotiertes Zinkoxid (AZO), Fluordotiertes Zinnoxid (FTO, SnO2:F) oder Antimon-dotiertes Zinnoxid (ATO, SnO2:Sb). Die Schicht mit Sonnenschutzwirkung kann eine Abfolge mehrerer Einzelschichten umfassen, insbesondere zumindest eine metallische Schicht und dielektrische Schichten, die beispielsweise zumindest ein
Metalloxid enthalten. Das Metalloxid enthält bevorzugt Zinkoxid, Zinnoxid, Indiumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder dergleichen sowie Kombinationen von einem oder mehreren daraus. Das dielektrische Material enthält beispielsweise Siliziumnitrid, Siliziumcarbid oder Aluminiumnitrid.
Als bevorzugtes Metall für die metallische Schicht hat sich Silber durchgesetzt, da es sowohl eine relativ neutrale Farbwirkung besitzt als auch die Infrarotstrahlung außerhalb des sichtbaren Bereiches der Sonnenstrahlung selektiv reflektiert. Die dielektrischen Schichten haben die Aufgabe, über ihre Brechungsindizes die optischen Eigenschaften der beschichteten Scheibe zu verbessern und die metallische Funktionsschicht vor Oxidation zu schützen. Solche Sonnenschutzschichten, die beispielsweise mit dem Verfahren des reaktiven Sputterns hergestellt werden können, werden in großem Umfang in Verglasungen in Fahrzeugen eingesetzt. In den meisten Fällen werden Schichtsysteme mit zwei Silberfunktionsschichten, aber auch drei oder vier Silberfunktionsschichten verwendet, da deren Wirkungsgrad, d.h. die Reflexion der Infrarotstrahlung außerhalb des sichtbaren Bereiches im Verhältnis zu Transmission der sichtbaren Strahlung, größer ist. Die Silberfunktionsschichten sind jeweils durch dielektrische Schichten voneinander getrennt. Funktionsschichten mit Sonnenschutzwirkung sind beispielsweise bekannt aus DE102009006062 A1 , W02007/101964 A1 , WO2013/104439A1 EP0912455 B1 , DE19927683 C1 , EP1218307 B1 und EP1917222 B1.
Der Schichtaufbau wird im Allgemeinen durch eine Folge von Abscheidevorgängen erhalten, die durch ein Vakuumverfahren wie die magnetfeldgestützte Kathodenzerstäubung oder durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) durchgeführt werden. Auf beiden Seiten einer Silberschicht können auch sehr feine Metallschichten vorgesehen sein, die insbesondere Titan oder Niob enthalten. Die untere Metallschicht dient als Haft- und Kristallisationsschicht. Die obere Metallschicht dient als Schutz- und Getterschicht, um eine Veränderung des Silbers während der weiteren Prozessschritte zu verhindern.
Transparente, elektrisch leitfähige Schichten haben bevorzugt einen Flächenwiderstand von 0,1 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat, besonders bevorzugt von 1 Ohm/Quadrat bis 50 Ohm/Quadrat und ganz besonders bevorzugt von 1 Ohm/Quadrat bis 10 Ohm/Quadrat.
Die Dicke der Funktionsschicht mit Sonnenschutzwirkung kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden, wobei eine Schichtdicke von 10 nm bis 5 pm und insbesondere von 30 nm bis 1 pm bevorzugt ist. Der Flächenwiderstand der Funktionsschicht mit
Sonnenschutzwirkung beträgt bevorzugt von 0,35 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat, bevorzugt 0,5 Ohm/Quadrat bis 200 Ohm/Quadrat, ganz besonders bevorzugt von 0,6 Ohm/Quadrat bis 30 Ohm/Quadrat, und insbesondere von 2 Ohm/Quadrat bis 20 Ohm/Quadrat.
Die Funktionsschicht oder eine Trägerfolie mit der Funktionsschicht kann auf einer Oberfläche einer der beiden Scheiben der Windschutzscheibe angeordnet sein. Beispielsweise befindet sich die Funktionsschicht auf einer innenliegenden Oberfläche der einen oder der anderen Scheibe (d.h. Seite II oder Seite III). Beispielsweise ist die Funktionsschicht auf der innenseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet (Seite II). Alternativ kann die Funktionsschicht zwischen zwei thermoplastischen Zwischenschichten eingebettet sein. Die Funktionsschicht ist dann bevorzugt auf eine Trägerfolie oder Trägerscheibe aufgebracht. Die Trägerfolie oder Trägerscheibe enthält bevorzugt ein Polymer, insbesondere Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan (PU), Polyethylenterephthalat (PET) oder Kombinationen daraus.
Möglich ist jedoch auch, dass die Funktionsschicht mit Infrarotstrahlen reflektierender Eigenschaft auf der außenliegenden Oberfläche der Innenscheibe (Seite IV) angeordnet ist, beispielsweise in Form einer niedrig-emissiven Schicht, auch als Low-E-Schicht bezeichnet. Solche Funktionsschichten sind beispielsweise aus der WO2013/131667A1 bekannt. Eine Low-Schicht hat die Aufgabe, Wärmestrahlung zu reflektieren, also insbesondere IR-Strahlung, die eine größere Wellenlänge hat als der I R-Anteil der Sonnenstrahlung. Bei niedrigen Außentemperaturen reflektiert die Low-E-Schicht Wärme in den Innenraum des Fahrzeugs zurück und vermindert die Auskühlung des Innenraums. Bei hohen Außentemperaturen reflektiert die Low-E-Schicht die thermische Strahlung der erwärmten Verbundscheibe nach außen und vermindert die Aufheizung des Innenraums. Auf der Innenseite der Innenscheibe verringert die Low-E-Schicht besonders effektiv im Sommer die Aussendung von Wärmestrahlung der Scheibe in den Innenraum und im Winter die Abstrahlung von Wärme in die äußere Umgebung.
Die Low-E-Schicht umfasst bevorzugt eine Schicht, die ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO), enthält, bevorzugt I ndiumzinnoxid, mit Antimon oder Fluor dotiertes Zinnoxid und/oder mit Gallium und/oder Aluminium dotiertem Zinkoxid (ZnO: Ga, bzw. ZnO: AI), wobei Indiumzinnoxid bevorzugt ist. Sie kann aber auch andere, elektrisch leitfähige Oxide enthalten, beispielsweise Fluor-dotiertes Zinnoxid (SnO2:F), Antimon-dotiertes Zinnoxid (SnO2:Sb), Indium-Zink-Mischoxid (IZO), Gallium-dotiertes oder Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Niobium-dotiertes Titanoxid, Cadmiumstannat und/oder Zinkstannat. Damit werden besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Emissivität erreicht. Indiumzinnoxid wird bevorzugt mittels magnetfeldunterstützter Kathodenzerstäubung mit
einem Target aus Indium-Zinn-Oxid abgeschieden. Das Target enthält bevorzugt von 75 Gew.-% bis 95 Gew.-% Indiumoxid und von
5 Gew.-% bis 25 Gew.-% Zinnoxid sowie herstellungsbedingte Beimengungen. Die Abscheidung des Zinn dotierten Indiumoxids erfolgt bevorzugt unter einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise Argon. Dem Schutzgas kann auch ein geringer Anteil an Sauerstoff zugesetzt werden, beispielsweise um die Homogenität der funktionellen Schicht zu verbessern. Das Target kann alternativ bevorzugt zumindest von 75 Gew.-% bis 95 Gew.-% Indium und von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-% Zinn enthalten. Die Abscheidung des Indiumozinnxids erfolgt dann bevorzugt unter Zugabe von Sauerstoff als Reaktionsgas während der Kathodenzerstäubung.
Die Low-E-Schicht umfasst außerdem typischerweise dielektrische Schichten, insbesondere aus dielektrischen Oxiden oder Nitriden gebildet, wie ZnO, SnZnO, AIN, TiO2, SiO2 oder Si3N4. Die Schicht aus reflektierendem leitfähigen Oxid wird durch Verwendung zusätzlicher dielektrischer Schichten überhalb und unterhalb entspiegelt, um eine ausreichend niedrige Reflexion von der Innenseite zu gewährleisten.
Die innenraumseitige Emissivität der Verbundscheibe beträgt bevorzugt kleiner oder gleich 50%, besonders bevorzugt von 10% bis 50%, ganz besonders bevorzugt von 20% bis 35%. Mit innenraumseitiger Emissivität wird dabei das Maß bezeichnet, welches angibt, wie viel Wärmestrahlung die Scheibe in Einbaulage im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler (einem schwarzen Körper) in einen Innenraum, beispielsweise eines Fahrzeugs abgibt. Unter Emissivität wird im Sinne der Erfindung der normale Emissionsgrad bei 283 K nach der Norm EN 12898 verstanden. Die Emissivität der Windschutzscheibe kann durch die Dicke der funktionellen Schicht der Low- E-Schicht beeinflusst werden. Deren Dicke beträgt bevorzugt 40 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt 60 nm bis 150 nm und ganz besonders bevorzugt 65 nm bis 85 nm, beispielsweise etwa 75 nm. In diesem Bereich für die Dicke werden besonders vorteilhafte Werte für die Emissivität und eine besonders vorteilhafte Fähigkeit der Low-E-Schicht, eine mechanische Transformation wie Biegen oder Vorspannen ohne Beschädigung zu überstehen, erreicht.
Die beiden Scheiben der Windschutzscheibe enthalten oder bestehen bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Geeignete Gläser sind beispielsweise aus EP 0 847 965 B1 bekannt.
Die Dicke der beiden Scheiben kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Scheiben mit den Standardstärken von 1 ,0 mm bis 25 mm und bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,1 mm verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Verwendung.
Die Zwischenschicht enthält oder besteht aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyethylenterephthalat (PET). Die thermoplastische Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluorinierte Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder ein Copolymer oder Gemisch davon enthalten. Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine oder mehrere übereinander angeordnete thermoplastische Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke einer thermoplastischen Folie bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm.
Die Windschutzscheibe kann beispielsweise einen umlaufenden Rand mit einer Breite von 2 mm bis 50 mm, bevorzugt von 5 mm bis 20 mm aufweisen, der nicht mit der Funktionsschicht versehen ist. Die Funktionsschicht weist vorteilhaft keinen Kontakt zur Atmosphäre auf und ist beispielsweise im Inneren einer Windschutzscheibe durch die thermoplastische Zwischenschicht vor Beschädigungen und Korrosion geschützt.
Das Verbinden der beiden Einzelscheiben der Windschutzscheibe beim Laminieren erfolgt bevorzugt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck. Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden. Es können beispielsweise sogenannte Autoklavverfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bar bis 15 bar und Temperaturen von 130 °C bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 80 °C bis 110 °C. Die beiden Scheiben und die thermoplastische Zwischenschicht können auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Verbundscheibe verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Verbundscheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Autoklavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlami- natoren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen die beiden Scheiben innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten
bei verminderten Drücken von 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von 80°C bis 170°C laminiert werden.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Fahrerassistenzsystem mit Infrarot-basierter Über- wachungsfunktion für den Fahrer eines Fahrzeugs, welches eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst. Das Fahrerassistenzsystem umfasst weiterhin mindestens einen Aktor und/oder mindestens eine Signalausgabevorrichtung, sowie eine elektronische Kontrolleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, auf Basis eines Ausgangssignals des Strahlungsempfängers Informationen über den Fahrer zu ermitteln und auf Basis der ermittelten Informationen über den Fahrer ein elektrisches Signal an den mindestens einen Aktor zum Ausführen einer mechanischen Aktion und/oder an die mindestens eine Signalausgabevorrichtung zum Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Signals abzugeben.
Ferner erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrers eines Fahrzeugs, insbesondere zur Durchführung in einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem, welches die folgenden Schritte umfasst: a) Aussenden von Infrarotstrahlung auf eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht einer Windschutzscheibe, derart, dass von der Funktionsschicht reflektierte Infrarotstrahlung als erste Reflexionsstrahlung auf das Gesicht des Fahrers trifft, wobei die erste Reflexionsstrahlung vom Gesicht des Fahrers als zweite Reflexionsstrahlung auf die Funktionsschicht trifft und von der Funktionsschicht als dritte Reflexionsstrahlung reflektiert wird, b) Empfangen der dritten Reflexionsstrahlung, c) Ermitteln von Informationen über den Fahrer, d) Ausführen einer Aktion und/oder Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Signals auf Basis der ermittelten Informationen über den Fahrer.
Des Weiteren erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, für den Verkehr zu Lande, zu Wasser oder in der Luft.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Gleiche bzw. gleichwirkende Elemente sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
Figur 1 eine schematische Ansicht des vorderen Teils eines Fahrzeugs mit Fahrer mit herkömmlichem Fahrerassistenzsystem zur Infrarot-basierten Überwachung des Fahrers,
Figur 2 eine schematische Ansicht der funktionellen Blöcke des herkömmlichen Fahrerassistenzsystems von Figur 1 ,
Figur 3 eine schematische Darstellung verschiedener Positionierungen von Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger,
Figur 4a eine schematische Ansicht des vorderen Teils eines Fahrzeugs mit Fahrer mit erfindungsgemäßer Anordnung und Fahrerassistenzsystem zur Infrarot-basierten Überwachung des Fahrers,
Figur 4b eine vergrößerte schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung,
Figur 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung von Transmission und Reflektivität der
Windschutzscheibe von Figur 4b mit Low-E-Schicht.
Figur 6 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Infrarot-basierten Überwachung eines Fahrers eines Fahrzeugs.
Die Figuren 1 bis 3 wurden bereits eingangs erläutert. Es wird nun Bezug auf die Figuren 4a und 4b genommen, worin eine erfindungsgemäße Anordnung gezeigt ist, durch welche die eingangs aufgezeigten Nachteile herkömmlicher Fahrerassistenzsystem mit Infrarot-basierter Überwachung des Fahrers vermieden werden können.
Die erfindungsgemäße Anordnung, welche insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, ist für die Verwendung in einem Fahrerassistenzsystem vorgesehen, wie es in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben wurde. Es umfasst insbesondere dieselben funktionellen Komponenten wie ein herkömmliches Fahrerassistenzsystem 100, das in Verbindung mit Figur 2 beschrieben wurde, wobei im Unterschied hierzu die von der Strahlungsquelle ausgesendete Infrarotstrahlung auf die Funktionsschicht gerichtet, von dort auf das Gesicht des Fahrers reflektiert, vom Gesicht des Fahrers auf die Funktionsschicht reflektiert und von der Funktionsschicht in Richtung des Strahlungsempfängers reflektiert und vom Strahlungsempfänger empfangen wird. In struktureller Hinsicht unterscheidet sich das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem 100 von den herkömmlichen Fahrerassistenzsystemen 100 lediglich in der strukturellen Umsetzung von Block I von Figur 2. Die strukturelle Umsetzung der Blöcke II und III kann in herkömmlicher Weise erfolgen, wobei auf obige Ausführungen Bezug genommen wird.
In Figur 4a ist analog zu Figur 1 in schematischer Weise ein Fahrer 3 am Lenkrad 4 eines Fahrzeugs 2 gezeigt, von dem der Übersicht halber nur der vordere Teil einschließlich Windschutzscheibe 5 und Konsole 6 dargestellt ist. Figur 4b zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung 1.
Die erfindungsgemäße Anordnung 1 umfasst eine Windschutzscheibe 5 eines Fahrzeugs 2, welche eine Außenscheibe 9 und eine Innenscheibe 10, die durch eine thermoplastische Zwischenschicht 11 fest miteinander verbunden sind, aufweist. Auf Seite IV, d.h. auf der zum Fahrzeugin- nern weisenden Scheibenfläche der Innenscheibe 10 ist eine niedrig-emissive, Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht 12 aufgebracht, d.h. die Funktionsschicht 12 ist eine Low-E- Schicht. Denkbar wäre auch, dass die Funktionsschicht 12 eine Sonnenschutzwirkung aufweist und zwischen den beiden Scheiben 9, 10 angeordnet ist.
Die Anordnung 1 umfasst weiterhin eine Strahlungsquelle 7 und einen Strahlungsempfänger 8, die, wie in Figur 4b schematisch gezeigt, nebeneinander angeordnet, jedoch in einer selben Baugruppe verbaut sein können. Sowohl die Strahlungsquelle 7 als auch der Strahlungsempfänger 8 sind hier beispielsweise im hinteren Bereich der Konsole 6 verbaut, wo sie für die Fahrzeuginsassen praktisch nicht sichtbar sind. Die Strahlungsquelle 7 ist so positioniert und ausgerichtet, dass die Infrarotstrahlung auf die Seite IV der Innenscheibe 10 gerichtet ist und dort von der Funktionsschicht 12 als erste Reflexionsstrahlung 14 zum Gesicht des Fahrers 3 reflektiert wird. Die erste Reflexionsstrahlung 14 wird nur in einem ersten Teilbereich 20 der Windschutzscheibe 5 von der Funktionsschicht 12 reflektiert und trifft von vorn auf das Gesicht des Fahrers 3. Die
erste Reflexionsstrahlung 14 hat einen Strahlungsanteil der senkrecht auf das Gesicht des Fahrers 3 trifft, d.h. in horizontaler Richtung, falls das Fahrzeug 2 auf einer ebenen Unterlage steht.
Vom Gesicht des Fahrers 3 wird die erste Reflexionsstrahlung 14 als zweite Reflexionsstrahlung 15 in Richtung der Funktionsschicht 12 reflektiert. Die zweite Reflexionsstrahlung 15 hat einen Strahlungsanteil der senkrecht vom Gesicht des Fahrers 3 reflektiert wird, d.h. in horizontaler Richtung, falls das Fahrzeug 2 auf einer ebenen Unterlage steht. Von der Funktionsschicht 12 wird die zweite Reflexionsstrahlung 15 als dritte Reflexionsstrahlung 16 auf den Strahlungsempfänger 8 reflektiert. Die dritte Reflexionsstrahlung 16 wird nur von einem zweiten Teilbereich 21 der Windschutzscheibe 5 reflektiert. Der erste Teilbereich 20 und der zweite Teilbereich 21 überlappen hier teilweise, können jedoch auch vollständig überlappen (d.h. identisch sein) oder nicht überlappen. Der erste Teilbereich 20 und der zweite Teilbereich 21 bilden zusammen den Reflexionsbereich 22 der Windschutzscheibe 5. Der Strahlungsempfänger 8 ist auf die Seite IV gerichtet und kann die von der Funktionsschicht 12 reflektierte dritte Reflexionsstrahlung 16 empfangen.
Der erste Teilbereich 20 entspricht vorzugsweise einem Bereich der Windschutzscheibe 5, der dem Gesicht des Fahrers zumindest abschnittsweise gegenüberliegt, d.h. einem Bereich, der sich aus einer horizontalen Projektion des Gesichts 23 des Fahrers 3 auf die Windschutzscheibe 5 ergibt. Gleichermaßen entspricht der zweite Teilbereich 21 vorzugsweise einem Bereich der Windschutzscheibe 5, der dem Gesicht des Fahrers zumindest abschnittsweise gegenüberliegt, d.h. einem Bereich, der sich aus einer horizontalen Projektion des Gesichts 23 des Fahrers 3 auf die Windschutzscheibe 5 ergibt.
Basierend auf den auf diese Weise erfassten Fahrerdaten können in besonders zuverlässiger Weise Informationen über den Fahrer ermittelt werden, da einerseits die von der Funktionsschicht 12 reflektierte erste Reflexionsstrahlung 14 einen Strahlungsanteil hat, der senkrecht auf das Gesicht 23 des Fahrers trifft, und andererseits die von der Funktionsschicht 12 reflektierte dritte Reflexionsstrahlung 16 einen Strahlungsanteil hat, der senkrecht von dem Gesicht 23 des Fahrers 3 reflektiert wurde. Eigenheiten des Gesichts, wie Mimik, und Augenbewegungen können somit besonders gut und zuverlässig ermittelt werden. Zudem können die Strahlungsquelle 7 und der Strahlungsempfänger 8 im hinteren Bereich der Konsole 6 angeordnet werden, so dass sie in das Innere des Fahrzeugs gut integrierbar sind und die Gestaltung des Designs im Fahrzeu- ginnern nicht stören.
Für eine Verbundscheibe wie in Figur 4a gezeigt, wurde die Transmission und Reflexion von einfallender Strahlung bestimmt. Hierbei bestand die Außenscheibe 9 aus Kalk-Natron-Glas und hatte eine Dicke von 2,1 mm und die Innenscheibe 10 bestand ebenso aus Kalk-Natron-Glas und hatte ein Dicke von 1 ,6 mm. Die beiden Scheiben 9, 10 wurden durch eine PVB-Folie mit Dicke von 0,76 mm laminiert. Die auf Seite IV aufgebrachte Funktionsschicht 12 war eine Low-E-Schicht mit zwei Silberschichten, die durch dielektrische Schichten voneinander getrennt waren.
In Figur 5 ist das Transmissionsspektrum einer solchen Windschutzscheibe 5 dargestellt, wobei der transmittierte Strahlungsanteil T und der reflektierte Strahlungsanteil R jeweils in % der einfallenden Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge dargestellt sind. Erkennbar hat die Funktionsschicht 12 bei sichtbarem Licht eine hohe Transmission, jedoch eine sehr geringe Reflektivität (<10%), wohingegen im infraroten Wellenlängenbereich die Transmission sehr gering und die Reflektivität hoch ist. Die Funktionsschicht 12 kann somit gut dazu verwendet werden, Infrarotstrahlung auf das Gesicht des Fahrers 3 zu reflektieren und vom Gesicht des Fahrers 3 reflektierte Infrarotstrahlung wieder zu reflektieren.
In Figur 6 ist das Verfahren zum Überwachen eines Fahrers veranschaulicht.
Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte: a) Aussenden von Infrarotstrahlung 13 auf eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht 12 mit Sonnenschutzwirkung einer Windschutzscheibe 5, derart, dass von der Funktionsschicht 12 reflektierte Infrarotstrahlung als erste Reflexionsstrahlung 14 auf das Gesicht des Fahrers 3 trifft, wobei die erste Reflexionsstrahlung 14 vom Gesicht des Fahrers 3 als zweite Reflexionsstrahlung 15 auf die Funktionsschicht 12 trifft und von der Funktionsschicht 12 als dritte Reflexionsstrahlung 16 reflektiert wird, b) Empfangen der dritten Reflexionsstrahlung 16, c) Ermitteln von Informationen über den Fahrer 3, d) Ausführen einer Aktion und/oder Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Signals auf Basis der ermittelten Informationen über den Fahrer 3.
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs in vorteilhafter weise eine sehr genaue Ermittlung von Eigenheiten des Gesichts eines Fahrers, insbesondere die Erkennung von Mimik und Augenbewegungen, möglich ist. Im Unterschied zu herkömmlichen Systemen kann die auf dem Gesicht auftreffende Infrarotstrahlung einen Strahlungsanteil aufweisen, der senkrecht auf das Gesicht des
Fahrers auftrifft. Ebenso kann vom Gesicht reflektierte Infrarotstrahlung erfasst werden, die einen Strahlungsanteil aufweist, der senkrecht vom Gesicht des Fahrers reflektiert wird. Zudem können sowohl Strahlungsquelle als auch Strahlungsempfänger so in das technische Umfeld integriert werden, dass sie für die Fahrzeuginsassen praktisch nicht sichtbar sind, was für die technische Implementierung der erfindungsgemäßen Anordnung auch in Hinsicht auf das Design des Fahr- zeuginnern Vorzüge bringt.
Bezugszeichenliste
1 Anordnung
2 Fahrzeug
3 Fahrer
4 Lenkrad
5 Windschutzscheibe
6 Konsole
7 Strahlungsquelle
8 Strahlungsempfänger
9 Außenscheibe
10 Innenscheibe
11 Zwischenschicht
12 Funktionsschicht
13 Infrarotstrahlung
14 erste Reflexionsstrahlung
15 zweite Reflexionsstrahlung
16 dritte Reflexionsstrahlung
17 Rückspiegel
18 A-Säule
19 Lenkradsäule
20 erster Teilbereich
21 zweiter Teilbereich
22 Reflexionsbereich
23 Gesicht
100 Fahrerassistenzsystem
Claims
1. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2), umfassend: eine Strahlungsquelle (7) zum Aussenden von Infrarotstrahlung (13), einen Strahlungsempfänger (8) zum Empfangen von Infrarotstrahlung (16), eine Windschutzscheibe (5) aus einer Außenscheibe (9) und einer Innenscheibe (10), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (11) miteinander verbunden sind, wobei die Windschutzscheibe (5) mindestens eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht (12) aufweist, wobei die Strahlungsquelle (7) so angeordnet ist, dass Infrarotstrahlung (13) von der Funktionsschicht (12) als erste Reflexionsstrahlung (14) auf das Gesicht eines Fahrers (3) reflektiert werden kann, die erste Reflexionsstrahlung (14) vom Gesicht des Fahrers (3) als zweite Reflexionsstrahlung (15) auf die Funktionsschicht (12) reflektiert werden kann, und wobei der Strahlungsempfänger (8) so angeordnet ist, dass die von der Funktionsschicht (12) als dritte Reflexionsstrahlung (16) reflektierte zweite Reflexionsstrahlung (15) zum Strahlungsempfänger (8) reflektiert und vom Strahlungsempfänger (8) empfangen werden kann.
2. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach Anspruch 1 , bei welcher die Strahlungsquelle (7) so angeordnet ist, dass die erste Reflexionsstrahlung (14) einen Strahlungsanteil aufweist, der senkrecht auf das Gesicht (23) des Fahrers (3) treffen kann.
3. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Strahlungsempfänger (8) so angeordnet ist, dass dritte Reflexionsstrahlung (16) als reflektierte zweite Reflexionsstrahlung (15) empfangen werden kann, wobei die zweite Reflexionsstrahlung (15) einen Strahlungsanteil aufweist, der senkrecht vom Gesicht (23) reflektiert wurde.
4. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Strahlungsquelle (7) so angeordnet ist, dass die erste Reflexionsstrahlung (14) von einem ersten Teilbereich (20) der Windschutzscheibe reflektiert wird, der sich zumindest teilweise aus einer horizontalen Projektion des Gesichts des Fahrers (3) auf die Windschutzscheibe ergibt.
5. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der Strahlungsempfänger (8) so angeordnet ist, dass die dritte Reflexionsstrahlung (16) von einem zweiten Teilbereich (21) der Windschutzscheibe reflektiert wird, der sich zumindest teilweise aus einer horizontalen Projektion des Gesichts des Fahrers auf die Windschutzscheibe ergibt.
6. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Funktionsschicht (12) auf einer dem Innenraum des Fahrzeugs (2) zugewandten Seite der Innenscheibe (10) angeordnet ist.
7. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach Anspruch 6, bei welcher die Funktionsschicht (12) eine niedrig-emissive Funktionsschicht ist.
8. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Funktionsschicht (12) auf einer der jeweiligen anderen Scheibe zugewandten Oberfläche von Innenscheibe (10) oder Außenscheibe (9) angeordnet ist.
9. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach Anspruch 8, bei welcher die Funktionsschicht (12) eine Funktionsschicht mit Sonnenschutzwirkung ist.
10. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Funktionsschicht (12) großflächig auf der Außenscheibe (9) oder Innenscheibe (10) angeordnet ist.
11 . Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Funktionsschicht (12) nur auf einem ersten Teilbereich (20) angeordnet ist, der einer Reflexion der ersten Reflexionsstrahlung (14) dient, und/oder bei welcher die Funktionsschicht (12) nur auf einem zweiten Teilbereich (21) angeordnet ist, der einer Reflexion der dritten Reflexionsstrahlung (16) dient.
12. Anordnung (1) für Fahrerassistenzsystem (100) eines Fahrzeugs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei welcher die Funktionsschicht (12) eine, zwei, drei, vier oder mehr Silberfunktionsschichten aufweist, die durch dielektrische Schichten voneinander getrennt sind.
13. Fahrerassistenzsystem (100) mit Infrarot-basierter Überwachungsfunktion für Fahrer (3) eines Fahrzeugs (2), umfassend: eine Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mindestens einen Aktor und/oder mindestens eine Signalausgabevorrichtung, eine elektronische Kontrolleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, auf Basis eines Ausgangssignals des Strahlungsempfängers Informationen über den Fahrer zu ermitteln und auf Basis der ermittelten Informationen ein elektrisches Signal an den mindestens einen Aktor zum Ausführen einer mechanischen Aktion und/oder an die mindestens eine Signalausgabevorrichtung zum Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Signals abzugeben.
14. Verfahren zur Überwachung eines Fahrers (3) eines Fahrzeugs (2), welches die folgenden Schritte umfasst: a) Aussenden von Infrarotstrahlung (13) auf eine Infrarotstrahlung reflektierende Funktionsschicht (12) einer Windschutzscheibe (5), derart, dass von der Funktionsschicht (12) reflektierte Infrarotstrahlung als erste Reflexionsstrahlung (14) auf das Gesicht des Fahrers (3) trifft, wobei die erste Reflexionsstrahlung (14) vom Gesicht des Fahrers (3) als zweite Reflexionsstrahlung (15) auf die Funktionsschicht (12) trifft und von der Funktionsschicht (12) als dritte Reflexionsstrahlung (16) reflektiert wird, b) Empfangen der dritten Reflexionsstrahlung (16), c) Ermitteln von Informationen über den Fahrer (3), d) Ausführen einer Aktion und/oder Ausgeben eines optischen und/oder akustischen Signals auf Basis der ermittelten Informationen über den Fahrer (3).
15. Verwendung der Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Fahrerassistenzsystem mit Infrarot-basierter Überwachung eines Fahrers (3) eines Fahrzeugs für den Verkehr zu Lande, zu Wasser oder in der Luft.
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