DE102005005317A1 - Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug Download PDF

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DE102005005317A1
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Takekazu Kariya Terui
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Abstract

Eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug unmfasst einen Lichtemitter (2), der mit einem Emissionsfenster (1d) abgedeckt ist, einen Lichtrezeptor (6), der mit einem Empfangsfenster (1e) abgedeckt ist, einen Emitter für Licht zum Erfassen eines Defekts (11a, 11b), einen Rezeptor für Licht zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) und eine Schaltung (5) zur Erfassung von Brüchen. Der Lichtemitter (2) emittiert ein Licht vor dem Fahrzeug. Der Lichtrezeptor (6) empfängt das Licht, das von einem Objekt reflektiert wird. Der Emitter für Licht zur Erfassung eines Defekts (11a, 11b) emittiert ein Licht zur Erfassung in eine Seite des Emissionsfensters und/oder Empfangsfensters (1d, 1e). Der Rezeptor für Licht zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) empfängt das Licht zur Erfassung, das durch das Emissions- und/oder Empfangsfenster (1d, 1e) übertragen wird, an einer anderen Seite. Die Schaltung (5) zur Erfassung von Brüchen bestimmt, ob das Emissions- und/oder Empfangsfenster (1d, 1e) einen oder mehrere Brüche aufweist, basierend auf dem Licht zur Erfassung, das durch den Rezeptor für das Licht zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) empfangen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug, die besonders zur Erfassung einer Distanz zu einem vorausfahrenden Fahrzeug unter Verwendung einer elektromagnetischen Welle geeignet ist.
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach dem Stand der Technik emittiert intermittierend eine Laserlicht und erfasst das Laserlicht, das durch ein Hindernis wie etwa ein vorausfahrendes Fahrzeug reflektiert wird, um eine Distanz zu dem Hindernis basierend auf einer Zeitdifferenz zwischen der Ausstrahlung und der Erfassung des Laserlichts zu bestimmen.
  • Die JP 2002-031685 A offenbart eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug, die einen Lichtemitter zum Emittieren von Laserlicht umfasst, einen drehbar gelagerten Polygonspiegel zum Reflektieren des Laserlichts in einen Abtastbereich vor dem Fahrzeug und einen Fotorezeptor zum Erfassen des Laserlichts, welches durch ein Hindernis reflektiert wird.
  • Die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten, die harten Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, während das Fahrzeug sich bewegt, enthält Abtastmechanismen, optische Vorrichtungen und elektrische Schaltungen wie beispielsweise diejenigen, die oben beschrieben wurden, in einem Gehäuse, um diese vor Schmutz, umherfliegenden Steinen und Wasser zu schützen. Zusätzlich weist das Gehäuse einen Bereich für die Emission von Licht und einen Bereich für das Empfangen von Licht auf, die aus einem transparenten Material hergestellt sind.
  • Wenn die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten zum Erfassen des Vorhandenseins und/oder einer Distanz zu einem Hindernis vor dem Fahrzeug verwendet wird, wird die Vorrichtung an einer Stirnseite des Fahrzeugs installiert. Somit werden die Fenster für die Emission von Licht und das Empfangen von Licht der Vorrichtung oft durch umherfliegende Steine und andere lose Ablagerungen beschädigt, die üblicherweise auf Straßen zu finden sind.
  • Falls die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten aufgrund der Beschädigung aufhört, zu arbeiten, schaltet eine elektronische Kontrolleinheit ("electric control unit" ECU) die Vorrichtung ab und alarmiert einen Fahrer des Fahrzeugs, dass die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten eine Fehlfunktion aufweist.
  • Jedoch kann die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten fortfahren, zu arbeiten, während das Fenster für die Emission und/oder das Fenster für das Empfangen von Licht Brüche aufweist. In diesem Fall können die Bruchstellen es ermöglichen, dass Schmutz und/oder Wasser in die Vorrichtung eintritt und dabei eine Kondensation oder Rost verursacht, die bzw. der sich auf den Vorrichtungen in der Vorrichtung sammelt. Dies verschlechtert die Leistung der Vorrichtung im Betrieb, so dass es zu einer fehlerhaften Distanzerfassung und/oder einer Verringerung des Erfassungsbereichs kommen kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, die einen Bruch in einem Fenster zur Emission von Licht und/oder einem Fenster zum Empfangen von Licht der Vorrichtung erfassen kann.
  • Um obige Aufgabe zu lösen, umfasst eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach der vorliegenden Erfindung einen Bereich zur elektromagnetischen Emission, einen Bereich zum elektromagnetischen Empfang, ein Emissionsfenster, ein Empfangsfenster, einen Bereich zum Emittieren von Licht zur Erfassung eines Defekts, einen Bereich zum Empfangen von Licht zur Erfassung eines Defekts und einem Bereich zur Erfassung eines Bruchs.
  • Der Bereich zur elektromagnetischen Emission emittiert eine elektromagnetische Welle vor dem Fahrzeug. Der Bereich zum elektromagnetischen Empfang empfängt die elektromagnetische Welle anschließend, die durch ein Objekt reflektiert wird, welches sich vor dem Fahrzeug befindet. Das Emissionsfenster bedeckt den Bereich zur elektromagnetischen Emission und ermöglicht den Durchgang der elektromagnetischen Welle hierdurch. Das Empfangsfenster deckt den Bereich zum elektromagnetischen Empfang ab und ermöglicht den Durchgang der elektromagnetischen Welle hierdurch.
  • Der Bereich zum Emittieren von Licht zur Erfassung eines Defekts emittiert ein Licht zur Erfassung in eine Seite von wenigstens dem Emissionsfenster und dem Empfangsfenster. Der Bereich zum Empfangen von Licht zur Erfassung eines Defekts empfängt das Licht zur Erfassung, das durch den Bereich zum Emittieren von Licht zur Erfassung eines Defekts übertragen wird, an einer zweiten Seite des Emissionsfensters und/oder des Empfangsfensters. Der Bereich zur Erfassung eines Bruchs bestimmt, ob das Emissionsfenster und/oder das Empfangsfenster eine Bruchstelle aufweist, basierend auf dem Licht zur Erfassung, welches durch den Bereich zum Empfang von Licht empfangen wird.
  • Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich ebenso wie Verfahren zum Betreiben und die Funktion der entsprechenden Teile aus dem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen, welche zusammen die vorliegende Anmeldung bilden. In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung längs der Linie I-I in 2;
  • 2 eine teilweise verdeckte Draufsicht auf die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine Rückansicht der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach den 1 und 2, wobei ein zweiter Bereich entfernt ist;
  • 4A eine Endansicht eines Fensters, welches einem Prozess zur Erfassung eines Bruchs entsprechend der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach 1 unterzogen wird; und
  • 4B eine Endansicht eines gebrochenen Fensters, welches einem Prozess der Erfassung eines Bruchs entsprechend der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach 1 unterzogen wird;
  • 5 ein schematisches Diagramm eines Bereichs zur Erfassung eines Bruchs der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach 1;
  • 6 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine zweite Ausführung einer Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß den Prinzipen vorliegenden Erfindung;
  • 7A eine Endansicht eines Fensters, welches einem Prozess der Erfassung eines Bruchs entsprechend der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach 6 unterzogen wird; und
  • 7B eine Endansicht eines gebrochenen Fensters, welches einem Prozess zur Erfassung eines Bruchs entsprechend der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach 6 unterzogen wird.
  • 1 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der ersten Ausführung. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten. In 1 fällt die rechte Seite mit einer Seite vor dem Fahrzeug zusammen. Die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten ist an einem Fahrzeug angeordnet und dient als eine Laser- oder Radarvorrichtung zum Messen einer Distanz zwischen dem Fahrzeug und einem anderen Fahrzeug in einem Regelsystem zum adaptiven Fahren.
  • Ein Gehäuse 1 der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten ist eine Plastikbox. Das Gehäuse 1 umfasst einen ersten Bereich 1a und einen zweiten Bereich 1b. Der erste Bereich 1a ist ein Container, der an einer Rückseite eine Öffnung aufweist, wenn er auf dem Fahrzeug installiert ist, und Komponenten beinhaltet, die nachfolgend beschrieben werden.
  • Der erste Bereich 1a weist einen allgemein schwarz gefärbten Plastikbereich 1c auf, ein Fenster 1d zum Emittieren von Licht, und ein Fenster 1e zum Empfangen von Licht. Das Fenster 1d zum Emittieren von Licht und das Fenster 1e zum Empfangen von Licht sind an einer vorderen Seite des Gehäuses 1 angeordnet, wenn dieses an dem Fahrzeug angeordnet ist. Das Fenster 1d zum Emittieren von Licht und das Fenster 1e zum Empfangen von Licht sind allgemein vertikal angeordnet, obwohl das Fenster 1d zum Emittieren von Licht leicht abgeschrägt ist, und sie sind aus einem transparenten Material wie beispielsweise Glas oder Acryl hergestellt.
  • 3 zeigt eine Rückansicht der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei der zweite Bereich 1b entfernt ist, um das Innere des ersten Bereichs 1a freizulegen. Der erste Bereich 1a umfasst zwei allgemein rechtwinklige Rahmen 1f und 1g, die darin angeordnet sind und das Fenster 1d zur Emission von Licht bzw. das Fenster 1e zum Empfangen von Licht enthalten. Jeder der Rahmen 1f und 1g umfasst ein Paar von einander gegenüberliegenden Lücken, die ein Paar von einander gegenüberliegenden Vorsprüngen 1h bzw. 1i aufnehmen, die an dem Fenster 1d zur Emission von Licht bzw. dem Fenster 1e zum Empfangen von Licht ausgebildet sind.
  • Die Rahmen 1f bzw. 1g enthalten das Fenster 1d zur Emission von Licht bzw. das Fenster 1e zum Empfangen von Licht, so dass seitliche Stirnseiten der Vorsprünge 1h, 1i an gegenüberliegenden Seiten der Rahmen 1f, 1g frei liegen. Imaginäre Linien (nicht dargestellt), die sich zwischen den Vorsprüngen 1h, 1i erstrecken, gehen durch einen allgemein zentralen Bereich des Fensters 1d zur Emission von Licht und des Fensters 1e zum Empfangen von Licht.
  • Wieder bezugnehmend auf 2 ist der zweite Bereich 1b des Gehäuses 1 aus Plastik hergestellt und hält einen Stecker 1j, der teilweise von diesem hervorsteht. Der Stecker 1j wird verwendet, um eine elektrische Kommunikation zwischen der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten und einer zentralen elektronischen Kontrolleinheit (ECU) des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen.
  • Nun wieder bezugnehmend auf 1 umfasst das Gehäuse 1 einen Lichtemitter 2, einen Reflektor 3, einen Polygonspiegel 4 und eine Steuerkarte 5 in seinem unteren Bereich. Die Steuerkarte 5 umfasst einen Steuerbereich zum Steuern der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten. Das Gehäuse 1 umfasst weiter einen Fotorezeptor 6 in seinem oberen Bereich, der dem Fenster 1e zum Empfangen von Licht zugewandt ist.
  • Der Lichtemitter 2 emittiert ein Laserlicht auf den Reflektor 3 entsprechend Steuersignalen, die durch den Steuerbereich der Steuerkarte 5 gesendet werden. Bei einer Ausführung erzeugt eine Laserdiode ein gepulstes Laserlicht und dient als der Lichtemitter 2. Der Reflektor 3 reflektiert das Laserlicht, welches durch den Lichtemitter 2 emittiert wird, hin zu dem Polygonspiegel 4. Ein Halter 7 stützt drehbar den Reflektor 3. Ein Aktuator stellt einen vertikalen Reflexionswinkel des Reflektors 3 entsprechend Steuersignalen ein, die durch den Steuerbereich der Steuerkarte 5 geschickt werden. In einer Ausführung weist der Reflektor 3 einen Schwenkbereich von ungefähr ± 1 Grad auf.
  • Der Polygonspiegel 4 ist eine allgemein kegelstumpfförmige hexagonale Pyramide. Der Polygonspiegel 4 ist über der Steuerkarte 5 so gelagert, dass er sich um eine Achse der Pyramide drehen kann. Ein Aktuator dreht den Polygonspiegel 4 um die Achse entsprechend Steuersignalen, die durch den Steuerbereich der Steuerkarte 5 gesendet werden. Somit kann jede seitliche Oberfläche des Polygonspiegels 4 als ein reflektierender Spiegel fungieren.
  • Genauer gesagt, reflektiert der Polygonspiegel 4 das Laserlicht, welches von dem Reflektor 3 empfangen wird, nach vorne zu dem Frontbereich des Fahrzeugs durch das Fenster 1d zum Emittieren von Licht. Der Aktuator ändert einen Reflexionswinkel des Laserlichts, indem er die Orientierung um die Rotationsachse des Polygonspiegels 4 ändert, um den Emissionswinkel des Laserlichts einzustellen, um einen vorbestimmten Bereich im Frontbereich vor dem Fahrzeug abzutasten.
  • Die Steuerkarte 5 umfasst eine Mehrzahl von Vorrichtungen, die den Steuerbereich bilden, wie etwa ein Bereich zur Erfassung einer Distanz und einen Bereich zur Erfassung eines Bruchs. Der Bereich zur Erfassung einer Distanz berechnet eine Distanz zwischen dem Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug. Der Bereich zur Erfassung eines Bruchs kann so betrieben werden, dass er bestimmt, ob das Fenster 1d zur Emission von Licht oder das Fenster 1e zum Empfangen von Licht gebrochen ist. Der Steuerbereich erzeugt Steuersignale, um die Vorrichtungen einschließlich dem Lichtemitter 2, dem Reflektor 3 und dem Polygonspiegel 4 zu betätigen. Der Steuerbereich empfängt auch Signale von Sensoren wie etwa dem Fotorezeptor 6 und den Fotorezeptoren 12a, 12b. Der Steuerbereich verwendet diese Information, um die Distanz zu dem vorausfahrenden Fahrzeug zu berechnen und das Vorhandensein eines Bruchs in dem Fenster 1d zur Emission von Licht oder dem Fenster 1e zum Erfassen von Licht zu erfassen.
  • Der Fotorezeptor 6 ist allgemein über dem Polygonspiegel 4 angeordnet und in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet. Der Fotorezeptor 6 umfasst eine Fresnellinse 6a und eine Vorrichtung 6b zur Fotorezeption wie etwa eine Fotodiode. Es sei angemerkt, dass der Fotorezeptor 6 auch zusätzliche Elemente oder Ersatzelemente umfassen kann, die erforderlich sein können, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Die Fresnellinse 6a lenkt das Laserlicht, das durch das Fenster 1e zum Empfang von Licht eintritt, auf die Vorrichtung 6b zur Fotorezeption. Die Vorrichtung 6b zur Fotorezeption erzeugt einen Ausgabestrom oder eine Ausgabespannung entsprechend einer Intensität des Laserlichts, welches durch den Fresnellinse 6a gesammelt wird. Der Ausgabestrom oder die Ausgabespannung wird an den Steuerbereich gesendet.
  • Das Gehäuse 1 umfasst weiterhin LEDs ("light-emitting diodes") 11a, 11b (die in 2 und 3 gezeigt sind) und die Fotorezeptoren 12a, 12b. Die LEDs 11a, 11b dienen als Bereich zum Emittieren von Licht zur Erfassung eines Defekts bei der vorliegenden Erfindung. Die Fotorezeptoren 12a, 12b dienen als der Bereich zum Empfangen von Licht zur Erfassung eines Defekts bei der vorliegenden Erfindung. Die LEDs 11a, 11b und die Fotorezeptoren 12a, 12b werden zusammen mit dem Bereich zur Erfassung eines Bruchs des Steuerbereichs der Steuerkarte 5 verwendet, um das Vorhandensein eines Bruchs in dem Fenster 1d zur Emission von Licht und/oder dem Fenster 1e zum Empfangen von Licht zu erfassen. Die LEDs 11a, 11b und die Fotorezeptoren 12a, 12b sind in der Nähe der Fenster 1d zur Emission von Licht und 1e zum Empfangen von Licht angeordnet, wie in 3 gezeigt.
  • Genauer gesagt, ist die LED 11a in der Nähe des einen Vorsprungs 1h des Fensters 1d zur Emission von Licht angeordnet und der Fotorezeptor 12a ist in der Nähe des gegenüberliegenden Vorsprungs 1h des Fensters 1d zur Emission von Licht angeordnet. Darüber hinaus ist die LED 11b in der Nähe des einen Vorsprungs 1i des Fensters 1e zum Empfang von Licht angeordnet und der Fotorezeptor 12b ist in der Nähe des gegenüberliegenden Vorsprungs 1i des Fensters 1e zum Empfang von Licht angeordnet. Somit tritt Licht, welches von den LEDs 11a bzw. 11b emittiert wird, in das Fenster 1d zur Emission von Licht bzw. das Fenster 1e zum Empfang von Licht über den einen Vorsprung 1h bzw. 1g ein und wird von den Fotorezeptoren 12a bzw. 12b empfangen, die an den gegenüberliegenden Vorsprüngen 1h bzw. 1i angeordnet sind.
  • Nachfolgend wird näher erläutert wie die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten arbeitet.
  • Beispielsweise arbeitet, während ein Regelsystem zur adaptiven Fahrregelung in Betrieb ist, der Bereich zur Erfassung einer Distanz des Steuerbereichs der Steuerkarte 5, um die Distanz zwischen dem Fahrzeug und einem vorderen Fahrzeug zu erfassen.
  • Zunächst emittiert der Lichtemitter 2 Laserlicht vor dem Fahrzeug über den Reflektor 3, den Polygonspiegel 4 und das Fenster 1d zur Emission von Licht. Wenn ein Hindernis wie etwa ein vorderes Fahrzeug das Laserlicht reflektiert, tritt das reflektierte Laserlicht durch das Fenster 1e zum Empfang von Licht ein und wird durch den Fotorezeptor 6b empfangen.
  • Somit erzeugt der Fotorezeptor 6b einen Ausgabestrom oder eine Ausgabespannung entsprechend der Intensität des empfangenen Laserlichts. Die Steuerschaltung erfasst den Ausgabestrom oder die Ausgabespannung und berechnet die Distanz D zwischen dem Fahrzeug und dem vorderen Fahrzeug basierend auf einer Zeitdifferenz T zwischen der Emission und dem Empfang des Laserlichts. Hierzu lautet beispielsweise eine Gleichung:
    D = C × T/2, wobei C die Geschwindigkeit des Laserlichts ist.
  • Somit wird die Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem vorderen Fahrzeug erfasst. Die Distanz wird über den Stecker 1j an bestimmte Vorrichtungen übertragen, die außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind, wie beispielsweise eine ECU für den Motor und/oder eine ECU für das Bremssystem. Somit steuert die ECU den Motor und/oder die ECU für das Bremssystem die Motorleistung und/oder die Stärke des Bremsens, um die Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem vorderen Fahrzeug bei einem vorbestimmten Wert zu halten.
  • Darüber hinaus aktiviert das Einschalten des Regelsystems zur adaptiven Fahrregelung auch den Bereich zur Erfassung eines Bruchs des Steuerbereichs, so dass er einen Prozess zur Erfassung eines Bruchs ausführt. 4A zeigt einen optischen Pfad des Prozesses zur Erfassung eines Bruchs, wenn das Fenster 1d zum Emittieren von Licht oder das Fenster 1e zum Empfangen von Licht nicht gebrochen ist. 4B zeigt einen optischen Pfad bei dem Prozess zur Erfassung eines Bruchs, wenn das Fenster 1d zum Emittieren von Licht oder das Fenster 1e zum Empfangen von Licht gebrochen ist. Nachfolgend wird der Prozess zur Erfassung eines Bruchs näher erläutert. Es sei darauf hingewiesen, dass der Prozess zur Erfassung eines Bruchs, der für das Fenster 1d zum Emittieren von Licht und das Fenster 1e zum Empfangen von Licht durchgeführt wird, identisch ist und daher nur ein Prozess mit Bezug auf beide Fenster 1d und 1e beschrieben wird, wie in 4 gezeigt.
  • Wenn das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht nicht gebrochen ist, wie in 4A gezeigt, tritt das Licht, welches durch die LED 11a bzw. 11b emittiert wird, in das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht an dem einen Vorsprung 1h bzw. 1i ein, wie vorstehend beschrieben und in 3 gezeigt. Das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht überträgt das Licht zu dem gegenüberliegenden Vorsprung 1h bzw. 1i. Das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht weist keine Lichtabschirmung oder einen diffusen Bereich auf und überträgt daher 100% des Lichts, welches durch den einen Vorsprung 1h bzw. 1i eintritt, zu dem gegenüberliegenden Vorsprung 1h bzw. 1i. Der Fotorezeptor 12a bzw. 12b empfängt das Licht, welches den anderen Vorsprung 1h bzw. 1i erreicht und gibt einen Ausgabestrom oder eine Ausgabespannung aus, die einen Wert aufweisen, der auf der Intensität des Lichts basiert. Der Ausgabestrom oder die Ausgabespannung, die durch den Fotorezeptor 12a bzw. 12b erzeugt wird, wird dann als ein Signal zur Erfassung eines Bruchs an den Steuerbereich der Steuerkarte 5 gesendet.
  • Wenn das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht gebrochen ist, wie in 4B gezeigt, tritt das Licht, welches von der LED 11a bzw. 11b emittiert wird, in das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht an dem einen Vorsprung 1h bzw. 1i auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben ein. Jedoch schneiden die Brüche in dem Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht das Licht ab oder streuen es. Somit führen Brüche dazu, dass die Intensität des Lichts, welches von den gegenüberliegenden Vorsprüngen 1h bzw. 1i empfangen wird, auf allgemein 50% von dem reduziert werden, das empfangen wird, wenn das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht nicht gebrochen ist. Der Fotorezeptor 12a bzw. 12b erzeugt dann einen Ausgabestrom oder eine Ausgabespannung basierend auf der Intensität des empfangenen Lichts. Der Erfassungsstrom oder die Erfassungsspannung, die durch den Fotorezeptor 12a bzw. 12b ausgegeben werden, werden als ein Signal zur Erfassung eines Bruchs an den Steuerbereich eingegeben, der auf der Steuerkarte 5 angeordnet ist.
  • Der Bereich zur Erfassung eines Bruchs des Steuerbereichs der Steuerkarte 5 bestimmt, ob das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht gebrochen ist, basierend auf dem Signal zur Erfassung eines Bruchs, welches von dem Fotorezeptor 12a bzw. 12b geschickt wird. Der Bereich zur Erfassung eines Bruchs der Steuerkarte umfasst auch eine Vorrichtung zum Vergleichen 13, die in 5 gezeigt ist. Die Vorrichtung zum Vergleichen 13 realisiert den Bereich zur Erfassung eines Bruchs. Der Bereich zur Erfassung eines Bruchs vergleicht die Spannungsausgabe durch den Fotorezeptor 12a bzw. 12b mit einer Referenzspannung oder transformiert den Ausgabestrom in eine Ausgabespannung, um diese mit der Referenzspannung zu vergleichen. Der Bereich zur Erfassung eines Bruchs bestimmt, dass das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht nicht gebrochen ist, wenn die Ausgabespannung größer als die Referenzspannung ist, und bestimmt, dass das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht gebrochen ist, wenn die erfasste Spannung kleiner als die Referenzspannung ist.
  • Es sei angemerkt, dass die Referenzspannung gleich einem Wert der Ausgabespannung gesetzt sein kann, die erzeugt wird, wenn das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht nur eine Bruchstelle aufweist. Alternativ kann die Referenzspannung gleich einem Wert der Ausgabespannung gesetzt sein, die erzeugt wird, wenn das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht mehrere Brüche aufweist, wodurch die Leistung der Erfassung von Objekten sich reduziert.
  • Der Prozess zur Erfassung von Brüchen kann Brüche in dem Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht wie vorstehend beschrieben erfassen. Wenn der Steuerbereich das Vorhandensein eines Bruchs in dem Fenster 1d zur Emission von Licht oder dem Fenster 1e zum Empfangen von Licht erfasst, gibt der Steuerbereich ein Signal an die ECU des Fahrzeugs aus, die dieses anzeigt, und zwar über den Stecker 1j. Das Signal aktiviert eine Alarmleuchte (nicht dargestellt), die auf einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet ist, und/oder eine Informationsleuchte, die auf einem Armaturenbrett bzw. einem Tachometer angeordnet ist, um den Fahrer zu informieren, ob der Betrieb der Fahrregelung ausführbar ist oder nicht.
  • Wie vorstehend beschrieben bestimmt die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der ersten Ausführung, ob das Fenster 1d zum Emittieren von Licht oder das Fenster 1e zum Empfangen von Licht gebrochen ist. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Licht in eine Seite des Fensters 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht emittiert wird und das Licht an dessen anderer Seite empfangen wird. Indem das gebrochene Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht repariert oder ersetzt wird, ist es möglich, zu verhindern, dass die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten einen weiteren Schaden aufgrund des Eintretens von Schmutz oder Wasser und/oder der Ansammlung von Rost erleidet, was alles die Leistung der Vorrichtung beeinträchtigen kann.
  • 6 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht einer zweiten Ausführung einer Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der vorliegenden Erfindung. 7A zeigt einen optischen Weg, der durch ein Fenster 1d zur Emission von Licht und ein Fenster 1e zum Empfang von Licht erzeugt wird, das nicht gebrochen ist. 7B zeigt einen optischen Weg, der durch ein Fenster 1d zur Emission von Licht oder ein Fenster 1e zum Empfang von Licht erzeugt wird, das gebrochen ist. Die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß dieser Ausführung weist allgemein denselben Aufbau wie nach der ersten Ausführung auf, ausgenommen den Anordnungen der Fotorezeptoren 12a, 12b. Die folgende Beschreibung beschränkt sich auf die Bereiche der zweiten Ausführung, die sich von der ersten Ausführung unterscheiden.
  • Wie in 6 gezeigt, sind die Fotorezeptoren 12a, 12b so angeordnet, dass sie Licht empfangen, welches von einer hinteren Oberfläche der Fenster 1d zur Emission von Licht oder 1e zum Empfang von Licht emittiert wird. Genauer gesagt liegt jeder der Fotorezeptoren 12a bzw. 12b allgemein zentralen Bereichen des Fensters 1d zum Emittieren von Licht bzw. 1e zum Empfangen von Licht gegenüber. Dies ist die Stelle, an der Brüche normalerweise auftreten, im Gegensatz zu anderen Bereichen der Fenster 1d zum Emittieren von Licht und 1e zum Empfangen von Licht. Daher dient diese Anordnung der Fotorezeptoren 12a, 12b zur Erfassung der Brüche, die in dem mittleren bzw. zentralen Bereich des Fensters 1d zum Emittieren von Licht bzw. 1e zum Empfangen von Licht auftreten.
  • Wenn das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht keine Brüche aufweist, wie in 7A gezeigt, geht das Licht, welches von der LED 11a bzw. 11b emittiert wird, direkt durch diese hindurch. Somit empfängt der Fotorezeptor 12a bzw. 12b kein Licht. Der Fotorezeptor 12a bzw. 12b erzeugt dann einen Ausgabestrom oder eine Ausgabespannung, der bzw. die einen Wert aufweist, der der Intensität des empfangenen Lichts entspricht, der sehr klein oder nahe Null ist. Der Ausgabestrom bzw. die Ausgabespannung wird als das Erfassungssignal an den Steuerbereich der Steuerkarte 5 geschickt.
  • Wenn das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht gebrochen ist, wie in 7B gezeigt, streut die Bruchstelle das Licht, das durch die LED 11a bzw. 11b emittiert wird und zwingt das Licht dazu, aus der hinteren Oberfläche des Fensters 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht auszutreten. Somit empfängt der Fotorezeptor 12a bzw. 12b das Licht, das durch die Bruchstellen gestreut ist. Der Fotorezeptor 12a bzw. 12b erzeugt dann einen Ausgabestrom oder eine Ausgabespannung basierend auf der Intensität des empfangenen Lichts. Der Ausgabestrom bzw. die Ausgabespannung wird als das Erfassungssignal an den Steuerbereich eingegeben, der sich auf der Steuerkarte 5 befindet.
  • Der Bereich zur Erfassung von Brüchen des Steuerbereichs bestimmt, ob das Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht gebrochen ist, basierend auf den Erfassungssignalen, die von dem Fotorezeptor 12a bzw. 12b geschickt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben erfasst die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung das Vorhandensein einer Bruchstellen in dem Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht basierend nicht auf der Intensität des Lichts, das durch die gesamte Dicke des Fensters 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht geht, sondern des Lichts, das aus der hinteren Oberfläche des Fensters 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht gestreut wird. Die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der zweiten Ausführung weist daher dieselben Vorteile wie diejenige nach der ersten Ausführung auf.
  • Die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der ersten und der zweiten Ausführung umfasst LEDs 11a und 11b. In alternativen Ausführungen können die LEDs 11a und 11b durch andere Lichtquellen ersetzt sein wie beispielsweise Laser oder irgendeine andere Leuchte, die in der Lage ist, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erfüllen.
  • Darüber hinaus können die Fotorezeptoren 12a bzw. 12b in einer alternativen Ausführung einer Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in Positionen angeordnet sein, die sich von denjenigen in der ersten und zweiten Ausführung unterscheiden. Beispielsweise können sie an oberen und unteren Stirnflächen der Fenster 1d bzw. 1e zum Emittieren bzw. Empfangen von Licht angeordnet sein.
  • Zusätzlich können die Komponenten der Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der ersten und zweiten Ausführung in verschiedener Weise angeordnet sein. Beispielsweise wurden das Fenster 1d zum Emittieren von Licht und das Fenster 1e zum Empfangen von Licht als allgemein vertikal positioniert beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Vorrichtung zur Erfassung von Objekten anwendbar, bei der das Fenster zum Emittieren von Licht und das Fenster zum Empfangen von Licht allgemein horizontal positioniert sind.
  • Die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten gemäß der ersten und der zweiten Ausführung verwendet eine Lichtwelle zur Erfassung eines Objekts. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Vorrichtung zur Erfassung von Objekten anwendbar, die andere elektromagnetische wellen zur Erfassung verwendet, wie beispielsweise Millimeterwellen oder Mikrowellen. D.h., die vorliegende Erfindung ist bei jeder Vorrichtung zur Erfassung von Objekten anwendbar, die eine Distanz zu und/oder das Vorhandensein von einem Objekt erfasst, indem eine elektromagnetische Welle mittels eines Emitters emittiert wird und die elektromagnetische Welle, die von dem Objekt reflektiert wird, mittels eines Rezeptors empfangen wird.
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Lichtemitter 2, der mit einem Emissionsfenster 1d abgedeckt ist, einen Lichtrezeptor 6, der mit einem Empfangsfenster 1e abgedeckt ist, einen Emitter für Licht zum Erfassen eines Defekts 11a, 11b, einen Rezeptor für Licht zur Erfassung eines Defekts 12a, 12b und eine Schaltung 5 zur Erfassung von Brüchen. Der Lichtemitter 2 emittiert ein Licht vor dem Fahrzeug. Der Lichtrezeptor 6 empfängt das Licht, das von einem Objekt reflektiert wird. Der Emitter für Licht zur Erfassung eines Defekts 11a, 11b emittiert ein Licht zur Erfassung in eine Seite des Emissionsfensters und/oder Empfangsfensters 1d, 1e. Der Rezeptor für Licht zur Erfassung eines Defekts 12a, 12b empfängt das Licht zur Erfassung, das durch das Emissions- und/oder Empfangsfenster 1d, 1e übertragen wird, an einer anderen Seite. Die Schaltung 5 zur Erfassung von Brüchen bestimmt, ob das Emissions- und/oder Empfangsfenster 1d, 1e einen oder mehrere Brüche aufweist, basierend auf dem Licht zur Erfassung, das durch den Rezeptor für das Licht zur Erfassung eines Defekts 12a, 12b empfangen wird.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug, die umfasst: einen Bereich zur elektromagnetischen Emission (2) zum Emittieren einer elektromagnetischen Welle vor dem Fahrzeug; einen Bereich zum elektromagnetischen Empfangen (6) zum Empfangen der elektromagnetischen Welle, die von einem Objekt reflektiert wird; ein Emissionsfenster (1d), das den Bereich zur elektromagnetischen Emission (2) abdeckt und ein Durchgang der elektromagnetischen Welle ermöglicht; ein Empfangsfenster (1e), das den Bereich zum elektromagnetischen Empfang (6) abdeckt und einen Durchgang der elektromagnetischen Welle gestattet; einen Bereich zum Emittieren von Licht zur Erfassung eines Defekts (11a, 11b) zum Emittieren eines Lichts zur Erfassung auf eine erste Oberfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e); einen Bereich zum Empfangen von Licht zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) zum Empfangen des Licht zur Erfassung von einer zweiten Oberfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e); und einen Bereich zur Erfassung von Brüchen (5) zur Bestimmung, ob das Emissionsfenster (1d) und/oder das Empfangsfenster (1e) einen Bruch aufweist, basierend auf dem Licht zur Erfassung, das durch den Bereich zum Empfangen von Licht zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) empfangen wird.
  2. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) im wesentlichen parallel und der zweiten Oberfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) gegenüberliegend angeordnet ist.
  3. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche seitliche Endflächen des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) sind.
  4. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zum Emittieren von Licht zur Erfassung eines Defekts (11a, 11b) und der Bereich zum Empfang von Licht zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) im wesentlichen axial fluchtend.
  5. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) im wesentlichen rechtwinklig zu der zweiten Oberfläche angeordnet ist.
  6. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche eine seitliche Stirnfläche und die zweite Oberfläche eine Rückseite des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) ist.
  7. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten für ein Fahrzeug, die umfasst: einen Bereich zur elektromagnetischen Emission (2) zum Emittieren einer elektromagnetischen Welle vor dem Fahrzeug; einen Bereich zum elektromagnetischen Empfangen (6) zum Empfangen der elektromagnetischen Welle, die von einem Objekt reflektiert wird; ein Emissionsfenster (1d), das den Bereich zur elektromagnetischen Emission (2) abdeckt und ein Durchgang der elektromagnetischen welle ermöglicht; ein Empfangsfenster (1d), das den Bereich zum elektromagnetischen Empfang (6) abdeckt und einen Durchgang der elektromagnetischen Welle gestattet; einen Bereich zur Emission von Licht (11a, 11b) zur Erfassung eines Defekts (11a, 11b) zum Emittieren eines Lichts zur Erfassung in eine Stirnfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e); einen Bereich zum Empfang von Licht (12a, 12b) zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) zum Empfangen des Lichts zur Erfassung, das durch den Bereich zur Emission von Licht zur Erfassung eines Defekts (11a, 11b) von einer hinteren Oberfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) übertragen wird; und einen Bereich zur Erfassung eines Bruchs (5) zum Bestimmen, ob das Emissionsfenster (1d) und/oder das Empfangsfenster (1e) einen Bruch aufweist, basierend auf dem Licht zur Erfassung, das durch den Bereich zum Empfang des Lichts zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) empfangen wird.
  8. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zum Empfang von Licht zur Erfassung eines Defekts (12a, 12b) so ausgebildet ist, dass er das Licht zur Erfassung aus einem mittleren Bereich der Seitenfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) empfängt.
  9. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Emissionsfensters (1d) und/oder des Empfangsfensters (1e) im wesentlichen rechtwinklig zu der hinteren Oberfläche angeordnet ist.
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