DE102006003785A1 - Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung vor einer optischen Empfangseinheit, wobei die Abblendvorrichtung ein photochromatisches und/oder ein elektrochromatisches Medium umfasst.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung vor einer optischen Empfangseinheit. Über die Abblendvorrichtung wird die Strahlungsintensität derart gesteuert, dass die optische Empfangseinheit unterhalb des Sättigungsbereichs arbeitet.
- In Kraftfahrzeugen werden optische Sensoren zur Erfassung der Fahrzeugumgebung und des Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Die Informationen über relevante Objekte im und außerhalb des Fahrzeugs werden in sogenannten Fahrerassistenzsystemen in Fahrhilfen umgesetzt, so dass Unfälle vermieden werden, oder wenn das nicht möglich ist, die Schwere des Unfalls und die Unfallfolgen gemildert werden. Zu den Fahrerassistenzsystemen zählen u.a. ACC (Adaptive Cruise Control), Stop & Go-System, Pre-Crash-System, Sitzbelegungserkennung, Fußgängerkollisionsschutz und die Einparkhilfe. Durch die wiederholte Bestimmung des Abstands eines erfassten Objekts zum Fahrzeug kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs den aktuellen Verkehrsbedingungen angepasst werden. Bevorstehende unausweichliche Kollisionen werden erkannt und schadensmindernde Maßnahmen eingeleitet. Üblicherweise werden Radar-, Lidar-, Ultraschall und Kamerasensoren eingesetzt zur Umgebungserfassung. Alle genannten Sensoren verfügen über einen Empfänger, der nur einen begrenzten dynamischen Messbereich aufweist. Eine untere Schwelle der Strahlungsintensität definiert, ab wann ein Nachweis der ankommenden Strahlung nicht mehr möglich ist. Weiterhin wird der Dynamikbereich von einer oberen Schwelle begrenzt, ab der der Empfänger gesättigt ist und die tatsächliche Signalamplitude nicht mehr abgebildet werden kann. Diese Eigenschaft wirkt sich bei starken Intensitätsschwankungen des eingehenden Signals nachteilig auf den Messprozess aus.
- Es ist daher eine Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, einen Sensor mit einer kostengünstigen und effizienten regelbaren Abblendvorrichtung vorzustellen.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine regelbare Abblendvorrichtung vor einer Empfangseinheit eines Sensors genutzt werden kann, um die Strahlungsintensität zu regulieren, die auf die Empfangseinheit trifft. Die Begriffe photo- und elektrochromatische beziehen sich in dieser Anmeldung ausdrücklich auf elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren und nichtsichtbaren Bereich, für die ein Medium mit den genannten Eigenschaften vorliegt, z. B. auch auf den infraroten oder ultravioletten Spektralbereich. Dabei umfasst die Abblendvorrichtung ein photochromatisches und/oder ein elektrochromatisches Medium.
- Wird ein photochromatisches Medium mit elektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen Frequenz und Amplitude bestrahlt, so verändert sich seine „Farbe" und damit seine Durchlässigkeit für Strahlung in einem vorgegebenen Frequenzbereich. Der Frequenzbereich der Strahlung, die den Farbwechsel des Mediums hervorruft, ist i.d.R. nicht identisch mit dem Frequenzbereich der Dämpfung.
- Analog verhält es sich mit elektrochromatischen Medien, bei denen eine extern angelegte Spannung eine Veränderung der Durchlässigkeit in einem bestimmten Frequenzbereich hervorruft.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung in Abhängigkeit von der am Empfänger detektierten Strahlung geregelt. Eine Anwendung der Erfindung sind z.B. PMD- oder Kamera- oder Infrarotsensoren, die einen Sender und eine Empfangseinheit umfassen. Alternativ wird eine Anwendung in einer Sensorvorrichtung mit Nachtsichtfunktion vorgeschlagen, die eine Empfangseinheit und eine Beleuchtungseinheit, z.B. im infraroten Spektralbereich, aufweist. Ein Betriebsmodus ist insbesondere die Beleuchtungseinheit nur bei Nacht oder bei schlechter Sicht zu aktivieren, wenn nicht ausreichend Umgebungslicht für die Empfangseinheit vorhanden ist. Bei Tag bzw. guten Wetterbedingungen wird nur das Umgebungslicht, z.B. im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich, zur Umgebungsaufnahme genutzt. Insbesondere wird die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung so geregelt, dass der Empfänger im dynamischen Bereich arbeitet.
- Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Sensor passiv ist, d.h. keine Beleuchtungseinheit enthält. Als Empfänger ist insbesondere zumindest ein Bildaufnehmer vorgesehen. Somit kann ein kostengünstiger Bildaufnehmer mit einem normalen Dynamikbereich auch bei extrem unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen, wie sie z. B. bei Tag- und Nachtaufnahmen auftreten, benutzt werden. Alternativ ist natürlich auch ein Strahlungsempfänger mit nur einem oder wenigen Aufnahmekanälen denkbar. D.h. die Empfindlichkeit ist auf Nachtbedingungen ausgelegt und bei Tag wird durch die Blende eine Überbelichtung verhindert.
- In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird das elektrochromatisches Medium mit einem Heizelement kombiniert. Das Heizelement beugt z. B. durch eine unmittelbar benachbarte Anordnung zum elektrochromatisches Medium Beschlägen oder Vereisung auf dem elektrochromatischen Medium vor, die durch Kondenswasser hervorgerufen werden. Alternativ wird eine Anordnung von Heizdrähten unmittelbar auf dem elektrochromatisches Medium oder seinem Träger vorgeschlagen. Insbesondere werden elektrische Anschlüsse und/oder Kontakte gleichermaßen für das elektrochromatische Medium und das Heizelement genutzt. Insbesondere wird der Sensor in einem Kraftfahrzeug eingesetzt.
- Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Umgebungserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Sensor wie oben beschrieben vor. Dabei detektiert der Sensor elektromagnetische Strahlung aus der Fahrzeugumgebung oder dem Fahrzeuginnenraum, wobei die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung von der Intensität des Umgebungslichts abhängt.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Abblendvorrichtung eine geringe Durchlässigkeit für einfallende Strahlung aufweist, wenn das Fahrzeug außer Betrieb ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein Empfänger nicht durch eine externe Strahlung zerstört wird.
- Zudem wird ein Verfahren mit einem Sensor oder einem Umgebungserfassungssystem mit Sensor wie oben beschrieben beansprucht, das bei einem Systemstart des Sensors die Intensität der Strahlung hinter der Abblendvorrichtung für verschiedene Durchlässigkeitswerte bestimmt und somit die Funktion des Sensors überprüft. Unter Berücksichtigung des Dynamikbereichs des Empfängers oder eines vorgegebenen Schwellwerts der Strahlungsleistung wird eine optimale Einstellung der Abblendvorrichtung ermittelt.
- Die Erfindung wird anhand einer Figur und Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
- Es zeigt
-
1 : Sensor mit Bildaufnehmer und photo- bzw. elektrochromatischen Medium. -
1 zeigt einen Sensor bestehend aus einer Linse1 , einer Blende2 , einem Bildaufnehmer3 und einem Gehäuse4 . Das photo- bzw. elektrochromatische Medium ist schwarz gefüllt eingezeichnet. In1 sind verschiedenen Positionen dargestellt, die das Medium einnehmen kann. So ist eine Anbringung des Mediums ggf. auf einem Träger5a vor oder am Gehäuse4 möglich. Dabei kann z. B. das Gehäuse dicht verschlossen werden. Neben der Funktion als steuerbare Blende schützt das Medium dadurch gleichzeitig vor Umwelteinflüssen. Alternativ kann das Medium5b ,5d durch ein Beschichtungsverfahren auf die Linsenoptik oder den Bildaufnehmer aufgebracht werden. Ebenso kann das Medium5c zwischen Linse und Bildaufnehmer ggf. auf einem Träger in den Strahlengang gebracht werden. Die Verwendung eines elektrochromatischen Mediums bietet gegenüber einem photochromatischen Medium den Vorteil einer schnelleren Ansprechzeit. Zudem sind elektrochromatische Medien alterungs- und temperaturbeständig.
Claims (10)
- Sensor mit einer regelbaren Abblendvorrichtung vor einer optischen Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblendvorrichtung ein photochromatisches und/oder ein elektrochromatisches Medium (
5a -5d ) umfasst. - Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung in Abhängigkeit von der am Empfänger (
3 ) detektierten Strahlung geregelt wird. - Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor passiv ist.
- Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor einen oder mehrere Bildaufnehmer (
3 ) umfasst. - Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrochromatisches Medium (
5a -5d ) mit einem Heizelement kombiniert wird. - Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird
- Umgebungserfassungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor elektromagnetische Strahlung aus der Sensorumgebung detektiert und dass die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung vom Umgebungslicht abhängt.
- Sensor nach Anspruch 6 oder Umgebungserfassungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblendvorrichtung eine geringe Durchlässigkeit für einfallende Strahlung aufweist, wenn das Fahrzeug außer Betrieb ist.
- Verfahren mit einem Sensor oder einem Umgebungserfassungssystem mit Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Systemstart des Sensors oder des Umgebungserfassungssystems die Intensität der Strahlung hinter der Abblendvorrichtung für verschiedene Durchlässigkeitswerte bestimmt wird und daraus eine optimale Einstellung der Abblendvorrichtung ermittelt wird.
- Verfahren mit einem Sensor oder einem Umgebungserfassungssystem mit Sensor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Systemstart des Sensors oder des Umgebungserfassungssystems ein Funktionstest des Sensors durchgeführt wird, wobei die Durchlässigkeit der Abblendvorrichtung variiert wird.
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