DE102011003803A1

DE102011003803A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102011003803A1
Application number: DE102011003803A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Fiess; Annette Frederiksen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-09
Also published as: WO2012107136A1; EP2673619A1; US20140029005A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe (540) eines Fahrzeugs. Das Verfahren weist einen Schritt des Auswertens (450) einer Information mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls (530, 550) auf, um die Klarsichtigkeit der Scheibe (540) zu bestimmen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung der Klarsichtigkeit geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zur Bestimmung der Klarsichtigkeit, sowie auf eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Die DE 3532199 A1 beschreibt einen Sensor, der die Störung der Totalreflexion eines Lichtbündels durch Wassertropfen auf einer Scheibe ausnutzt. Die Schwächung der Lichtübertragung von einem Sender zu einem Empfänger durch die Scheibe ist ein Maß für die Klarsichtigkeit und wird benutzt, um diese beispielsweise durch Auslösen von Wischvorgängen auf einem Sollwert zu halten.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, ein Verfahren zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei einem videobasierten Regensensor durch die Verwendung von polarisiertem Licht als Zusatzbeleuchtung Vorteile insbesondere hinsichtlich des Bildkontrastes gegenüber bisher bekannten videobasierten Regensensoren erzielt werden können. Zusätzlich kann auch mit mehreren Polarisationsrichtungen bei der Beleuchtung gearbeitet werden. Daraus ergeben sich weitere Verbesserungen des videobasierten Regensensors.
Eine polarisierte Beleuchtung führt zu einer Erhöhung des Kontrasts bei einem aufgenommenen Bild einer Scheibe. Dies ermöglicht eine zuverlässigere Regen-, Schmutz- und Defektdetektion. Dadurch kann das Problem behoben werden, dass Tropfen bei einheitlichem Umgebungshintergrund, z. B. bei Nacht, nicht oder nur schwer detektiert werden können. Durch eine zuverlässigere Regendetektion ergibt sich eine bessere Sicht des Fahrers auch bei Nacht. Die Erfindung ermöglicht somit eine Erhöhung der Fahrsicherheit und verringert die Unfallgefahr aufgrund schlechter Sicht durch die Frontscheibe. Eine Verringerung der Klarsichtigkeit wird zuverlässig erkannt und Gegenmaßnahmen können getroffen werden, wie beispielsweise eine Betätigung der Scheibenwischanlage.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, mit folgenden Schritten:
Auswerten einer Information mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls, um die Klarsichtigkeit der Scheibe zu bestimmen.
Die Klarsichtigkeit einer Fahrzeugscheibe, wobei darunter eine Frontscheibe eines Fahrzeugs verstanden werden kann, kann durch verschiedene Faktoren beeinträchtigt sein, wie beispielsweise Niederschlag in Form von Regen oder Schnee, Verschmutzung oder Defekte, wie z. B. Risse oder Sprünge aufgrund von Steinschlag durch vorausfahrende Fahrzeuge, und dergleichen. Um die optimale Klarsichtigkeit der Scheibe beizubehalten, sind bei Beeinträchtigung durch einen oder mehrere der vorstehend genannten Einflussfaktoren geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wie beispielsweise die Reinigung der Scheibe mittels der Scheibenwischanlage des Fahrzeugs oder auch ein zeitnaher Austausch der Scheibe bei einem vorliegenden Defekt. Auch ist das Erkennen eines Defekts wichtig, damit die Scheibenwischanlage nicht unnötige betätigt wird, weil der Defekt fälschlicherweise als Verschmutzung gedeutet wird. Um die Scheibe von Niederschlag und Verschmutzung freizuhalten, ist mit der Scheibenwischanlage eine Vorrichtung, z. B. ein videobasierter Regensensor, zur Überwachung der Klarsichtigkeit der Scheibe gekoppelt. Die Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe des Fahrzeugs erfolgt auf optischer Basis. Hierzu werden an einem Detektor des Regensensors auftreffende und von der Scheibe ausgehende Lichtstrahlen ausgewertet. Die Lichtstrahlen liefern hierbei Informationen, die mittels des Detektors in Bildinformationen umgesetzt werden können. Anders ausgedrückt nimmt ein videobasierter Regensensor mindestens ein Bild der Scheibe auf, aus dem Rückschlüsse auf die Klarsichtigkeit derselben gezogen werden können. Es können auch zwei Bilder der Scheibe aufgenommen und miteinander verglichen werden, um die Klarsichtigkeit zu bestimmen. In mindestens einem Bild ist die Information des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls enthalten. Die vorgegebene Polarisation kann hierbei eine lineare oder zirkulare Polarisation sein. Die Bestimmung und Auswertung der Information kann in einer geeigneten Elektronik, die mit den optischen Einrichtungen des videobasierten Regensensors zusammenwirkt, mittels eines geeigneten Bildverarbeitungsalgorithmus erfolgen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, mit folgenden Schritten:
Richten mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf die Scheibe.
Der mindestens eine Lichtstrahl kann mit zumindest einer Lichtquelle ausgesendet werden. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, einen Laser oder dergleichen handeln. Der mindestens eine Lichtstrahl kann mittels geeigneter optischer Einrichtungen so auf die Scheibe gerichtet werden, dass zumindest ein Teil des Lichts an Niederschlagstropfen bzw. Verunreinigungen an der fahrzeugexternen Seite der Scheibe reflektiert wird und von einem Detektor erfasst werden kann. Auf Grundlage dieser Reflektion kann die Klarsichtigkeit der Scheibe des Fahrzeugs bestimmt werden. Beispielsweise kann ein unpolarisierter Lichtstrahl und ein polarisierter Lichtstrahl oder mehrere unterschiedlich polarisierte Lichtstrahlen ausgesendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Schritt des Erzeugens des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest einer polarisierten Lichtquelle ausgeführt werden. Die polarisierte Lichtquelle kann beispielsweise eine Laserlichtquelle aufweisen. Eine Laserlichtquelle kann polarisiertes Licht emittieren. Dabei kann auch eine Polarisationsrichtung des zumindest einen Lichtstrahls durch die Laserlichtquelle vorgegeben sein. Der mindestens eine Lichtstrahl kann auch wechselweise mit jeweils einer von beispielsweise zwei Laserlichtquellen unterschiedlicher Polarisationsrichtungen erzeugt werden. Auch können mehrere Lichtstrahlen durch mehrere unterschiedlich polarisierte Lichtquellen erzeugt werden. Wird die vorgegebene Polarisation mittels der Lichtquelle bewirkt, so kann zum Aussenden des mindestens einen Lichtstrahls auf sendeseitige Polarisatoren verzichtet werden. Dadurch können sich Platzeinsparungen ergeben und es kann die Anzahl der verbauten Teile verringert werden.
Auch kann ein Schritt des Erzeugens des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest eines Polarisators ausgeführt werden. Zur Polarisation des mindestens einen Lichtstrahls kann der Polarisator ein Polarisationsfilter bzw. ein geeignetes Prisma, eine nematische Drehzelle oder dergleichen aufweisen. Dabei kann der Polarisator selektiv angesteuert werden, um den Lichtstrahl entweder zu polarisieren, nicht polarisiert durchzulassen oder die Polarisation desselben zu ändern. Der Polarisator kann dabei eine lineare Polarisation oder eine zirkulare Polarisation erzeugen. Der Polarisator kann in Photonenflussrichtung nach der Lichtquelle angeordnet sein. Es können auch beispielsweise zwei, beispielsweise selektiv ansteuerbare, Polarisatoren vorgesehen sein, um den von einer Lichtquelle stammenden Lichtstrahl auf beispielsweise eine von zwei vorgegebenen Arten zu polarisieren. Dies bietet den Vorteil, dass auch eine Lichtquelle für unpolarisiertes Licht eingesetzt werden kann und trotzdem zumindest eine vorgegebene Polarisation bei dem zumindest einen Lichtstrahl bewirkt werden kann. Dies ermöglicht Platz sowie Kosteneinsparungen und minimiert, bei voller Flexibilität die Polarisation betreffend, die Anzahl der Lichtquellen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, mit folgenden Schritten:
Polarisieren mindestens eines Lichtstrahls, der einen von der Scheibe stammenden Lichtstrahl repräsentiert, mittels zumindest eines Polarisators, um mindestens einen mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahl zu erzeugen; und
Erfassen des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels eines Detektors.
Bei dem Detektor kann es sich um einen geeigneten lichtempfindlichen Sensor, beispielsweise einen CCD-Sensor (CCD, engl. Charge-Coupled Device; dt. ladungsgekoppelte Vorrichtung) bzw. einen so genannten (mager handeln. Der Detektor kann Teil einer Videokameraanordnung des videobasierten Regensensors sein. In dem Detektor wird das Licht des empfangenen Lichtstrahls in auswertbare elektrische Signale umgewandelt, wie es auf dem Gebiet bekannt ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Polarisierens der mindestens eine Lichtstrahl, der den von der Scheibe stammende Lichtstrahl repräsentiert, mittels eines hinsichtlich seiner Polarisationswirkung einstellbaren Polarisators polarisiert werden, um zeitlich aufeinander folgende Lichtstrahlen mit unterschiedlichen, vorgegebenen Polarisationen zu erzeugen. Im Schritt des Erfassens können die zeitlich aufeinander folgenden Lichtstrahlen mittels des Detektors erfasst werden. Der hinsichtlich seiner Polarisationswirkung einstellbare Polarisator kann selektiv angesteuert werden, um Lichtstrahlen entweder zu polarisieren, nicht polarisiert durchzulassen oder die Polarisation derselben zu ändern. Der Polarisator kann dabei zeitlich aufeinanderfolgende Lichtstrahlen mit unterschiedlichen linearen Polarisationen oder mit unterschiedlichen Zuständen einer zirkularen Polarisation erzeugen. So können beispielsweise unterschiedliche lineare Polarisationen näherungsweise normal zueinander stehen. Bei einer zirkularen Polarisation können die unterschiedlichen Polarisationszustände der zeitlich aufeinanderfolgenden Lichtstrahlen verschiedene Drehwinkel aufweisen, wobei sich der Drehwinkel in Abhängigkeit von der Zeit ändert. Auch kann hierbei mehr als ein empfangsseitiger Polarisator verwendet werden. Der Polarisator kann in Photonenflussrichtung vor dem Detektor angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass mittels eines dem Detektor vorgeschalteten Polarisators die Flexibilität und Genauigkeit der Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe gesteigert werden können. Die Verwendung eines einstellbaren Polarisators spart Platz sowie Bauteile und bietet gleichzeitig vielfältigere Einstellungs- und Auswertungsmöglichkeiten der Lichtstrahlen zur Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe.
Hierbei kann der mindestens eine von der Scheibe stammende Lichtstrahl einen Lichtstrahl repräsentieren, der die Scheibe mindestens einmal durchdrungen hat. Trifft der Lichtstrahl von außen auf die Scheibe, so kann der Lichtstrahl die Scheibe durchdringen und anschließend von dem Detektor empfangen werden. Trifft der Lichtstrahl von innen auf die Scheibe, so kann der Lichtstrahl ein oder mehrfach an Grenzflächen der Scheibe reflektiert werden und anschließend von dem Detektor empfangen werden. So kann bei einer trockenen Oberfläche der Scheibe das Licht an der äußeren Grenzfläche der Scheibe einfach oder mehrfach reflektiert werden. Wenn sich beispielsweise Wassertropfen auf der Scheibe befinden, wird ein Teil des Lichts an der äußeren Grenzfläche der Scheibe ausgekoppelt und führt zu einer geringeren Intensität am Detektor. Die Abnahme der empfangenen Lichtmenge am Detektor lässt hierbei Rückschlüsse auf die Regenintensität und daher die Klarsichtigkeit der Scheibe zu. Je mehr Wasser sich auf der Scheibe befindet, desto stärker ist die ausgekoppelte Lichtmenge und desto geringer sind Reflexion und damit auch Klarsichtigkeit. Somit kann zur Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe das Reflexionsverhalten des Lichtstrahls an der Scheibe ausgenutzt werden, was insbesondere die Erkennung von Niederschlag erleichtert.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Ermittlung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, das die Schritte des obigen Verfahrens zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls und die Schritte des obigen Verfahrens zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs und zusätzlich oder alternativ die Schritte des obigen Verfahrens zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls aufweist.
Das Verfahren zur Ermittlung kann in einem Sensorsystem eingesetzt werden, dass eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Lichtstrahls und zusätzlich entweder eine Sendeeinrichtung zum Aussenden eines Lichtstrahls oder eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten des von der Empfangseinrichtung empfangenen Lichtstrahls oder sowohl die Sendeeinrichtung als auch die Auswerteeinrichtung aufweist.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um die Schritte eines der erfindungsgemäßen Verfahren in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Insbesondere kann es sich bei der Vorrichtung um eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, um eine Sendevorrichtung zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls sowie um eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe handeln.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Auch kann die Vorrichtung optische Elemente aufweisen, um die entsprechenden optischen Funktionalitäten bereitzustellen. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung eines der Verfahren nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Bilddetektors;
2 eine mittels des Bilddetektors aus 1 erfasste Aufnahme;
3A eine perspektivische Ansicht eines videobasierten Regensensors;
3B eine perspektivische Ansicht eines Teils der Elemente des videobasierten Regensensors aus 3A;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5A und 5B schematische Darstellungen einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7A eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7B eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bilddetektors 100. Der Bilddetektor 100 kann beispielsweise in einem videobasierten Regensensors eines Fahrzeugs verbaut sein. Bei dem Bilddetektor 100 kann es sich um ein so genanntes Imager-Array handeln. Der Bilddetektor 100 weist eine Anordnung von Bildelementen bzw. Pixeln auf, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. In 1 sind beispielsweise entlang einer Höhenerstreckung h des Bilddetektors 100 der besseren Übersicht halber 17 Pixelzeilen dargestellt, wobei klar sein sollte, dass in der Praxis der Bilddetektor 100 mehr Pixelzeilen aufweisen kann, beispielsweise 512 Pixelzeilen. Ferner sind in 1 entlang einer Breitenerstreckung b des Bilddetektors 100 besseren Übersicht halber beispielsweise 27 Pixel gezeigt. Auch hierbei sollte klar sein, dass der Bilddetektor 100 in der Praxis mehr Pixel in jeder Pixelzeilen aufweisen kann, beispielsweise 1024 Pixel pro Pixelzeile.
Der Bilddetektor 100 aus 1 weist in einem oberen Abschnitt desselben einen Primärbildbereich 110 zur Aufnahme bzw. Erfassung eines Primärbilds und in einem unteren Abschnitt einen Sekundärbildbereich 120 zur Aufnahme bzw. Erfassung eines Sekundärbilds auf. Der Primärbildbereich 110 ist ein Bereich des Bilddetektors 100, der beispielsweise für Videoassistenzfunktionen genutzt wird. Bei dem Sekundärbildbereich 120 handelt es sich um einen Bereich des Bilddetektors 100, der für die Regensensorfunktion genutzt wird. Der Sekundärbildbereich 120 kann in der Praxis beispielsweise 30 Pixelzeilen umfassen. Der Primärbildbereich 110 nimmt hierbei eine größere Anzahl von Pixeln des Bilddetektors 100 ein als der Sekundärbildbereich 120. Primärbild und Sekundärbild entstehen durch Licht, das mittels optischer Elemente auf den Bilddetektor 100 gerichtet wird. Das Primärbild kann beispielsweise auf eine Entfernung von ungefähr 15 m fokussiert sein und das Sekundärbild kann beispielsweise auf eine Entfernung von ungefähr 5–10 cm fokussiert sein. Wird der Bilddetektor 100 bei Betrieb eines videobasierten Regensensors in einem Fahrzeug eingesetzt, bildet somit das Primärbild einen Bereich vor dem Fahrzeug ab und bildet das Sekundärbild die Frontscheibe mit etwaigen Wassertropfen bzw. Verunreinigungen oder Defekten ab.
2 zeigt eine mittels des Bilddetektors aus 1 erfasste Aufnahme 200. Die Aufnahme 200 weist in einem oberen Abschnitt ein Primärbild 210 und in einem unteren Abschnitt ein Sekundärbild 220 auf. Das Primärbild 210 zeigt einen Straßenverlauf, beispielsweise vor einem Fahrzeug, und ist auf eine Entfernung von beispielsweise 15 m fokussiert. Das Sekundärbild 220 ist auf die Frontscheibe des Fahrzeugs, beispielsweise in einer Entfernung von 5–10 cm, fokussiert und zeigt mehrere Regentropfen an der Scheibe. Das Primärbild 210 kann mittels des Primärbildbereichs des Bilddetektors aus 1 erfasst werden. Das Sekundärbild 220 kann mittels des Sekundärbildbereichs des Bilddetektors aus 1 erfasst werden.
3A zeigt eine perspektivische Ansicht eines videobasierten Regensensors 300. Gezeigt sind eine Kamera 310, eine Kamerahalterung 320, eine Spiegelhalterung 330, ein Faltspiegel 340 und ein Hauptspiegel 350. Der Regensensor 300 kann in einem Fahrzeug verbaut sein, wie beispielsweise einem Personenkraftwagen. Dabei kann der Regensensor 300 nahe einer Innenoberfläche einer Frontscheibe des Fahrzeugs angeordnet sein. So kann die Spiegelhalterung 330 an der Frontscheibe angebracht sein und kann die Kamerahalterung 320 Teil einer oberen Armaturenbrettabdeckung des Fahrzeugs sein.
Die Kamera 310 ist in der Kamerahalterung 320 aufgenommen. Die Kamerahalterung 320 ist ein Formteil mit im Wesentlichen rechteckigem Grundriss. Dabei ist die Kamerahalterung 320 so ausgebildet, dass ein Lichtstrahl ohne Behinderung durch die Kamerahalterung 320 die Kamera 310 erreichen kann. Der Kamerahalterung 320 mit der Kamera 310 ist in 3A die Spiegelhalterung 330 übergestülpt. Die Spiegelhalterung 330 ist ein rahmenförmiges Bauteil mit vier Beinen und einem U-förmigen Hauptrahmen. Jedes der Beine setzt im Bereich einer Ecke des rechteckigen Grundrisses der Kamerahalterung 320 beispielsweise auf der oberen Armaturenbrettabdeckung auf. Die Beine tragen den Hauptrahmen so, dass dieser in 3A oberhalb der Kamerahalterung 320 und der Kamera 310 angeordnet ist. Dabei kann eine Haupterstreckungsebene der Spiegelhalterung 330 bezüglich einer Haupterstreckungsebene der Kamerahalterung 320 geneigt sein. Der Faltspiegel 340 ist an einer Querverbindung des U-förmigen Hauptrahmens der Spiegelhalterung 330 angeordnet. Der Hauptspiegel 350 ist zwischen den freien Enden des U-förmigen Hauptrahmens der Spiegelhalterung 330 angeordnet. Dabei sind der Faltspiegel 340 und der Hauptspiegel 350 einander im Wesentlichen zugewandt. Auch wenn es in 3A nicht explizit dargestellt ist, so kann der Hauptspiegel 350 mit der Spiegelhalterung 330 verbunden sein. Die Verbindung kann so ausgelegt sein, dass der Hauptspiegel 350 zumindest entlang einer Haupterstreckungsrichtung derselben gedreht werden kann.
Die genaue Anordnung, Ausrichtung und Form der Elemente des Regensensors 300 ist von den Gegebenheiten im Fahrzeug abhängig, insbesondere der Größe und Form der Frontscheibe sowie dem Winkel der Frontscheibe zu der oberen Armaturenbrettabdeckung. Insgesamt ist der Regensensor 300 so ausgebildet, dass ein von der Frontscheibe des Fahrzeugs einfallender Lichtstrahl zunächst auf den Faltspiegel 340 trifft, von diesem zu dem Hauptspiegel 350 reflektiert wird und von dem Hauptspiegel 350 zu der Kamera 310 hin gelenkt wird. Die Kamera 310 kann den Bilddetektor aus 1 umfassen. Durch eine spezielle Formgebung eines der Spiegel 340, 350 kann eine Umfokussierung und damit die Aufteilung in Primärbild und Sekundärbild realisiert werden.
3B zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils der Elemente des videobasierten Regensensors aus 3A. Gezeigt sind die Spiegelhalterung 330, der Faltspiegel 340 und der Hauptspiegel 350 des Regensensors aus 3A sowie zusätzlich drei Lichtquellen 360. Eine in 3B oben dargestellte, U-förmige Oberfläche des Hauptrahmens der Spiegelhalterung 330 stellt eine Scheibenanbringungsfläche dar, an welcher der Regensensor an der Frontscheibe des Fahrzeugs angebracht sein kann. Die drei Lichtquellen 360 sind in einer Linie an der Spiegelhalterung 330 angeordnet. Genauer gesagt sind die Lichtquellen in 3B oberhalb des Faltspiegels 340 an oder in der Spiegelhalterung 330 in einer Linie parallel zu einer Längserstreckungsrichtung des Faltspiegels 340 angeordnet. Bei den Lichtquellen 360 kann es sich um Leuchtdioden bzw. LEDs, Laserlichtquellen oder dergleichen handeln. Die Lichtquellen 360 sind so ausgerichtet, dass von ihnen emittierte Lichtstrahlen auf die Frontscheibe des Fahrzeugs treffen, wenn der Regensensor in einem Fahrzeug verbaut ist.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 400 beginnt mit einem Schritt des Erzeugens 410 mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest einer polarisierten Lichtquelle. Alternativ kann der entsprechende Lichtstrahl mittels zumindest eines Polarisators erzeugt werden. Das Verfahren 400 weist dann einen Schritt des Richtens 420 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf die Scheibe auf. Der Lichtstrahl trifft dann auf die Scheibe wird durch die Scheibe bzw. Niederschlag, Verschmutzung und/oder einen Defekt an der Scheibenaußenseite teilweise reflektiert. Anschließend weist das Verfahren 400 einen Schritt des Polarisierens 430 mindestens eines von der Scheibe stammenden Lichtstrahls mittels zumindest eines Polarisators auf, um mindestens einen mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahl zu erzeugen. Bei dem von der Scheibe stammenden Lichtstrahls kann es sich um den oder um ein Teil des im Schritt 410 erzeugten Lichtstrahls handeln. Alternativ kann es sich um einen von außerhalb des Fahrzeugs stammenden Lichtstrahl handeln. Ferner weist das Verfahren 400 einen Schritt des Erfassens 440 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels eines Detektors auf. Das Verfahren weist schließlich einen Schritt des Auswertens 450 einer Information des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf, um die Klarsichtigkeit der Scheibe zu bestimmen. Das Verfahren 400 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus 1 und/oder dem Regensensor aus den 3A und 3B ausgeführt werden.
5A zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 500 zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Bilddetektor 100 mit einem Sekundärbildbereich 120. Ferner sind eine Lichtquelle 510, ein Polarisator 520, ein ausgesendeter Lichtstrahl 530, eine Scheibe 540, ein Wassertropfen 545, ein reflektierter Lichtstrahl 550, ein Objektiv 560 und ein Analysator 570 gezeigt. Der Bilddetektor 100 mit dem Sekundärbildbereich 120 kann dem anhand von 1 beschriebenen Detektor entsprechen. Der Bilddetektor 100, der Sekundärbildbereich 120, das Objektiv 560 und der Analysator 570 können Teile einer Kamera sein, wie beispielsweise der Kamera des Regensensors aus den
3A und 3B. Die Lichtquelle 510 kann eine der Lichtquellen aus 3B darstellen. Es können weitere der Elemente 100, 510, 520, 560, 570 vorgesehen sein, um weitere Strahlen 530 auszusenden oder weitere Strahlen 550 zu empfangen.
Der ausgesendete Lichtstrahl 530 ist mittels der Lichtquelle 510 erzeugbar. Dabei kann die Lichtquelle 510 beispielsweise eine Leuchtdiode oder eine Laserlichtquelle aufweisen. Nach der Emission durch die Lichtquelle 510 trifft der ausgesendete Lichtstrahl 530 zunächst auf den Polarisator 520. Der Polarisator 520 kann hinsichtlich seiner Polarisationswirkung auf den ausgesendeten Lichtstrahl 530 einstellbar sein. Dies ist von Vorteil, um unterschiedliche verbaute Lichtquellen zu berücksichtigen. Eine Leuchtdiode emittiert unpolarisiertes Licht, wohingegen eine Laserlichtquelle bereits polarisiertes Licht emittieren kann. Die Vorrichtung 500 ist so ausgebildet, dass der ausgesendete Lichtstrahl 530 nach Durchlaufen des Polarisators 520 eine vorgegebene Polarisationsrichtung aufweist. Dies ist in 5A durch ein Pfeilsymbol für einen ersten Polarisationszustand des ausgesendeten Lichtstrahls 530 vor Durchlaufen des Polarisators 520 sowie durch ein Kreissymbol mit zwei gekreuzten Linien darin für einen zweiten Polarisationszustand mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung des ausgesendeten Lichtstrahls 530 nach Durchlaufen des Polarisators 520 veranschaulicht.
Nach Durchlaufen des Polarisators 520 trifft der ausgesendete Lichtstrahl 530, der mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung versehen ist, auf die Scheibe 540. Hierbei ist zu beachten, dass in 5A die durch die Scheibe hervorgerufenen Brechungsverhältnisse und Reflexionen nicht dargestellt sind, da sie für die Zwecke der vorliegenden Erfindung von nachrangiger Bedeutung sind. Anzumerken ist, dass der ausgesendete Lichtstrahl 530 in 5A nach Durchlaufen der Scheibe 540 auf einen Wassertropfen 545 trifft. Würde der ausgesendete Lichtstrahl 530 nicht auf den Wassertropfen 545 treffen, so würde er von der Scheibe 540 aus gekoppelt und nicht reflektiert. An der Grenzfläche des Wassertropfens 545 mit der Umgebungsluft erfährt der ausgesendete Lichtstrahl 530 eine Totalreflexion oder wird zumindest teilweise reflektiert und wird als der reflektierte Lichtstrahl 550 zurückgeworfen. Nach erneutem Durchlaufen der Scheibe 540 weist der reflektierte Lichtstrahl 550 zusätzlich zur der vorgegebenen Polarisation Richtung auch einen Anteil an depolarisiertem Licht auf, wie es durch den gepunkteten Pfeil in 5A veranschaulicht ist. Der Anteil an depolarisiertem Licht rührt von einer Lichtstreuung in dem Wassertropfen 545 her.
Der reflektierte Lichtstrahl 550 trifft als nächstes auf das Objektiv 560. Bei dem Objektiv 560 kann es sich beispielsweise um eine bikonvexe Linse handeln. Nach Durchlaufen des Objektivs 560, wobei der reflektierte Lichtstrahl 550 seine Richtung ändert, trifft er auf den Analysator 570. Der Analysator 570 kann eine mit dem Polarisator 520 vergleichbare Wirkung aufweisen. Dabei kann der Analysator 570 hinsichtlich seiner Polarisationswirkung auf den reflektierten Lichtstrahl 550 einstellbar sein. In 5A ist der Analysator 570 so eingestellt, dass lediglich der Anteil des reflektierten Lichtstrahls 550 mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung den Analysator 570 passieren kann. Nach Durchlaufen des Analysators 570 trifft der reflektierte Lichtstrahl 550, der nun lediglich den Lichtanteil mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung aufweist, auf den Sekundärbildbereich 120 des Bilddetektors 100. In dem Sekundärbildbereich 120 des Bilddetektors 100 entsteht ein erstes Sekundärbild auf der Basis von Licht mit der vorgegebenen Polarisationsrichtung des reflektierten Lichtstrahls 550.
5B zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 500 aus 5A, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 5B entspricht bis auf eine Abweichung der Darstellung in 5A. Die Abweichung besteht darin, dass der Analysator 570 in 5B so eingestellt ist, dass lediglich der depolarisierte Anteil des reflektierten Lichtstrahls 550 den Analysator 570 passieren kann. Nach Durchlaufen des Analysators 570 trifft der reflektierte Lichtstrahl 550, der nun lediglich den depolarisierten Lichtanteil aufweist, auf den Sekundärbildbereich 120 des Bilddetektors 100. In dem Sekundärbildbereich 120 des Bilddetektors 100 entsteht ein zweites Sekundärbild auf der Basis des depolarisierten Lichtanteils des reflektierten Lichtstrahls 550.
Die Vorrichtung 500 aus den 5A und 5B ist ausgebildet, um das Verfahren zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs aus 4 auszuführen. Zur Bestimmung der Klarsichtigkeit der Scheibe des Fahrzeugs können hierbei nun das erste Sekundärbild aus 5A und das zweite Sekundärbild aus 5B miteinander verglichen und das Ergebnis ausgewertet werden.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 400 beginnt mit einem Schritt des Erzeugens 410 mindestens eines mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels zumindest einer polarisierten Lichtquelle. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Lichtstrahl mittels zumindest eines Polarisators erzeugt werden. Das Verfahren 400 weist dann einen Schritt des Richtens 420 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf die Scheibe auf. Der Lichtstrahl trifft dann auf die Scheibe. Das Verfahren 600 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus 1 sowie dem Regensensor aus den 3A und 3B ausgeführt werden.
7A zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 700A zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 7A entspricht hierbei einer Darstellung eines Teils der 5A und 5B. In 7A sind die Lichtquelle 510, der Polarisator 520, der ausgesendete Lichtstrahl 530, die Scheibe 540 und der Wassertropfen 545 gezeigt. Die Anordnung der Elemente sowie der Verlauf des ausgesendeten Lichtstrahls 530 entsprechen der Darstellung in 5A und 5B. Die Lichtquelle 510 kann hierbei eine Leuchtdiode aufweisen. In 7A kann der ausgesendete Lichtstrahl 530 mittels des Polarisators auf unterschiedliche Polarisationszustände eingestellt werden. Dazu kann der Polarisator einstellbar sein, so dass mit ein und derselben Lichtquelle zeitlich aufeinanderfolgend Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationszuständen erzeugt werden können. Anstelle eines einstellbaren Polarisators 520 können auch mehrere Polarisatoren mit sich unterscheidender Polarisationswirkung eingesetzt werden. Der ausgesendete Lichtstrahl 530 kann vor Durchlaufen des Polarisators 520 unpolarisiert sein und erst durch den Polarisator 520 polarisiert werden. Auch kann der ausgesendete Lichtstrahl 530 vor Durchlaufen des Polarisators 520 einen bestimmten Polarisationszustand aufweisen und beim Durchlaufen des Polarisators 520 in seinem Polarisationszustand verändert werden. Für diesen Fall weist der Lichtstrahl 530 nach Durchlaufen des Polarisators 520 einen anderen Polarisationszustand auf, als vor dem Durchlaufen des Polarisators 520.
7B zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 700B zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 7B ist der Darstellung in 7A ähnlich, wobei der Polarisator weggelassen ist und eine zusätzliche Lichtquelle 715 vorgesehen ist, die einen zusätzlichen ausgesendeten Lichtstrahl 735 zu dem Tropfen 545 hin emittiert. Die Lichtquellen 510, 715 können jeweils polarisiertes Licht aussenden, wobei sich die Polarisationsrichtungen unterscheiden können. Auch kann eine der Lichtquelle 510, 715 polarisiertes Licht und die andere unpolarisiertes Licht aussenden. Mittels der Vorrichtung 700B aus 7B kann die Scheibe 540 abwechselnd oder gleichzeitig mit polarisiertem und mit unpolarisiertem beziehungsweise abwechselnd oder gleichzeitig mit unterschiedlich polarisiertem Licht beleuchtet werden.
Die Vorrichtungen 700A und 700B aus den 7A und 7B sind jeweils ausgebildet, um das Verfahren zum Aussenden mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls aus 6 auszuführen.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Lichtstrahl wird durch die Scheibe bzw. Niederschlag, Verschmutzung und/oder einen Defekt an der Scheibenaußenseite teilweise reflektiert. Das Verfahren 400 weist einen Schritt des Polarisierens 430 mindestens eines von der Scheibe stammenden Lichtstrahls mittels zumindest eines Polarisators auf, um mindestens einen mit einer vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahl zu erzeugen. Ferner weist das Verfahren 400 einen Schritt des Erfassens 440 des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls mittels eines Detektors auf. Das Verfahren 800 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus 1 und/oder dem Regensensor aus den 3A und 3B ausgeführt werden.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 900 zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 9 entspricht hierbei einer Darstellung eines Teils der 5A und 5B. In 9 sind die Scheibe 540, der Wassertropfen 545, der reflektierte Lichtstrahl 550, das Objektiv 560, der Analysator 570, der Bilddetektor 100 und der Sekundärbildbereich 120 gezeigt. Die Anordnung der Elemente sowie der Verlauf des reflektierten Lichtstrahls 550 entsprechen der Darstellung in den 5A und 5B. Der Lichtstrahl 550 kann ursprünglich von einer Lichtquelle erzeugt worden sein, die die Scheibe 540 von der Innenseite her bestrahlt. Alternativ oder zusätzlich kann der Lichtstrahl durch Umgebungslicht hervorgerufen sein, dass von außen auf die Scheibe trifft. Durch eine geeignete Wahl des Analysators 570 können jeweils geeignete Anteile des Lichtstrahls 550 zu dem Detektor 100 durchgelassen werden. Der Analysator 570 kann in seiner Wirkung einstellbar sein, so dass zeitlich aufeinanderfolgend unterschiedliche Anteile des Lichtstrahls 550 zu dem Detektor 100 durchgelassen werden können.
Die Vorrichtung 900 aus 9 ist ausgebildet, um das Verfahren zum Empfangen mindestens eines zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs geeigneten Lichtstrahls aus 8 auszuführen.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 zur Bestimmung einer Klarsichtigkeit einer Scheibe eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren weist einen Schritt des Auswertens 450 einer Information des mindestens einen mit der vorgegebenen Polarisation versehenen Lichtstrahls auf, um die Klarsichtigkeit der Scheibe zu bestimmen. Das Verfahren 1000 kann beispielsweise vorteilhaft in Verbindung mit dem Bilddetektor aus 1 und/oder dem Regensensor aus den 3A und 3B ausgeführt werden.
Anhand der Figuren werden im Folgenden Grundlagen verschiedener Regensensoren und die Einbettung des erfindungsgemäßen Ansatzes in dieselben beschrieben.
Ein Prinzip in Regensensoren ist das klassische optische Verfahren, welches die Totalreflexion ausnutzt. Von einer Leuchtdiode (LED, Licht emittierende Diode) wird Licht emittiert, welches in die Frontscheibe mittels Koppelelement schräg eingekoppelt wird. Bei Trockenheit der Scheibe wird das Licht an der Außenseite der Scheibe einfach oder mehrfach totalreflektiert und gelangt auf einen Empfänger bzw. Detektor in Gestalt einer Fotodiode (LDR, engl. Light Dependent Resistor). Wenn sich Wassertropfen auf der Scheibe befinden, wird ein Teil des Lichts an der Außenseite der Scheibe ausgekoppelt und führt zu einer geringeren Intensität am Empfänger. Die Abnahme der empfangenen Lichtmenge an der LDR ist ein Mail für die Regenintensität. Je mehr Wasser sich auf der Scheibe befindet, desto stärker ist die ausgekoppelte Lichtmenge und desto geringer ist die Reflexion. In Abhängigkeit von der detektierten Regenmenge wird die Wischeranlage des Fahrzeugs mit einer an den Benetzungszustand der Frontscheibe angepassten Geschwindigkeit gesteuert.
Mit zunehmendem Einsatz von Videosystemen in Fahrzeugen zur Realisierung von Fahrerassistenzsystemen, z. B.: Nachtsichtsystemen, warnenden Videosystemen, kommt dem videobasierten Regensensor eine immer wichtigere Bedeutung zu. Eine Möglichkeit für einen videobasierten Regensensor besteht darin, ein scharfes Abbild der Scheibe bildverarbeitungstechnisch auszuwerten. Dabei kann entweder die Kamera auf die Frontscheibe fokussiert sein, oder ein zusätzliches Optikelement, beispielsweise eine Linse, ein Spiegel oder dergleichen, kann diese Fokussierung realisieren. Zur Realisierung dieser Umfokussierung kann beispielweise die optische Zusatzkomponente in den Halterahmen bzw. das Gehäuse der Kamera integriert sein.
Das von der automobilen Kamera aufgenommene Bild der fokussierten Regentropfen auf der Scheibe kann durch einen Bildverarbeitungsalgorithmus ausgewertet werden und die Tropfen können detektiert werden. Bei diesem Ansatz handelt es sich um ein rein passives System. Dies kann unter bestimmten Umgebungszuständen zu Problemen in der Detektionssicherheit führen. Gerade in Situationen mit geringer Umgebungshelligkeit bzw. sehr geringem Umgebungskontrast, wie z. B. bei Dunkelheit, Nacht, Nebel, etc. ist die Detektion erschwert. Ein möglicher Lösungsansatz besteht in einer alternierenden Scheibenbeleuchtung. Dabei kommt neben der ersten optischen Strahlung, der Umgebungsstrahlung, zusätzlich noch eine aktive zweite optische Strahlung durch eine zusätzliche Beleuchtungsquelle hinzu. Bei sehr geringer Umgebungshelligkeit können Lichtstrahlen ausgehend von dieser zweiten optischen Strahlung einfach oder mehrfach an den Regentropfen reflektiert werden und dadurch auch bei Fehlen einer ersten optischen Strahlung ein Signal von den Tropfen empfangen werden kann. Allerdings ist bei dieser Methode die Zuverlässigkeit der Tropfendetektion unter allen Umgebungszuständen nicht gegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der relativ schlechte Kontrast bei dem Differenzbildverfahren verbessert werden, indem bei der verwendeten Beleuchtung für die zweite optische Strahlung mit polarisiertem Licht bzw. mit mehreren oder einstellbaren Polarisationsrichtungen gearbeitet wird. Anders ausgedrückt kann für eine verbesserte Tropfenerkennung eine zusätzliche zweite optische Strahlung 530 verwendet werden, welche polarisiertes Licht aussendet. Durch unterschiedliche und insbesondere flache Einfallswinkel des Lichts auf die Tropfen 545 werden ganz unterschiedliche Reflektionen für verschiedene Polarisationsrichtungen stattfinden, so z. B. in der Nähe des Brewsterwinkels. Für diese zusätzliche polarisierte Beleuchtungsquelle 510 gibt es verschiedene Realisierungsmöglichkeiten. Es können beispielsweise als Beleuchtungsquellen zwei LEDs bzw. eine LED-Matrix mit jeweils zueinander gekreuzten Polarisatoren 520 davor verwendet werden. Alternativ wären auch Laserlichtquellen möglich, da diese schon polarisiertes Licht aussenden.
Als steuerbare Polarisatoren 520 können auch TN-LCDs (Twisted Nematic Liquid Crystal Displays) verwendet werden. Hiermit besteht die Möglichkeit, diese als Polarisator 520 oder als Analysator 570 zu verwenden. Die Richtung der Polarisation kann mit solchen TN-Zellen (nematischen Drehzellen) zwischen 0 und 90° eingestellt werden und ist damit über eine entsprechende angelegte Spannung aktiv steuerbar. Für diese Anwendung reicht auch ein LCD mit vollflächiger Elektrode aus und ist keine Matrix-Anzeige notwendig.
Zusätzlich kann der Bildbereich 120, bzw. eine bestimmte Region des Imager-Arrays, der für das Sekundärbild verwendet werden soll, mit einem solchen vorgeschalteten Analysator 570, z. B. ebenfalls einer LCD-Zelle, ausgestattet sein. Somit ergeben sich mehrere Möglichkeiten, um bei der Auswertung von Bildsequenzen die Polarisation auszunutzen.
Es können z. B. zwei Bilder aufgenommen werden, wobei das erste mit einer Beleuchtung einer bestimmten Polarisationsrichtung aufgenommen wird und das zweite mit einer Beleuchtung, bei der die Polarisation normal zur ersten steht. Durch die Tropfen 545 auf der Scheibe 540 entstehen unterschiedliche Reflexionen, je nach beleuchtender Polarisationsrichtung. Durch die Auswertung zweier Bilder mit unterschiedlich polarisierter Beleuchtung wird die Zuverlässigkeit der Tropfendetektion gegenüber dem normalen Differenzbildverfahren erhöht.
Wenn die TN-Zelle (auch) als Analysator 570 verwendet wird, werden die Tropfen 545 durch das unpolarisierte Umgebungslicht, oder durch eine zusätzliche polarisierte oder unpolarisierte Beleuchtungsquelle 510; 715 beleuchtet. Hierbei würde die Kamera 210 unterschiedliche Tropfenbilder verschiedener Polarisationszustände aufnehmen, die auch über ein Differenzverfahren ausgewertet werden können.
Durch die Streuung an den Tropfen 545 wird auch Licht depolarisiert. Daher ist es vorteilhaft, Tropfenbilder aufzunehmen, bei denen die empfangene Polarisationsrichtung normal zur ausgesendeten steht. Dies wäre ein Maß für den Depolarisationsgrad. Diese Bilder können mit den Tropfenbildern der parallelen Richtung verglichen werden. Solche Maßnahmen werden möglich, wenn Sendequellen 510 und Analysator 570 mit steuerbaren Polarisatoren 520 synchronisiert werden.
Diese beiden beschriebenen Möglichkeiten können nicht nur mit zwei Bildern unterschiedlicher Polarisation durchgeführt werden, sondern auch eine sich drehende Polarisation ausnutzen, wobei eine Bildsequenz aus mehreren Bildern leicht veränderter Polarisation ausgewertet wird.
Vorteilhaft ist neben der Bauraumoptimierung, der besser an das menschliche Wahrnehmungsvermögen angepassten Funktionalität, der größeren sensitiven Fläche und der geringeren Scheibenfläche, die zur Anbringung benötigt wird, ferner eine bessere Ausnutzung einer bereits vorhandenen Beleuchtung. Die Beleuchtung mit polarisiertem Licht macht aus dem passiven System des videobasierten Regensensors ein aktives System.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal/den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal/den ersten Schritt oder nur das zweite Merkmal/den zweiten Schritt aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3532199 A1 [0002]

Claims

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