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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Überwachungssystem für einen Fahrzeugfahrer oder -insassen oder -innenraum für ein Fahrzeug und insbesondere ein Überwachungssystem für einen Fahrzeugfahrer oder -insassen oder -innenraum, das eine oder mehrere Kameras an einem Innenspiegel eines Fahrzeugs verwendet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es ist bekannt, eine Spiegelanordnung bereitzustellen, die beispielsweise durch eine Schwenk- oder Gelenkbefestigungskonfiguration mit einer Kugel oder mit zwei Kugeln verstellbar an einem Innenteil eines Fahrzeugs angebracht wird, wobei das Spiegelgehäuse und das reflektierende Spiegelelement bezüglich des Innenteils eines Fahrzeugs durch eine Schwenkbewegung um die Schwenkkonfiguration mit einer Kugel oder mit zwei Kugeln eingestellt werden. Das Spiegelgehäuse und das reflektierende Element können von einem Benutzer, der ein Sichtfeld des reflektierenden Elements nach hinten einstellt, um eines oder zwei Kugelgelenke geschwenkt werden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ein System zur Überwachung eines Fahrers eines Fahrzeugs oder ein Fahrassistenzsystem oder Bildgebungssystem für ein Fahrzeug verwendet eine oder mehrere Kameras (vorzugsweise eine oder mehrere CMOS-Kameras) zur Aufnahme von Bilddaten. Das System kann eine Innenrückspiegelanordnung umfassen, deren Spiegelkopf verstellbar an einer Montagestruktur oder einer Basis befestigt ist. Die Montagestruktur ist dazu ausgebildet, an einem Innenteil eines Fahrzeugs befestigt zu werden. Der Spiegelkopf weist ein reflektierendes Spiegelelement auf. Eine Fahrerüberwachungskamera wird von dem Spiegelkopf aufgenommen und bewegt sich mit dem Spiegelkopf, wenn der Spiegelkopf von dem Fahrer des Fahrzeugs eingestellt wird, um seine Sicht nach hinten einzustellen. Ein Lichtsender kann von dem Spiegelkopf aufgenommen sein und kann bei elektrischer Stromversorgung zur Abgabe von Licht zum Abgeben von Nahinfrarotlicht (NIR-Licht) betrieben werden. Ein elektronisches Steuergerät (ECU) umfasst eine elektronische Schaltungsanordnung und zugehörige Software, und die elektronische Schaltungsanordnung des ECUs umfasst einen Bildprozessor zur Verarbeitung von von der Kamera aufgenommenen Bilddaten. Die Spiegelanordnung umfasst eine magnetische Erfassungsvorrichtung, die dazu betrieben wird, den Ort oder die Position oder die Ausrichtung des Spiegelkopfs bezüglich der Montagestruktur zu bestimmen, und das auf die Ausgabe der magnetischen Erfassungsvorrichtung reagierende System bestimmt die Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur und dem Ort oder der Position und dem Sichtwinkel der Kamera. Wenn die Montagestruktur am Innenteil des Fahrzeugs befestigt ist, werden die von der Kamera aufgenommenen Bilddaten am ECU für eine Insassenüberwachungsfunktion oder eine Fahrerüberwachungsfunktion verarbeitet, und die Bildverarbeitung am ECU von aufgenommenen Bilddaten basiert zumindest teilweise auf dem/der bestimmten Ort oder Position und Sichtwinkel der Kamera.
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In einigen Beispielen ist ein Videospiegelanzeigebildschirm an der Innenrückspiegelanordnung angeordnet und zeigt bei elektrischer Betätigung Videobilder an, die von dem Fahrer des Fahrzeugs durch das reflektierende Spiegelelement zu sehen sind. Der Videospiegelanzeigebildschirm zeigt Videobilder an, die die durch das reflektierende Spiegelelement bereitgestellte rückwärtige Sicht darstellen. Das System bestimmt einen Winkel des reflektierenden Spiegelelements relativ zu dem Fahrer des Fahrzeugs als Reaktion auf die Bestimmung der Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur und die Verarbeitung der von der Kamera aufgenommenen Bilddaten. Als Reaktion auf die Einstellung des Winkels des reflektierenden Spiegelelements relativ zu dem Fahrer werden die durch den Videospiegelanzeigebildschirm angezeigten Videobilder angepasst.
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Diese und weitere Aufgaben, Vorteile, Zwecke und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei Durchsicht der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Innenrückspiegelanordnung mit einer Fahrerüberwachungskamera und einem Nahinfrarotlichtsender hinter einem reflektierenden Element der Innenrückspiegelanordnung;
- 2 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Innenrückspiegelanordnung, die die Fahrerüberwachungskamera und die Lichtsender ohne das reflektierende Element zeigt;
- 3 und 4 sind Ansichten eines Innenraums eines Fahrzeugs, die verschiedene Bereiche zeigen, die ein Fahrer während des Betriebs des Fahrzeugs sehen kann;
- 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Innenrückspiegelanordnung;
- 6-8 sind Schnittansichten der Innenrückspiegelanordnung, die einen Magneten, der an einer Montagekugel eines Montageelements angeordnet ist, und eine am Spiegelkopf angeordnete Leiterplatte (PCB) mit magnetischer Erfassung zeigen;
- 9 ist eine Explosionsdarstellung des Montagelements mit dem Magneten und einem Magnethalter, die an der Montagekugel des Montagelements aufgenommen sind;
- 10 ist eine Schnittansicht eines Teils der Innenrückspiegelanordnung, die einen Umgebungslichtsensor zeigt, der auf eine Öffnung im Spiegelgehäuse ausgerichtet ist;
- 11 ist eine Schnittansicht eines Teils der Innenrückspiegelanordnung mit einer über der Öffnung im Spiegelgehäuse angeordneten Fensterlinse;
- 12 ist eine perspektivische Ansicht des Teils der Innenrückspiegelanordnung von 11;
- 13 ist eine Schnittansicht eines Teils der Innenrückspiegelanordnung mit einem Lichtleiter, der in der Öffnung im Spiegelgehäuse angeordnet ist;
- 13A ist eine vergrößerte Ansicht des Lichtleiters von 13;
- 14 ist eine perspektivische Ansicht des Teils der Innenrückspiegelanordnung von 13;
- 15 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrisch leitenden Federkontakts; und
- 16 ist eine perspektivische Ansicht des Federkontakts von 15, der die PCB und das reflektierende Spiegelelement der Innenrückspiegelanordnung elektrisch koppelt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nunmehr auf die Zeichnungen und die darin gezeigten veranschaulichenden Ausführungsformen Bezug nehmend, weist eine Innenrückspiegelanordnung 10 für ein Fahrzeug ein Gehäuse 12 und ein reflektierendes Element 14, das an einem vorderen Teil des Gehäuses 12 positioniert ist, auf (1). In der dargestellten Ausführungsform ist die Spiegelanordnung 10 dazu ausgebildet, über eine Montagestruktur oder eine Montagekonfiguration oder eine Anordnung oder eine Stütze 16 verstellbar an einem Innenteil eines Fahrzeugs (wie beispielsweise an einer Innen- oder sich im Innenraum befindenden Fläche einer Fahrzeugwindschutzscheibe oder einem Dachhimmel eines Fahrzeugs oder dergleichen) montiert zu werden. Das System weist eine Kamera 18 auf, die am Spiegelkopf angeordnet und damit beweglich ist. Beispielsweise kann die Kamera 18 hinter dem reflektierenden Spiegelelement 14 angeordnet sein und durch das reflektierende Spiegelelement 14 blicken, um Bilddaten aufzunehmen, die den Innenraum des Fahrzeugs, einschließlich des Kopfbereichs des Fahrers und des Insassenbereichs des Fahrzeuginnenraums, aufzunehmen.
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Die Spiegelanordnung 10 weist ein Fahrerüberwachungssystem (DMS, driver monitoring system) und/oder ein Insassenüberwachungssystem (OMS, occupant monitoring system) auf oder ist damit verbunden, wobei die Spiegelanordnung 10 eine Fahrer-/Insassenüberwachungskamera 18 aufweist, die an einer Rückplatte 20 hinter dem reflektierenden Element 14 angeordnet ist (und durch eine Öffnung der Rückplatte hindurchblickt) und durch das reflektierende Element 14 auf mindestens einen Kopfbereich des Fahrers des Fahrzeugs (2) blickt. Das heißt, die Fahrerüberwachungskamera 18 ist von dem Spiegelkopf aufgenommen, und mit der am Innenteil des Innenraums des Fahrzeugs befestigten Montagestruktur 16 blickt die Fahrerüberwachungskamera im Innenraum des Fahrzeugs auf mindestens den Kopfbereich des Fahrers.
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Die Spiegelanordnung 10 kann ein selbstdimmendes reflektierendes Spiegelelement (z. B. ein elektrochromes reflektierendes Spiegelelement) oder ein prismatisches reflektierendes Spiegelelement umfassen. Wenn für einen prismatischen Spiegel der Kopf oder die Aufnahme von dem Fahrer eines damit ausgestatteten Fahrzeugs auf eine bestimmte Ausrichtung eingestellt wird, bewegt ein vom Fahrer betätigbarer Kipphebel die Aufnahme und das reflektierende Element, um es nach oben/unten zu kippen, üblicherweise um ungefähr 4 Grad, um zwischen einer Tages- oder nicht blendreduzierenden Position (in der der Fahrer Spiegelungen am Spiegelreflektor des reflektierenden Spiegelelements sieht) und einer Nacht- oder blendreduzierenden Position (in der der Fahrer Spiegelungen auf der Oberfläche des Glassubstrats des reflektierenden Spiegelelements sieht) zu wechseln. Mit dem selbstdimmenden Spiegel findet üblicherweise keine Bewegung statt, nachdem der Spiegelkopf für den jeweiligen Fahrer eingestellt wurde. Das elektrochrome reflektierende Element wird als Reaktion auf einen an ein elektrochromes Medium des reflektierenden Spiegelelements angelegten elektrischen Strom gedimmt.
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Beide Arten von Spiegeln können mit einem Videoanzeigebildschirm versehen sein, der hinter dem reflektierenden Spiegelelement angeordnet ist und durch dieses einsehbar ist. Solche Videospiegel weisen einen hinterleuchteten LCD-Anzeigebildschirm auf, und eine besondere Form des Videospiegels ist ein Vollbildspiegel (wie eine ClearView™ Innenrückspiegelanordnung, erhältlich von Magna Mirrors of America, Inc., Holland, Ml USA). Bei diesem Typ von Innenrückspiegel mit Doppelmodus bewegt sich der EC-Spiegelkopf beim Umschalten aus einem herkömmlichen Reflexionsmodus oder Spiegelmodus in einen Live-Video-Anzeigemodus.
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Die Spiegelanordnung 10 weist eine Leiterplatte (PCB) 11 (10) (die zum Beispiel an der Rückplatte angeordnet ist) mit einer Steuerung oder einem Steuergerät auf, die/das eine elektronische Schaltungsanordnung (die z. B. an der Leiterplatte oder dem Substrat im Spiegelgehäuse angeordnet ist) umfasst, welche eine Treiberschaltungsanordnung zum Steuern des Dimmens des reflektierenden Spiegelelements 14 aufweist. Die Leiterplatte (oder eine separate DMS-Leiterplatte) weist einen Prozessor auf, der Bilddaten verarbeitet, die von der Kamera 18 aufgenommen wurden, um den Fahrer zu überwachen und beispielsweise Aufmerksamkeit des Fahrers und/oder Müdigkeit des Fahrers zu ermitteln. Das Fahrerüberwachungssystem weist die Fahrerüberwachungskamera 18 auf und kann auch eine Insassenüberwachungskamera aufweisen (oder die Fahrerüberwachungskamera kann ein ausreichend weites Sichtfeld haben, um den Insassen- oder Beifahrersitz des Fahrzeugs sowie den Fahrerbereich einzusehen) und kann Insassenerkennungs- und/oder -überwachungsfunktionen als Teil eines Insassenüberwachungssystems (OMS - occupant monitoring system) bereitstellen.
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Das DMS weist einen oder mehrere Infrarot(IR)- oder Nahinfrarot(NIR)-Lichtsender 24 auf, die an der Rückplatte 20 angeordnet sein können und Licht abgeben können, wenn sie elektrisch versorgt werden, um Licht abzugeben, das durch eine weitere Öffnung der Rückplatte 20 und durch das reflektierende Element 14 passiert, um den Kopfbereich des Fahrers des Fahrzeugs zu beleuchten. Beispielsweise kann die Spiegelanordnung 10 eine oder mehrere IR- oder NIR-Leuchtdioden (LEDs) oder Vertikalresonator-Laserdioden (VCSEL, vertical-cavity surface-emitting lasers) oder dergleichen aufweisen, die an der Trägerplatte 20 hinter dem reflektierenden Element 14 angeordnet sind und bei elektrischer Versorgung zum Aussenden von Licht Nahinfrarotlicht (oder anderem nicht-sichtbaren Licht) durch die Öffnung der Rückplatte 20 und durch das reflektierende Element 14 zu dem Kopfbereich des Fahrers des Fahrzeugs aussenden.
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Die Innenrückspiegelanordnung 10 kann daher eingebettete Kameras, IR/NIR-Strahler und einen oder mehrere Prozessoren zur Verarbeitung aufgenommener Bilddaten für die Fahrerüberwachungsanwendung aufweisen. Die nach innen weisende Kamera 18 und die Lichtsender 24 sind in dem Spiegelkopf fixiert, und somit sind beide Komponenten mit dem Spiegelkörper gekoppelt. In diesen Fällen unterliegt das Sichtfeld der Kamera von Fahrer zu Fahrer Änderungen, da der Spiegelkopf dazu angepasst wird, die bevorzugte Sicht des Fahrers nach hinten, die durch das reflektierende Spiegelelement 14 bereitgestellt wird, einzustellen.
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Da sich die Kamera 18 mit dem Spiegelkopf bewegt, ändert die Anpassung des Spiegelkopfs zur Einstellung der bevorzugten rückwärtigen Sicht des Fahrers die Position und die Blickrichtung oder die Hauptbetrachtungsachse der Kamera 18 relativ zu dem/der festen Basisteil oder Stütze 16 und somit relativ zum Fahrzeug. Anders ausgedrückt bewegen sich die Fahrerüberwachungskamera und das reflektierende Spiegelelement zusammen und gemeinsam mit dem Spiegelkopf, wenn der Spiegelkopf um die Montagestruktur eingestellt wird, um dem Fahrer eine Sicht nach hinten zu ermöglichen. DMS-Algorithmen reagieren auf die Bildverarbeitung von Bilddaten, die mit der DMS-Kamera aufgenommen wurden, und berechnen oder bestimmen die Blickrichtung des Fahrers relativ zu der Kamera 18 und somit relativ zu dem Spiegelkopf. Eine genaue Analyse der Blickrichtung ist wichtig, um zu verstehen, welchen Teil des Fahrzeuginnenraums der Fahrer betrachtet. Anhand dieser Informationen kann der Fahrzeughersteller seine fortschrittlichen Fahrer- oder Fahrassistenzsysteme (ADAS) so anpassen, dass sie angemessen eingreifen, wenn der Benutzer möglicherweise abgelenkt ist und/oder wenn der Benutzer von der Straße weg schaut (d. h. nicht dort nach vorne schaut, wo das Fahrzeug auf der Straße fährt). 3 zeigt verschiedene Stellen, an denen das System bestimmen kann, dass der Fahrer abgelenkt ist oder nicht in die richtige Richtung schaut.
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Das System kann dazu ausgebildet sein, die Blickrichtung des Fahrers zu bestimmen oder sich ihr anzunähern, und das System kann basierend auf einem angenäherten Bereich oder Ziel, der bzw. das der Blickrichtung des Fahrers entspricht, die Aufmerksamkeitsstufe des Fahrers bestimmen. Das System kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, wann der Fahrer nach vorn vor das Fahrzeug und durch die Windschutzscheibe direkt vor der Fahrerseite des Fahrzeugs, in einem unteren mittleren Bereich der Windschutzscheibe unter dem Innenrückspiegel, in einem unteren rechten Bereich der Windschutzscheibe vor der Beifahrerseite des Fahrzeugs und in einem unteren ganz rechts befindlichen Bereich der Windschutzscheibe von der Seite des Fahrzeugs weg blickt. Das System kann außerdem bestimmen, ob der Fahrer in den Außenspiegel auf der Fahrerseite oder in den Außenspiegel auf der Beifahrerseite blickt oder ob der Fahrer durch das Fenster auf der Fahrerseite oder das Fenster auf der Beifahrerseite in die Landschaft blickt. Darüber hinaus kann das System bestimmen, ob der Fahrer auf die Instrumentengruppe oder das Kombiinstrument, das Infotainment-Display, die Mittelkonsole oder den Schalthebel, die Innenspiegelanordnung, das Handschuhfach und das Armaturenbrett blickt. Des Weiteren kann das System bestimmen, ob der Fahrer über der Windschutzscheibe, z. B. auf einen Dachhimmel des Fahrzeugs, entlang dem oberen linken Bereich der Windschutzscheibe oder dem oberen rechten Bereich der Windschutzscheibe blickt. Einige bestimmte Sichtbereiche oder -ziele können auf eine Ablenkung des Fahrers hinweisen (z. B. das Infotainment-Display oder die Mittelkonsole), und andere bestimmte Sichtbereiche oder -ziele können auf Aufmerksamkeit des Fahrers hinweisen (z. B. direkt vor der Fahrerseite des Fahrzeugs oder auf die Außenspiegelanordnung).
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Das Verständnis der Blickrichtung relativ zur Kamera 18 wird immer komplizierter, wenn die Kamera 18 in einem beweglichen Objekt, wie zum Beispiel dem Spiegelkopf der Innenrückspiegelanordnung 10, untergebracht ist. Das Bewegen des Spiegels/der Kamera ohne Ausgleich kann zu einer ungenauen Bestimmung der „Blickzone“ des Fahrers führen. Mit anderen Worten, wenn die Ausrichtung des Spiegelkopfs sowie die Position und die Blickrichtung der Kamera 18 nicht genau bekannt sind oder bestimmt werden, kann das System fälschlicherweise bestimmen, dass der Fahrer nach vorne vor das Fahrzeug blickt, während er tatsächlich zur einen oder anderen Seite oder nach unten in Richtung Instrumententafel schaut (siehe 4). Das heißt, wenn das System nicht in der Lage ist, die Bewegung des Spiegelkopfs und der Kamera 18 relativ zum Fahrzeug zu bestimmen, kann das System ungenaue Blickrichtungen des Fahrers bestimmen und somit ungenaue Fahrerablenkungsmessungen liefern.
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Die Innenrückspiegelanordnung 10 weist eine magnetische Sensoreinheit 36 mit einem Magnetsensor 36a und einem Magnetelement 34a am Kugelgelenk zur Bestimmung der Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der festen Basis oder Stütze 16 auf. Wie in den 5-7 gezeigt ist, weist die Innenrückspiegelanordnung 10 die Basis oder Stütze 16 auf, die ein Kugelelement 16a hat, das in einer hinten an der reflektierenden Spiegelelementanordnung 28 befestigten Pfanne 26 schwenkbar aufgenommen wird. Die reflektierende Spiegelelementanordnung 28 weist das reflektierende Spiegelelement 14 und die Rückplatte 20 auf, die einen Einfassungs- oder Gehäuseteil 30 und einen Kühlkörper 32 aufweisen können. Ein Magnethalter 34 ist an der Stütze 16 angeordnet (wie zum Beispiel an dem Kugelelement 16a oder damit integriert) und hält ein Magnetelement oder Magnet 34a am Kugelelement 16a, und eine Magnetsensor-PCB 36 ist an der reflektierenden Spiegelelementanordnung 28 und an der Pfanne 26 angeordnet und weist den Sensor 36a auf. Ein Kabelbaum 39 befindet sich an der Stütze 16 und hat Drähte, die zur elektrischen Verbindung mit einem Verbinder an der Magnetsensor-PCB 36 (und wahlweise zur elektrischen Verbindung mit einer elektrochromen Dimmschaltungsanordnung eines elektrochromen reflektierenden Spiegelelements und/oder mit einer Schaltungsanordnung der DMS-Leiterplatte, wie zum Beispiel zum Versorgen der und Kommunizieren mit der DMS-Kamera und dem Lichtsender) durch den Arm und das Kugelelement 16a der Stütze 16 führen. Der Spiegelkopf weist ein(e) Spiegelaufnahme oder -gehäuse 12 auf (die bzw. das eine abnehmbare untere Verkleidung oder eine „Klappe“ 12a umfassen kann, die Zugang zu dem Innenleben des Spiegelkopfs ermöglicht).
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Daher hat der Spiegelkopf eine Magnetsensor-PCB 36, die relativ zum Spiegelkopf fixiert ist und die einen integrierten dreidimensionalen (3D-)Magnetsensor (Hall-Sensor) 36a an der Sensor-PCB 36 aufweist, der die Position des Spiegelkopfs relativ zu der Spiegelhalterungsstütze 16 detektiert. Der 3D-Hall-Sensor 36a ist unter dem Kugelpfannengelenk nahe dem Magneten 34a auf der PCB 36 integriert. Der Spiegelkopf kann sich frei drehen und sich relativ zu dem Magneten 34a und zu dem Kugelelement 16a bewegen, und somit bewegen sich die PCB 36 und der integrierte Sensor 36a entsprechend und gemeinsam und zusammen mit der Bewegung des Spiegelkopfs. Mit der relativ zu der Windschutzscheibe des Fahrzeugs fixierten Spiegelhalterung 16 und dem relativ zu der Spiegelhalterung 16 am Kugelelement 16a fixierten Magneten 34a verfolgt der 3D-Hall-Sensor 36a die Position des Magneten 34a im Raum, um die Drehung des Spiegelkopfs und/oder den Abstand relativ zu der festen Spiegelstütze 16 zu bestimmen. Der Hall-Sensor 36a kann die Stärke und die Richtung des Magnetfelds, das von dem Magneten 34a erzeugt wird, detektieren, und das System kann basierend auf der Ausgabe des Sensors oder der Erfassungsvorrichtung 36a die Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zur Stütze 16 bestimmen. Dabei ist die Position des Spiegelkopfs und der Kamera 18 den DMS-Algorithmen immer bekannt, so dass geeignete Blickrichtungen bestimmt werden können. Mit anderen Worten bestimmt das System die Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur basierend auf Sensordaten, die von dem Hall-Sensor 36a erzeugt werden, und die Bildverarbeitung von von der Fahrerüberwachungskamera aufgenommenen Bilddaten basiert zumindest teilweise auf der bestimmten Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur.
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Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, können ein oder mehrere Stifte oder Vorsprünge 17 am Kugelelement 16a, beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten des Kugelelements 16a, ausgebildet sein und radial von dem Kugelelement 16a hervorstehen. Wenn das Kugelelement 16a an der Fassung 26 aufgenommen wird, können die Vorsprünge 17 entlang entsprechender Kanäle oder Aussparungen oder Bahnen 19, die in der Pfanne 26 ausgebildet sind, aufgenommen werden, um das Kugelelement 16a innerhalb der Pfanne 26 zu positionieren und so eine sichere Befestigung zwischen dem Kugelelement 16a und der Pfanne 26 zu gewährleisten und eine zuverlässige bekannte Positionierung zwischen dem Kugelelement 16a und der Pfanne 26 für den 3D-Hall-Sensor 36A zu gewährleisten. Die Vorsprünge 17 und die Bahnen 19 können die Drehbewegung des Spiegelkopfs relativ zu dem Kugelelement 16a und der Spiegelstütze 16 begrenzen und somit die Genauigkeit der Positionsverfolgung des Hall-Sensors verbessern. Das heißt, die Drehung des Spiegelkopfs um eine Längsachse der Spiegelhalterung 16 kann durch die Vorsprünge 17 begrenzt werden. Mit anderen Worten sind die Vorsprünge 17 in der Kugel 16a integriert, und die Aufnahmebahnen 19 sind in der Pfanne 26 integriert, um die Taktungsdrehung des Spiegelkopfs zu begrenzen.
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Mit den sich lateral von gegenüberliegenden Seiten des Kugelelements 16a erstreckenden und entlang entsprechenden entlang gegenüberliegenden Seiten der Pfanne 26 ausgebildeten Bahnen 19 aufgenommenen Vorsprüngen 17 kann der Spiegelkopf frei um eine horizontale entlang der Längsachse des Spiegelkopfs verlaufende Schwenkachse schwenken und kippen und um eine vertikale senkrecht zu der horizontalen Schwenkachse verlaufende Schwenkachse schwenken oder kippen. Die Drehung des Spiegelkopfs um das Kugelelement 16a und um eine normal zur horizontalen Schwenkachse und zur vertikalen Schwenkachse verlaufende Achse wird durch die Vorsprünge 17 entlang der Bahnen 19 begrenzt oder ausgeschlossen. Die Verarbeitung von von dem Sensor 36a aufgenommenen Sensordaten zur Bestimmung der Position des Spiegelkopfs und/oder der Kamera 18 relativ zu dem Fahrzeug kann vereinfacht werden, indem die Bewegung des Spiegelkopfs um mindestens eine Achse begrenzt wird.
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Der Magnetsensor 36a an der PCB 36 kann einen 3D-Hall-Sensor umfassen. Der Sensor 36a ermöglicht eine planare IC der 3D-Magnetfeldmessung und bietet mechanische Flexibilität bei der Montage in nahezu jeder Ausrichtung. Der Sensor 36a ist für hohe Betriebstemperaturen geeignet (z. B. bis zu 125 Grad Celsius oder höher) und bietet Stabilität bei der Winkelberechnung gegenüber Temperaturschwankungen, magnetischen Toleranzen und mechanischen Toleranzen und gestattet die Verwendung eines kleineren und kostengünstigen Magneten. Der Sensor 36a kann einen 12C-Ausgang haben und eine Anwendung mit niedriger Spannung/niedriger Leistung bieten.
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Der Magnethalter 34 kann in dem Kugelelement 16a integriert oder mit dem Kugelelement 16a gekoppelt sein, zum Beispiel in Position am Kugelelement 16a geklemmt sein. Der Magnet 34a wird im Magnethalter 34 aufgenommen und stellt das Magnetfeld bereit, das die detektierte Spannungsänderung am 3D-Hall-Sensor 36a erzeugt.
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Mit im Spiegelkopf angeordneter DMS-Kamera 18 bewegt sich die Kamera 18 mit dem Spiegelkopf (einschließlich des Spiegelgehäuses und reflektierenden Spiegelelements, die an einem Drehgelenk schwenken, das den Spiegelkopf mit der Montagestruktur der Innenrückspiegelanordnung schwenkbar verbindet, die wiederum an einer Windschutzscheibe oder an einem Dachhimmel des damit ausgerüsteten Fahrzeugs montiert ist), so dass, wenn der Fahrer den Spiegelkopf relativ zu der Montagestruktur 16 verstellt, um die Sicht nach hinten einzustellen, auch die Position und der Sichtwinkel der Kamera 18 eingestellt werden. Das System kann so eingerichtet, programmiert oder eingestellt sein, dass sich die Kamera 18 in einer bekannten Position und Ausrichtung relativ zu einer Grundlinie oder Ausgangsposition/Ausrichtung des Spiegelkopfs befindet; wodurch sich der Magnet 34a an der Stütze 16 in einer bekannten Position relativ zu dem Sensor 36a an der reflektierenden Elementanordnung befindet. Eine Bewegung des Spiegelkopfs und damit der Kamera 18 bewegt den Sensor 36a relativ zum Magneten 34a. Das heißt, während der Spiegelkopf und die Pfanne 26 relativ zu der festen Kugel 16a und Stütze 16 schwenken, bewegt sich der Sensor 36a in drei Achsen um den Magneten 34a, und der Prozessor und das System können den Bewegungsgrad und damit die aktuelle Position des Sensors 36a relativ zum Magneten 34a und somit die aktuelle Position des Spiegelkopfs (und der Kamera) relativ zur Stütze 16 bestimmen. Die Schaltungsanordnung und der Algorithmus verfolgen die Bewegung des Sensors 36a und bestimmen die Position des Sensors 36a relativ zu dem Magneten 34a und bestimmen die Änderung der Position und der Ausrichtung der Kamera 18. Das System stellt somit eine berührungslose Erfassungsvorrichtung (bei der sich der Sensor und der Magnet nicht berühren, wenn der Spiegelkopf eingestellt wird und sich der Sensor relativ zu dem Magneten bewegt) bereit, die die Ausrichtung der Kamera 18 und die Blickrichtung oder Hauptbetrachtungsachse der Kamera 18 als Reaktion auf die Verarbeitung der Sensorausgabe berechnen oder bestimmen können.
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Wahlweise kann der Magnet am Spiegelkopf angeordnet sein, und die Magnetsensor-PCB und der Sensor können an der Stütze angeordnet sein, um ein kleineres Packaging-Design des Spiegelkopfs zu gewährleisten. So bestimmt der Magnetsensor die Bewegung des Magneten und des Spiegelkopfs relativ zu der Stütze und der Magnetsensor-PCB, während der Spiegelkopf eingestellt wird.
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Wahlweise kann das System die Position des Spiegelkopfs und der Kamera 18 relativ zu der Montagestruktur 16 über ein Potentiometer bestimmen. Beispielsweise kann die PCB an der Pfanne 26 am Spiegelkopf eine oder mehrere elektrisch leitende Leiterbahnen aufweisen, und ein oder mehrere elektrisch leitende Wischkontakte können an der Montagestruktur 16 angeordnet sein und entsprechende Leiterbahnen in Eingriff nehmen. Wenn der Spiegelkopf relativ zu der Montagestruktur 16 bewegt wird, bewegen sich die Wischkontakte entlang der entsprechenden Bahnen, und das System verfolgt die Position des Spiegelkopfs basierend auf der Position der Wischkontakte entlang der Bahnen.
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Wahlweise kann das System die Position und/oder Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur über einen Ausrichtungsdetektionssensor, wie zum Beispiel einen Sensor für mikroelektromechanische Systeme (MEMS-Sensor), der Naturkräfte (Schwerkraft, Beschleunigungen) misst, oder einen oder mehrere Beschleunigungsmesser und/oder Geomagnetfeldsensoren oder einen Gyroskopsensor, der die Geschwindigkeit oder Drehung des Spiegelkopfs misst, bestimmen, und die Ausgaben des Gyroskopsensors können mit Ausgaben eines Gravitationssensors verglichen werden, der einen dreidimensionalen Vektor erzeugt, der Richtung und Größe der Schwerkraft am Spiegelkopf angibt. Basierend auf den Ausgaben des einen oder der mehreren Ausrichtungs-/Beschleunigungs-/Schwerkraftsensoren bestimmt das System die Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur und die Einstellung oder Bewegung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur.
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In einigen Beispielen weist das reflektierende Spiegelelement 14 einen Videoanzeigebildschirm auf, der von dem Spiegelkopf aufgenommen wird (und zusammen und gemeinsam mit dem Spiegelkopf und dem reflektierenden Spiegelelement beweglich ist, wenn der Spiegelkopf eingestellt wird) und dahingehend betätigbar ist, Videobilder zur Betrachtung durch den Fahrer des Fahrzeugs anzuzeigen. Beispielsweise kann der Videoanzeigebildschirm Videobilder anzeigen, die das durch ein herkömmliches reflektierendes Spiegelelement bereitgestellte Sichtfeld darstellen oder verbessern sollen, um die Auswirkungen von Mitfahrern, Fracht und/oder Anhängern, die sonst das durch ein herkömmliches reflektierendes Spiegelelement bereitgestellte Sichtfeld blockieren können, zu reduzieren oder zu beseitigen. Auf dem Videoanzeigebildschirm werden Videobilder angezeigt, die aus Bilddaten erzeugt werden, die von einer oder mehreren Kameras eines Kameraüberwachungssystems (CMS, camera monitoring system) oder eines Rundumsichtkamerasystems (SVS, surround view system) des Fahrzeugs aufgenommen werden. Das durch den Videoanzeigebildschirm bereitgestellte Sichtfeld kann eingestellt werden, wenn der Fahrer den Spiegelkopf relativ zu der Montagestruktur 16 einstellt. Basierend auf der bestimmten Position des Magneten 34a relativ zu der Sensor-PCB 36, kann das System somit die Position des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur 16 und dem Fahrer bestimmen und das auf dem Videoanzeigebildschirm bereitgestellte Sichtfeld basierend auf der bestimmten Position des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur und dem Fahrer einstellen.
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Mit anderen Worten, die eine oder die mehreren Kameras am Fahrzeug können Bilddaten aufnehmen, die eine Szene oder ein Sichtfeld rückwärtig des Fahrzeugs darstellen. Die rückwärtsblickende(n) Kamera(s) hat/haben ein weites Sichtfeld (z. B. mehr als 135 Grad, wie zum Beispiel mehr als 180 Grad), zumindest rückwärtig des Fahrzeugs. Die auf dem Anzeigebildschirm angezeigten Videobilder sind von den Bilddaten, die von mindestens einer rückwärtsblickenden Kamera aufgenommen wurden, abgeleitet und können einen Teil der Gesamtszene oder des Sichtfelds der mindestens einen rückwärtsblickenden Kamera darstellen. Die Videobilder können die durch das reflektierende Spiegelelement bereitgestellten Reflexionen (wenn die Videospiegelanzeige nicht aktiviert ist) darstellen, somit kann der Teil der Szene oder des Sichtfelds, der auf dem Videoanzeigebildschirm angezeigt wird (d. h. der Teil der Bilddaten, von denen die Videobilder abgeleitet werden), auf der Position und/oder Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur basieren.
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Das heißt, das Sichtfeld oder die Szene, das bzw. die von der mindestens einen nach hinten gerichteten Kamera betrachtet wird, kann größer sein als das Sichtfeld, das durch die Reflexionen am reflektierenden Spiegelelement in einer beliebigen Position des Spiegelkopfs bereitgestellt wird. Somit wird der angezeigte Teil des Sichtfelds der mindestens einen rückwärtsblickenden Kamera (der angezeigte Teil der Szene, die von der mindestens einen rückwärtsblickenden Kamera betrachtet wird) dazu ausgewählt oder erzeugt, das bzw. dem von dem reflektierenden Spiegelelement bereitgestellte(n) Sichtfeld in der aktuellen Position des Spiegelkopfs darzustellen oder zu entsprechen. Der angezeigte Teil der Szene wird basierend auf der bestimmten Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur eingestellt. Mit anderen Worten kann das gesamte Sichtfeld der mindestens einen rückwärtsblickenden Kamera dahingehend zugeschnitten werden, den angezeigten Teil zu erstellen, und das Zuschneiden des angezeigten Teils kann relativ zu der betrachteten Gesamtszene eingestellt oder bewegt werden, um dem Fahrer eine Sicht nach hinten zu ermöglichen, die allgemein der Ansicht entspricht, die der Spiegelreflektor dem Fahrer bereitstellen würde.
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Der angezeigte Teil der Szene, der von der mindestens einen rückwärtsblickenden Kamera gesehen und durch die Videobilder dargestellt wird, kann basierend auf der Bewegung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur oder basierend auf der Bewegung des Kopfs des Fahrers relativ zu dem Spiegelkopf eingestellt werden. Wenn beispielsweise der Spiegelkopf so eingestellt wird, dass er stärker zu der Fahrerseite des Fahrzeugs abgewinkelt ist, kann der Teil der Szene, der von der mindestens einen rückwärtsblickenden Kamera gesehen und durch die Videobilder dargestellt wird, zur Fahrerseite des Fahrzeugs eingestellt oder verschoben werden.
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Mit am Spiegelkopf angeordneter PCB 11 (10) kann eine Schaltungsanordnung zum Steuern des Dimmens des reflektierenden Spiegelelements 14 an einer ersten Seite der PCB 11, die dem reflektierenden Spiegelelement 14 zugewandt ist, angeordnet sein (die DMS-Steuerschaltungsanordnung und/oder die Steuerschaltungsanordnung für den Videoanzeigebildschirm können/kann auch an der PCB angeordnet sein), und der Kühlkörper 32 ist thermisch mit der gegenüberliegenden, zweiten Seite der PCB 11 gekoppelt, um Wärme von der PCB 11 und zur Außenseite des Spiegelkopfs zu ziehen.
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Unter Bezugnahme auf die 10-14 weist die Spiegelanordnung 10 einen Umgebungslichtsensor 38 zum Bestimmen der Umgebungslichtstärken im Innenraum des Fahrzeugs auf. Zum Beispiel kann das System Umgebungslichtstärken bestimmen, um das Dimmen des reflektierenden Spiegelelements 14 zu steuern oder um die Verarbeitung von Bilddaten zu erleichtern, die von der Fahrerüberwachungskamera 18 aufgenommen werden. Der Umgebungslichtsensor 38 ist im Spiegelkopf aufgenommen und sieht durch eine Öffnung 40 im Spiegelgehäuse 12. Das heißt, der Umgebungslichtsensor 38 nimmt Sensordaten auf, die Licht darstellen, das durch die Öffnung 40 im Spiegelgehäuse 12 passiert, und eine Umgebungslichtstärke im Innenraum des Fahrzeugs wird basierend auf den aufgenommenen Sensordaten bestimmt. In dem dargestellten Beispiel ist der Umgebungslichtsensor 38 an der zweiten Seite der PCB 11, die dem Spiegelgehäuse 12 zugewandt ist, angeordnet.
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Somit ist die Öffnung 40 an der Rückseite des Spiegelgehäuses 12 gebildet, um Umgebungslicht in den Spiegelkopf eintreten zu lassen, und es ist ein Kanal oder eine Lichtführung oder ein Lichtsensorkegel 42 im Spiegelkopf zwischen der Öffnung 40 und dem Umgebungslichtsensor 38 gebildet, um den Lichtdurchgang von außerhalb des Spiegelkopfs zu dem Umgebungslichtsensor 38 zu ermöglichen. Das heißt, die Struktur des Spiegelkopfs, wie zum Beispiel das Spiegelgehäuse 12, die Rückplatte 20 und/oder der Wärmeabzug 32, können dahingehend zusammenwirken, den Kanal oder den Lichtkegel 42 zwischen der Öffnung 40 und dem Umgebungslichtsensor 38 zu bilden, so dass Licht von außerhalb des Spiegelkopfs entlang dem Lichtkanal 42 zu dem Umgebungslichtsensor 38 geleitet wird.
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Die Position des Umgebungslichtsensors 38 relativ zur Öffnung 40 und zu dem Lichtkegel 42 ist über ein Klebeelement 44 gesichert, das den Umgebungslichtsensor 38 an der PCB 11 umgibt und eine oder mehrere Strukturen des Spiegelkopfs in Eingriff nimmt. Zum Beispiel nimmt in 10 das Klebeelement 44 den Wärmeabzug 32 und das Spiegelgehäuse 12 an einem inneren Ende des Lichtkegels 42, der den Umgebungslichtsensor 38 umgibt, in Eingriff. Somit ist das Klebeelement 44 an der zweiten Seite der PCB 11 angeordnet und nimmt ein Ende des Lichtstrahls 42 am Spiegelgehäuse 12 und/oder am Wärmeabzug 32 in Eingriff, um den Umgebungslichtsensor 38 relativ zu dem Lichtstrahl 42 zu positionieren. Das Klebeelement 44, wie zum Beispiel ein Klebeband oder ein Kleberring, kann das Licht hinsichtlich des Durchgangs durch das Klebeelement 44 blockieren oder abschwächen, um den Umgebungslichtsensor 38 von jeglichen Lichtquellen im Spiegelkopf zu isolieren (z. B. dem DMS-Lichtsender oder dem Videoanzeigebildschirm), so dass von dem Sensor 38 aufgenommene Daten Umgebungslicht im Innenraum und nicht Licht, das von einem anderen elektronischen Bauteil im Spiegelkopf abgegeben wird, darstellen.
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Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, kann eine Fensterlinse oder ein Abdeckelement 46 an der Öffnung 40 im Spiegelgehäuse 12 angeordnet sein, um die Öffnung 40 abzudecken und eine ununterbrochene Außenfläche des Spiegelgehäuses 12 bereitzustellen. Das heißt, die Fensterlinse 46 kann die Öffnung 40 im Wesentlichen füllen und eine Außenfläche aufweisen, die an und nahe der Öffnung 40 oder diese umgebend im Wesentlichen bündig mit der Außenfläche des Spiegelgehäuses 14 ist. Des Weiteren kann die Fensterlinse 46 abgedunkelt oder getönt sein, um die Oberfläche des Spiegelgehäuses 12 weiter mit der Fensterlinse 46 zu verschmelzen. Zum Beispiel kann die Fensterlinse 46 eine Lichtdurchlässigkeit von 50 Prozent, eine Lichtdurchlässigkeit von 40 Prozent, eine Lichtdurchlässigkeit von 20 Prozent, eine Lichtdurchlässigkeit von 10 Prozent, eine Lichtdurchlässigkeit von 5 Prozent oder einen beliebigen geeigneten Prozentanteil von Lichtdurchlässigkeit ermöglichen. Somit nimmt der Umgebungslichtsensor 38 Sensordaten auf, die durch die Fensterlinse 46 und entlang dem Lichtstrahl 42 passiertes Licht darstellen
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Um der durch die Fensterlinse 46 bereitgestellten geringeren Lichtdurchlässigkeit Rechnung zu tragen, kann ein optisches Element 48 zwischen der Öffnung 40 und dem Umgebungslichtsensor 38 und/oder entlang dem Lichtstrahl 42 angeordnet sein, um das Licht auf den Umgebungslichtsensor 38 zu fokussieren oder zu leiten. Das optische Element 48 kann an der PCB 11 angeordnet und/oder damit verklebt sein und den Umgebungslichtsensor 38 umgeben und sich von der PCB 11 und über den Umgebungslichtsensor 38 erstrecken, um Licht, das in die Öffnung 40 eintritt, auf den Umgebungslichtsensor 38 zu lenken. In dem dargestellten Beispiel ist das optische Element 48 an der PCB 11 befestigt und umgibt den Umgebungslichtsensor 38 zwischen dem Sensor und dem Klebeelement 44.
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Unter Bezugnahme auf die 13, 13A und 14 kann ein optisches Lichtleiterelement 50 zum Erfassen und Bündeln oder Leiten von Licht von der Öffnung 40 zu dem Umgebungslichtsensor 38 an der Öffnung 40 angeordnet sein. Der Lichtleiter 50 stellt einen direkteren Lichtweg von der Öffnung 40 zu dem Umgebungslichtsensor 38 bereit und kann Licht an oder nahe dem Umgebungslichtsensor 38 fokussieren. Somit kann die Öffnung 40 verkleinert werden, wobei der Lichtleiter 50 geeignete Lichtstärken für den Umgebungslichtsensor 38 bereitstellt, um die Stärke des Umgebungslichts im Fahrzeuginnenraum zu detektieren.
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Wie in den 13 und 13A gezeigt ist, weist der Lichtleiter 50 einen planaren oder konturierten Außenteil 50a, der in der Öffnung 40 und an der Außenseite des Spiegelkopfs angeordnet ist, und einen zylindrischen oder trichterförmigen Teil 50b, der sich innerhalb des Spiegelkopfs zu dem Umgebungslichtsensor 38 und im Wesentlichen senkrecht zum planaren Außenteil 50A erstreckt, auf. Eine oder mehrere Klammern oder Halteelemente 50c können von dem Außenteil 50a vorragen, um das Spiegelgehäuse 12 entlang dem Lichtführungskanal 42 in Eingriff zu bringen und so den Lichtleiter 50 am Spiegelgehäuse 12 zu fixieren. Der Außenteil 50a kann an der Öffnung 40 angeordnet und bündig mit der Außenfläche des Spiegelgehäuses 12 sein, oder der Lichtleiter 50 kann entlang dem Lichtführungskanal 42 von der Öffnung 40 und der Außenfläche des Spiegelgehäuses 12 zumindest etwas zurückgesetzt sein.
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Wahlweise kann der Außenteil 50a ein(e) beliebige(s) geeignete(s) Außenflächenprofil oder -kontur aufweisen, so dass der Außenteil 50a im Wesentlichen der Außenfläche des Spiegelgehäuses 12 entspricht und damit dahingehend zusammenwirkt, ein durchgehendes oder ununterbrochenes Außenprofil des Spiegelgehäuses 12 bereitzustellen. Einzelne Fasern oder optische Elemente können sich von dem Außenteil 50a und entlang dem zylindrischen Teil 50b erstrecken, um das Licht von außerhalb des Spiegelkopfs zu dem Umgebungslichtsensor 38 zu lenken.
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Somit kann das Spiegelgehäuse 12 mit der Fensterlinse 46 und/oder dem Lichtleiter 50 das Design der Innenrückspiegelanordnung verbessern, indem die Öffnung 40 für den Lichtsensorkegel gefüllt und/oder verkleinert wird. Das System behält die Funktionalität über die Empfindlichkeitsverteilung bei. Das heißt, selbst mit der verkleinerten oder abgedeckten Öffnung 40 ist das System für die Detektion von Umgebungslichtstärke im Innenraum des Fahrzeugs empfindlich. Die Lösung kann in die Klasse A (d. h. die Außenfläche) der Innenrückspiegelanordnung übergehen.
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Unter Bezugnahme auf die 15 und 16 können ein oder mehrere Federkontakte 52 (wie zum Beispiel zwei Federkontakte) die elektrisch leitenden Beschichtungen oder Filme des reflektierenden Spiegelelements 14 und der PCB 11 innerhalb des Spiegelkopfs elektrisch koppeln, um die EC-Zelle des reflektierenden Spiegelelements 14 mit elektrischem Strom zu versorgen. Wie gezeigt, weist der Federkontakt 52 ein erstes Ende 52a, das in der PCB 11 integriert oder damit elektrisch gekoppelt ist, und ein zweites Ende 52b, das mit elektrischen Kontakten oder elektrisch leitenden Leiterbahnen am reflektierenden Spiegelelement 14 elektrisch gekoppelt ist, auf. Ein Mittelteil 52c kann sich zwischen dem ersten Ende 52a und dem zweiten Ende 52b in einem schrägen Winkel relativ zu dem ersten und zweiten Ende erstrecken, um eine flexible oder federnde Stütze zwischen dem reflektierenden Spiegelelement 14 und der PCB 11 bereitzustellen. Ein Rückführteil 52d kann sich von dem zweiten Ende 52b zu dem ersten Ende 52a und dem Mittelteil 52c erstrecken
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Ein oder mehrere Flansche 54 können sich zur elektrischen Kopplung mit dem Spiegelreflektor 14 von dem zweiten Ende 52b des Federkontakts 52 erstrecken. Im dargestellten Beispiel erstrecken sich die Flansche 54 zur elektrischen Kopplung mit der EC-Zelle des reflektierenden Spiegelelements 14 senkrecht zu dem zweiten Ende 52b und innerhalb der entsprechenden Öffnungen 56 des reflektierenden Spiegelelements 14.
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Die Federkontakte 52 können eine geeignete elektrisch leitende Konstruktion, wie zum Beispiel eine flexible dünne Blechkonstruktion, umfassen. Darüber hinaus bieten die Federkontakte 52 eine kleine Montagefläche im Spiegelkopf, wie zum Beispiel eine Montagebreite von 2,16 Millimetern oder weniger und eine Kontaktbreite von 1,84 Millimetern oder weniger. Somit bieten die Federkontakte 52 eine dünne und kostengünstige Methode der Spannungsversorgung der EC-Zelle, die die Schwierigkeit des Montageprozesses nicht erhöht. Die Flansche 54 halten den Federkontakt 52 während des Reflow-Prozesses in Position.
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Die Position der DMS-Kamera und der IR-LED(s) am Spiegelkopf bietet dem Fahrer eine ungehinderte Sicht. Das DMS ist vorzugsweise in der Innenrückspiegelanordnung 10 in sich geschlossen und kann daher problemlos in einer Vielzahl von Fahrzeugen, einschließlich bestehender Fahrzeuge und verschiedener Modelle derselben Fahrzeugmarke, implementiert werden. Die Fahrerüberwachungskamera kann auch aufgenommene Bilddaten für ein Belegungsüberwachungssystem (OMS) bereitstellen, oder es kann eine andere separate Kamera für die OMS-Funktion an der Spiegelanordnung angeordnet sein.
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Die Spiegelanordnung 10 kann auch eine oder mehrere Infrarot(IR)- oder Nahinfrarot(NIR)-Lichtsender (wie zum Beispiel IR- oder Nah-IR-Leuchtdioden (-LEDs) oder Vertikalresonator-Laserdioden (VCSEL, vertical-cavity surface-emitting lasers) oder dergleichen) aufweisen, die an der Rückplatte 20 hinter dem reflektierenden Element 14 angeordnet sind und Nahinfrarotlicht durch die Öffnung der Rückplatte 20 und durch das reflektierende Element 14 zu dem Kopfbereich des Fahrers des Fahrzeugs aussenden.
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Die IR-Sendevorrichtung umfasst einen IR-Sender oder eine LED-Leiterplatte, mit einem ersten Satz von Nahinfrarot-Leuchtdioden (z. B. einem Satz von LEDs mit breiterem Lichtstrahl) an einem Teil der LED-PCB und einem zweiten Satz von Nahinfrarot-Leuchtdioden (z. B. einem Satz von LEDs mit schmaleren Lichtstrahlen) an einem anderen Teil der LED-PCB. Die LED-PCB kann einen Teil relativ zu dem anderen Teil abgewinkelt haben, so dass der erste Satz von LEDs oder der zweite Satz von LEDs dahingehend betrieben werden kann, Licht je nach Ausrichtung des Spiegelkopfs in eine gewünschte Richtung zu auszusenden. Beispielsweise kann der erste Satz von Nahinfrarot-Leuchtdioden zu der linken Fahrzeugseite abgewinkelt sein, um auf einen Fahrer eines Fahrzeugs mit Linkslenkung gerichtet zu sein (wenn die Spiegelanordnung in einem Fahrzeug mit Linkslenkung installiert ist und der erste Satz von Nahinfrarot-Leuchtdioden für die Fahrerüberwachungsfunktion aktiviert ist), während der zweite Satz von Nahinfrarot-Leuchtdioden zu der rechten Fahrzeugseite abgewinkelt sein kann, um auf den Fahrer eines Fahrzeugs mit Rechtslenkung gerichtet zu sein (wenn die Spiegelanordnung in einem Fahrzeug mit Rechtslenkung installiert ist und der zweite Satz von Nahinfrarot-Leuchtdioden für die Fahrerüberwachungsfunktion aktiviert ist).
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Herkömmliche Fahrerüberwachungssysteme (DMS) sind insofern „Two-Box“-DMS, als i) die Kamera zur Überwachung des Kopfs/der Augen des Fahrers und die Nah-IR-Lichtstrahlquellen, die den Kopf/die Augen des Fahrers beleuchten, in einem ersten Kasten (box) oder Modul aufgenommen sind (der bzw. das sich normalerweise an der Lenksäule eines damit ausgerüsteten Fahrzeugs oder in einem oben liegenden Bereich des damit ausgerüsteten Fahrzeugs befindet) und ii) die Elektronik/Software, die zur Analyse der aufgenommenen Bilddaten verwendet wird, um die Blickrichtung oder Kopfposition oder Augenbewegung oder Aufmerksamkeit oder Müdigkeit des Fahrers zu bestimmen, in einem separaten zweiten Kasten oder Modul aufgenommen ist, der bzw. das sich entfernt und in einem Abstand von dem ersten Kasten befindet und der bzw. das in der Regel über eine Kabelverbindung mit dem ersten Kasten verbunden ist (der zweite Kasten umfasst in der Regel ein ECU, das Teil einer Steuereinheit des damit ausgerüsteten Fahrzeugs sein kann und das neben dem DMS wahlweise weitere Merkmale bereitstellen kann).
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Bei einer „One-Box“-DMS-Innenrückspiegelanordnung sind sowohl die Kamera, die zur Überwachung des Kopfs/der Augen des Fahrers verwendet wird, als auch die Nah-IR-Lichtstrahlquellen, die den Kopf/die Augen des Fahrers beleuchten, von einer Innenrückspiegelanordnung aufgenommen (und vorzugsweise sind beide im Spiegelkopf der Innenrückspiegelanordnung aufgenommen). So ermöglicht die One-Box-DMS-Innenrückspiegelanordnung einem Erstausrüster (OEM) von Fahrzeugen, Fahrzeuge mit Dingen wie einer DMS-Innenrückspiegelanordnung auszustatten, die die Kamera/Beleuchtungsquellen/Fahrerüberwachungssoftware/zugehörige elektronische Fahrerüberwachungsschaltungsanordnungen wie zum Beispiel einen oder mehrere Datenverarbeitungschips, einen Speicher, elektronische Bauteile, eine oder mehrere Leiterplatten, die einen oder mehrere Datenverarbeitungschips, einen Speicher, elektronische Bauteile, Lichtsensoren zur Detektion von Blendlicht und Umgebungsbeleuchtung aufweisen, aufweisen und die Leistungsversorgungen, einen oder mehrere elektrische Verbinder, einen oder mehrere Kühlkörper, mechanische Teile usw. aufweisen. Die One-Box-DMS-Innenrückspiegelanordnung kann somit durch einen OEM von einem Hersteller einer Innenrückspiegelanordnung erworben werden und kann durch den OEM in ein Fahrzeug, das gerade zusammengebaut wird, installiert werden (typischerweise an einem Spiegelbefestigungsknopf oder einem ähnlichen Element, das mit der Innenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeugs verklebt ist). Für den Betrieb in einem damit ausgestatteten Fahrzeug wird die One-Box-DMS-Innenrückspiegelanordnung mit einem Fahrzeugkabelbaum des Fahrzeugs verbunden und wird über diesen Fahrzeugkabelbaum mit Zündspannung versorgt (Nennspannung 12V DC, kann jedoch je nach Fahrzeugtyp und Betriebszustand des Fahrzeugs von 9V (6V für Stopp-Start-Automatik) bis 16V oder so variieren). Die One-Box-DMS-Innenrückspiegelanordnung wird über diesen Kabelbaum mit Fahrzeugdaten versorgt, wie zum Beispiel Daten, die Fahrzeug- und andere Daten beinhalten, die über einen CAN-Bus oder eine CAN-Verbindung (die Fahrzeuginformationen an den Spiegel übertragen können und die Ablenkungswarnungen usw. von dem Spiegel übertragen können) oder die über einen/eine Local-Area-Net-work(LAN)-Bus oder -Leitung zugeführt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die Kamera 18 und die Lichtsender 24 hinter dem reflektierenden Spiegelelement 14 angeordnet, das ein prismatisches reflektierendes Spiegelelement oder ein elektrooptisches (wie zum Beispiel elektrochromes oder EC) reflektierendes Spiegelelement sein kann. Das Spiegelgehäuse 12 kann einen Kunststoffeinfassungsteil 30 aufweisen, der den Umfangsrand des reflektierenden Spiegelelements 14 umgibt und der eine gekrümmte Außenfläche bereitstellt, die von der Außenfläche des Spiegelgehäuses 12 zu der planaren Vorderfläche des reflektierenden Spiegelelements 14 übergeht (wahlweise, ohne dass ein Teil des Kunststoffeinfassungsteils die planare Vorderfläche des reflektierenden Spiegelelements überlappt oder überlagert), so dass die Kunststoffeinfassung 30 den homologisierten Rand vervollständigt. Wahlweise kann das reflektierende Spiegelelement 14 eine freiliegende gekrümmte Außenfläche aufweisen, die von der Außenfläche des Spiegelgehäuses 12 zu der planaren Vorderfläche des reflektierenden Spiegelelements 14 übergeht.
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Der Lichtsender 24 kann zwei oder drei Sätze von LEDs aufweisen, die auf der Leiterplatte angeordnet sind. Ein LED-Satz gibt bei Aktivierung einen breiteren Lichtstrahl Nahinfrarotlicht ab (z. B. vier LEDs mit breiterem Lichtstrahl) und ein anderer LED-Satz gibt bei Aktivierung einen schmaleren Lichtstrahl Nahinfrarotlicht ab (z. B. vier LEDs mit schmalerem Lichtstrahl). Die LEDs mit schmalerem Lichtstrahl können für die Fahrerüberwachungsfunktion mit Strom versorgt oder aktiviert werden, während die LEDs mit breiterem Lichtstrahl für die Insassenüberwachungsfunktion mit Strom versorgt oder aktiviert werden können (und episodisch aktiviert werden können, um bestimmte Einzelbilder der aufgenommenen Bilddaten zu beleuchten).
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Die LEDs mit schmalem Lichtstrahl können nach links und damit zu dem Fahrer eines Fahrzeugs mit Linkslenkung hin abgewinkelt oder gekippt oder vorbelastet sein (z. B. um zehn Grad), während die LEDs mit breitem Lichtstrahl nicht zu einer Seite vorbelastet sind. Wenn die Spiegelanordnung in einem Fahrzeug mit Linkslenkung installiert ist, beleuchten die LEDs mit schmalem Lichtstrahl den Kopfbereich des Fahrers, während die LEDs mit breitem Lichtstrahl sowohl den Beifahrerbereich als auch den Fahrerbereich beleuchten. Wenn die Spiegelanordnung jedoch in einem Fahrzeug mit Rechtslenkung installiert ist, beleuchten die LEDs mit schmalem Lichtstrahl nicht den Kopfbereich des Fahrers, während die LEDs mit breitem Lichtstrahl sowohl den Beifahrerbereich als auch den Fahrerbereich beleuchten.
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Die Spiegelanordnung kann einen Nahinfrarot-Lichtsender aufweisen, der dazu ausgebildet und betreibbar ist, selektiv Licht zum Bereich des Kopfs des Fahrers auszusenden, wenn die Spiegelanordnung in einem Fahrzeug mit Linkslenkung installiert ist (wobei der Fahrer auf einem Fahrersitz auf der linken Seite sitzt) oder wenn die Spiegelanordnung in einem Fahrzeug mit Rechtslenkung installiert ist (wobei der Fahrer auf einem Fahrersitz auf der rechten Seite sitzt). Das System stellt eine DMS/OMS-Beleuchtung bereit, die basierend auf den Fahrzeugdaten für den Ländercode durch Software konfigurierbar ist. Beispielsweise können die DMS-Lichtsender zwei oder drei separate Bänke/Gruppen/Sätze von Sendern oder LEDs umfassen. Eine Gruppe ist zu der linken Fahrzeugseite ausgerichtet oder abgewinkelt, und eine Gruppe ist zu der rechten Fahrzeugseite ausgerichtet oder abgewinkelt. Wahlweise gibt es eine dritte Gruppe, die irgendwo dazwischen ausgerichtet ist (zum Beispiel kann die dritte Gruppe senkrecht zur Spiegelfläche gerichtet sein). Diese Gruppen oder Sätze können aus verschiedenen Kombinationen von breiten und schmalen LEDs oder VCSELs hergestellt sein.
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Somit ist die Innenrückspiegelanordnung des Fahrzeugs mit einem Fahrerüberwachungssystem (DMS) und/oder Insassenüberwachungssystem (OMS) des Fahrzeugs verbunden. Die Innenrückspiegelanordnung weist den Spiegelkopf auf, der verstellbar an der Montagestruktur befestigt ist, die an einem Innenteil eines Innenraums des Fahrzeugs befestigt ist. Beispielsweise umfasst die Montagestruktur die Spiegelstütze 16 mit dem Kugelelement 16a am Ende des Arms der Spiegelstütze 16. Der Spiegelkopf nimmt das reflektierende Spiegelelement 14 auf, das die Spiegelreflexionsbeschichtung aufweist, die an der Rückseite des Glassubstrats des reflektierenden Spiegelelements 14 angeordnet ist. Der Spiegelkopf nimmt die Kamera 18 auf, und die Kamera 18 bewegt sich zusammen und gemeinsam mit dem Spiegelkopf, wenn der Spiegelkopf dahingehend angepasst wird, die Sicht des Fahrers des Fahrzeugs nach hinten einzustellen. Die Kamera 18 kann durch das Glassubstrat und die Spiegelreflexionsbeschichtung des reflektierenden Spiegelelements 14 blicken. Der Spiegelkopf nimmt das ECU auf, das elektronische Schaltungsanordnungen (z. B. einen Bilddatenprozessor) und zugehörige Software aufweist, und das ECU verarbeitet Bilddaten, die von der Kamera für eine Insassenüberwachungsfunktion und/oder eine Fahrerüberwachungsfunktion aufgenommen wurden. Um die Genauigkeit des DMS und/oder OMS zu verbessern, weist die Spiegelanordnung eine magnetische Erfassungsvorrichtung auf, die Sensordaten erfasst, die einen Ort oder eine Stelle oder eine Ausrichtung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur 16 darstellen, wenn der Spiegelkopf relativ zu der Montagestruktur 16 eingestellt wird. Basierend auf den erfassten Sensordaten bestimmt das System die Position und den Sichtwinkel der Kamera 18, und die Bilddaten werden zumindest teilweise basierend auf der bestimmten Position und dem bestimmten Sichtwinkel verarbeitet.
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In einigen Beispielen weist die magnetische Erfassungsvorrichtung einen magnetischen Hall-Sensor 36a und einen Magneten 34a auf. Der Hall-Sensor 36a und der Magnet 34a können an einem Drehgelenk positioniert sein, das den Spiegelkopf mit der Montagestruktur 16 verbindet oder ihn daran befestigt, wie beispielsweise an oder nahe dem Kugelelement 16a und der Pfanne 26 am Spiegelkopf. Zum Beispiel kann der Hall-Sensor 36a an der PCB 36 angeordnet sein, die an oder nahe oder hinter der Pfanne 26 angeordnet ist, und der Magnet 34a kann an dem Magnethalter 34 angeordnet sein, der an oder nahe dem Kugelelement 16a der Montagestruktur 16 angeordnet ist oder damit integriert ist.
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Die Erfassungsvorrichtung kann ein Potentiometer beinhalten, wie zum Beispiel ein Potentiometer, das eine PCB mit einer elektrisch leitenden Leiterbahn und einem elektrisch leitenden Wischkontakt aufweist, der sich entlang der Leiterbahn bewegt, während der Spiegelkopf relativ zur Montagestruktur eingestellt wird. Beispielsweise befinden sich die PCB und das elektrisch leitende Wischkontaktelement am Drehgelenk, das den Spiegelkopf an der Montagestruktur befestigt, beispielsweise ist die PCB an dem Pfannenelement des Drehgelenks angeordnet und ist das elektrisch leitende Wischkontaktelement am Kugelelement des Drehgelenks angeordnet.
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Das Kugelelement 16a des Drehgelenks kann Vorsprünge oder Ausstülpungen 17 aufweisen, die sich radial von gegenüberliegenden Seiten des Kugelelements 16a erstrecken. Die Vorsprünge 17 werden entlang entsprechenden Kanälen oder Führungen 19 des Pfannenelements 26 aufgenommen und begrenzen eine Bewegung des Spiegelkopfs relativ zu der Montagestruktur 16.
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Der Spiegelkopf kann einen Lichtsender 24, wie zum Beispiel einen Lichtsender, der dahingehend elektrisch betrieben werden kann, Nahinfrarotlicht (NIR) abzugeben, aufnehmen. Der Lichtsender 24 kann mehrere Leuchtdioden (LEDs) oder mehrere Vertikalresonator-Laserdioden (VCSELs) beinhalten. Ferner kann der Lichtsender 24 innerhalb des Spiegelkopfs hinter dem reflektierenden Spiegelelement 14 angeordnet sein und dahingehend betreibbar sein, Licht durch das reflektierende Spiegelelement 14 abzugeben, um zumindest einen Teil des Innenraums des Fahrzeugs zu beleuchten.
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In einigen Beispielen kann die Spiegelanordnung einen Kinnbereich aufweisen, der sich entlang und unter dem unteren Rand des reflektierenden Spiegelelements erstreckt, um die Kamera und/oder die Lichtsender am unteren Rand des reflektierenden Spiegelelements aufzunehmen. Zum Beispiel kann das reflektierende Spiegelelement den Videoanzeigebildschirm aufweisen, der sich entlang dem reflektierenden Spiegelelement über dem Kinnbereich erstreckt, und die Kamera kann am Kinnbereich unterhalb des Videoanzeigebildschirms so aufgenommen sein, dass die Kamera durch das reflektierende Spiegelelement und nicht durch den Videoanzeigebildschirm blickt. Wahlweise erstreckt sich ein separates lichtdurchlässiges Abdeckelement oder ein Teil des Glassubstrats (z. B. ein Teil eines vorderen Glassubstrats eines elektrochromen reflektierenden Spiegelelements) über den Kinnbereich, so dass die Kamera durch das Abdeckelement oder den Teil des Glassubstrats blickt, wodurch die Kamera nicht durch den Spiegelreflektor des reflektierenden Spiegelelements blickt.
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Der Spiegelkopf nimmt den Videospiegelanzeigebildschirm auf, der Videobilder anzeigt, die für den Fahrer zu sehen sind. Beispielsweise können die Videobilder die durch das reflektierende Spiegelelement bereitgestellte Sicht darstellen. Basierend auf der Erfassungsvorrichtung, die bestimmt, dass der Spiegelkopf relativ zu der Montagestruktur eingestellt oder geschwenkt ist, werden die Videobilder so eingestellt, dass sie die in dem eingestellten Winkel bereitgestellte Sicht nach hinten darstellen.
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In einigen Beispielen nimmt der Spiegelkopf einen Umgebungslichtsensor 38 auf, der Sensordaten erfasst, die eine Umgebungslichtstärke im Fahrzeuginnenraum darstellen. Eine Öffnung 40 ist durch eine Außenfläche des Spiegelgehäuses 12 ausgebildet, und der Umgebungslichtsensor 38 ist innerhalb des Spiegelkopfs an einer Position angeordnet, die der Öffnung 40 entspricht. Der Umgebungslichtsensor 38 erfasst Licht, das durch die Öffnung 40 passiert. Das Spiegelgehäuse 12 kann einen Lichtkegel 42 aufweisen, der zwischen der Öffnung 40 und dem Umgebungslichtsensor 38 verläuft, um das Licht auf den Umgebungslichtsensor 38 zu lenken. Beispielsweise ist der Umgebungslichtsensor 38 an einer PCB innerhalb des Spiegelkopfs angeordnet und ist dem reflektierenden Spiegelelement 14 abgewandt. Die Struktur des Spiegelgehäuses 12 erstreckt sich zwischen der Öffnung 40 und der PCB, um den Lichtkegel 42 bereitzustellen, wobei das innere Ende des Lichtkegels 42 über das Klebeelement 44, das den Umgebungslichtsensor 38 umgibt, an der PCB befestigt ist, um den Umgebungslichtsensor 38 relativ zur Öffnung 40 zu positionieren. Wahlweise ist ein Abdeckelement 46 über der Öffnung 40 angeordnet, um die Öffnung 40 zu verdecken, und lässt Licht durch das Abdeckelement 46 passieren, damit es von dem Umgebungslichtsensor 38 erfasst wird, und/oder ist ein Lichtleiter 50 an der Öffnung 40 angeordnet, um Licht zum Umgebungslichtsensor 38 zu lenken.
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Das System kann Aspekte von Fahrerüberwachungssystemen und/oder von Kopf- und Gesichts-Richtungs- und -Positionsverfolgungssystemen und/oder Augen-Verfolgungs-Systemen und/oder Gestenerkennungssystemen nutzen.
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Wahlweise kann das Fahrerüberwachungssystem in einem Kameraüberwachungssystem (CMS, camera monitoring system) des Fahrzeugs integriert sein. Das integrierte Fahrzeugsystem enthält mehrere Eingänge, wie zum Beispiel von der nach innen blickenden oder Fahrerüberwachungskamera und von der vorwärts- oder nach außen blickenden Kamera sowie von einer rückwärtsblickenden Kamera und einer zur Seite blickenden Kamera des CMCs, um dem Fahrer einzigartige Kollisionsminderungsfähigkeiten basierend auf der gesamten Fahrzeugumgebung und dem Fahreraufmerksamkeitszustand bereitzustellen. Die Bildverarbeitung und Detektionen und Bestimmungen werden je nach verfügbarem Platz und elektrischen Verbindungen für die jeweilige Fahrzeuganwendung lokal innerhalb der Innenrückspiegelanordnung und/oder im Bereich der Deckenkonsole durchgeführt.
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Das ECU kann Bilddaten empfangen, die von mehreren Kameras des Fahrzeugs aufgenommen werden, wie zum Beispiel von mehreren Kameras des Rundumsichtsystems (SVS) und mehreren Kameras des Kameraüberwachungssystems (CMS) und wahlweise einer oder mehreren Kameras des Fahrerüberwachungssystems (DMS). Das ECU kann ein zentrales oder einziges ECU umfassen, das von den Kameras aufgenommene Bilddaten für mehrere Fahrassistenzfunktionen verarbeitet und die Anzeige verschiedener Videobilder auf einem Videoanzeigebildschirm im Fahrzeug (wie zum Beispiel an einer Innenrückspiegelanordnung oder an einer Mittelkonsole oder dergleichen) zur Ansicht durch einen Fahrer des Fahrzeugs bereitstellen kann.
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Die Kamera oder der Sensor kann eine beliebige geeignete Kamera oder einen beliebigen geeigneten Sensor umfassen. Wahlweise kann die Kamera eine „intelligente Kamera“ umfassen, die das Bildgebungssensorarray und zugehörige Schaltungsanordnungen und Bildverarbeitungsschaltungsanordnungen sowie elektrische Verbinder und dergleichen als Teil eines Kameramoduls aufweist.
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Das System weist einen Bildprozessor auf, der zur Verarbeitung von Bilddaten betrieben werden kann, die von der Kamera oder den Kameras aufgenommen wurden, wie zum Beispiel zur Detektion von Objekten oder anderen Fahrzeugen oder Fußgängern oder dergleichen im Sichtfeld einer oder mehrerer der Kameras. Der Bildprozessor kann beispielsweise einen Bildverarbeitungschip umfassen und kann Bilddaten analysieren, um Fahrzeuge und/oder andere Objekte zu detektieren. Als Reaktion auf eine solche Bildverarbeitung und bei Detektion eines Objekts oder anderen Fahrzeugs kann das System eine Warnung für den Fahrer des Fahrzeugs erzeugen und/oder kann eine Überlagerung des angezeigten Bilds erzeugen, um die Anzeige des detektierten Objekts oder Fahrzeugs hervorzuheben oder zu verbessern und so die Aufmerksamkeit des Fahrers hinsichtlich des detektieren Objekts oder Fahrzeugs oder des Gefahrenzustands während eines Fahrmanövers des damit ausgerüsteten Fahrzeugs zu verbessern.
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Wahlweise kann die Kamera eine vorwärtsblickende Kamera umfassen, wie sie beispielsweise an einem Windschutzscheibenelektronikmodul (WEM) oder der gleichen angeordnet ist.
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Wahlweise kann das Sichtsystem ein Display zur Anzeige von Bildern, die von einem oder mehreren der Bildgebungssensoren aufgenommen wurden, aufweisen, um sie dem Fahrer des Fahrzeugs anzuzeigen, während der Fahrer das Fahrzeug normal betreibt. Wahlweise kann das Sichtsystem zum Beispiel eine Videoanzeigevorrichtung beinhalten.
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Die Spiegelanordnung kann eine elektrooptische oder elektrochrome Spiegelanordnung umfassen, die ein elektrooptisches oder elektrochromes reflektierende Spiegelelement aufweist. Die Umfangsränder des reflektierenden Elements können von dem Umfangelement oder einem Teil des Einfassungsteils umgeben oder umschlossen sein, um die Umfangsränder der Substrate und die dazwischen angeordnete Umfangsdichtung zu verbergen und zu enthalten und zu umhüllen.