DE19909989A1

DE19909989A1 - Device for detecting objects on windshield of vehicle has object surface plane focused by objective that is oblique with respect to imaging axis of objective sensor array arrangement

Info

Publication number: DE19909989A1
Application number: DE1999109989
Authority: DE
Inventors: Martin Huegle
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1999-03-06
Filing date: 1999-03-06
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2019-03-07
Also published as: DE19909989B4

Abstract

A photosensitive surface of an opto-electronic sensor array that represents a focal plane (7) of the image arrangement (3) is aligned to the imaging axis of an objective sensor array (2). An object surface plane (5) is focused by an objective (4) that is oblique with respect to an imaging axis a of the objective sensor array arrangement (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren von auf einer durchsichtigen Scheibe befindlichen Objekten mit einer an eine Datenver arbeitungseinheit angeschlossenen, als optoelektronisches Sensorarray ausgebildeten Aufnahmeeinheit, der zur Abbildung der zu betrachtenden Scheibe auf der photosensitiven Oberfläche des Sensorarrays ein Objek tiv zugeordnet ist, welche Abbildung aus einer bezüglich der Scheiben ebene schrägen Blickrichtung erfolgt.The invention relates to a device for detecting on a transparent pane objects located on a data ver work unit connected as an optoelectronic sensor array trained recording unit, for imaging those to be considered An object on the photosensitive surface of the sensor array tiv is assigned which figure from a regarding the disks plane oblique viewing direction.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise als sogenannte Regen sensoren bei Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein solcher Regensensor ist aus der EP 0 832 798 A2 bekannt. Der in diesem Dokument beschriebene Regensensor umfaßt als optoelektronisches Sensorarray einen Kamera sensor, dessen Objektiv vom Innenraum des Kraftfahrzeuges zur Wind schutzscheibe hin gerichtet ist. Der Kamerasensor ist im Bereich des Innenraumrückspiegels in Fahrtrichtung nach vorne blickend angeordnet. Aufgrund der Schräge der Windschutzscheibe ist der Kamerasensor, der im Bereich des Rückspiegels etwa horizontal ausgerichtet ist, in einer nicht rechtwinkligen Blickrichtung zur Ebene der Windschutzscheibe an geordnet. Die durch das Objektiv des Kamerasensors fokussierte Objekt ebene befindet sich in der Mitte des erfassten Windschutzscheibenaus schnittes. Zum ausreichend scharfen Abbilden von auf der Windschutz scheibe im Bereich des erfassten Scheibenausschnittes befindlichen Wassertropfen, die aufgrund der geneigten Anordnung der Windschutz scheibe vor oder hinter der fokussierten Objektebene liegen, ist die Schärfentiefe, beispielsweise durch den Einsatz einer Blende entspre chend eingerichtet. Zum Abbilden eines ausreichenden Scheibenaus schnittes muß der Schärfentiefenbereich entsprechend groß ausgebildet sein. Ein solcher Schärfentiefenbereich hat jedoch zur Folge, daß auch außerhalb des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte, die nicht außenseitig auf der Windschutzscheibe anhaften ebenfalls scharf oder annähernd scharf abgebildet werden können. Zum Unterdrücken dieses nachteiligen Effektes wird bei dem aus diesem Dokument bekannten Regensensor eine optische Abschirmung eingesetzt, die im Bereich des von dem Kame rasensor erfassten Windschutzscheibenausschnittes innenseitig an der Windschutzscheibe angebracht ist. Diese Abschirmung kann eine transpa rente Folie sein, so daß zwar auf der Windschutzscheibe außenseitig an haftende Wassertropfen jedoch umgebungsbedingte Störeinflüsse nicht abgebildet werden. Aus diesem Grunde kann der von diesem Regensen sor erfaßte Windschutzscheibenausschnitt nur in einem Sekundärge sichtsfeld der gesamten Windschutzscheibe angeordnet sein, durch wel chen Windschutzscheibenausschnitt der Fahrer oder auch der Beifahrer nicht hindurchblicken müssen. Daher befindet sich dieser von dem Kame rasensor betrachtete Windschutzscheibenausschnitt in Blickrichtung hinter dem Innenrückspiegel.Such devices are called rain, for example sensors used in motor vehicles. Such a rain sensor is off EP 0 832 798 A2. The one described in this document Rain sensor includes a camera as an optoelectronic sensor array sensor, its lens from the interior of the vehicle to the wind protective glass is directed. The camera sensor is in the range of Interior rear-view mirror arranged facing forward in the direction of travel. Due to the slope of the windshield, the camera sensor is the one is aligned approximately horizontally in the area of the rear-view mirror, in one not at right angles to the level of the windshield orderly. The object focused through the lens of the camera sensor level is in the middle of the detected windshield cut. For sufficiently sharp imaging of on the windshield disc located in the area of the detected pane cutout Water drops due to the inclined arrangement of the windbreak is in front of or behind the focused object plane is the Depth of field, for example by using an aperture set up accordingly. To map a sufficient disc the depth of field must be appropriately large his. However, such a depth of field has the consequence that also Objects outside the motor vehicle that are not outside also cling to the windshield sharply or approximately can be shown sharply. To suppress this disadvantageous The effect is with the rain sensor known from this document an optical shield used in the area of the Kame rasensor captured windshield cutout on the inside of the Windshield is attached. This shield can be a transpa annuity film, so that on the outside of the windshield adhering water drops, however, do not cause environmental interference be mapped. For this reason, this rain can sor captured windshield cutout only in a secondary field of view of the entire windshield, by which Chen windshield cutout of the driver or the passenger don't have to look through it. Therefore it is from the came rasensor viewed the windshield cutout in the viewing direction behind the interior rearview mirror.

Eine Auswertung des von dem Kamerasensor erfaßten Bildes erfolgt in einer Prozessoreinheit, von der in Abhängigkeit von den erfaßten Was sertropfendaten ein Wischermotor angesteuert wird.The image captured by the camera sensor is evaluated in a processor unit, depending on what was detected drip data a wiper motor is controlled.

Eine zur Windschutzscheibe lotrechte Anordnung des Kamerasensors, bei der nur ein sehr geringer Schärfentiefenbereich notwendig wäre, vermag keine zufriedenstellende Wassertropfendetektion zu bringen, da der Hel ligkeitskontrast zwischen den auf der Scheibe anhaftenden Tropfen und dem Hintergrund (Himmel) nur sehr gering ist.An arrangement of the camera sensor perpendicular to the windshield, at which would only require a very small depth of field not bring satisfactory water drop detection because the hel contrast between the drops and the background (sky) is very low.

Es besteht der Wunsch, einen Regensensor innerhalb eines Kraftfahrzeu ges so einzurichten, daß mit diesem nicht nur das Sekundärgesichtsfeld, sondern insbesondere auch das Primärgesichtsfeld kameraseitig zur De tektion etwa von anhaftenden Wassertropfen betrachtet werden kann. Diese Forderung besteht auch im Hinblick auf eine getrennte Scheibenwi schermotoransteuerung von Fahrer- und Beifahrerseite.There is a desire to have a rain sensor inside a motor vehicle to be set up in such a way that not only the secondary field of view, but especially the primary field of view on the camera side to the De tection can be viewed from adhering water drops. This requirement also exists with regard to a separate windshield Shear motor control from driver and passenger side.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum De tektieren von auf einer durchsichtigen Scheibe befindlichen Objekten der gestalt weiterzubilden, daß mit dieser ohne das Gesichtsfeld zu beein trächtigen eine Objektdetektion auch im Primärgesichtsfeld einer Wind schutzscheibe eines Kraftfahrzeuges unter Beibehaltung einer Unterdrüc kung umgebungsbedingter Einflüsse möglich ist.The invention lies on the basis of this prior art discussed therefore the task of a generic device for De Detect objects located on a transparent pane shape further that with this without affecting the visual field also object detection in the primary field of view of a wind Protective screen of a motor vehicle while maintaining an oppression environmental influences is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen dadurch gelöst, daß die die Bildebene der Abbildungsanordnung darstellende photosensitive Oberfläche des optoelektronischen Sensorarrays zur Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung hin geneigt ist, so daß die durch das Objektiv fokussierte Objektebene schiefwinklig zur Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung angeordnet ist.This object is achieved on the one hand in that the photosensitive representing the image plane of the imaging arrangement Surface of the optoelectronic sensor array to the imaging axis the lens sensor array arrangement is inclined so that by the Objectively focused object plane at an oblique angle to the imaging axis of the Lens sensor array arrangement is arranged.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst, daß die Ob jektivebene der Abbildungsanordnung zur Abbildungsachse der Objektiv- Sensorarray-Anordnung hin geneigt ist, so daß die durch das Objektiv fokussierte Objektebene schiefwinklig zur Abbildungsachse der Objektiv- Sensorarray-Anordnung angeordnet ist.This object is further achieved in that the Ob lens plane of the imaging arrangement to the imaging axis of the lens Sensor array arrangement is inclined so that the through the lens focused object plane at an oblique angle to the imaging axis of the objective Sensor array arrangement is arranged.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren von auf einer durchsichtigen Scheibe befindlichen Objekten, beispielsweise einem Re gensensor für ein Kraftfahrzeug ist die Abbildungsanordnung durch das Objektiv und das Sensorarray dergestalt ausgebildet, daß die durch die photosensitive Oberfläche des Sensorarrays gebildete Bildebene und/oder die Objektivebene zur Abbildungsachse der Objektiv-Sensorar ray-Anordnung hin geneigt ist. Der im Zusammenhang dieser Ausführun gen benutzte Begriff Abbildungsachse ist durch die Winkelhalbierende des Erfassungswinkels des Objektivs definiert. Entsprechend der eingerichte ten Neigung befindet sich die durch das Objektiv fokussierte Objektebene ebenfalls in einem vorzugsweise spitzen Winkel zur Abbildungsachse. Die Objektebene ist durch eine solche Maßnahme zur Ebene der Windschutz scheibe hin geneigt, so daß die einzurichtende Schärfentiefe zum ausrei chend scharfen Abbilden des gesamten betrachteten Scheibenausschnit tes entsprechend des durch die Neigung der Objektebene durch die Schärfentiefe größer abgedeckten Bereichs reduziert werden kann. Be sonders bevorzugt ist eine Bildebenenneigung, die zur Folge hat, daß die Objektebene in der Ebene der Windschutzscheibe angeordnet ist. Bei ei ner solchen Ausgestaltung braucht der Schärfentiefenbereich nur minimal vorgesehen sein. Aufgrund der nur geringen Schärfentiefe werden Ob jekte, die nicht auf der Außenseite der Windschutzscheibe anhaften, so unscharf auf dem Sensorarray abgebildet, daß diese die vorzunehmende Objektdetektion nicht störend beeinflussen. Vorteilhaft ist ferner, daß durch die mögliche geringe Schärfentiefe die Lichtstärke des Objektivs und somit der Abbildung erheblich erhöht ist.In the device according to the invention for detecting on a objects located in a transparent pane, for example a Re gene sensor for a motor vehicle is the imaging arrangement by Objective and the sensor array designed such that by the photosensitive surface of the sensor array formed image plane and / or the objective plane to the imaging axis of the objective sensor ray arrangement is inclined. The in connection with this execution The term imaging axis used is defined by the bisector of the angle Detection angle of the lens defined. According to the set up The object plane focused by the lens is at the incline also at a preferably acute angle to the imaging axis. The Object level is such a measure to the level of wind protection disc inclined so that the depth of field to be set up is sufficient Sharp images of the entire pane section considered tes corresponding to that due to the inclination of the object plane through the Depth of field larger covered area can be reduced. Be an inclination of the image plane is particularly preferred which has the consequence that the Object level is arranged in the plane of the windshield. With egg ner such configuration, the depth of field needs only minimal be provided. Due to the shallow depth of field, Ob objects that do not adhere to the outside of the windshield, so imaged out of focus on the sensor array, that this is the Do not interfere with object detection. It is also advantageous that the light intensity of the lens due to the possible shallow depth of field and thus the figure is significantly increased.

Durch die Möglichkeit der Einrichtung der Abbildungsanordnung auf einen nur sehr geringen Schärfentiefenbereich, welches zu der genannten Un terdrückung umgebungsbedingter Störeinflüsse führt, kann die Objektiv- Sensorarray-Anordnung auch auf einen Ausschnitt des Primärgesichtsfel des von Fahrer oder Beifahrer gerichtet sein, ohne daß dessen Gesichts feld durch zusätzliche Mittel beeinträchtigt werden würde.Due to the possibility of setting up the mapping arrangement on one only very small depth of field, which leads to the Un suppression of environmental interference, the lens Sensor array arrangement also on a section of the primary facial field of the driver or front passenger, without his face field would be affected by additional funds.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Neigung der Bildebene gegensinnig zur Neigung der Objektebene angeordnet ist und die Abbildungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung der optischen Achse des Objektivs entspricht. Bei dieser Ausgestaltung können auf der Windschutzscheibe anhaftende Objekte zu einem gewissen Ausmaß ver zerrt auf dem Sensorarray abgebildet werden; dieses ist jedoch für eine Objektdetektion ohne Relevanz. Besonders zweckmäßig ist eine Anord nung zwischen der Objektebene, der Objektivebene und der Bildebene, bei der diese drei Ebenen eine Schnittgerade definieren. In dieser Ausge staltung befindet sich die Objektebene in der Ebene der Windschutz scheibe, so daß in dieser Ausgestaltung die Fokussierung nur eine sehr geringe Schärfentiefe aufzuweisen braucht.In one embodiment of the invention it is provided that the inclination of the Image plane is arranged in the opposite direction to the inclination of the object plane and the imaging axis of the lens sensor array arrangement of the optical Axis of the lens corresponds. With this configuration, the Windshield adhering objects to a certain extent are distorted on the sensor array; however, this is for one Object detection without relevance. An arrangement is particularly useful between the object plane, the objective plane and the image plane, where these three planes define a line of intersection. In this Ausge the object level is in the level of the windbreak disc, so that in this embodiment, the focus is only a very needs to have shallow depth of field.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Objektebene, die Objektivebene und die Bildebene gleichsinnig zur Abbil dungsachse der Objektiv-Sensorarray-Anordnung geneigt, zweckmäßi gerweise mit gleichen Winkeln geneigt angeordnet sind. Auch in einer sol chen Anordnung befindet sich die Objektebene bei entsprechender Nei gung von Bildebene und Objektivebene in der Ebene der Scheibe. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt dagegen eine verzerrungsfreie Abbildung des gesamten betrachteten Windschutzscheibenausschnittes.In a further embodiment of the invention it is provided that the Object plane, the objective plane and the image plane in the same direction as the image axis of the lens sensor array arrangement inclined, expedient are arranged inclined at equal angles. Even in a sol Chen arrangement is the object level with appropriate Nei the image plane and lens plane in the plane of the pane. At this configuration, on the other hand, provides a distortion-free image of entire considered windshield section.

Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise als Regensensor in einem Kraftfahrzeug im Bereich des Innenraumrückspiegels mit Blickrichtung zum Primärgesichtsfeld des Fahrers hin angeordnet sein. In einer Weiter bildung ist vorgesehen, daß dem Sensorarray, zweckmäßigerweise einem Kamerasensor ein oder mehrere weitere Objektive zum Betrachten weite rer Scheibenausschnitte zugeordnet sind. Mit diesen weiteren Objektiven ließe sich beispielsweise neben dem Primärgesichtsfeld des Fahrers auch dasjenige des Beifahrers sowie ein zwischen den beiden Primärgesichts feldern liegendes, als Referenzgesichtsfeld benutztes Sekundärgesichts feld betrachten. Die eingesetzten Objektiv-Sensorarray-Anordnungen sind sämtlich so ausgelegt, daß jede Bildebene zur Abbildungsachse hin ge neigt ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß die auf die unterschiedlichen Scheibenausschnitte gerichteten Objektive zumindest bereichsweise die selben fotosensitiven Bereiche eines gemeinsamen Kamerasensors be lichten. Zusätzlich ist vorgesehen, in den Strahlengang eines jeden Ob jektivs einen Lichtschalter einzuschalten, mit dem eine Belichtung des Sensorarrays durch ein Objektiv gestattet oder gesperrt werden kann. Als Lichtschalter ist zweckmäßigerweise ein solcher vorgesehen, der unter Ausnutzung eines elektrooptischen Effektes elektrisch ansteuerbar ist. Beispielsweise kann ein solcher Lichtschalter als Flüssigkristallblende oder auch als nach einem elektrochromen Prinzip arbeitende Blende aus gebildet sein.Such a device can be used, for example, as a rain sensor in one Motor vehicle in the area of the interior rearview mirror with viewing direction be arranged towards the driver's primary field of vision. In another Education is provided that the sensor array, conveniently one Camera sensor one or more additional lenses for viewing rer cutouts are assigned. With these other lenses for example, in addition to the driver’s primary field of view that of the passenger and one between the two primary faces fields lying secondary field used as reference field of view look at field. The lens sensor array arrangements used are all designed so that each image plane ge to the imaging axis tends. It can be provided that the different Lens cutouts aimed at least in some areas same photosensitive areas of a common camera sensor clear. In addition, it is provided in the beam path of each Ob jective switch on a light switch with which an exposure of the Sensor arrays can be allowed or blocked by a lens. As Such a light switch is expediently provided, which under Exploitation of an electro-optical effect is electrically controllable. For example, such a light switch can be used as a liquid crystal diaphragm or also as a diaphragm working according to an electrochromic principle be educated.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die bei gefügten Figuren. Es zeigen:Further configurations and advantages are part of the following Description of exemplary embodiments with reference to the joined figures. Show it:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Anordnung zum De tektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Ob jekten gemäß einer ersten Ausgestaltung, Fig. 1 is a schematic representation of an arrangement for De tektieren of located on a windshield Whether projects according to a first embodiment,

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung einer Anordnung zum De tektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Ob jekten gemäß einer weiteren Ausgestaltung, Fig. 2 is a schematic representation of an arrangement for De tektieren of located on a windshield Whether projects according to another embodiment,

Fig. 3 in einer schematisierten Darstellung die Anordnung einer weiteren Vorrichtung zum Detektieren von auf einer Wind schutzscheibe befindlichen Objekten mit mehreren, auf un terschiedliche Scheibenausschnitte gerichteten Abbildungs einheiten, Fig. 3 in a schematic illustration units the arrangement of a further apparatus for detecting in a windshield located objects with a plurality of directed onto un terschiedliche disk segments imaging,

Fig. 4 eine weitere, zwei Abbildungseinheiten umfassende Vor richtung zum Detektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Objekten unter Verwendung eines gemeinsa men Sensorarrays, Fig. 4 shows a further, two imaging units comprehensive on direction for detecting located on a windshield objects using the Common men sensor array,

Fig. 5 die Vorrichtung der Fig. 4 bei einer Ablichtung des linken Scheibenausschnittes und Fig. 5 shows the device of Fig. 4 with an illumination of the left pane and

Fig. 6 die Vorrichtung der Fig. 4 bei einer Abbildung des rechten Scheibenausschnittes. Fig. 6 shows the device of Fig. 4 in an illustration of the right pane section.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besteht aus einer Windschutzscheibe 1 eines nicht näher darstellten Kraftfahrzeuges und einer hinter der Wind schutzscheibe 1 im Innenraum des Kraftfahrzeuges angeordneten Detek tionseinheit 2. Die Detektionseinheit 2 besteht im wesentlichen aus einem optoelektronisch arbeitenden Kamerasensor 3 mit einem dem Kamera sensor 3 vorgeschalteten Objektiv 4. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Objektiv 4 ist eine einzige konvexe Linse vorgesehen. Es können jedoch auch andere Linsenkonfigurationen vorgesehen sein. Das Objektiv 4 ist auf die Ebene der Windschutzscheibe 1, im folgenden als Objektebene 5 bezeichnet, fokussiert. Der sich durch die Fokussierung und die Linsen öffnung ergebende Schärfentiefenbereich ist mit dem Bezugszeichen STB gekennzeichnet. Die dargestellte Anordnung definiert eine Abbildungs achse A, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der optischen Achse des Objektivs 4 entspricht.The arrangement shown in Fig. 1 consists of a windshield 1 of a motor vehicle, not shown, and a behind the windshield 1 in the interior of the motor vehicle Detek tion unit 2nd The detection unit 2 essentially consists of an optoelectronic camera sensor 3 with a lens 4 connected upstream of the camera sensor 3 . A single convex lens is provided in the lens 4 shown in FIG. 1. However, other lens configurations can also be provided. The lens 4 is focused on the plane of the windshield 1 , hereinafter referred to as the object plane 5 . The depth of field resulting from the focusing and the lens opening is identified by the reference symbol STB. The arrangement shown defines an imaging axis A, which corresponds to the optical axis of the objective 4 in the exemplary embodiment shown.

Die durch die photosensitive Oberfläche 6 des Kamerasensors 3 gebildete Bildebene 7 ist zur Abbildungsachse A gegensinnig zur Neigung der Windschutzscheibe 1 und somit zur Neigung der Objektebene 5 hin ge richtet angeordnet. In dieser Ausgestaltung befindet sich die Objektebene 5 in der Windschutzscheibenebene bzw. in der Ebene des betrachteten Windschutzscheibenausschnittes und es definieren die Objektebene 5, die Bildebene 7 sowie die Objektivebene 8 eine Schnittgerade S. Auf der Außenseite der Windschutzscheibe 1 befindliche Wassertropfen 9 werden bei dieser Anordnung im gesamten durch den Kamerasensor 3 betrach teten Ausschnitt scharf auf der Bildebene 7 abgebildet.The image plane 7 formed by the photosensitive surface 6 of the camera sensor 3 is arranged opposite to the imaging axis A in the opposite direction to the inclination of the windshield 1 and thus to the inclination of the object plane 5 . In this embodiment, the object plane 5 is located in the windshield plane or in the plane of the windshield section considered and the object plane 5 , the image plane 7 and the objective plane 8 define a straight line S. In this arrangement, water drops 9 located on the outside of the windshield 1 become throughout the section viewed by the camera sensor 3 sharply imaged on the image plane 7 .

Bei der Fokussierung des Objektives 4 kann vorgesehen sein, die fokus sierte Objektebene in die Mitte der Windschutzscheibe 1 hinein zu legen, so daß sowohl die Außenseite der Windschutzscheibe 1 als auch die In nenseite der Windschutzscheibe 1 noch innerhalb des Schärfentiefenbe reiches STB liegen. Mit dieser Anordnung ist sowohl eine Betrachtung und Auswertung der Windschutzscheibenaußenseite als auch der Wind schutzscheibeninnenseite möglich, so daß in Abhängigkeit von einer De tektion von Wassertropfen auf einer der beiden Scheibenseiten entweder der Wischermotor oder ein Gebläse angesteuert werden kann. Der Kame rasensor 3 ist in nicht näher dargestellter Weise zu diesem Zweck an eine Datenverarbeitungseinheit, vorzugsweise einen Mikroprozessor zur Aus wertung der erfaßten Bilddaten und zum auswertungsabhängigen An steuern der jeweiligen Aktoren angeschlossen.When focusing the lens 4, it can be provided to place the focussed object plane in the center of the windshield 1 , so that both the outside of the windshield 1 and the inside of the windshield 1 are still within the depth of field STB. With this arrangement, both an observation and evaluation of the outside of the windshield and the inside of the windshield is possible, so that either the wiper motor or a blower can be controlled as a function of a detection of water drops on one of the two sides of the window. The camera sensor 3 is connected in a manner not shown for this purpose to a data processing unit, preferably a microprocessor for evaluating the captured image data and for evaluating the respective actuators.

Fig. 2 zeigt in einer entsprechenden Darstellung wie die Fig. 1 eine weitere Windschutzscheibe 10 eines Kraftfahrzeuges, hinter der im Innen raum des Kraftfahrzeuges befindlich eine Detektionseinheit 11 angeordnet ist. Die Detektionseinheit 11 besteht ebenfalls aus einem Kamerasensor 12 und einem Objektiv 13. Im Unterschied zu der Detektionseinheit 2 der Fig. 1 ist bei der Detektionseinheit 11 der Fig. 2 die Bildebene 14, die Objektivebene 15 und die durch das Objektiv 13 fokussierte Objektebene 16 parallel zueinander gleichsinnig zur Abbildungsachse A geneigt ange ordnet. Auch bei dieser Anordnung befindet sich die Objektebene 16 in nerhalb der Ebene der Windschutzscheibe 10, so daß entsprechend auch der Schärfentiefenbereich STB parallel zur Ebene der Windschutzscheibe 10 angeordnet ist und somit zur Detektion von Objekten nur sehr gering bemessen ist. Fig. 2 shows in a representation corresponding to FIG. 1, a further windshield 10 of a motor vehicle, behind which a detection unit 11 is arranged in the interior of the motor vehicle. The detection unit 11 also consists of a camera sensor 12 and an objective 13 . In contrast to the detection unit 2 of FIG. 1, in the detection unit 11 of FIG. 2, the image plane 14 , the objective plane 15 and the object plane 16 focused by the objective 13 are arranged parallel to one another in the same direction to the imaging axis A. In this arrangement, too, the object plane 16 is located within the plane of the windshield 10 , so that the depth of field STB is also arranged parallel to the plane of the windshield 10 and is therefore of very small dimensions for the detection of objects.

Aus der Beschreibung der Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 wird deutlich, daß durch Einsatz der erfindungsgemäßen Detektionseinrichtung als Regensensor in einem Kraftfahrzeug unter nahezu vollständiger Un terdrückung umgebungsbedingter Störeinflüsse durch Vorsehen eines nur sehr gering dimensionierten Schärfentiefenbereichs eine Objektabbildung von auf der Windschutzscheibe anhaftenden Objekten auch im Primärge sichtsfeld eines Fahrers oder Beifahrers möglich ist, ohne daß dessen Gesichtsfeld beeinträchtigt ist.From the description of the invention with reference to FIGS. 1 and 2 it is clear that by using the detection device according to the invention as a rain sensor in a motor vehicle with almost complete suppression of environmental interference by providing only a very small depth of field, an object image of objects adhering to the windshield also in the primary field of view of a driver or front passenger is possible without the field of vision being impaired.

In einer Weiterbildung ist, wie in Fig. 3 dargestellt, vorgesehen, mit einer Detektionseinheit 17 drei unterschiedliche Windschutzscheibenaus schnitte A₁, A₂ und A₃ zu betrachten. Die betrachteten Windschutzschei benausschnitte A₁-A₃ sind Bestandteil unterschiedlicher Gesichtsfelder, wobei das primäre Fahrergesichtsfeld mit dem Bezugszeichen G₁, dasje nige des Beifahrers mit dem Bezugszeichen G₂ und das zwischen den beiden Gesichtsfeldern G₁ und G₂ liegende Sekundärgesichtsfeld mit dem Bezugszeichen G₃ gekennzeichnet sind. Die Detektionseinheit 17 umfaßt drei Objektive, von denen jeweils eines zum Betrachten eines Wind schutzscheibenausschnittes A₁, A₂ oder A₃ angeordnet ist. Die Objektive bilden den jeweiligen Windschutzscheibenausschnitt A₁, A₂ bzw. A₃ auf der photosensitiven Oberfläche eines für alle Objektive gemeinsam vorge sehenen Kamerasensors ab. In den Strahlengang jedes abbildenden Ob jektives ist ein Lichtschalter angeordnet, so daß der Kamerasensor wahl weise von einem der drei Objektive belichtet werden kann. Als Licht schalter ist eine in drei Teile segmentierte Flüssigkristallblende vorgese hen.In a further development, as shown in FIG. 3, it is provided to consider three different windshield cutouts A ₁ , A ₂ and A ₃ with a detection unit 17 . The considered windshield benausschnitt A ₁ -A ₃ are part of different fields of view, the primary driver's field of view with the reference symbol G ₁ , that of the passenger with the reference symbol G ₂ and the secondary field of view between the two fields of view G ₁ and G ₂ with the reference symbol G. _{3 are} marked. The detection unit 17 comprises three lenses, one of which is arranged for viewing a windshield cutout A ₁ , A ₂ or A ₃ . The lenses form the respective windshield cutout A ₁ , A ₂ or A ₃ on the photosensitive surface of a camera sensor provided jointly for all lenses. A light switch is arranged in the beam path of each imaging lens so that the camera sensor can optionally be exposed by one of the three lenses. A liquid crystal panel segmented into three parts is provided as a light switch.

Die Funktionsweise einer solchen Detektionseinheit 17 ist anhand der Fig. 4-6 in vereinfachter Form unter Verwendung von lediglich zwei Objektiven dargestellt. Die beiden Objektive O₁ und O₂ sind bezüglich ei ner nicht näher dargestellten Windschutzscheibe so angeordnet, daß das Objektiv O₁ auf einen Ausschnitt des Primärgesichtsfeldes des Fahrers und das Objektiv O₂ auf einen Ausschnitt des Primärgesichtsfeldes des Beifahrers gerichtet ist. In den Strahlengang der beiden Objektive O₁ und O₂ ist zwischen diesen und dem Kamerasensor 18 eine Lichtschalterein heit 19 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Flüssigkristallblende ist. Die Lichtschaltereinheit 19 ist in zwei Segmente 20, 21 unterteilt, wobei das Segment 20 dem Objektiv O₁ und das Seg ment 21 dem Objekt O₂ zugeordnet ist. Die Lichtschaltereinheit 19 ist in nicht näher dargestellter Weise an eine Ansteuereinheit, etwa einem Mi kroprozessor angeschlossen, so daß in Abhängigkeit von der gewünsch ten Blendensteuerung das eine oder das andere Segment 20 bzw. 21 in seine Sperrstellung gebracht werden kann. Aus der Darstellung des Strahlenganges der Fig. 4 wird deutlich, daß die photosensitive Oberflä che des Kamerasensors 18 zumindest bereichsweise durch beide Objektive O₁ und O₂ belichtet wird. Dies hat eine verbesserte Ausnutzung des Kamerasensors 18 zur Folge. Es sind andere Objektivanordnungen denkbar, bei denen die gesamte durch die Objektive belichtete Kamera sensorfläche für alle Objektive gleich ist.The operation of such a detection unit 17 is shown in simplified form using FIGS. 4-6 using only two objectives. The two lenses O ₁ and O ₂ are arranged with respect to egg ner not shown windshield so that the lens O _{1 is directed} to a section of the primary field of vision of the driver and the lens O ₂ to a section of the primary field of view of the passenger. In the beam path of the two lenses O ₁ and O ₂ , a light switch unit 19 is arranged between them and the camera sensor 18 , which is a liquid crystal diaphragm in the illustrated embodiment. The light switch unit 19 is divided into two segments 20 , 21 , the segment 20 being assigned to the objective O ₁ and the segment 21 to the object O ₂ . The light switch unit 19 is connected in a manner not shown to a control unit, such as a microprocessor so that, depending on the desired aperture control, one or the other segment 20 or 21 can be brought into its locked position. From the representation of the beam path of FIG. 4 it is clear that the photosensitive surface of the camera sensor 18 is at least partially exposed by both lenses O ₁ and O ₂ . This results in improved utilization of the camera sensor 18 . Other lens arrangements are conceivable in which the entire camera sensor area exposed by the lenses is the same for all lenses.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die wechselweise Ansteuerung der Segmente 20 bzw. 21 der Lichtschaltereinheit 19 zum Abbilden von im Gesichtsfeld des Fahrers bzw. vom im Gesichtsfeld des Beifahrers auf der Wind schutzscheibe anhaftenden Objekten auf der photosensitiven Oberfläche des Kamerasensors 18. Eine solche Detektionseinrichtung ist insbeson dere dann zweckmäßig, wenn für Fahrer- und Beifahrerseite getrennt voneinander ansteuerbare Scheibenwischmotoren eingesetzt sind. FIGS. 5 and 6 show the alternate activation of the segments 20 and 21 of the light switch unit 19 for imaging of the visual field of the driver or the windshield in the visual field of the passenger on the wind adhering objects on the photosensitive surface of the camera sensor 18. Such a detection device is particularly expedient if separately controllable windshield wiper motors are used for the driver and front passenger.

Der in Fig. 3 zusätzlich betrachtete Windschutzscheibenausschnitt A₃ dient als Referenzgesichtsfeld zum Abgleich mit den erfaßten Bilddaten der beiden weiteren Windschutzscheibenausschnitte A₁ bzw. A₂. The addition viewed in Fig. 3 windscreen segment A ₃ serves as a reference field for comparison with the detected image data of the two further windshield portions A ₁ and A _2.

Compilation of the reference symbols

11

Windschutzscheibe
Windshield

22nd

Detektionseinheit
Detection unit

33rd

Kamerasensor
Camera sensor

44th

Objektiv
lens

55

Objektebene
Object level

66

photosensitive Oberfläche des Kamerasensors
Photosensitive surface of the camera sensor

77

Bildebene
Image plane

88th

Objektivebene
Lens plane

99

Wassertropfen
Waterdrop

1010th

Windschutzscheibe
Windshield

1111

Detektionseinheit
Detection unit

1212th

Kamerasensor
Camera sensor

1313

Objektiv
lens

1414

Bildebene
Image plane

1515

Objektivebene
Lens plane

1616

Objektebene
Object level

1717th

Detektionseinheit
Detection unit

1818th

Kamerasensor
Camera sensor

1919th

Lichtschaltereinheit
Light switch unit

2020th

Segment der Lichtschaltereinheit
Segment of the light switch unit

2121

Segment der Lichtschaltereinheit
A Abbildungsachse
A₁ Segment of the light switch unit
A mapping axis
A ₁

-A₃ -A ₃

Windschutzscheibenausschnitt
G₁ Windshield cutout
G ₁

-G₃ -G ₃

Gesichtsfeld
O₁ Facial field
O ₁

, O₂ , O ₂

Objektiv
S Schnittgerade
STB Schärfentiefenbereich
lens
S straight line
STB depth of field

Claims

1.Device for detecting objects located on a transparent pane with a recording unit which is connected to a data processing unit and is designed as an optoelectronic sensor array ( 3 , 12 , 18 ) and which is used to image the pane ( 1 , 10 ) to be viewed on the photosensitive surface ( 6 ) of the sensor array ( 3 , 12 , 18 ) is assigned a lens ( 4 , 13 , O ₁ , O ₂ ), which image is taken from an oblique viewing direction with respect to the pane plane, characterized in that the image plane ( 7 , 14 ) of the imaging arrangement, the photosensitive surface of the optoelectronic sensor array ( 3 , 12 , 18 ) is inclined towards the imaging axis of the objective sensor array arrangement ( 2 , 11 , 17 ), so that the image through the objective ( 4 , 13 , O ₁ , O ₂ ) focused object plane ( 5 , 16 ) is arranged at an oblique angle to the imaging axis (A) of the objective sensor array arrangement ( 2 , 11 , 17 ).

2. Device for detecting on a transparent pane located objects with a to a data processing unit connected, trained as an optoelectronic sensor array th acquisition unit, which is used to image the On the photosensitive surface of the sensor array Objective is assigned, which figure from a regarding the Slice plane inclined viewing direction, characterized records that the objective plane of the imaging arrangement for Imaging axis of the lens sensor array arrangement inclined is so that the object plane focused by the lens is crooked at an angle to the imaging axis of the lens sensor array arrangement is arranged.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the inclination of the image plane ( 7 ) is provided in the opposite direction to the inclination of the object plane ( 5 ), wherein the imaging axis (A) of the lens sensor array arrangement ( 2 ) of the optical axis of the lens ( 4 ) corresponds.

4. The device according to claim 3, characterized in that the objective plane ( 8 ) and the image plane ( 7 ) of the lens sensor array arrangement ( 2 ) define a straight line (S).

5. The device according to claim 4, characterized in that the line of intersection (S) formed by the objective plane ( 8 ) and the image plane ( 7 ) is in the object plane ( 5 ).

6. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the object plane ( 16 ), the objective plane ( 15 ) and the image plane ( 14 ) are arranged inclined in the same direction to the optical imaging axis (A) of the lens sensor array arrangement ( 11 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the inclination angle of the object plane ( 16 ), the objective plane ( 15 ) and the image plane ( 14 ) to the imaging axis (A) are the same and the object plane ( 16 ) in the plane of the disc ( 10 ) is located.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a camera sensor ( 3 , 12 , 18 ) is set as a sensor array.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sensor array ( 18 ) one or more further lenses O ₁ , O _{2 are arranged} for viewing further slice sections, the image plane of each imaging arrangement representing photosensitive surface of the optoelectronic sensor array ( 18 ) is inclined towards the imaging axis of each lens sensor array arrangement, so that the object plane focused by an objective O ₁ , O ₂ is arranged at an oblique angle to the imaging axis of this lens sensor array arrangement.

10. The device according to claim 9, characterized in that the lenses directed to different window cutouts (O ₁ , O ₂ ) at least partially expose the same photosensitive areas of the sensor array ( 18 ) and that in the beam path of each lens (O ₁ , O ₂ ) a light switch ( 19 ) which can be controlled by utilizing an electro-optical effect to allow or block exposure of the sensor array ( 18 ) through this lens (O ₁ , O ₂ ) is switched on.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the device is a sensor for detecting objects located on the windshield ( 1 , 10 ) of a motor vehicle, such as water drops ( 9 ).