DE102006031677A1 - Light sensor for e.g. mounting at windscreen of motor vehicle, has sensor matrix for converting light into electrical signals, imaging system lying in optical path of light, and processing unit equipped for processing signals - Google Patents

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Abstract

The light sensor has a sensor matrix (2) from transducer elements for converting light into electrical signals, where the transducer elements are grouped, and each group is assigned to a detection angle area of the light. An imaging system (3) lies in an optical path of the light from two detection angle areas. A processing unit is equipped for processing the signals produced by the sensor matrix, where the imaging system has a lens.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die Erfindung betrifft einen Lichtsensor für ein Kraftfahrzeug mit einer Sensormatrix aus Wandlerelementen zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale, wobei die Wandlerelemente gruppiert sind und jeder Gruppe ein Erfassungswinkelbereich des Lichts zugewiesen ist.The The invention relates to a light sensor for a motor vehicle with a Sensor matrix of transducer elements for converting light into electrical Signals, with the transducer elements grouped and each group a detection angle range of the light is assigned.

Aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 298 25 026 U1 ist die Verwendung einer Sensormatrix für einen sogenannten Fernlichtassistenten bekannt. Dabei dient der Lichtsensor mit der Sensormatrix, der hinter der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist dazu, bei Dunkelheit vorausfahrende und entgegenkommende Fahrzeuge anhand ihrer Beleuchtung (rote Heckleuchten oder weißes Scheinwerferlicht) zu erkennen, wobei automatisch von Fern- auf Abblendlicht umgeschaltet wird, um Blendungen des vorausfahrenden beziehungsweise entgegenkommenden Fahrzeugführers zu vermeiden. Um rotes von weißem Licht unterscheiden zu können, ist das Sensorarray fest in zwei Bereiche aufgeteilt, wobei jedem Bereich eine eigene Optik mit einem charakteristischen Farbfilter vorgeschaltet ist.From the publication with the publication number DE 298 25 026 U1 the use of a sensor matrix for a so-called high-beam assistant is known. In this case, the light sensor with the sensor matrix, which is arranged behind the windshield of a motor vehicle to detect in darkness driving vehicles ahead and on the basis of their lighting (red taillights or white headlights), is automatically switched from remote to dipped beam to dazzle the to avoid driving or oncoming driver. In order to be able to distinguish red from white light, the sensor array is firmly divided into two areas, each area being preceded by its own optics with a characteristic color filter.

Aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 102 37 606 B4 ist eine hinter der Windschutzscheibe angeordnete Kamera mit einer Sensormatrix bekannt. Eine Kamera dieser Art dient dazu, ein unabsichtliches Verlassen der Fahrspur rechtzeitig zu erkennen und den Fahrer zu warnen (Lane Departure Warning-LDW). Die Sensormatrix kann auch in einem Lichtsensor verwendet werden, um das Fahrlicht des Fahrzeugs automatisch ein- und auszuschalten. Für die verschiedenen Funktionen werden immer alle Wandlerelemente der Sensormatrix verwendet.From the publication with the publication number DE 102 37 606 B4 is a camera arranged behind the windshield with a sensor matrix known. A camera of this type is used to detect inadvertently leaving the lane in good time and to warn the driver (Lane Departure Warning-LDW). The sensor matrix can also be used in a light sensor to automatically turn the headlights of the vehicle on and off. For the various functions, all transducer elements of the sensor matrix are always used.

Aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 197 42 093 A1 ist dagegen eine Sensormatrix bekannt, die für verschiedene Funktionen (Regensensor, Sonnenstandssensor, Innenraumüberwachungssensor) in bestimmte Gruppen von Wandlerelementen unterteilt ist. Jede dieser Gruppen ist dabei ein speziell ausgestaltetes Abbildungssystem aus Lichtleitern oder Linsen vorgeschaltet.From the publication with the publication number DE 197 42 093 A1 On the other hand, a sensor matrix is known that is subdivided into specific groups of transducer elements for various functions (rain sensor, sun position sensor, interior monitoring sensor). Each of these groups is preceded by a specially designed imaging system made of optical fibers or lenses.

Aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 198 39 773 A1 ist ferner ein Lichtsensor zur automatischen Fahrlichtschaltung bekannt, die einen Umgebungslichtsensor beziehungsweise Sensor für die Außenhelligkeit mit einem weiten, nach oben gerichteten Erfassungswinkel und einen Tunnelsensor mit einem schmalen, nach vorne gerichteten Erfassungswinkel aufweist. Der Lichtsensor weist als lichtempfindliche elektronische Bauelemente jedoch keine Sensormatrix aus Wandlerelementen, sondern lediglich verschiedene Fotodioden als lichtempfindliche Elemente auf.From the publication with the publication number DE 198 39 773 A1 Further, a light sensor for automatic driving light circuit is known, having an ambient light sensor or sensor for the external brightness with a wide, upward detection angle and a tunnel sensor with a narrow, forward detection angle. However, the light sensor has as photosensitive electronic components, no sensor array of transducer elements, but only different photodiodes as photosensitive elements.

Schließlich sind aus dem Stand der Technik Fahrzeuge mit einem sogenannten Head-Up-Display bekannt, bei dem an die Windschutzscheibe ein Bild projiziert wird. Fahrzeuge mit einem solchen Head-Up-Display benötigen einen Sensor zur Ansteuerung der Beleuchtungsstärke des Head-Up-Displays da die Sichtbarkeit des Head-Up-Displays von der Außenhelligkeit abhängt. Der Erfassungsbereich für einen derartigen Sensor ist – wie beim Tunnelsensor – ebenfalls nach vorne gerichtet, jedoch ist der Erfassungswinkel kleiner als beim Tunnelsensor.Finally are known from the prior art vehicles with a so-called head-up display, where an image is projected onto the windshield. vehicles with such a head-up display need a sensor for driving the illuminance of the head-up display because the visibility of the head-up display of the external brightness depends. The detection area for such a sensor is - like at the tunnel sensor - also directed to the front, however, the detection angle is smaller than at the tunnel sensor.

Für die verschiedenen Funktionen eines Lichtsensors sind bei den Vorschlägen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, eine Vielzahl von mechanischen oder elektronischen Bauelementen notwendig. Zusätzliche beziehungsweise besonders ausgestaltete Bauelemente für die verschiedenen Funktionen ziehen jedoch höhere Kosten nach sich. Die Kostensteigerungen können dabei bei der Beschaffung, aber auch bei der Lagerung von entsprechenden Teilen entstehen.For the different ones Functions of a light sensor are in the proposals, such as they are known in the art, a variety of mechanical or electronic components necessary. Additional or special designed components for however, the various functions entail higher costs. The Cost increases can in the procurement, but also in the storage of appropriate Parts arise.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.Here uses the present invention.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lichtsensor vorzuschlagen, der für möglichst viele Funktionen geeignet und eingerichtet ist und möglichst wenig Teile umfasst.Of the Invention has for its object to propose a light sensor, the for preferably many functions are suitable and furnished and possible includes little parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lichtsensor ein Abbildungssystem aufweist, welches im Strahlengang des Lichts aus zumindest zwei Erfassungswinkelbereichen liegt und somit zumindest zwei Gruppen von Wandlerelementen zugeordnet ist.These Task is inventively characterized solved, that the light sensor has an imaging system which is in the beam path of the light is at least two detection angle ranges and Thus, at least two groups of transducer elements is assigned.

Bei einem erfindungsgemäßen Lichtsensor wird somit eine Sensormatrix aus lichtempfindlichen Wandlerelementen verwendet, die mit einem Abbildungssystem zusammenwirken. In Abhängigkeit des Erfassungswinkelbereichs des einfallenden Lichts werden verschiedene Wandlerelemente aktiviert, wobei die Wandlerelemente zu Gruppen zusammengefasst werden. Die Sensorsignale einer Gruppe werden ausgewertet und verarbeitet, so dass das für die gewünschte Funktion des Lichtsensors erforderliche Signal durch den Lichtsensor erzeugt werden kann.at a light sensor according to the invention is thus a sensor matrix of photosensitive transducer elements used, which interact with an imaging system. Dependent on of the detection angle range of the incident light become different Transducer elements activated, the transducer elements to groups be summarized. The sensor signals of a group are evaluated and processed, so that for the desired Function of the light sensor required signal through the light sensor can be generated.

Vorteilhaft weist der Lichtsensor ein einziges Abbildungssystem auf, das in dem Strahlengang des Lichts aus allen Erfassungswinkelbereichen liegt und somit allen Gruppen von Wandlerelementen zugeordnet ist.Advantageously, the light sensor has a single imaging system which lies in the beam path of the light from all detection angle ranges and is thus supplied to all groups of transducer elements is orders.

Eine besondere Ausführung des Lichtsensors kann ein weiteres Abbildungssystem aufweisen, welches ebenfalls in dem Strahlengang des Lichts aus allen Erfassungswinkelbereichen liegt und somit ebenfalls allen Gruppen von Wandlerelementen zugeordnet ist.A special design the light sensor may have another imaging system which also in the beam path of the light from all detection angle ranges is and thus also associated with all groups of transducer elements is.

Der Lichtsensor ist vorteilhaft zur Anbringung an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs geeignet und eingerichtet.Of the Light sensor is advantageous for attachment to a windshield a motor vehicle suitable and furnished.

Jeder Erfassungswinkelbereich kann genau eine Funktion des Lichtsensors zugewiesen sein. Jeder Gruppe von Wandlerelementen ist somit eindeutig eine Funktion des Lichtsensors zugewiesen. Allerdings ist es möglich, dass einzelne Wandlerelemente gleichzeitig verschiedenen Gruppen oder auch keiner Gruppe zugeordnet sind.Everyone Detection angle range can be exactly one function of the light sensor be assigned. Each group of transducer elements is thus unique assigned a function of the light sensor. However, it is possible that individual transducer elements simultaneously different groups or are not assigned to any group.

Ein erfindungsgemäßer Lichtsensor kann die Funktionen eines Regensensors eines Tunnelsensors, eines Sensors für die Außenhelligkeit zur Steuerung eines Head-Up-Displays, eines Fernlichtsensors, eines Vorfeldsensors, insbesondere für ein Lane Departure Warning System haben.One inventive light sensor can perform the functions of a rain sensor of a tunnel sensor, a Sensors for the external brightness for controlling a head-up display, a high-beam sensor, a Apron sensor, especially for have a lane departure warning system.

Ein erfindungsgemäßer Lichtsensor kann ein Verarbeitungsmittel aufweisen, welches zur Verarbeitung der von der Sensormatrix erzeugten Sensorsignale geeignet und eingerichtet ist. Das Verarbeitungsmittel kann geeignet und eingerichtet sein, die Sensorsignale der zu einer Gruppe zusammengefassten Wandlerelemente zu einem einer der Funktionen des Lichtsensors zugeordneten Ausgangssignal zu verarbeiten. Die Ausgangssignale können an einem oder an mehreren Ausgängen, insbesondere jedoch an einer Schnittstelle zu einem Bussystem abgreifbar sein.One inventive light sensor may comprise a processing agent which is for processing the sensor signals generated by the sensor matrix and adapted is. The processing means may be suitable and arranged the sensor signals of the grouped into a group transducer elements to an output signal associated with one of the functions of the light sensor to process. The output signals may be at one or more outputs, but in particular can be tapped at an interface to a bus system be.

Der Lichtsensor kann gemäß der Erfindung so ausgestaltet sein, dass zum Gruppieren der Wandlerelemente und zum Zuweisen der Erfassungswinkelbereiche zu einer Gruppe programmierbar ist. Es kann dabei die Anzahl der zu einer Gruppe gehörigen Wandlerelemente programmierbar sein. Zugleich ist es möglich, dass die Zugehörigkeit eines Wandlerelements zu einer der Gruppen programmierbar ist.Of the Light sensor according to the invention so be configured such that for grouping the transducer elements and the Assign the detection angle ranges to a programmable group is. It can be the number of belonging to a group transducer elements be programmable. At the same time it is possible that belonging a transducer element to one of the groups is programmable.

Das Abbildungssystem kann eine einzige Linse umfassen.The Imaging system may include a single lens.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Lichtsensor ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigtOne embodiment for one Light sensor according to the invention is shown schematically in the drawings. It shows

1 eine Seitenansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Lichtsensors und 1 a side view of a portion of the light sensor according to the invention and

2 eine Ansicht einer Sensormatrix des erfindungsgemäßen Lichtsensors gemäß 1. 2 a view of a sensor matrix according to the invention of the light sensor 1 ,

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Der in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Sensor umfasst einen Schaltungsträger 1, auf welchem verschiedene elektronische Bauelemente angeordnet sind (nicht dargestellt). Unter den elektronischen Bauelementen können Speichermittel und Mittel zum Verarbeiten von Sensorsignalen sein, die von einer Sensormatrix 2, die ebenfalls auf dem Schaltungsträger 1 angeordnet ist, erzeugt werden. Die Sensormatrix 2 umfasst matrixangeordnete Wandlerelemente, die Licht in elektrische Signale umwandeln, in Abhängigkeit von der auf einer Oberfläche der Sensormatrix auftreffenden Lichtmenge. Auf die lichtsensitiven Oberflächen der Wandlerelemente beziehungsweise der Sensormatrix 2 ist ein einteiliges Abbildungssystem 3 aufgesetzt, welches aus einem transparenten Kunststoff, zum Beispiel Acrylglas oder Glas hergestellt ist. Das Abbildungssystem bildet eine Linse.The inventive sensor shown in the figures comprises a circuit carrier 1 on which various electronic components are arranged (not shown). Among the electronic components may be storage means and means for processing sensor signals received from a sensor array 2 also on the circuit board 1 is arranged to be generated. The sensor matrix 2 comprises matrix-arranged transducer elements which convert light into electrical signals in dependence on the amount of light incident on a surface of the sensor matrix. On the light-sensitive surfaces of the transducer elements or the sensor matrix 2 is a one-piece imaging system 3 mounted, which is made of a transparent plastic, for example acrylic glass or glass. The imaging system forms a lens.

Die Sensormatrix 2 kann für verschiedene Funktionen, zum Beispiel für einen Fernlichtassistenten als Umgebungslichtsensor beziehungsweise Sensor für die Außenhelligkeit eines Head-Up-Displays als Tunnelsensor, als Lane Departure Warning Sensor und ähnliches verwendet werden. Insbesondere kann er die verschiedenen Funktionen gleichzeitig übernehmen. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Sensormatrix 2 und somit der Lichtsensor insgesamt einerseits als Sensor für die Außenhelligkeit einer Head-Up-Display-Ansteuerung und andererseits als Sensor für einen Fernlichtassistenten als Tunnelsensor oder als Sensor für ein Lane Departure Warning System verwendet wird.The sensor matrix 2 can be used for various functions, for example for a high-beam assistant as an ambient light sensor or sensor for the external brightness of a head-up display as a tunnel sensor, as a lane departure warning sensor and the like. In particular, he can take over the various functions simultaneously. It is particularly advantageous if the sensor matrix 2 and thus the light sensor is used on the one hand overall as a sensor for the external brightness of a head-up display control and on the other hand as a sensor for a high-beam assistant as a tunnel sensor or as a sensor for a lane departure warning system.

Die verschiedenen Wandlerelemente sind zu Gruppen zusammengefasst. Die Gruppen 4, 5 sind bestimmten Funktionen des Lichtsensors zugeordnet. Die zu einer Gruppe zusammengefassten Wandlerelemente erzeugen Sensorsignale, die von einem nicht dargestellten Verarbeitungsmittel des Lichtsensors verarbeitet und für die verschiedenen Systeme an einem Ausgang des Lichtsensors zur Verfügung gestellt werden. Die Wandlerelemente, die einer Gruppe zugeordnet sind, werden nach beziehungsweise bei der Montage des Lichtsensors im Kraftfahrzeug festgelegt. Ein wichtiges Kriterium bezüglich der Anzahl der Wandlerelemente, die einer Gruppe zugeordnet werden und die Lage der Wandlerelemente die einer Gruppe zugeordnet werden, hängt entscheidend auch von der Neigung der Windschutzscheibe ab, an der der Lichtsensor angebracht wird. Die Auswahl beziehungsweise Festlegung der Gruppierung erfolgt über eine Programmierung des Lichtsensors und nicht durch vorgeschaltete individuelle Optiken oder Abbildungssysteme wie es beim Stand der Technik der Fall ist.The various transducer elements are grouped together. The groups 4 . 5 are assigned to specific functions of the light sensor. The grouped into a group transducer elements generate sensor signals that are processed by a processing means, not shown, of the light sensor and provided for the various systems at an output of the light sensor. The transducer elements which are assigned to a group are determined after or during the assembly of the light sensor in the motor vehicle. An important criterion with regard to the number of transducer elements that are assigned to a group and the position of the transducer elements that are assigned to a group also depends decisively on the inclination of the windshield on which the light sensor is mounted. The selection or definition of the grouping is done by programming the light sensor and not by upstream individual optics or imaging systems as is the case in the prior art.

Claims (13)

Lichtsensor für ein Kraftfahrzeug mit einer Sensormatrix (2) aus Wandlerelementen zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale, wobei die Wandlerelemente gruppiert sind und jeder Gruppe (4, 5) ein Erfassungswinkelbereich des Lichts zugewiesen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor ein Abbildungssystem (3) aufweist, welches im Strahlengang des Licht aus zumindest zwei Erfassungswinkelbereichen liegt.Light sensor for a motor vehicle with a sensor matrix ( 2 ) of transducer elements for converting light into electrical signals, wherein the transducer elements are grouped and each group ( 4 . 5 ) is assigned a detection angle range of the light, characterized in that the light sensor is an imaging system ( 3 ), which lies in the beam path of the light from at least two detection angle ranges. Lichtsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor zumindest ein Abbildungssystem (3) aufweist, das in dem Strahlengang des Lichts aus allen Erfassungswinkelbereichen liegt.Light sensor according to claim 1, characterized in that the light sensor at least one imaging system ( 3 ) located in the optical path of the light from all the detection angle ranges. Lichtsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor zur Anbringung an eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs geeignet und eingerichtet ist.Light sensor according to claim 1 or 2, characterized that the light sensor for attachment to a windshield of a Motor vehicle is suitable and furnished. Lichtsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Erfassungswinkelbereich eine Funktion des Lichtsensors zugewiesen ist.Light sensor according to claim 3, characterized that each detection angle range is a function of the light sensor is assigned. Lichtsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen z. B. die eines Regensensors, eines Tunnelsensors, eines Sensor für die Außenhelligkeit zur Steuerung eines Head-Up-Displays, eines Fernlichtsensors, eines Vorfeldsensors insbesondere für ein Lane-Departure-Warning-System sind.Light sensor according to claim 4, characterized in that that the functions z. B. a rain sensor, a tunnel sensor, a sensor for the external brightness for controlling a head-up display, a high-beam sensor, an apron sensor especially for a lane departure warning system are. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor ein Verarbeitungsmittel aufweist, welches zur Verarbeitung der von der Sensormatrix (2) erzeugten Sensorsignalen geeignet und eingerichtet ist.Light sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the light sensor comprises a processing means, which is used for processing of the sensor matrix ( 2 ) sensor signals is suitable and set up. Lichtsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmittel geeignet und eingerichtet ist, die Sensorsignale der zu einer Gruppe (4, 5) zusammengefassten Wandlerelemente zu einem einer der Funktionen des Lichtsensors zugeordneten Ausgangssignal zu verarbeiten.A light sensor according to claim 6, characterized in that the processing means is suitable and arranged to connect the sensor signals of the group ( 4 . 5 ) to process combined transducer elements to one of the functions of the light sensor associated output signal. Lichtsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale an einem oder mehreren Ausgängen, insbesondere Schnittstellen zu Bus-Systemen, abgreifbar sind.Light sensor according to claim 7, characterized that the output signals at one or more outputs, in particular Interfaces to bus systems, can be tapped. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor zum Gruppieren der Wandlerelemente und zum Zuweisen der Einstrahlrichtungen zu einer Gruppe (4, 5) programmierbar ist.Light sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the light sensor for grouping the transducer elements and assigning the irradiation directions to a group ( 4 . 5 ) is programmable. Lichtsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zu einer Gruppe (4, 5) gehörigen Wandlerelemente programmierbar ist.Light sensor according to claim 9, characterized in that the number of a group ( 4 . 5 ) associated transducer elements is programmable. Lichtsensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das die Zugehörigkeit eines Wandlerelements zu einer Gruppe (4, 5) programmierbar ist.Light sensor according to claim 10 or 11, characterized in that the belonging of a transducer element to a group ( 4 . 5 ) is programmable. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Sensormatrix (2) Wandlerelemente umfasst, die keiner Gruppe (4, 5) zugeordnet sind.Light sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that sensor matrix ( 2 ) Comprises transducer elements that are not grouped ( 4 . 5 ) assigned. Lichtsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (3) ein Linse umfasst.Light sensor according to one of claims 2 to 12, characterized in that the imaging system ( 3 ) comprises a lens.
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