Optisches Erfassungssystem

Die Erfindung betrifft ein optisches Erfassungssystem gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.

Die Integration und Nutzung sogenannter Surround-Sensorsysteme einschließlich der damit in Verbindung stehenden Anwendungen sind maßgeblich für die Umsetzung eines autonomen Fahrbetriebs von Fahrzeugen. Dabei ist die Ermittlung von Sensordaten essentiell. Fremdkörper, wie Schmutz, Streusalz, Schnee und weitere Materialien, können die Systemleistung optischer Geräte nachteilig beeinflussen. Dies ist jedoch unerwünscht, da für die fehlerfreie Durchführung von Fahrzeugfunktionen, die im Betrieb auf Sensordaten eines Sensorsystems zurückgreifen, eine ungehinderte Abtastung der Umgebung erforderlich ist.

Aus diesem Grund ist die Reinigung solcher im Fahrzeugbereich eingesetzter optischer Geräte, wie Kamerasysteme oder dergleichen, unerlässlich, um einen einwandfreien Betrieb eines Sensorsystems gewährleisten zu können.

Dabei ist es aus der Praxis bekannt, optische Geräte gegenüber einer Umgebung eines Fahrzeuges mittels transparenten Abdeckungen abzuschirmen. Durch die transparenten Abdeckungen ist eine Erfassung der Umgebung über das optische Sichtfeld eines optischen Gerätes möglich. Dabei stehen jeweils nur die Abdeckungen unmittelbar mit der Umgebung in Verbindung. Es wird versucht, eine Beeinträchtigung der Transparenz der Abdeckung durch Umwelteinflüsse gering zu halten.

Ein damit in Verbindung stehender Ansatz ist, die transparente Abdeckung eines optischen Gerätes gegenüber dem optischen Gerät drehbar auszuführen. Über die Drehung bzw. Rotation der Abdeckung sollen außen an der transparenten Abdeckung anhaftende Materialien mit Hilfe der Fliehkraft, die während der Rotation auch an den anhaftenden Materialien angreift, von der Abdeckung abgeschleudert werden. Dabei sind eine Rotationsachse der Abdeckung und eine optische Achse des optischen Gerätes koaxial zueinander angeordnet.

Mittels einer koaxialen Anordnung der Rotationsachse der Abdeckung und der optischen Achse eines optischen Gerätes ist eine einwandfreie Funktionsweise eines optischen Gerätes nicht in gewünschtem Umfang gewährleistbar. Insbesondere in Bereiche der transparenten Abdeckung, die nahe der optischen Achse eines optischen Gerätes liegen, sind die während der Rotation wirkenden Fliehkräfte gering. Stärker an der transparenten Ablagerung anhaftende Ablagerungen, die im optischen Sichtfeld des optischen Gerätes auf der Abdeckung angeordnet sind, sind unter Umständen fliehkraftbedingt nicht im gewünschten Umfang abschleuderbar und beeinträchtigen die Erfassung der Umgebung durch ein optisches Gerät.

Aus diesem Grund wird oftmals zusätzlich eine mechanische Reinigung des Bereiches der Abdeckung, der im optischen Sichtfeld des optischen Gerätes liegt, mit einem Reinigungsmittel vorgesehen. Die Funktionsweise eines optischen Erfassungssystems wird durch ein mechanisches Reinigungsmittel, wie eine Wisch- oder Bürsteinrichtung, während der mechanischen Reinigung der transparenten Abdeckung im optischen Sichtfeld beeinträchtigt, was ebenfalls unerwünscht ist.

Aus der DE102016108247DE 10 2016 108 247 A1A1 ist ein Reinigungssystem für eine Kameralinse bekannt. Das Reinigungssystem umfasst eine Abdeckung, die eine Kamera mit einer Kameralinse zumindest teilweise umschließt. Des Weiteren sind Antriebsmittel vorgesehen, die die Abdeckung bzgl. der Kamera rotatorisch bewegen. Zusätzlich ist ein Gehäuse vorgesehen, dass die Abdeckung und die Antriebsmittel aufnimmt. Das Gehäuse umschließt die Abdeckung zumindest teilweise. Des Weiteren umfasst die Abdeckung eine Öffnung, durch die eine elektromagnetische Strahlung, wie Licht, zur Kameralinse gelangt. Eine Rotationsachse der Abdeckung und eine optische Achse der Kamera stehen jeweils senkrecht zueinander. Die Abdeckung ist im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Kamera rotationssymmetrisch auszuführen und weist die Form einer Kugel, eines Zylinders oder dergleichen auf, um die Kamera im erforderlichen Umfang gegenüber der Umgebung abschirmen zu können. Die notwendige rotationssymmetrische Ausführung der Abdeckung ist ursächlich für einen hohen Bauraumbedarf der gesamten Anordnung. Da Bauraum im Fahrzeugbereich oftmals nur begrenzt zur Verfügung steht, ist dies jedoch nicht zielführend.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein bauraumgünstiges optisches Erfassungssystem zur Verfügung zu stellen, dessen Funktionsweise auf konstruktiv einfache Art und Weise gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem optischen Erfassungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße optische Erfassungssystem weist wenigstens ein optisches Gerät, wie eine Kamera oder dergleichen, auf. Das optische Gerät ist durch eine optische Achse, die sich im Wesentlichen in axialer Richtung des optischen Gerätes erstreckt, und ein sich um die optische Achse räumlich erstreckendes optisches Sichtfeld gekennzeichnet. Um direkte Verschmutzungen des optischen Gerätes zu vermeiden, ist das optische Gerät von einer Abdeckung gegenüber einer Umgebung abgeschirmt.

Vorliegend wird unter einem optischen Sichtfeld (Field of View, FOV) eines optischen Gerätes der Bereich im Bildwinkel eines optischen Gerätes, der Bildfläche einer Kamera oder dergleichen verstanden, innerhalb dessen Ereignisse oder Veränderungen wahrgenommen und aufgezeichnet werden können.

Bei einer Kamera mit fest vorgesehener Brennweite des Objektivs erfolgt die Scharfstellung bzw. Fokussierung auf ein Objekt in der Gegenstandsweite durch die Einstellung des Auszugs, d.h. des Abstands zwischen Objekt und Bildfläche bzw. dem Bildsensor, auf die zugehörige Bildweite. Für die Bildweite ist jedoch aufgrund der Kameraabmessungen eine untere Grenze und eine obere Grenze gegeben. Die minimale Bildweite ist auf die Brennweite eingestellt und dient zur Aufnahme von weit entfernten Motiven bzw. Umgebungen. Der maximalen Bildweite entspricht die minimale Gegenstandsweite, die auch als minimale Objektdistanz bezeichnet wird.

Variiert ein Linsen-Bildflächen-Abstand in seinem maximal möglichen Intervall, so liefert die Vereinigung der rechteckigen, kreisförmigen oder ellipsenförmigen Bildfläche einen jeweils damit korrespondierenden Bildraum, der bei einer rechteckigen Bildfläche einen quaderförmigen Bildraum darstellt. Diesem Bildraum entspricht bei der optischen Abbildung bijektiv das sogenannte Sichtfeld der Kamera, das auch als Gegenstandsfeld bezeichnet wird. Das optische Sichtfeld ist der Bereich im dreidimensionalen Gegenstandsraum, der auch als Objektraum oder Motivraum bezeichnet wird und der scharf mit der Kamera abgebildet werden kann.

Weist eine Kamera eine rechteckige Bildfläche bzw. einen quaderförmigen Bildraum auf, entspricht der dreidimensionale Gegenstandsraum einem unendlichen Pyramidenstumpf, dessen Pyramidenspitze im objektseitigen Brennpunkt liegt und bei dem die Pyramidenspitze durch die zur Linsenebene parallele Ebene abgeschnitten ist.

Die Öffnungswinkel dieser Pyramide werden als Bildwinkel der Kamera bezeichnet. Bei bekannter vertikaler Sensorhöhe und bekannter horizontaler Sensorbreite sind ein vertikaler Bildwinkel und ein horizontaler Bildwinkel trigonometrisch einfach bestimmbar.

Die Abdeckung des erfindungsgemäßen Erfassungssystems weist einen transparenten Bereich auf, der an das optische Sichtfeld angepasst ist. Die Anpassung ist derart, dass die Umgebung über das gesamte optische Sichtfeld vom optischen Gerät erfassbar ist. Der transparente Bereich ist gegenüber dem optischen Gerät rotatorisch um eine Rotationsachse bewegbar. Damit kann Material, wie wetterbedingte Niederschläge, temperaturbedingte Eintrübungen des transparenten Bereiches, Schmutz, Insekten oder Ruß, das auf dem transparenten Bereich der Abdeckung angeordnet ist, gemeinsam mit dem transparenten Bereich aus dem optischen Sichtfeld des optischen Gerätes geführt werden.

Die optische Achse des optischen Gerätes und die Rotationsachse des transparenten Bereiches der Abdeckung schließen miteinander einen spitzen Winkel ein. Dies bietet auf konstruktiv einfache Art und Weise die Möglichkeit, im optischen Sichtfeld des optischen Gerätes einen Abstand zwischen dem optischen Gerät und dem transparenten Bereich möglichst gering vorzusehen. Zusätzlich kann ein Bereich des transparenten Bereiches der Abdeckung, der im optischen Sichtfeld vor dem optischen Gerät angeordnet ist, durch Rotation des transparenten Bereiches vollständig aus dem optischen Sichtfeld des optischen Gerätes geführt werden, falls dessen Transparenz durch Materialanhaftungen reduziert ist, die durch Umwelteinflüsse verursacht sind.

Anschließend besteht die Möglichkeit, solche Anhaftungen mittels geeigneter Reinigungsprozeduren zu entfernen, ohne dabei die Funktionsweise des optischen Gerätes zu beeinflussen, wie es bei einer koaxialen Anordnung der optischen Achse und der Rotationsachse des transparenten Bereiches der Abdeckung der Fall ist.

Zusätzlich ist das erfindungsgemäße optische Erfassungssystem im Vergleich zu einer rechtwinkligen Anordnung der Rotationsachse zur optischen Achse mit einem wesentlich kleineren Gesamtaufbau ausführbar.

In Abhängigkeit der jeweiligen Ausführung kann das erfindungsgemäße Erfassungssystem im Schnitt etwa um das Vierfache und im dreidimensionalen Raum um etwa das Achtfache kleiner ausgeführt werden kann. Dies ergibt sich daraus, dass die Abdeckung mit dem transparenten Bereich bei rechtwinkliger Anordnung der optischen Achse und der Rotationsachse als ein vollständig geschlossener rotationssymmetrischer Volumenkörper, wie eine Kugel, ein Zylinder, ein Torus oder dergleichen, auszuführen ist.

Der Winkel zwischen der optischen Achse des optischen Gerätes und der Rotationsachse des transparenten Bereiches kann Werte in einem Bereich zwischen 10 Grad und 60 Grad, vorzugsweise zwischen 25 Grad und 45 Grad aufweisen.

Bei einer weiteren bauraumgünstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Erfassungssystems weist der transparente Bereich der Abdeckung zumindest bereichsweise eine konvex gekrümmte Oberfläche auf. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Krümmung der konvex gekrümmten Oberfläche des transparenten Bereiches der Abdeckung an eine Krümmung einer Kameralinse angepasst ist und damit das optische Erfassungssystem besonders bauraumgünstig ausführbar ist.

Die Abdeckung des optischen Erfassungssystems kann einen weiteren Bereich umfassen, von dem der transparente Bereich teilweise gegenüber der Umgebung des optischen Erfassungssystems abgeschirmt ist und gegenüber dem der transparente Bereich rotatorisch bewegbar ist. Dann ist der Abschnitt des transparenten Bereiches der Abdeckung, der vom weiteren Bereich gegenüber der Umgebung zunächst abgeschirmt ist, durch Rotation des transparenten Bereiches gegenüber dem weiteren Bereich der Abdeckung vor das Sichtfeld des optischen Gerätes führbar. Gleichzeitig kommt der vor dem optischen Sichtfeld angeordnete Abschnitt des transparenten Bereiches der Abdeckung während einer solchen Rotation des transparenten Bereiches in Überdeckung mit dem weiteren Bereich der Abdeckung.

Damit wird auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass ein Abschnitt des transparenten Bereiches der Abdeckung, der zuvor nicht Umwelteinflüssen ausgesetzt war, durch entsprechende Rotation des transparenten Bereiches der Abdeckung in das optische Sichtfeld des optischen Gerätes zwischen der Umgebung und das optische Gerät geführt wird. Der zuvor im optischen Sichtfeld zwischen der Umgebung und dem optischen Gerät angeordnete Abschnitt des transparenten Bereiches wird dabei aus dem Sichtfeld des optischen Gerätes rotiert. Im abgedeckten Betriebszustand kann dieser Abschnitt der transparenten Abdeckung mittels geeigneter Reinigungsprozeduren von Ablagerungen befreit und anschließend wieder in das optische Sichtfeld des optischen Gerätes zurück rotiert werden.

Für eine solche Reinigung des transparenten Bereiches der Abdeckung kann zwischen dem weiteren Bereich der Abdeckung und dem transparenten Bereich ein Reinigungsmittel vorgesehen sein. Dabei kann das Reinigungsmittel als mechanisches Reinigungsmittel ausgeführt sein, mit dem eine dem weiteren Bereich der Abdeckung zugewandte Außenseite des transparenten Bereiches mechanisch gereinigt wird.

Das Reinigungsmittel kann zusätzlich eine Führungsfunktion für den transparenten Bereich der Abdeckung aufweisen, um den transparenten Bereich mit konstruktiv geringem Aufwand gegenüber dem optischen Gerät zu positionieren und zu führen sowie eine Rotation des transparenten Bereiches in gewünschtem Umfang zu ermöglichen.

Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass der transparente Bereich mit einem Zahnprofil ausgeführt ist. Dabei kann das Zahnprofil mit einem Zahnrad in Eingriff stehen, das von einem Motor, wie einem Elektromotor oder dergleichen, rotatorisch antreibbar ist. Über das Zahnprofil und das damit in Eingriff stehende Zahnrad ist dem transparenten Bereich auf konstruktiv einfache Art und Weise die vorgeschriebene Rotation aufprägbar.

Alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass der transparente Bereich über einen Zugmitteltrieb, bspw. über einen Riementrieb oder dergleichen, rotatorisch antreibbar ist.

Der weitere Bereich der Abdeckung kann über einen Haltebereich fest mit einem Gehäuse des optischen Gerätes verbunden sein. Dann ist der Bereich zwischen dem optischen Gerät und der Abdeckung, insbesondere der durch das optische Sichtfeld definierte Erfassungsbereich des optischen Gerätes, mit geringem Aufwand gegenüber der Umgebung abdichtbar.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Erfassungssystems ist das optische Geräte als eine Kamera, bspw. als eine Nahbereichskamera oder als eine für den Fern-Infrarot-Bereich vorgesehene Kamera, ausgeführt.

Das optische Sichtfeld des optischen Gerätes kann sich mit zunehmenden Abstand vom optischen Gerät entlang der optischen Achse kegelförmig aufweiten. Dann besteht wiederum die Möglichkeit, die Rotationsachse des transparenten Bereiches der Abdeckung in Abhängigkeit jeweils des vorliegenden Anwendungsfalles außerhalb des kegelförmigen optischen Sichtfeldes anzuordnen.

Weitet sich das Sichtfeld des optischen Gerätes in Form eines kreisförmigen Kegels auf, ist die Rotationsachse des transparenten Bereiches außerhalb des Sichtfeldes und in Umfangsrichtung des Sichtfeldes in beliebiger Art und Weise verlaufend anordenbar, ohne den Bauraumbedarf des optischen Erfassungssystems zu erhöhen.

Weitet sich das optische Sichtfeld des optischen Gerätes in Form eines elliptischen Kegels auf, ist die Rotationsachse im Umfangsbereich des optischen Sichtfeldes bevorzugt oberhalb der Nebenachse und zwischen den Scheitelpunkten anzuordnen, um eine möglichst bauraumgünstige Ausführung des optischen Erfassungssystems zu ermöglichen.

Der transparente Bereich der Abdeckung kann auch als eine bauraumgünstige rotationssymmetrische Halbschale ausgeführt werden. Dabei ist ein Abstand zwischen dem transparenten Bereich der Abdeckung und dem optischen Gerät entlang der optischen Achse des optischen Gerätes gering ausführbar, wenn die rotationssymmetrische Halbschale mit einem abgeflachten Bodenabschnitt, mit einem gerade bzw. eben auslaufenden Randbereich sowie mit einem konvexen Zwischenwandbereich ausgeführt ist. Der Zwischenwandbereich ist dann zwischen dem Bodenabschnitt und dem Randbereich verlaufend vorgesehen.

Die Ausführung mit einem gerade auslaufenden Randbereich bietet zusätzlich den Vorteil, dass das optionale Zahnprofil mit geringem Fertigungsaufwand im Randbereich herstellbar ist. Alternativ hierzu bietet ein solcher Randbereich auch eine ausreichend große Wirkfläche bzw. Anlagefläche für einen Riemen eines Zugmittelgetriebes.

Der Zwischenwandbereich kann bspw. torusabschnittsförmig ausgeführt sein, um den transparenten Bereich zwischen dem abgeflachten Bodenabschnitt und dem geradeaus laufenden Randbereich bauraumgünstig ausführen zu können.

Der transparente Bereich kann mit seinem Bodenabschnitt drehbar am weiteren Bereich der Abdeckung geführt sein. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der weitere Bereich der Abdeckung in einem Bereich, der dem Bodenabschnitt des transparenten Bereiches zugeordnet ist, oder der transparente Bereich im Bodenabschnitt mit einer Bohrung ausgeführt ist. Zusätzlich kann der transparente Bereich im Bodenabschnitt oder der weitere Bereich der Abdeckung in einem Bereich, der dem Bodenabschnitt des transparenten Bereiches zugeordnet ist, mit einem zylindrischen Element in die Bohrung des weiteren Bereiches oder des transparenten Bereiches dichtend eingreift.

Mit anderen Worten kann der weitere Bereich oder der transparente Bereich einen zylindrischen Zapfen umfassen, der in eine Bohrung des transparenten Bereiches oder des weiteren Bereiches dichtend eingreift und um den der transparente Bereich die vorstehend näher beschriebene Rotation mit entsprechender Führung ausübt.

Der transparente Bereich kann zusätzlich mit seinem Randbereich dichtend mit einem Führungsbereich der Abdeckung in Wirkverbindung stehen. Dann ist auf einfache Art und Weise eine umweltbedingte Beeinträchtigung der Funktionsweise des optischen Gerätes mit geringem Aufwand vermeidbar.

Der Winkel zwischen der optischen Achse des optischen Gerätes und der Rotationsachse des transparenten Bereiches der Abdeckung kann mindestens so groß vorgesehen werden, dass der weitere Bereich der Abdeckung außerhalb des optischen Sichtfeldes des optischen Gerätes liegt. Die Funktionsweise des optischen Gerätes steht dann über das gesamte optische Sichtfeld bei gleichzeitig möglichst geringem Bauraumbedarf des optischen Erfassungssystems zur Verfügung,

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

• 1 eine vereinfachte Darstellung eines Fahrzeuges;
• 2 eine schematisierte dreidimensionale Ansicht eines optischen Erfassungssystems;
• 3 eine stark vereinfachte Längsschnittansicht des Erfassungssystems gemäß 1; und
• 4 eine vereinfachte Rückansicht des optischen Erfassungssystems gemäß 1.

1 zeigt ein Fahrzeug 1, das im Bereich einer Fahrzeugvorderseite 2, einer Fahrzeughinterseite 3 sowie in seitlichen Fahrzeugbereichen 4 und dort insbesondere im Bereich von Seitenspiegeln 5 mit optischen Erfassungssystemen, wie Sensoranordnungen oder Kameras ausgeführt sein kann.

Ein solches optisches Erfassungssystem 6 ist in 2 in einer dreidimensionalen Einzelansicht vereinfacht dargestellt. Das optische Erfassungssystem 6 umfasst ein optisches Gerät 7, das als Kamera ausgeführt ist. Zusätzlich zeigt 3 eine vereinfachte Längsschnittansicht des optischen Erfassungssystems 6. Das optische Gerät 7 weist eine optische Achse A auf, um die sich ein Sichtfeld FOV räumlich erstreckt. Begrenzungslinien FOV1 und FOV2 des Sichtfeldes FOV begrenzen einen vertikalen Bildwinkel aV des optischen Sichtfeldes FOV. Des Weiteren schließen weitere exemplarisch dargestellte Begrenzungslinien FOV3 und FOV4 des optischen Sichtfeldes FOV einen horizontalen Bildwinkel aH ein.

Das optische Gerät 7 ist mittels einer Abdeckung 8 gegenüber einer Umgebung 9 des optischen Erfassungssystems 6 abgeschirmt. Die Abdeckung 8 weist einen transparenten Bereich 10 auf. Dabei ist der transparente Bereich 10 derart an das optische Sichtfeld FOV angepasst, dass die Umgebung 9 über das gesamte Sichtfeld FOV vom optischen Gerät 7 erfassbar ist.

Die Abdeckung 8 umfasst einen weiteren Bereich 11, der den transparenten Bereich 10 teilweise umgibt bzw. umgreift, sodass der transparente Bereich 10 durch den weiteren Bereich 11 der Abdeckung 8 teilweise gegenüber der Umgebung 9 abgeschirmt ist. Damit stellt der weitere Bereich 11 zumindest partiell eine Art Gehäuse für den transparenten Bereich 10 dar. Der weitere Bereich 11 der Abdeckung 8 ist mit einer Aussparung 12 ausgeführt, deren geometrische Abmessungen an das optische Sichtfeld FOV des optischen Gerätes 7 angepasst sind. Dadurch ist die Erfassung der Umgebung durch das optische Gerät 7 über das gesamte optische Sichtfeld FOV durch den transparenten Bereich 10 der Abdeckung 8 hindurch möglich.

Der weitere Bereich 11 kann auch ein Teil der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeuges 1 sein, in das der transparente Bereich 10 mit dem optischen Gerät 7 montiert wird.

Eine Rotationsachse B des transparenten Bereiches 10 schließt mit der optischen Achse A des optischen Gerätes 7 einen spitzen Winkel β ein, der in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles Werte zwischen 10 Grad und 60 Grad, vorzugsweise zwischen 25 Grad und 45 Grad aufweisen kann. Durch die winkelige Anordnung der Rotationsachse B zur optischen Achse A kann ein Abschnitt 13 des transparenten Bereiches 10, der vor dem optischen Gerät 7 angeordnet ist und durch den die Erfassung der Umgebung 9 über das gesamte optische Sichtfeld FOV möglich ist, durch Rotation des transparenten Bereiches 10 gegenüber dem optischen Gerät 7 und dem weiteren Bereich 11 der Abdeckung 8 in Überdeckung mit dem weiteren Bereich 11 der Abdeckung 8 gebracht werden. Gleichzeitig wird ein Abschnitt 14 des transparenten Bereiches 10 während einer solchen Rotation des transparenten Bereiches 10, der vom weiteren Bereich 11 gegenüber der Umgebung 9 abgeschirmt ist, vor das Sichtfeld FOV des optischen Gerätes 7 geführt.

Der transparente Bereich 10 der Abdeckung 8 ist bereichsweise mit einer konvex gekrümmten Oberfläche 15 ausgebildet. Dies ermöglicht, den transparenten Bereich 10 mit geringem Abstand vom optischen Gerät 7 anzuordnen und dadurch das optische Erfassungssystem 6 mit geringen Abmessungen auszuführen.

Darüber hinaus ist der transparente Bereich 10 der Abdeckung 8 im Wesentlichen als eine rotationssymmetrische Halbschale mit einem abgeflachten Bodenabschnitt 16 ausgebildet, der die Bohrung 17 aufweist. In die zentrische Bohrung 17 greift der weitere Bereich 11 der Abdeckung 8 mit einem zylindrischen Element 18 dichtend ein, der eine Drehführung für den transparenten Bereich 10 am Bereich 11 der Abdeckung 8 darstellt.

Zusätzlich ist der transparente Bereich 10 mit einem gerade bzw. im Wesentlichen im Querschnitt eben auslaufenden Randbereich 19 ausgebildet, der mit seiner Innenseite 28 an einem Führungsbereich 20 der Abdeckung 8 anliegt. Eine Außenseite 29 des Führungsbereiches 20, an der der transparente Bereich 10 mit seiner Innenseite 28 anliegt, weist in der in 4 näher gezeigten Art und Weise in Umfangsrichtung U des transparenten Bereiches 10 einen wellenförmigen Verlauf mit Erhebungen 30 und Tälern 31 auf. Somit liegt der transparente Bereich 10 mit seiner Innenseite 28 am Führungsbereich 20 jeweils im Bereich der Erhebungen 30 des Führungsbereiches 20 an. Dadurch ist eine Reibung zwischen dem transparenten Bereich 10 und dem Führungsbereich 20, die während der Rotation des transparenten Bereiches 10 gegenüber dem ortsfest ausgeführten Führungsbereich 20 auftritt, im Vergleich zu einer Außenseite 29 des Führungsbereiches 20 mit konstantem Außendurchmesser reduziert, ohne die Führung des transparenten Bereiches 10 am Führungsbereich 20 zu beeinträchtigen.

Der Führungsbereich 20 erstreckt sich in Umfangsrichtung U auch nicht über den vollen Umfang des optischen Erfassungssystem 6, womit das Erfassungssystem 6 bauraumgünstig gestaltbar ist. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel des optischen Erfassungssystems 6 erstreckt sich der Führungsbereich 20 in Umfangsrichtung U etwa über 270 Grad. Es liegt im Ermessen des Fachmannes, den Führungsbereich 20 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles in Umfangsrichtung U des Erfassungssystems 6 länger oder kürzer auszuführen.

Zusätzlich umfasst die Abdeckung 8 einen Haltebereich 21, mit dem der weitere Bereich 11 der Abdeckung 8 dichtend und drehfest verbunden ist. Der weitere Bereich 11 der Abdeckung 8 ist über den Haltebereich 21 fest mit einem Gehäuse 22 des optischen Gerätes 7 verbunden. Über ein Befestigungsmittel 23 ist das optische Erfassungssystem 6 jeweils am Fahrzeug 1 befestigbar.

Zwischen dem abgeflachten Bodenabschnitt 16 und dem Randbereich 19 ist der transparente Bereich 10 mit einem konvexen Zwischenwandbereich 24 ausgebildet. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des optischen Erfassungssystems 6 ist der Zwischenwandbereich 24 im Wesentlichen torusabschnittsförmig ausgeführt. Bei weiteren Ausführungen des Erfassungssystems 6 kann der Zwischenwandbereich in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles im Querschnitt parabelförmig, hyperbelartig oder dergleichen ausgeführt sein, um das optische Erfassungssystem 6 mit möglichst geringen äußeren Abmessungen ausführen zu können.

Der Winkel β zwischen der optischen Achse A und der Rotationsachse B ist mindestens so groß, dass ein die Aussparung 12 des weiteren Bereiches 11 begrenzender Rand 25 gerade noch außerhalb des optischen Sichtfeldes FOV des optischen Gerätes 7 angeordnet ist.

In Abhängigkeit der jeweiligen Ausführung des optischen Gerätes 7 kann das optische Sichtfeld FOV entlang der optischen Achse A des optischen Gerätes 7 sich kreisförmig, elliptisch, quaderförmig aufweiten.

Um den transparenten Bereich 10 der Abdeckung 8 rotatorisch antreiben zu können, ist der transparente Bereich 10 auf einer Außenseite 26 mit einem Zahnprofil 27 ausgeführt, das mit einem Zahnrad 32 in Eingriff steht. Das Zahnrad wird von einem nicht näher gezeigten Antrieb, wie einem Elektromotor angetrieben, um den transparenten Bereich 10 gegenüber dem weiteren Bereich 11 der Abdeckung 8 im vorbeschriebenen Umfang verdrehen zu können.

Es besteht auch die Möglichkeit, das Zahnprofil 27 an der Innenseite 28 des transparenten Bereiches 10 auszuführen, wobei das Zahnrad 32 dann radial innerhalb des transparenten Bereiches 10 angeordnet ist.

Im Überdeckungsbereich zwischen dem weiteren Bereich 11 und dem transparenten Bereich 10 ist ein Reinigungsmittel 33 vorgesehen. Das Reinigungsmittel 33 ist als eine Bürste oder als eine Gummilippe ausgeführt und steht mit der Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 in der Form eines Scheibenwischers in Wirkverbindung. Mittels des Reinigungsmittels 33 ist die Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 mechanisch reinigbar. Dabei ist über das Reinigungsmittel 33 jegliche Schmutzablagerung, die durch die Rotation des transparenten Bereich 10 um die Rotationsachse B fliehkraftbedingt nicht abschleuderbar sind, in gewünschtem Umfang von der Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 abstreifbar bzw. mechanisch abtragbar.

Neben der Aufgabe, die Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 zu reinigen, hat das Reinigungsmittel 33 die zusätzliche Aufgabe, den transparenten Bereich 10 in dem Umfangsbereich des Erfassungssystems 6, den der Führungsbereich 20 nicht überdeckt, in radialer Richtung R abzustützen und zu führen.

Zusätzlich ist die Abdeckung 8 mit einer optionalen Öffnung 34 ausgeführt, durch die die Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbar ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Reinigungsflüssigkeit in Rotationsrichtung des transparenten Bereiches 10 vor dem Reinigungsmittel 33 auf die Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 appliziert wird. Dadurch wird erreicht, dass die Beschaffenheit eines Materials, das auf der Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 anhaftet, durch die Reinigungsflüssigkeit dahingehend verändert wird, dass das Material anschließend vollständig durch das Reinigungsmittel 33 von der Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10 mechanisch entfernt wird.

Im Anschluss daran ist der so gereinigte Abschnitt 14 des transparenten Bereiches 10 durch entsprechende Rotation des transparenten Bereiches 10 um die Rotationsachse B wieder gegen den Abschnitt 13 austauschbar. Damit ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass sich vor einem Objektiv der Kamera 7 immer ein gereinigter Bereich des transparenten Bereiches 10 befindet. Dadurch ist eine störungsfreie Erfassung der Umgebung 9 durch das optische Gerät 7 auch über längere Fahrten des Fahrzeuges 1 gewährleistet.

Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass das Erfassungssystem 6 mit einer thermischen Einheit ausgeführt ist, mittels der eventuelle temperaturbedingte Ablagerungen auf der Innenseite 28 und/oder der Außenseite 26 des transparenten Bereiches 10, wie Kondenswasser, Vereisungen oder dergleichen, verhindert oder entfernt werden können.

Durch die winkelige Anordnung der Rotationsachse B gegenüber der optischen Achse A ist das optische Erfassungssystem 6 mit geringen äußeren Abmessungen ausführbar. Diese Anordnung der Achsen A und B zueinander bietet nach wie vor die Möglichkeit, die Abdeckung 8 bzw. den transparenten Bereich 10 rotationssymmetrisch um die Achse B auszuführen. Dadurch sind die bekannten Probleme, die sich durch die räumliche Trennung des dem Sichtfeld FOV und des dem Reinigungsbereich jeweils zugeordneten Abschnittes des transparenten Bereiches 10 ergeben, auf einfache Art und Weise vermieden. Bei dem Erfassungssystem 6 ist der transparente Bereich 10 der Abdeckung 8 von außen mechanisch reinigbar, ohne dass während der Reinigung der Fokus des optischen Gerätes 7 behindert wird.

Im Hinblick darauf, dass eine klare Sicht gewährleistet sein muss, ist das exzentrische Rotationssystem des transparenten Bereiches 10, dessen Position relativ stationär zum Sensor des optischen Gerätes 7 ist, ein vorteilhaftes Konzept zur Reinigung des optischen Erfassungssystems 6.

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• DE 102016108247 A1