Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Scheibe mit einem richtungsabhängigen Lichtsensor.

Es ist bekannt Fahrzeuge mit hochauflösenden Kameras auszustatten. Diese hochauflösenden Kameras werden für unterschiedlichste Zwecke verwendet. Jedoch sind sie zur Bereitstellung ihrer Funktion auf zusätzliche Information, z.B. eine Umgebungslichterkennnung, angewiesen. Die zusätzliche Information wird z.B. zur Steuerung von Aufnahmeparametern, wie z.B. der der Blende, verwendet, um das Kamerasystem den wechselnden Bedingungen anzupassen, sodass ein aussagekräftiges Bild dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden kann.

Diese Kameras sind aufgrund der notwendigen Optik so voluminös, dass sie nicht in eine Fahrzeugscheibe integriert werden können. Es ist weiterhin bekannt z.B. Fahrzeugscheiben mit Lichtsensoren auszustatten. Solche Sensoren werden z.B. zur Erkennung des Umgebungslichtes und/oder als Detektor für Tropfen auf einer Fahrzeugscheibe (Regendetektor) verwendet.

Typische Sensoren sind intensitätsbasiert, wobei Licht unmittelbar oder mittelbar über ein Linsen- und Spiegelsystem auf einen Fotowiderstand / Fototransistor / Fotodiode / lichtempfindliches Element gelenkt wird.

Allerdings sind diese Sensoren nicht geeignet Umgebungslicht von Licht anderer Quellen, wie z.B. Sonneneinstrahlung / Scheinwerfern (z.B. eines entgegenkommenden Fahrzeuges) bzw. deren jeweiligen Reflektionen zu unterscheiden.

D.h., außer der Information Licht / Kein Licht und eventuell einer Intensität kann keine weitere Information gewonnen werden.

Aus dem US-Patent 9,041 , 135 B2 ist eine monolithische Sonnensensoranordnung für Luftfahrzeuge bekannt, bei der lichtempfindliche Elemente auf einem Halbleiter-Substrat bereitgestellt werden. Monolithische Sensoren sind nicht nur wegen ihrer Größe, sondern auch wegen Problem mit der Anbindung an elektronische Komponenten nicht zur I ntegration in eine Fahrzeug- Scheibe geeignet.

Aus dem US-Patent 6,521 ,882 B1 ist ein weiterer optische Sensor bekannt. Dieser ist ebenfalls ein eigenständiger Sensor mit einer Linsenanordnung. Der Sensor ermöglicht es jedoch nur einen Elevationswinkel zu bestimmen. Eine Richtungsbestimmung wird hierdurch nicht ermöglicht. Ebenso ist der Sensoren sind nicht nur wegen ihrer Größe, sondern auch wegen Problem mit der Anbindung an elektronische Komponenten nicht zur I ntegration in eine Fahrzeug-Scheibe geeignet.

Zugleich besteht aber ein Bedarf nach Richtungsinformation. Zusätzlich besteht der Wunsch danach Funktionen platzsparend in eine Fahrzeug-Scheibe zu integrieren.

Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeug- Scheibe mit einem richtungsabhängigen Lichtsensor zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeug-Scheibe mit einem richtungsabhängigen Lichtsensor, aufweisend eine erste Glasschicht und eine zweite Glasschicht, wobei zwischen der ersten Glasschicht und der zweiten Glasschicht eine Anordnung von lichtempfindlichen Elementen im Wesentlichen parallel zur ersten Glasschicht angeordnet ist, wobei die Fahrzeug-Scheibe weiterhin eine Blende aufweist, sodass Licht durch die zweite Glasschicht und die Blende hindurch auf zumindest eines der lichtempfindlichen Elemente einstrahlen kann, wobei abhängig von der Richtung von einfallendem Licht der Sensor ein Signal bereitstellt, das indikativ für die Richtung ist. Die Anordnung von lichtempfindlichen Elementen weist einen Kamerachip auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung von lichtempfindlichen Elementen auf einer flexiblen Folie angeordnet.

D. h. die Erfindung stellt auf einfache Weise einen richtungsabhängigen Lichtsensor zur Verfügung mit Hilfe dessen die Richtung eines einfallenden Lichtes erkannt und damit unterschieden werden kann, ob es sich um Sonnenlicht oder Licht eines entgegenkommenden Fahrzeuges handelt. Zudem kann die Erfindung auf bewährte Bauteilkonzepte aufbauen, sodass die Entwicklungskosten und/oder Herstellungskosten gering gehalten werden können. Mit einer solchen Anordnung können z.B. gebogene Fahrzeugscheiben mit der Erfindung ausgestattet werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Zwischenraum zwischen der Blende und der Anordnung von lichtempfindlichen Elementen ein Material mit einem Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex der zweiten Glasschicht auf.

Durch eine geeignete Wahl von Brechungsindices kann die Brechung geeignet eingestellt werden, sodass z.B. der Ausfallswinkel größer ist als der Einfallswinkel, wodurch die Winkelauflösung geeignet eingestellt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung von lichtempfindlichen Elementen eine array-artige Anordnung von zumindest 4 lichtempfindlichen Elementen auf.

D.h. mittels einer Quadrantenerkennung kann in besonders einfacher Weise eine Richtungserkennung durchgeführt werden.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der ersten Glasschicht und der zweiten Glasschicht ein Verbundmaterial ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Polyimid, Polyurethan, Polymethylenmethacrylsäure, Polykarbonat, Polyethylenterephthalat, Polyvinylbutyral, FR6, Acryllnitril-Butadien-Styrol- Copolymerisat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polybutylenterephthalat, Polyamid angeordnet. Damit kann die Erfindung auch ohne Weiteres in Verbundscheibensystemen eingepasst werden.

Als Glasschicht sind im Grunde alle elektrisch isolierenden Substrate geeignet, die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Scheibe thermisch und chemisch stabil sind.

Die Glasschicht enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie eine Dicke von 50 pm bis 500 pm auf.

I n einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Blende als eine Lochblende ausgestaltet. Lochblenden sind besonders einfach herstellbar und in Bezug auf ihre optischen Eigenschaften gut zu beherrschen.

I n noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Blende zwischen der Anordnung von lichtempfindlichen Elementen und der zweiten Glasschicht in einem vorbestimmten Abstand angeordnet.

D. h. durch Bereitstellung eines vorkonfigurierten Systems können Entwicklungs- als auch Herstellungskosten gering gehalten werden.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit erlaubt die Erfindung auch die Bereitstellung von Fahrzeugen mit einer Fahrzeug-Scheibe gemäß der Erfindung. Das Fahrzeug kann dabei insbesondere ein Land-, ein See-, ein Luft- oder ein Raumfahrzeug sein, ohne Mischformen hiervon auszuschließen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt in Bezug auf Anordnung von Schichten gemäß Aspekten der Erfindung,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt in Bezug auf Anordnung von Schichten gemäß Aspekten der Erfindung und einem beispielhaften Lichteinfall ,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt in Bezug auf Anordnung von Schichten gemäß Aspekten der Erfindung und einen beispielhaften Lichteinfall, und Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf einer Anordnung von lichtempfindlichen Elementen in Ausführungsformen der Erfindung.

Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D. h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.

Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. I nsofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird. Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.

Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.

Soweit in dieser Anmeldung Normen, Spezifikationen oder dergleichen benannt werden, werden zumindest immer die am Anmeldetag anwendbaren Normen, Spezifikationen oder dergleichen in Bezug genommen. D.h. wird eine Norm / Spezifikation etc. aktualisiert oder durch einen Nachfolger ersetzt, so ist die Erfindung auch hierauf anwendbar.

In den Figuren sind verschieden Ausführungsformen dargestellt.

In Figuren 1-3 ist eine Fahrzeug-Scheibe mit einem richtungsabhängigen Lichtsensor gemäß Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt.

Die Fahrzeug-Scheibe weist eine erste Glasschicht 1 und eine zweite Glasschicht 9 auf. Die Glasschichten 1 und 9 können sowohl flach als auch gebogen sein. Im Folgenden werden wir davon ausgehen, dass der zu untersuchende Lichteinfall durch die zweite Glasschicht 9 erfolgt.

Zwischen der ersten Glasschicht 1 und der zweiten Glasschicht 9 ist eine Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 5 im Wesentlichen parallel zur ersten Glasschicht 1 angeordnet. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 5 auch alternativ oder zusätzlich im Wesentlichen parallel zur zweiten Glasschicht 9 angeordnet sein.

Weiterhin weist die Fahrzeug-Scheibe eine Blende auf, sodass Licht durch die zweite Glasschicht 9 und die Blende 7 hindurch auf zumindest eines der lichtempfindlichen Elemente 5 einstrahlen kann, wobei abhängig von der Richtung von einfallendem Licht der Sensor ein Signal bereitstellt, das indikativ für die Richtung ist.

Dabei macht sich die Erfindung - wie nun in Bezug auf Figur 2 und 3 erläutert werden wird - zu Eigen, dass durch die Blende 7 Licht aus unterschiedlichen Raumwinkeln vor der Blende auch auf unterschiedliche Raumwinkel nach der Blende abbildet. Somit steht eine kostengünstige Lochkamera zur Verfügung, die ohne weitere Optik eine zuverlässige und kostengünstige Richtungsdetektion zulässt.

Mittels einer geeigneten Auswerteschaltung, z. B. mittels Messbrücken, Comperatoren etc. kann dann anhand elektrischer Signale entschieden werden, aus welcher (groben) Raumrichtung Licht eingetreten ist. Die Auswerteschaltung kann dabei ebenfalls in die Fahrzeug-Scheibe integriert sein oder aber extern hierzu bereitgestellt werden.

D. h. die Erfindung stellt auf einfache Weise einen richtungsabhängigen Lichtsensor zur Verfügung mit Hilfe dessen die Richtung eines einfallenden Lichtes erkannt und damit unterschieden werden kann, ob es sich um Sonnenlicht oder Licht eines entgegenkommenden Fahrzeuges handelt.

I n einer sehr einfachen Anordnung weist die Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 5 - wie in Figur 4 gezeigt - eine array-artige Anordnung von zumindest 4 lichtempfindlichen Elementen auf. Mitthilfe dieser Anordnung ist es möglich, Licht in verschiedene Richtungen zu unterscheiden. Trifft Licht nur auf ein bestimmtes lichtempfindliches Element, so kann diesem lichtempfindlichen Element ein bestimmter Raumwinkel zugeordnet werden.

Trifft beispielsweise Licht auf das rechte untere Element 5RU , SO kann hieraus ein erster bestimmter Raumwinkelbereich abgeleitet werden. Trifft beispielsweise Licht auf das rechte obere Element 5RO, SO kann hieraus ein zweiter bestimmter Raumwinkelbereich abgeleitet werden

Trifft hingegen Licht sowohl auf das rechte untere Element 5RU als auch auf das rechte obere Element 5RO, SO kann daraus gefolgert werden, dass der Ursprung des Lichtes aus dem Überlappungsbereich / Grenzbereich des ersten bestimmten Raumwinkelbereiches und des zweiten bestimmten Raumwinkelbereich stammt.

D. h. , mittels einfacher Auswertelogik kann bereits eine Quadrantenerkennung und damit eine Richtungserkennung in besonders einfacher Weise durchgeführt werden.

I n Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 5 einen Kamerachip auf.

Dabei kann vorgesehen sein, dass alle oder nur eine Teilmenge der zur Verfügung stehenden Pixel ausgewertet werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass benachbarte Pixel als Pixelgruppe gemeinsam ausgewertet werden, um eine schnelle Verarbeitung zu gewährleisten. Allerdings geht damit einher auch ein Verlust an Raumwinkelauflösung.

Kamerachips bieten zudem die Möglichkeit, Farbkanäle einzeln auszuwerten. Daher wäre es möglich, z. B. aus unterschiedlichen Farbintensitäten betreffend einen Winkelbereich weitere I nformationen über die Lichtquelle, wie z. B. Kunstlicht (Scheinwerferlicht) oder Sonnenlicht zu erhalten. Bei geeigneter Dimensionierung und Ausrichtung können sogar Verkehrssignale, wie z. B. Ampeln, Warnleuchten, etc. erkannt werden. Die Anordnung erlaubt dabei unterschiedliche Lichtquellen auch zur selben Zeit an Hand unterschiedlicher Richtungen (und Farbzusammensetzung) zu erkennen. Zudem kann bei entsprechender Auflösung durch die lichtempfindlichen Elemente 5 auch eine Erkennung von räumlichen Strukturen, wie z. B. Tunnel, Brücken, Straßenlampen, Ampeln bereitgestellt werden.

D. h. , die Erfindung kann auf bewährte Bauteilkonzepte aufbauen, sodass die Entwicklungskosten und/oder Herstellungskosten gering gehalten werden können.

I n einer Ausführungsform, die in Figur 3 dargestellt ist, weist der Zwischenraum 6 zwischen der Blende 7 und der Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 5 ein Material mit einem Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex der zweiten Glasschicht 9 auf. Dabei kann der Zwischenraum 6 ausgefüllt sein oder aber als Hohlraum verbleiben.

Durch eine geeignete Wahl von Brechungsindices kann die Brechung geeignet eingestellt werden, sodass z. B. der Ausfallswinkel größer ist als der Einfallswinkel, wodurch die Winkelauflösung geeignet eingestellt werden kann. D. h. es lassen sich auch sehr geringe Bauhöhen bereitstellen.

I n einer Ausführungsform der Erfindung weist die Fahrzeug-Scheibe nach zwischen der ersten Glasschicht 1 und der zweiten Glasschicht 9 eine Umgebungsschicht 3 auf. Die Umgebungsschicht 3 weist ein Verbundmaterial ausgewählt aus der Gruppe aufweisend Polyimid, Polyurethan, Polymethylenmethacrylsäure, Polykarbonat,

Polyethylenterephthalat, Polyvinylbutyral, FR6, Acryllnitril-Butadien-Styrol- Copolymerisat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polybutylenterephthalat, Polyamid auf. Damit kann die Erfindung auch ohne Weiteres in Verbundscheibensystemen eingepasst werden.

In Ausführungsformen der Erfindung ist die Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 5 auf einer flexiblen Folie 4, z.B. einer flexiblen Leiterplatte angeordnet.

Mit einer solchen Anordnung können z.B. gebogene Fahrzeug-Scheiben mit der Erfindung ausgestattet werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Folie 4 eine Dicke von 50 pm bis 500 pm, insbesondere circa 300 pm auf.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Blende als eine Lochblende ausgestaltet. Lochblenden sind besonders einfach herstellbar und in Bezug auf ihre optischen Eigenschaften gut zu beherrschen.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Blende 4 zwischen der Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 5 und der zweiten Glasschicht 9 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet.

Die Blende 4 kann z.B. eine Materialstärke von circa 0,5 mm und weniger, insbesondere 0,025 mm und weniger aufweisen.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann der Abstand zwischen Blende 7 und der Anordnung lichtempfindlicher Elemente 5 0,8 mm und weniger, insbesondere 0,6 mm und weniger betragen. D. h. durch Bereitstellung eines vorkonfigurierten Systems können Entwicklungs- als auch Herstellungskosten gering gehalten werden.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit erlaubt die Erfindung auch die Bereitstellung von Fahrzeugen mit einer Fahrzeug-Scheibe gemäß der Erfindung. Das Fahrzeug kann dabei insbesondere ein Land-, ein See-, ein Luft- oder ein Raumfahrzeug sein, ohne Mischformen hiervon auszuschließen.

I n den Figuren sind weitere optionale Verbindungsschichten 8 bzw. 2 dargestellt. Die optionale Verbindungsschicht 2 kann alleine, alternativ zu oder in Kombination mit einer optionalen Verbindungsschicht 8 vorhanden sein. Diese optionalen

Verbindungsschichten 8 bzw. 2 können ebenfalls aus dem gleichen / gleichartigen Material wie die Umgebungsschicht, d.h. aus einem Verbundmaterial hergestellt sein. Typischerweise weisen diese optionalen Verbindungsschichten 8 bzw. 2 eine Dicke von 0,01 mm auf. Mittels der Verbindungsschichten kann z. B. im Zusammenspiel mit der

Dicke der Glasschicht 9 der Winkelbereich bei einem vorgegeben Abstand der Blende 7 zur Anordnung lichtempfindlicher Elemente 5 eingestellt werden.

D. h. , die Erfindung erlaubt das Einlaminieren einer optischen Sensormatrix 5. Diese kann als Kamerachip ausgeführt sein. Durch die Bereitstellung einer Blende 7 wird eine einfache optische Abbildung ähnlich einer Lochkamera bereitgestellt.

Dabei reichen die optischen Eigenschaften aus um Raumwinkelbereich separierbar abzubilden, sodass effektiv eine Erkennung des Raumwinkelbereiches der Lichtquelle durchgeführt werden kann.

Dabei kann der Richtungssensor in die Fahrzeug-Scheibe selbst eingebracht werden. Mittels eines solchen Richtungssensors kann z. B. in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlrichtung die Helligkeit eines Head-Up Displays geregelt werden, welches auf der Fahrzeug-Scheibe selbst zur Verfügung gestellt sein kann. Weiterhin kann die Richtungsinformation (als auch die I ntensitätsinformation) für andere Zwecke, wie z. B. eine Lichtsteuerung, zur Verfügung gestellt werden.

Durch Wahl des Abstandes der Blende 7 zur der Anordnung lichtempfindlicher Elemente 5 als auch durch die Wahl der Dicke einer eventuellen Zwischenschicht 8 und/oder der Wahl eines Materiales für den Zwischenraum 6 kann der zur Analyse zur Verfügung stehende Raumwinkelbereich geeignet gewählt sein. Mittels der Größe der Öffnung der Blende 7, z. B. 0,5 mm oder weniger, insbesondere 0, 1 mm oder weniger, kann zwischen notwendiger Lichtintensität und Auflösung in Bezug auf den zur Verfügung stehenden Abstand zwischen Blende 7 und der Anordnung lichtempfindlicher Elemente 5 (und deren Größe) eine geeignete Auflösung gewählt werden.

Es sei angemerkt, dass die Anordnung lichtempfindlicher Elemente 5 auch unter einem eventuellen Schwarzdruck angeordnet sein kann, soweit sichergestellt ist, dass in die Blende 7 aus einem geeignetem Raumwinkelbereich Licht eintreten kann. Dies kann z. B. durch eine vergleichsweise kleine Aussparung bereitgestellt werden.

Ohne Weiteres kann die Anordnung lichtempfindlicher Elemente 5, Blende 7 und Folie 4 als vorkonfektionierte Baueinheit zur Einlage in eine Verbundglasscheibe vorkonfektioniert sein.

Die Zwischenschicht 6 kann aus Glas, einem Polymer, Siliziumnitrid oder ähnlichem gefertigt sein. Sie kann auch Filterfunktionen und/oder Antireflexeigenschaften (z. B. I nfrarotstrahlung / UV-Strahlung) aufweisen. Bezugszeichenliste

1 erste Glasschicht

2 Verbindungsschicht (optional)

3 Umgebungsschicht

4 flexible Folie

5 Anordnung von lichtempfindlichen Elementen

6 Zwischenschicht (optional)

7 Blende

8 Verbindungsschicht (optional)

9 zweite Glasschicht