Beschreibung

Titel Fahrzeugscheibe

Stand der Technik

Kameras zur Erfassung der Straßenszene vor dem Fahrzeug werden im allgemeinen im Fahrgastraum hinter der Frontscheibe angeordnet. Je nach Beleuchtungsverhältnissen spiegeln sich jedoch z. B. Teile des Armaturenbretts und ggf. weitere Gegenstände an der Innenseite der Frontscheibe. Dies kann zu Mustern im Bild führen, die ggf. für die Darstellung unerwünscht sind und für die weitere Bildverarbeitung hinderlich sein können, da z. B. Kanten- oder Eckendetektionsalgorithmen im Bild auch auf diese Muster ansprechen. Ein stehendes Muster im Bild kann daher eine Falschmessung, insbesondere ein falsches Erkennen eines relativ unbewegten Objektes im Erfassungsbereich vor dem Fahrzeug verursachen.

Um derartige Reflexionen zu vermeiden, werden derzeit aufwendig konstruierte und speziell beschichtete Streulichtblenden verwendet, die den Einfall des Streulichtes in das Kameraobjektiv verhindern sollen. Derartige Anordnungen sind jedoch relativ aufwendig und daher kostspielig.

Die JP 11240384 A zeigt eine Display-Anordnung für ein Fahrzeug, bei dem eine Kamera in einem Außenspiegel hinter einem halbdurchlässigen Spiegel angeordnet ist. Hierbei ist eine Antireflexbeschichtung auf der Rückseite des halbdurchlässigen Spiegels und ggf. an der Frontseite und Rückseite eines Vorderglases der CCD-Kamera vorgesehen. In Physik Journal 5 (2006) Nr. 5, Seite 48 ff. ist die Ausbildung mikrostrukturierter Antireflexbeschichtungen durch laterale Strukturierung oder poröse Beschichtungen beschrieben.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das Auftreten von Reflexionen durch die Ausbildung eines Bereichs der Fahrzeugscheibe mit einer Antireflexionswirkung verhin- dert, wobei dieser Bereich mit Antireflexionswirkung vorteilhafterweise vor der Kamera angebracht ist, so dass er die Fahrzeugscheibe im relevanten Winkelbereich der Kamera erfasst.

Als Antireflex-Wirkung wird erfindungsgemäß eine optische Eigenschaft ver- standen, die die Reflexion an dieser Seite der Fahrzeugscheibe ganz oder zumindest teilweise verhindert. Vorteilhafterweise wird die Reflexion dabei ganz oder zumindest weitgehend bis auf nicht mehr relevante Werte unterdrückt.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zu Grunde, dass die störenden Reflexionen auf überraschend einfache Weise durch eine Antireflex-Ausbildung auf der Vorderseite und/oder Rückseite der Fahrzeugscheibe anstelle der herkömmlichen aufwendigen Streulichtblenden verhindert werden kann.

Hierbei wird die Antireflex-Wirkung erfindungsgemäß durch eine Strukturierung einer Glasfläche erzeugt. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass Glasflächen eine hohe Härte und Abriebsfestigkeit aufweisen und bei einer direkten Strukturierung einer Glasfläche keine Probleme durch eine Alterung zusätzlicher Materialien, insbesondere von Kunststoffen auftreten, die im all- gemeinen nur eine begrenzte Lichtverträglichkeit aufweisen.

Erfindungsgemäß kann zum einen direkt eine Fläche des Scheibenkörpers der Fahrzeugscheibe, d.h. die Vorderseite und/oder Rückseite des Scheibenkörpers, mit der Antireflex-Struktur versehen werden. Gemäß einer hierzu alternativen Ausführungsform kann auch ein zusätzlicher Filter-Glaskörper, insbesondere eine Filter-Glasscheibe, mit der Antireflex-Struktur ausgebildet werden und an dem Glaskörper der Fahrzeugscheibe angebracht, insbeson-

dere geklebt werden. Der erfindungsgemäße Begriff der Fahrzeugscheibe umfasst bei dieser Ausführungsform somit den Scheibenkörper und die zusätzliche Filter-Glasscheibe.

Die Antireflex-Struktur kann erfindungsgemäß zum einen durch eine Prägung oder Stanzung ausgebildet werden, indem der jeweilige Glaskörper entweder direkt bei der Herstellung im warmen Zustand gestanzt oder geprägt wird oder nachträglich in dem relevanten Bereich erwärmt und gestanzt oder geprägt wird.

Weiterhin ist auch eine ätzung, z. B. nasschemische ätzung möglich, bei der der Scheibenkörper oder der Filter-Glaskörper an der relevanten Fläche durch ätzen mit einer Maske strukturiert wird. Des weiteren kann eine Strukturierung über einen Laser möglich.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine direkte Strukturierung mit Abständen bzw. Strukturierungsabständen unterhalb der Wellenlänge des Lichtes vorgenommen, wodurch ein sich kontinuierlich ändernder Brechungsindex erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird hierbei eine submikro-strukturierte bzw. nanostrukturierte Antireflexstruktur ausgebildet, da diese eine gute Entspiegelung auch für unterschiedliche Wellenlängen und Reflexwinkel ermöglicht.

Erfindungsgemäß können somit durch eine relativ kostengünstige Maßnah- me störende Reflexe über einen hohen Wellenlängenbereich verhindert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Frontscheibe in Seitenansicht;

Fig. 2 zeigt den Ausschnitt A aus Figur 1 als Querschnitt durch den Bereich der Fahrzeugscheibe gemäß einer ersten Ausführungsform mit direkter Strukturierung der Rückseite des Scheibenkörpers; Fig. 3 zeigt den Ausschnitt A aus Figur 1 als Querschnitt durch den Be- reich der Fahrzeugscheibe gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Strukturierung einer am Scheibenkörper angebrachten Filter- Glasscheibe.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ein Fahrzeug 1 weist eine Frontscheibe 2 und (in Fahrtrichtung F) hinter der Frontscheibe 2, d. h. in seinem Innenraum (Fahrgastraum) 3 eine Kamera 4 auf, die in an sich bekannter Weise einen Kamera-Erfassungsbereich 5 vor dem Fahrzeug 1 erfasst und Bildsignale S1 zur internen Verwendung, insbe- sondere für eine weitere Bildverarbeitung, z. B. mit Kanten- oder Eckende- tektionsalgorithmen, ausgibt, wobei aus den Bildsignalen S1 Anweisungen für den Fahrer und/oder Eingriffe in die Fahrdynamik, einschließlich Bremseingriffe und Motoreingriffe, abgeleitet werden können.

Die Frontscheibe 2 weist einen - vorzugsweise mehrschichtigen - Scheibenkörper 6 aus Verbundglas, z. B. als mehrschichtiges Lagensystem aus Glasschichten und Kunststofffolien auf, mit einer Vorderseite 6a und einer Rückseite 6b. Auf den genaueren Schichtaufbau des Scheibenkörpers 6 wird hier nicht weiter eingegangen, da er als solches bekannt ist.

Erfindungsgemäß ist in einem Bereich 7 bzw. Antireflex-Bereich 7 der Frontscheibe 2 vor der Kamera 4 eine Antireflex-Struktur 8 in einem Glaskörper ausgebildet. Gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 ist der Scheibenkörper 6 selbst dieser Glaskörper, so dass die Antireflex-Struktur 8 auf der Vordersei- te 6a und/oder der Rückseite 6b des Scheibenkörpers 6 ausgebildet ist. Gemäß der hierzu alternativen Ausführungsform der Fig. 3 ist die Antireflex- Struktur 8 auf der Vorderseite 16a und/oder Rückseite16b eines Filter-

Glaskörpers, insbesondere einer Filter-Glasscheibe 16 ausgebildet. Somit umfasst die Frontscheibe 2 der Ausführungsform der Fig. 3 sowohl den Scheibenkörper 6 als auch die an diesem angebrachte Filter-Glasscheibe 16.

Der Bereich 7 kann hinreichend groß gewählt werden und sich grundsätzlich auch über die gesamte Frontscheibe 2 erstrecken.

Die in Figur 2 und 3 gezeigten Größendarstellungen der Dicke des Glaskörpers 6 sowie der Dicke d und der lateralen Strukturbreite I der Antireflex- Struktur 8 sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.

Gemäß der Ausführungsformen der Fig. 2 weist die Antiref I ex-Struktur 8 Materialbereiche 10a und zwischen diesen ausgebildete, z. B. mit Luft gefüllte Zwischenbereiche 10b auf, wobei laterale Abstände I kleiner/gleich 500 nm, insbesondere im Bereich von 200 bis 300 nm ausgebildet sind. Vorteilhafterweise ist auch die Dicke d (Tiefe) im Bereich von 200 bis 300 nm ausgebildet. Licht L im optischen, sichtbaren Wellenlängenbereich mit λ = 380 bis 750 nm, das aus dem Fahrgastraum 3, z. b. vom Armaturenbrett oder von auf dem Armaturenbrett liegenden Gegenständen, auf die Frontscheibe 2 ausgestrahlt wird, erfährt somit eine Beugung an der Struktur 8. Je kleiner das Verhältnis der Gitterperiode I bzw. lateralen Strukturierung zur Wellenlänge λ, umso größer wird der Beugungswinkel und desto weniger gebeugte Ordnungen breiten sich aus, d.h. die Struktur hat eine reflexionsmindernde Wirkung. Die Zwischenbereiche 10b können statt mit Luft auch mit einem transparenten Schutzmaterial gefüllt sein, dessen Brechungsindex sich vom Brechungsindex des Glasmaterials des Glaskörpers unterscheidet.

Hierbei kann die Antiref I ex-Struktur 8 gemäß Fig. 2 regelmäßig sein, d. h. ein Beugungsgitter mit einer lateralen Gitterperiode I darstellen; dies ist erfin- dungsgemäß jedoch nicht erforderlich, da bei dieser Strukturierung unterhalb der Wellenlänge λ kein Beugungsphänomen erreicht wird. Vorteilhafterweise ist in Fig. 2 die Antiref I ex-Struktur 8 an der Rückseite 6b des Scheibenkör-

pers 6, d.h. zum Innenraum 3 hin, ausgebildet, so dass sie nicht durch Umwelteinflüsse von außen verschmutzt und der vom Innenraum 3 her auftretende Einfall von Streulicht bereits an der Rückseite 6b verhindert wird.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 wird die Antiref I ex-Struktur 8 in einer Filter-Glasscheibe 16 ausgebildet, die wiederum an dem Scheibenkörper 6 befestigt wird. Somit kann die Filter-Glasscheibe 16 separat von dem Scheibenkörper 6 hergestellt und strukturiert werden.

Die Herstellung der Struktur 10 der Figur 2 und 3 kann zum einen durch Fräsen oder eine andere mechanische spanende Behandlung der Oberfläche 6b, 16b erfolgen. Hierbei ist allerdings darauf zu achten, dass bei einer derartigen mechanischen Bearbeitung keine Materialbereiche abbrechen, die die Struktur verändern.

Alternativ hierzu kann eine Heißverformung eingesetzt werden, bei der der Glaskörper 6 oder 16 in heißem und somit weichem Zustand mit einer Schablone oder Prägestempel 19 an der gewünschten Stelle geprägt wird. Eine derartige Strukturierung ohne spanende Bearbeitung verringert die Ge- fahr ungewollter Strukturveränderungen. Die Prägung kann direkt bei der Herstellung des Glaskörpers 6 oder 16 erfolgen.

Weiterhin kann der bereits erkaltete Glaskörpers 6 oder 16 nachträglich lokal erwärmt und geprägt werden. Dies kann insbesondere durch Prägen des erwärmten Glaskörpers 6 oder 16 mit einem gekühlten Prägestempel 19 oder durch lokales Aufheizen des Glaskörpers 6 oder 16 durch den Prägestempel 19 erfolgen. Der Prägestempel 19 kann hierzu zunächst mit holografischen Strukturen hergestellt werden, z. B. unter Verwendung von zwei aufgeweiteten Laserstrahlen, die sich unter einem bestimmten Winkel überlagern und hierdurch ein geeignetes Interferenzmuster ausbilden, mit dem ein Fotolack belichtet wird. Weiterhin kann auch eine Belichtung des Lacks in mehreren Drehpositionen eines aufgeweiteten Laserstrahls erfolgen.

Weiterhin kann die Antireflex-Struktur 8 auch durch ätzen, insbesondere nasschemisches ätzen erzeugt werden, Hierbei wird eine geeignete Schablone zur Aufbringung der ätzenden Flüssigkeit auf den Glasbereich gelegt und die gewünschte Antireflex-Struktur 8 geätzt; derartige ätzverfahren zur Strukturierung von Glasoberflächen sind bei LCD-Bildschirmen grundsätzlich bereits bekannt.

Eine weiteres Herstellungsverfahren beruht auf einer direkten Strukturierung der relevanten Fläche mittels eines Lasers. Hierbei kann entsprechend der oben beschriebenen Strukturierung des Stempels 19 direkt ein Fotolack auf der Glasfläche 6b oder 16b aufgetragen und mit ein oder zwei Laserstrahlen wie oben beschrieben die Struktur ausgebildet werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 kann die Filter-Glasscheibe 16 insbesondere aus einem Glasmaterial mit dem gleichen Brechungsindex n wie der Scheibenkörper 6 hergestellt werden; alternativ kann jedoch auch die Lichtbrechung durch unterschiedliche Brechungsindizes n berücksichtigt werden.

Gemäß Fig. 3 kann die Filter-Glasscheibe 16 über einen Rahmen 22 befestigt werden, der an dem Scheibenkörper 6 befestigt, z. B. geklebt wird. Der Rahmen 22 kann hierbei wie in Fig. 1 gezeigt auch zur Befestigung der Kamera 4 dienen, so dass der Rahmen 22 mitsamt der Filter-Glasscheibe 16 und der Kamera 4 eine zu montierende Einheit bildet. In einen Freiraum 20 zwischen der Filter-Glasscheibe 16 und dem Scheibenkörper 6 wird dann ein optisch transparentes Füllmaterial 23, insbesondere ein Gel oder ein nachträglich aushärtender Kitt, eingebracht. Dies kann z. B. vor dem abschließenden Anpressen des Rahmens 22 erfolgen.

Die Befestigung der Filter-Glasscheibe 16 an dem Scheibenkörper 6 kann alternativ zu der Verwendung eines Rahmens 22 jedoch grundsätzlich auch direkt über einen optisch transparenten Kleber erfolgen, der somit der Füll-

masse 23 aus Fig. 3 entspricht, wobei dann in Fig. 3 der Rahmen 22 entfällt.

Der Kleber oder das optisch transparente Füllmaterial 23 weisen hierbei vorteilhafterweise den gleichen Brechungsindex n wie die Filter-Glasscheibe 16 und/oder der Scheibenkörper 6 auf, so dass dieser Antireflex-Bereich 7 sich optisch lediglich als entspiegelter, dickerer Bereich der Frontscheibe 2 darstellt.

Die Schichtdicke des Klebers oder des Füllmaterials 22 kann grundsätzlich variieren, da die Kamera 4 vorzugsweise selbstkalibrierend bzw. selbst- fokussierend ist.

Der Rahmen 22 zur Montage der Kamera 4 kann entsprechend auch in der Ausführungsform der Fig. 2 vorgesehen sein.