Title:
Sendesignal-Umlenkanordnung für eine optische Sendeeinrichtung einer optischen Detektionsvorrichtung eines Fahrzeugs, Sendeeinrichtung, optische Detektionsvorrichtung und Fahrerassistenzsystem
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es werden eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) für eine optische Sendeeinrichtung (26) einer optischen Detektionsvorrichtung (12) eines Fahrzeugs, eine Sendeeinrichtung (26), eine optische Detektionsvorrichtung (12) und ein Fahrerassistenzsystem beschrieben. Die Sendesignal-Umlenkanordnung (34) dient zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12). Die Sendesignal-Umlenkanordnung (34) umfasst wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60), welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann. Eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) ist bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt und so zueinander beabstandet angeordnet, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann. embedded image





Inventors:
Simon, Jan (74321, Bietigheim-Bissingen, DE)
Application Number:
DE102017103981A
Publication Date:
08/30/2018
Filing Date:
02/27/2017
Assignee:
Valeo Schalter und Sensoren GmbH, 74321 (DE)
International Classes:
G01S7/481; G01S17/93; G02B5/09; G02B26/12
Domestic Patent References:
DE102006002423A1N/A
DE102010047984A1N/A
DE102012102244A1N/A
Claims:
Sendesignal-Umlenkanordnung (34) für eine optische Sendeeinrichtung (26) einer optischen Detektionsvorrichtung (12) eines Fahrzeugs (10), zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12), mit wenigstens einer das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierenden Fläche (60), welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über einen bezüglich der Achse (50) umfangsmäßigen Umfangswinkel (70) von bis zu 180° und mehr wechselweise eine reflektierte Fläche (60) und eine Lücke (62) angeordnet sind.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezüglich der Achse (50) umfangsmäßige Breite (64) wenigstens einer reflektierenden Fläche (60) über ihre axiale Höhe (66) konstant ist und/oder eine umfangsmäßige Breite wenigstens einer reflektierenden Fläche über ihre axiale Höhe variiert.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei reflektierende Flächen (60) bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung (64, 66) wenigstens bezüglich der Achse (50) umfangsmäßig identisch sind und/oder wenigstens zwei reflektierende Flächen bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sind.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lücken (62) bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung (66, 68) wenigstens bezüglich der Achse (50) umfangsmäßig identisch sind und/oder wenigstens zwei Lücken bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sind.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine reflektierende Fläche (60) und wenigstens eine benachbarte Lücke (62) in ihrer bezüglich der Achse (50) umfangsmäßigen Ausdehnung (64, 68) zumindest in einer gleichen axialen Höhe identisch sind.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine reflektierende Fläche (60) wenigstens abschnittsweise zur Achse (50) hin ausgerichtet ist und/oder ein Brennpunkt wenigstens einer reflektierenden Fläche (60) auf einer gedachten Ebene mit der Achse (50) liegt, welche die wenigstens eine reflektierende Fläche (60) kreuzt.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine reflektierende Fläche eben ist und/oder wenigstens eine reflektierende Fläche (60) wenigstens abschnittsweise gebogen ist.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen (60) entlang eines gedachten Zylinders mit einer runden, elliptischen, parabolischen oder hyperbolischen Grundkurve angeordnet sind.

Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens ein für das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierendes Drehelement (44) aufweist, welches im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet und um eine gedachte Drehachse (50) schwenkbar oder drehbar ist.

Sendeeinrichtung (26) für eine optische Detektionsvorrichtung (12) eines Fahrzeugs (10), aufweisend wenigstens eine optische Signalquelle (32), mit der wenigstens ein optisches Sendesignal (40) erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12), wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60) aufweist, welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.

Optische Detektionsvorrichtung (12) für ein Fahrzeug (10), umfassend wenigstens eine Sendeeinrichtung (26), die wenigstens eine optische Signalquelle (32), mit der wenigstens ein optisches Sendesignal (40) erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12) aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60) aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal (42) aus einem Sendesignal (40), das an einem im Strahlengang des Sendesignals (40) hinter der wenigstens einen Sendesignal-Umlenkanordnung (34) etwa vorhandenen Objekt (18) reflektiert wird, empfangen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.

Fahrassistenzsystem (20) für ein Fahrzeug (10), mit wenigstens einer optischen Detektionsvorrichtung (12) und wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung (24), welche einerseits mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung (12) und andererseits mit wenigstens einer Funktionseinrichtung (22) des Fahrzeugs (10) steuer- und/oder regeltechnisch verbunden ist oder werden kann, wobei wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung (12) wenigstens eine Sendeeinrichtung (26) umfasst, die wenigstens eine optische Signalquelle (32), mit der wenigstens ein optisches Sendesignal (40) erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12) aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60) aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal (42) aus einem Sendesignal (40), das an einem im Strahlengang des Sendesignals (40) hinter der wenigstens einen Sendesignal-Umlenkanordnung (34) etwa vorhandenen Objekt (18) reflektiert wird, empfangen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.

Description:
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Sendesignal-Umlenkanordnung für eine optische Sendeeinrichtung einer optischen Detektionsvorrichtung eines Fahrzeugs, zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung, mit wenigstens einer das wenigstens eine Sendesignal reflektierenden Fläche, welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann.

Ferner betrifft die Erfindung eine Sendeeinrichtung für eine optische Detektionsvorrichtung eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine optische Signalquelle, mit der wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal reflektierende Fläche aufweist, welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann.

Außerdem betrifft die Erfindung eine optische Detektionsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens eine Sendeeinrichtung, die wenigstens eine optische Signalquelle, mit der wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal reflektierende Fläche aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Empfangseinrichtung umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal aus einem Sendesignal, das an einem im Strahlengang des Sendesignals hinter der wenigstens einen Sendesignal-Umlenkanordnung etwa vorhandenen Objekt reflektiert wird, empfangen werden kann.

Im Übrigen betrifft die Erfindung ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, mit wenigstens einer optischen Detektionsvorrichtung und wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung, welche einerseits mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung und andererseits mit wenigstens einer Funktionseinrichtung des Fahrzeugs steuer- und/oder regeltechnisch verbunden ist oder werden kann, wobei wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung wenigstens eine Sendeeinrichtung umfasst, die wenigstens eine optische Signalquelle, mit der wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal reflektierende Fläche aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Empfangseinrichtung umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal aus einem Sendesignal, das an einem im Strahlengang des Sendesignals hinter der wenigstens einen Sendesignal-Umlenkanordnung etwa vorhandenen Objekt reflektiert wird, empfangen werden kann.

Stand der Technik

Aus der DE 10 2010 047 984 A1 ist eine Umlenkspiegelanordnung für eine optische Messvorrichtung mit mindestens einer Spiegeleinheit bekannt, welche auf einer drehbaren Achse angeordnet ist und mindestens einen Umlenkspiegel umfasst, und einer Antriebseinheit, welche die drehbare Achse antreibt, sowie eine optische Messvorrichtung mit einer solchen Umlenkspiegelanordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sendesignal-Umlenkanordnung, eine Sendeeinrichtung, eine optische Detektionsvorrichtung und ein Fahrerassistenzsystem der eingangs genannten Art zu gestalten, mit denen ein Überwachungsbereich, welcher mit der Detektionsvorrichtung mithilfe des wenigstens einen Sendesignals überwacht werden kann, vergrößert werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Umlenkeinheit dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.

Erfindungsgemäß sind also wechselweise jeweils eine reflektierende Fläche und eine Lücke angeordnet, sodass beim bezüglich der Achse umfangsmäßigen Abfahren der Sendesignal-Umlenkanordnung mit wenigstens einem Sendesignal dieses wechselweise reflektiert oder ungehindert passieren kann. Auf diese Weise kann ein in der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung des wenigstens einen Sendesignals vorderer Überwachungsbereich, welcher durch den Fahrbereich des passierenden wenigstens einen Sendesignals definiert wird, ergänzt werden durch einen rückwärtigen Überwachungsbereich, welcher durch das abfahrende und an den reflektierenden Flächen reflektierte Sendesignal ergänzt wird. Ein gesamter Überwachungsbereich ist zusammengesetzt aus dem vorderen Überwachungsbereich und dem rückwärtigen Überwachungsbereich.

Vorteilhafterweise kann der gesamte Überwachungsbereich vergrößert werden, ohne dass das wenigstens eine Sendesignal einen größeren Öffnungswinkel abfahren muss. Der gesamte Überwachungsbereich kann so einfach gegenüber dem vorderen Überwachungsbereich verdoppelt werden. Mit der erfindungsgemäßen Sendesignal-Umlenkanordnung kann ein 360°-Überwachungsbereich realisiert werden.

Vorteilhafterweise können die reflektierenden Flächen relativ zueinander fixiert sein. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich ihre Position und/oder ihre Orientierung beim Betrieb verändern kann. Zur Fixierung kann insbesondere ein Grundkörper insbesondere in Form eines Rahmens vorgesehen sein. Der Grundkörper kann Teil der Sendesignal-Umlenkanordnung sein.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Sendesignal als Lichtstrahl, insbesondere als gepulster Lichtstrahl, realisiert werden. Die reflektierenden Flächen können als lichtreflektierende, insbesondere spiegelnde Flächen oder Spiegelflächen realisiert sein.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ein scannendes System sein. Dabei kann mit wenigstens einem Sendesignal ein Überwachungsbereich abgefahren, also abgetastet oder abgescannt, werden. Dazu kann das wenigstens eine entsprechende Sendesignal, insbesondere in Form eines Lichtstrahls, bezüglich seiner Ausbreitungsrichtung entlang des Überwachungsbereichs geschwenkt werden. Hierbei kann wenigstens ein das wenigstens eine Sendesignal reflektierendes Drehelement, insbesondere ein Umlenkspiegel, zum Einsatz kommen.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ausgestaltet sein zur Überwachung eines räumlich horizontalen Überwachungsbereichs. Die Sendesignal-Umlenkanordnung kann zur Erweiterung des horizontalen Öffnungswinkels der Detektionsvorrichtung vorgesehen sein.

Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Wasserfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem kombinierten Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei autonomen oder wenigstens teilweise autonomen Fahrzeugen eingesetzt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können über einen bezüglich der Achse umfangsmäßigen Umfangswinkel von bis zu 180° und mehr wechselweise eine reflektierte Fläche und eine Lücke angeordnet sein. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Sendesignal den Umfangswinkel von 180° abfahren und entsprechend reflektiert werden oder passieren. So kann insgesamt ein Überwachungsbereich mit einem Öffnungswinkel von bis zu 360°realisiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine bezüglich der Achse umfangsmäßige Breite wenigstens einer reflektierenden Fläche über ihre axiale Höhe konstant sein und/oder eine umfangsmäßige Breite wenigstens einer reflektierenden Fläche kann über ihre axiale Höhe variieren.

Reflektierende Flächen mit konstanter Breite haben den Vorteil, dass das wenigstens eine Sendesignal unabhängig von der axialen Höhe, in der es auf die wenigstens eine reflektierende Fläche trifft, die gleiche Breite vorfindet.

Durch variierende Breiten kann eine Verweildauer eines in Umfangsrichtung abfahrenden Sendesignals abhängig von einer axialen Höhe, in der das wenigstens eine Sendesignal auf die wenigstens eine reflektierende Fläche trifft, variiert werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform können wenigstens zwei reflektierende Flächen bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung wenigstens bezüglich der Achse umfangsmäßig identisch sein und/oder wenigstens zwei reflektierende Flächen können bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sein. Bei identischen reflektierenden Flächen kann ein den Überwachungsbereich abfahrendes Sendesignal bei jeder dieser Flächen gleiche Reflexionsbedingungen vorfinden und/oder Verweildauern realisieren. Bei unterschiedlichen Flächen können Beeinflussungen des wenigstens einen Sendesignals, welche beim Abfahren der Sendesignal-Umlenkanordnung entstehen können, kompensiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei Lücken bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung wenigstens bezüglich der Achse umfangsmäßig identisch sein und/oder wenigstens zwei Lücken können bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sein. Bei bezüglich der Form und/oder Abmessung identischen Lücken findet das wenigstens eine Sendesignal entsprechend gleiche Bedingungen vor. Bei unterschiedlichen Lücken können etwaige Beeinflussungen des wenigstens einen Sendesignals beim Abfahren der Sendesignal-Umlenkanordnung kompensiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens eine reflektierende Fläche und wenigstens eine benachbarte Lücke in ihrer bezüglich der Achse umfangsmäßigen Ausdehnung zumindest in einer gleichen axialen Höhe identisch sein. Auf diese Weise kann bei einer gleichmäßigen Abfahrgeschwindigkeit wenigstens eines Sendesignals entlang der Sendesignal-Umlenkanordnung an den reflektierenden Flächen und den benachbarten Lücken die gleiche Verweildauer erreicht werden. So kann die Sendesignal-Umlenkanordnung besonders vorteilhaft in Verbindung mit gepulsten Sendesignalen verwendet werden.

Vorteilhafterweise können eine Pulslänge des wenigstens einen Sendesignals, eine Abfahrgeschwindigkeit oder eine Schrittgeschwindigkeit des wenigstens einen Sendesignals und die entsprechenden umfangsmäßigen Ausdehnungen der reflektierten Flächen und der Lücken aufeinander abgestimmt sein.

Vorteilhafterweise kann die Sendesignal-Umlenkanordnung mit wenigstens einem Sendesignal schrittweise so abgefahren werden, dass bei jedem Schritt mit dem wenigstens einen Sendesignal wechselweise eine reflektierende Fläche und eine Lücke getroffen wird. Dabei kann eine Frequenz der Fahrschritte des wenigstens einen Sendesignals und Pulsfrequenz des wenigstens einen Sendesignals aufeinander abgestimmt sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine reflektierende Fläche wenigstens abschnittsweise zur Achse hin ausgerichtet sein und/oder ein Brennpunkt wenigstens einer reflektierenden Fläche kann auf einer gedachten Ebene mit der Achse liegen, welche die wenigstens eine reflektierende Fläche kreuzt. Die wenigstens eine reflektierende Fläche kann so an der gedachten Achse ausgerichtet sein. So kann das wenigstens eine Sendesignal von der wenigstens einen reflektierenden Fläche in einer Ebene mit der gedachten Achse reflektiert werden.

Vorteilhafterweise können alle reflektierenden Flächen zur Achse hin ausgerichtet sein. Auf diese Weise können alle Sendesignale, welche die Achse kreuzen oder deren Strahlengang in der Verlängerung entgegen ihrer Ausbreitungsrichtung die Achse kreuzt, mit den reflektierenden Flächen zur Achse hin reflektiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine reflektierende Fläche eben sein und/oder wenigstens eine reflektierende Fläche kann wenigstens abschnittsweise gebogen sein. Ebene Flächen können einfacher realisiert und justiert werden. Gebogene Flächen können an einen Signalverlauf des wenigstens einen Sendesignals angepasst werden. So kann eine entsprechende Reflexion verbessert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die reflektierenden Flächen entlang eines gedachten Zylinders mit einer runden, elliptischen, parabolischen oder hyperbolischen Grundkurve angeordnet sein. Auf diese Weise können die reflektierten Flächen gleichmäßig angeordnet werden. So kann ein gleichmäßiger Verlauf der Reflexionseigenschaften entlang der Sendesignal-Umlenkanordnung erreicht werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Sendesignal-Umlenkanordnung wenigstens ein für das wenigstens eine Sendesignal reflektierendes Drehelement aufweisen, welches im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet und um eine gedachte Drehachse schwenkbar oder drehbar ist.

Mit dem wenigstens einen Drehelement kann das wenigstens eine Sendesignal durch Drehen oder Schwenken geschwenkt werden und so wechselweise die reflektierenden Flächen und die Lücken abgefahren werden. Dabei kann das wenigstens eine Drehelement insbesondere kontinuierlich über einen Schwenkwinkel von bis zu 90° und mehr hin und her geschwenkt oder um 360°gedreht we rden.

Vorteilhafterweise kann die Drehachse parallel oder koaxial zu der gedachten Achse der Sendesignal-Umlenkanordnung angeordnet sein.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Sendeeinrichtung dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.

Erfindungsgemäß wird mit der optischen Signalquelle wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt, welches mit der Sendesignal-Umlenkanordnung umgelenkt werden kann.

Vorteilhafterweise kann die optische Signalquelle geeignet sein, um gepulste Signale auszusenden.

Vorteilhafterweise kann die optische Signalquelle eine Lichtquelle sein. So kann das wenigstens eine optische Sendesignal als Lichtsignal realisiert werden.

Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.

Erfindungsgemäß können mit der Empfängereinrichtung an einem Objekt reflektierte und als Empfangssignale zurückgesendete Sendesignale empfangen werden. So kann ein entsprechendes Objekt erfasst werden. Mithilfe einer geeigneten Auswertung können eine Position, insbesondere eine Entfernung und/oder eine Richtung, und/oder eine Geschwindigkeit des erfassten Objekts relativ zu der Detektionsvorrichtung ermittelt werden.

Vorteilhafterweise kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, mit dem das wenigstens eine Empfangssignal empfangen werden kann. Bei dem Empfänger kann es sich vorteilhafterweise um eine Fotodiode oder ein Array oder dergleichen handeln. Mit derartigen Empfängern können Empfangssignale in Form von Licht empfangen und in entsprechende elektrische Signale umgewandelt werden, welche mit einer entsprechenden Auswerteelektronik ausgewertet werden können.

Vorteilhafterweise kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, welcher Empfangssignale empfangen kann, die aus einem vorderen Überwachungsbereich kommen. Bei diesen Empfangssignalen handelt es sich um Sendesignale, welche die Lücken der wenigstens einen Sendesignal-Umlenkanordnung passiert haben und an einem entsprechenden Objekt reflektiert wurden.

Zusätzlich kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, welcher Empfangssignale empfangen kann, die aus einem rückwärtigen Überwachungsbereich kommen. Bei diesen Empfangssignalen handelt es sich um Sendesignale, welche an wenigstens einer reflektierenden Fläche reflektiert und in den rückwärtigen Überwachungsbereich gesendet wurden und von einem entsprechenden Objekt zurück reflektiert wurden.

Vorteilhafterweise kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, welcher über einen bezüglich der gedachten Achse wenigstens teilweise umfangsmäßigen Bereich empfangen kann.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung für Sendesignale in Form von kohärenten Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, ausgestaltet sein. Mit kohärenten Lichtstrahlen kann eine Laufzeit insbesondere von gepulsten Sendesignalen genauer ermittelt werden.

Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ein laserbasiertes Entfernungsmesssystem sein. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem weist als optische Signalquelle wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Sendestrahlen als Sendesignale gesendet werden. Mit dem Laser können Sendesignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entsprechend kann die Detektionsvorrichtung einen für die Frequenz des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Empfänger aufweisen Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Überwachungsbereich mit einem insbesondere gepulsten Laserstrahl abgefahren, abgetastet oder abgescannt werden.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung nach einem Lichtlaufzeitverfahren arbeiten. Nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitende optische Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Dabei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Sendesignals, insbesondere eines Lichtpulses, mit wenigstens einem Sender und dem Empfang des entsprechenden reflektierten Empfangssignals mit wenigstens einem Empfänger gemessen und daraus eine Entfernung zwischen der Detektionsvorrichtung und dem erfassten Objekt ermittelt.

Im Übrigen wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrerassistenzsystem dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.

Erfindungsgemäß kann wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung Teil eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs oder mit diesem verbunden sein. Die Informationen der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung können zur Steuerung von wenigstens einer Funktionskomponente des Fahrzeugs herangezogen werden. Mit den Funktionskomponenten können insbesondere Fahrfunktionen und/oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeugs, insbesondere eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder ein Motor, gesteuert werden. So kann bei Erfassung eines Objekts mit der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung das Fahrzeug mit den entsprechenden Funktionskomponenten gelenkt und/oder seine Geschwindigkeit geändert, insbesondere das Fahrzeug gestoppt, werden und/oder wenigstens ein Warn- oder Hinweissignal, insbesondere ein optisches und/oder akustisches Signal, ausgegeben werden.

Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung Teil einer Fahrwerksteuerung eines Fahrzeugs sein oder mit dieser verbunden sein. Mit der Fahrwerksteuerung kann ein Fahrwerk des Fahrzeugs an eine Fahroberfläche angepasst werden. Mit der Fahrwerksteuerung kann eine aktive Federung oder ein aktives Fahrwerk gesteuert werden. So kann bei Erfassung eines Objekts, insbesondere einer Erhöhung auf oder einer Vertiefung in der Fahroberfläche, mit der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung in einem Überwachungsbereich das Fahrwerk, insbesondere die Federung, entsprechend angepasst werden. Mit der Fahrwerksregelung kann das Fahrwerk aktiv auf eine kommende Situation, insbesondere Unebenheiten der Fahroberfläche, eingestellt werden.

Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sendesignal-Umlenkanordnung, der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.

Figurenliste

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch

  • 1 ein Kraftfahrzeug in der Vorderansicht, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einem Laserscanner aufweist;
  • 2 ein Funktionsschaubild des Kraftfahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem aus der 1;
  • 3 eine isometrische Ansicht eines Teils des Laserscanners des Fahrerassistenzsystems aus den 1 und 2, von schräg oben betrachtet, während einer Überwachungsphase zu Überwachung eines vorderen Überwachungsbereichs;
  • 4 den Teil des Laserscanners aus der 3 in isometrisch von vorne betrachtet;
  • 5 den Teil des Laserscanners aus den 3 und 4, von schräg oben betrachtet, während einer Überwachungsphase eines rückwärtigen Überwachungsbereichs;
  • 6 den Teil des Laserscanners aus der 5, von schräg hinten betrachtet.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In der 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 verfügt über eine optische Detektionsvorrichtung in Form eines Laserscanners 12. Der Laserscanner 12 ist beispielhaft an der Unterseite des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem Laserscanner 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrichtung 16 vor, hinter und neben dem Kraftfahrzeug 10 auf Objekte 18 hin überwacht werden. Der Überwachungsbereich 14 setzt sich, wie weiter unten noch näher erläutert wird, zusammen aus einem vorderen Überwachungsbereich 14a und einem hinteren Überwachungsbereich 14b. Bei den Objekten 18 kann es sich beispielsweise um andere Fahrzeuge oder sonstige Hindernisse handeln. In der 2 sind beispielhaft zwei Objekte 18 angedeutet. Die 2 ist ansonsten lediglich ein Funktionsschaubild einiger der Bauteile des Kraftfahrzeugs 10, das nicht der räumlichen Orientierung dient.

Der Laserscanner 12 arbeitet nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren. Mit ihm können eine Entfernung und eine Richtung eines erfassten Objekts 18 relativ zum Kraftfahrzeug 10 ermittelt werden.

Der Laserscanner 12 ist Teil eines Fahrerassistenzsystems 20. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 unterstützt werden. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug 10 mithilfe des Fahrerassistenzsystem 20 wenigstens teilweise autonom fahren. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 können Fahrfunktionen des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise eine Motorsteuerung, eine Bremsfunktion und/oder eine Lenkfunktion beeinflusst und/oder Hinweise oder Warnsignale ausgegeben werden. Hierzu ist das Fahrerassistenzsystem 20 mit Funktionseinrichtungen 22 regelnd und/oder steuernd verbunden. In der 2 sind beispielhaft zwei Funktionseinrichtungen 22 dargestellt. Bei den Funktionseinrichtungen 22 kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuerungssystem, ein Bremssystem, ein Lenksystem, eine Fahrwerksteuerung oder ein Signalausgabesystem handeln.

Das Fahrerassistenzsystem 20 weist eine elektronische Steuereinrichtung 24 auf, mit der entsprechende elektronische Steuer- und Regelsignale an die Funktionseinrichtungen 22 übermittelt und/oder von diesen empfangen und verarbeitet werden können.

Der Laserscanner 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 26, eine Empfangseinrichtung 28 und eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 30.

Die Sendeeinrichtung 26 umfasst, wie in den 3 bis 6 gezeigt, einen Sender 32, beispielsweise in Form einer Laserdiode mit einer entsprechenden Senderoptik, und eine Sendesignal-Umlenkanordnung 34.

Die Empfangseinrichtung 28 umfasst insgesamt zwei Empfänger 36, beispielsweise in Form von Fotodioden-Arrays, jeweils mit einer entsprechenden Empfängeroptik 38.

Mit dem Sender 32 können gepulste optische Sendesignale 40 in Form von Laserstrahlen über die Sendesignal-Umlenkanordnung 34 in den Überwachungsbereich 14 gesendet werden. Die Sendesignale 40 werden an dem Objekt 18 reflektiert und als entsprechend gepulste optische Empfangssignale 42 zu dem Laserscanner 12 zurückgesendet. Aus der Lichtlaufzeit, also aus der Zeit zwischen dem Versenden eines Sendesignals 40 und dem Empfangen des entsprechenden Empfangssignals 42, wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 die Entfernung des Objekts 18 ermittelt.

In den 3 bis 6 ist der besseren Orientierung wegen ein gedachtes orthogonales x-y-z-Koordinatensystem gezeigt. Die x-y-Ebene erstreckt sich bei der normalen Betriebsorientierung des Kraftfahrzeugs 10 und des Laserscanners 12 räumlich horizontal. Die z-Achse verläuft räumlich vertikal. Die x-Achse ist parallel zur Fahrtrichtung 16 ausgerichtet.

Die Sendesignal-Umlenkanordnung 34 weist einen Umlenkspiegel 44 und eine Umlenkeinheit 46 auf.

Der Umlenkspiegel 44 ist beispielhaft mit einer ebenen reflektierenden Fläche 48 ausgestattet. Die reflektierende Fläche 48 ist gegenüber der x-y-Ebene geneigt. Der Umlenkspiegel 44 ist insgesamt um eine gedachte Achse 50 des Laserscanners 12 über einen Schwenkwinkel 52 von 90° schwenkbar. Die Achs e 50 ist parallel zur z-Achse ausgerichtet. Die reflektierende Fläche 48 des Umlenkspiegel 44 ist so ausgerichtet, dass sie symmetrisch um eine gedachte Hauptrichtungsachse 53 schwenken kann, welche parallel zur Fahrtrichtung 16, also parallel zur x-Achse, ausgerichtet ist und die Achse 50 kreuzt.

Der Sender 32 befindet sich in einer Ebene mit der Hauptrichtungsachse 53 und der Achse 50 auf der der reflektierenden Fläche 48 zugewandten Seite des Umlenkspiegels 44. Eine Senderichtung des Senders 32 ist auf die reflektierende Fläche 48, beispielhaft auf die Achse 50 gerichtet.

Die Umlenkeinheit 46 umfasst einen Grundkörper 54, welcher sich entlang eines Mantels eines gedachten, zur Achse 50 koaxialen Kreiszylinders bezüglich der Hauptrichtungsachse 56 symmetrisch über einen bezüglich der Achse 50 umfangsmäßigen Umfangswinkel 70 von 180°erstreckt. Der Grundkörper 54 ist bezüglich der Achse 50 axial versetzt zu dem Sender 32 angeordnet. Der Grundkörper 54 verfügt über zwei zueinander parallele, bezüglich der Achse 50 umfangsmäßig verlaufende Umfangsstege 56. Die Enden der Umfangsstege 56 und damit des Grundkörpers 54 befinden sich in einer gedachten Ebene, welche sich parallel zur y-z-Ebene erstreckt und in der sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Achse 50 erstreckt.

Zwischen den Umfangsstegen 56 erstreckt sich eine Vielzahl von Axialstegen 58 jeweils parallel zur Achse 50. Jeder Axialsteg 58 bildet auf seiner der Achse 50 radial zugewandten Seite eine reflektierende Fläche 60.

Die reflektierenden Flächen 60 und die reflektierende Fläche 48 des Umlenkspiegels 44 sind so ausgestaltet, dass sie für das Licht der Sendesignale 44 möglichst gut reflektierend wirken.

Insgesamt ist also eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen 60 bezüglich der Achse 50 umfangsmäßig nebeneinander, der Achse 50 jeweils zugewandt, so zueinander beabstandet angeordnet, dass zwischen benachbarten Flächen 60 jeweils eine für den die Sendesignale 40 strahldurchlässige Lücke 62 realisiert ist. Durch die Lücken 62 können die Sendesignale 40 passieren. Über den Umfangswinkel 70 sind also wechselweise eine reflektierende Fläche 60 und eine Lücke 62 angeordnet.

Die reflektierenden Flächen 60 sind bezüglich ihrer jeweiligen Form und Abmessung identisch. Ebenso sind die Lücken 62 bezüglich ihrer jeweiligen Form und Abmessung identisch.

Eine bezüglich der Achse umfangsmäßige Breite 64 der reflektierenden Fläche 60 ist über ihre axiale Höhe 66 konstant. Die reflektierenden Flächen 60 sind entsprechend der Krümmung der Grundkörper 54 in Umfangsrichtung gewölbt. In axialer Richtung bezüglich der Achse 50 sind die reflektierten Flächen 60 gerade. Auf diese Weise liegt ein Brennpunkt einer jeden der reflektierenden Flächen 60 jeweils auf einer gedachten Ebene mit der Achse 50, welche die entsprechende reflektierende Fläche 60 jeweils kreuzt.

Eine Breite 68 der Lücken 62 wird durch den umfangsmäßigen Abstand der Axialstege 58 definiert und entspricht auf der der Achse 50 zugewandten Seite der Breite 64 der reflektierenden Fläche 60. Entsprechend sind die Breiten der Lücken 68 über ihre axiale Höhe, welche der Höhe 66 der reflektierenden Flächen 60 entspricht, konstant.

Insgesamt sind die reflektierten Flächen 60 und die Lücken 62 entlang eines zur Achse 50 koaxialen Kreiszylinders angeordnet.

Die Empfänger 36 mit ihren jeweiligen Empfangsoptiken 38 sind auf der dem Sender 32 bezüglich der Achse 50 axial gegenüberliegenden Seite der Umlenkeinheit 46 angeordnet. Die Empfänger 36 befinden sich dabei jeweils in der Nähe der Achse 50 auf radial gegenüberliegenden Seiten.

Einer der Empfänger 36 ist parallel zur Hauptrichtungsachse 53, also in Fahrtrichtung 16, ausgerichtet. Er hat einen horizontalen Öffnungswinkel von 180° in einer Ebene senkrecht zur Achse 50, also parallel zur x-y-Ebene, wobei sich der Öffnungswinkel symmetrisch beidseitig der Hauptrichtungsachse 53 erstreckt.

Der andere Empfänger 36 ist entsprechend entgegengesetzt, also entgegen der Fahrtrichtung 16, ausgerichtet. Er hat ebenfalls einen horizontalen Öffnungswinkel von 180° in einer Ebene parallel zur x-y-Ebene, der bezüglich der der Hauptrichtungsachse 53 symmetrisch ist.

Insgesamt erfassen die beiden Empfänger 36 mit ihren entsprechenden Empfangsoptiken 38 einem gesamten horizontalen Öffnungswinkel von 360°um die Achse 50.

Beim Betrieb des Laserscanners 12 werden mit dem Sender 32 gepulste Sendesignale 40 auf die reflektierende Fläche 48 des Umlenkspiegels 44 gesendet. Von der reflektierenden Fläche 48 werden die Sendesignale 40 zu der Umlenkeinheit 46 reflektiert.

Eine bezüglich der Achse 50 umfangsmäßige Breite 72 des Sendesignals 40, welche beispielsweise in der 6 bezeichnet ist, ist kleiner als die Breite 68 der Lücke 62 und kleiner als die Breite 64 der reflektierenden Flächen 60. In Richtung der gedachten Achse 50 werden die Sendesignale 40 aufgeweitet, sodass sie ein möglichst großes vertikales Sichtfeld ausstrahlen können.

Abhängig von der Winkelstellung des Umlenkspiegels 44 wird das entsprechende Sendesignal 40 entweder, wie in den 3 und 4 gezeigt, ungestört durch eine der Lücken 62 in den vorderen Überwachungsbereich 14a gesendet oder, wie in den 5 und 6 gezeigt, an einer der reflektierenden Flächen 60 der Umlenkeinheit 46 reflektiert und in den rückwärtigen Überwachungsbereich 14b gesendet. Entsprechend werden die von einem etwaigen Objekt 18 reflektierten Empfangsstrahlen 42 von der vorderen Empfangsoptik 38 und dem vorderen Empfänger 36 oder im Falle eines rückwärtigen Objekts 18 von der hinteren Empfangsoptik 38 und dem hinteren Empfänger 36 erfasst.

Abgestimmt mit der Pulssteuerung des Senders 32 wird der Umlenkspiegel 44 schrittweise so geschwenkt, dass mit ihm wechselweise die von dem Sender 32 kommenden Sendesignale 40 auf eine reflektierende Fläche 60 oder eine Lücke 62 trifft. Der Umlenkspiegel 44 wird dabei innerhalb seines Schwenkwinkels 52 hin und her geschwenkt.

Die Steuerung des Senders 32 und des Umlenkspiegels 44, sowie die Erfassung und Auswertung der mit den Empfängern 36 empfangenen Empfangssignale 42 erfolgt in hier nicht weiter interessierender Weise mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30.

Die mit dem Laserscanner 12 erfassten Informationen über die Objekte 18 im Überwachungsbereich 14 werden von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 an die Steuereinrichtung 24 des Fahrerassistenzsystems 20 weitergeleitet. Mit diesem werden die Funktionseinrichtungen 22 entsprechend gesteuert.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102010047984 A1 [0005]