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Dokumentenidentifikation DE102006027044A1 19.04.2007
Titel Optisches Mittel für einen Bildaufnehmer im Kraftfahrzeug
Anmelder ADC Automotive Distance Control Systems GmbH, 88131 Lindau, DE
Erfinder Heinrich, Stefan, Dipl.-Ing., 77855 Achern, DE
DE-Anmeldedatum 08.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006027044
Offenlegungstag 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse B60R 1/10(2006.01)A, F, I, 20060608, B, H, DE
Zusammenfassung Es wird ein optisches Mittel, insbesondere ein Prismen- oder Spiegelsystem, für einen Bildaufnehmer in einem Kraftfahrzeug vorgestellt. Das optische Mittel lenkt die Blickrichtung des Bildaufnehmers in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich um. Bei einer nicht transparenten Fahrzeugfläche ist der Bildaufnehmer hinter der Fahrzeugfläche im Inneren des Fahrzeugs und/oder einer Außenfläche eines Fahrzeugteils, insbesondere im Gehäuse des Außenspiegels, und das optische Mittel außerhalb des Fahrzeugs auf der Außenfläche angeordnet. Dabei wird Licht durch eine dafür vorgesehene zusätzliche Öffnung in der Außenfläche auf den Bildaufnehmer gelenkt und die zusätzliche Öffnung wird durch das optische Mittel dicht verschlossen. In einer weiteren Ausgestaltung ist das optische Mittel an der Innenseite einer transparenten Fahrzeugfläche, z. B. der Windschutzscheibe, angeordnet. Die Fahrzeugfläche und das optische Mittel bilden eine dicht schließende Einheit, durch die Licht auf den Bildaufnehmer gelenkt wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Mittel, das die Blickrichtung eines Bildaufnehmers in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich umlenkt. Anwendung findet das optische Mittel z.B. in Kraftfahrzeugen.

Zur Umfelderfassung von Straßenfahrzeugen werden Kamerasysteme verwendet, die an geeigneten Stellen am Fahrzeug angeordnet sind. Die Kamerasysteme bestehen üblicherweise aus Bildaufnehmer, Prozessoreinheit und Linsenoptik. Bildaufnehmer und Prozessoreinheit sind vorzugsweise auf einer Trägerplatine aufgebracht. Die Blickrichtung des Systems ist durch die Verbindungslinie zwischen dem Zentrum des Linsensystems und dem Kamerachip vorgegeben. Die Blickrichtung ist in der Regel orthogonal zum Kamerachip.

Bei einer Anwendung des Kamerasystems im Kraftfahrzeug z.B. zur Fahrspurerkennung wird die Kamera in der Regel hinter der Windschutzscheibe angeordnet. Ist ein Überwachungsbereich im seitlich-rückwärtigen Außenbereich des Kraftfahrzeugs erforderlich, z.B. zur Erfassung des „Toten Winkels", kann die Kamera am oder im Seitenspiegel des Fahrzeugs integriert werden. Nachteilig ist hier der enge Bauraum. Eine Alternative könnte darin bestehen, die Kamera an der seitlichen Außenfläche des Fahrzeuges anzubringen. Bei einer Blickrichtung orthogonal zum Kamerachip müsste der Kamerachip nahezu senkrecht zur Außenhülle des Fahrzeugs ausgerichtet sein um einen Erfassungsbereich im seitlich-rückwärtigen Außenbereich zu überwachen. Auch hier ist der Bauraum begrenzt, gegebenenfalls ragen Teile der Bildaufnahmeeinheit aus der Fahrzeugaußenhülle heraus. Die Linsenoptik und Bildaufnahmeeinheit sind dann allgemeinen Umwelteinflüssen, wie Wasser, Salz, Schmutz ..., ausgesetzt und müssen kostenaufwändig vor diesen geschützt werden.

Die Bauhöhe/Baubreite der Kamera wird durch die Fläche der Trägerplatine des Kamerachips hinter der Linsenoptik limitiert. Ein alternativer Ansatz besteht darin, die Abmessungen der Bildaufnahmeeinheit zu verkleinern, um das Herausragen von Teilen der Bildaufnahmeeinheit zu verhindern. Zu diesem Zweck kann die Prozessoreinheit von der Platine mit Bildaufnehmer getrennt und an einem anderen Ort eingebaut werden. Durch kleinere Abmessungen der Bildaufnahmeeinheit ist die Einbauposition und damit auch die Blickrichtung der Kamera flexibler zu handhaben. Aber auch dieses Verfahren verursacht zusätzliche Kosten, da u. a. eine zusätzliche Platine mit Halterung für den Mikroprozessor benötigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine kostengünstige und insbesondere bei begrenztem Bauraum einsetzbare Kameraanordnung anzugeben, deren Blickrichtung in einem vorgegebenen Raumwinkelbereich liegt.

Diese Aufgabe wird gemäß einer Anordnung nach Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche zeigen vorteilhaften Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung auf.

Erfindungsgemäß wird ein optisches Mittel, dass z.B. ein Prismen- oder Linsensystem ist, angegeben. Das optische Mittel lenkt die Blickrichtung eines Bildaufnehmers in einem Kraftfahrzeug in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich um. Der Bildaufnehmer ist dabei vor Umwelteinflüssen geschützt hinter der Fahrzeughaut im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Durch eine zusätzliche dafür vorgesehene Öffnung in der Fahrzeugaußenfläche wird Licht auf den Bildaufnehmer gelenkt. Das optische Mittel ist auf der Außenseite der Fahrzeugfläche so angeordnet und verschließt die Öffnung. Damit ist der Bildaufnehmer und mögliche weitere Optiken vor Umwelteinflüssen, wie Wasser, Salz, Schmutz ..., geschützt. Es sind also nur minimale bauliche Veränderungen zum Einbau des Kamerasystems an Fahrzeugaußenseite erforderlich. Das optische Mittel wird bevorzugt in der Nähe des Seitenspiegels auf jeder Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Erfassungsbereich des Bildaufnehmers zumindest teilweise parallel zur Fahrzeugaußenfläche ausgerichtet, an der es befestigt ist. Eine solche Anordnung ist für die Erfassung des „Toten Winkels" vorteilhaft. Der Bildaufnehmer ist dabei Raum sparend in Richtung der Fahrzeughaut angeordnet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das optische Mittel direkt benachbart zum Bildaufnehmer angeordnet, es befinden sich keine weiteren optischen Komponenten wie Linsen o.ä. zwischen ihnen im Strahlengang. Durch diese Anordnung kann eine besonders flache Anordnung erreicht werden.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung sind weitere optische Komponenten zwischen dem optischen Mittel und dem Bildaufnehmer angeordnet. Die zusätzlichen optischen Komponenten bündeln z.B. das einfallende Licht auf dem Bildaufnehmer und sorgen für eine optimale Ausleuchtung des Aufnahmechips. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die zusätzlichen optischen Komponenten an dieser Stelle vor Umwelteinflüssen geschützt sind.

Zumindest eine Fläche des optischen Mittels ist in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung nicht eben gestaltet, sondern frei geformt. Somit sind auch verzerrte Abbildungen möglich. Die Form der Freiflächen wird den Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst und sind asphärisch verzerrt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit Bildaufnehmer und optischen Mittel, die in einer der oben beschriebenen Ausführungsform angeordnet sind.

Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen und von 4 Abbildungen beispielhaft näher erläutert.

1: Kamerasystem in der Draufsicht

2: Gehäuse mit Umlenkspiegel

3: Kamerasystem in besonders flacher Bauweise in der Draufsicht

4: Optisches Mittel mit frei geformter Fläche 1

5: Kamerasystem im Kraftfahrzeug zur Überwachung des „Toten Winkels" in der Draufsicht.

6: Optisches Mittel für ein Kameraysytem hinter einer transparenten Scheibe

In 1 ist ein Kamerasystem mit optischem Mittel gemäß dem Hauptanspruch dargestellt. Die Anordnung besteht aus einem Bildaufnehmer 4, wobei Bildaufnehmer und Prozessoreinheit auf der gleichen Trägerplatine angeordnet sind, einer Abbildungslinse 2 und dem optischen Mittel 6. Bildaufnehmer 4 und Abbildungslinse 2 sind auf der Innenseite der Fahrzeughaut 5 angeordnet und das optische Mittel 6 auf der Außenseite. Das optische Mittel 6 ist hier ein Prisma und verschließt die Öffnung. Durch die Umlenkwirkung des Prismas 6 wird ein Raumbereich entlang der Fahrzeugaußenseite im Wesentlichen orthogonal zur ursprünglichen Blickrichtung des Bildaufnehmers erfasst.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstelle des Prismas ein Gehäuse mit einem Umlenkspiegel 8 verwendet. Hierzu wird wie in 2 dargestellt, eine Seite 8 des dicht verschlossenen Gehäuses verspiegelt. Die jeweiligen Ein- und Austrittflächen sind Transparent. Es ergeben sich die gleichen Eigenschaften wie bei einem Prisma. Die Fertigungskosten für ein geschlossenes Gehäuse mit Umlenkspiegel sind jedoch geringer als bei einem entsprechenden Prisma.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 3 dargestellt. Um eine flache Bauweise zu erreichen wird das optische Mittel 6 direkt über der Bildaufnahmeeinheit 4 angebracht. Die Abbildungslinse 2 befindet sich nun im Strahlengang hinter dem optischen Mittel auf der Fahrzeugaußenseite.

Das optische Mittel 6 kann wie in 4 dargestellt geformt sein. Durch die Verwendung von einer frei geformten Prismenfläche 1 ist die Abbildung eines großen Raumwinkelbereiches möglich. Durch die Verwendung von Freiflächenspiegeln ist Rundumsicht bis zu 360° möglich.

Zur Überwachung des seitlichen Totwinkelbereichs eines Kraftfahrzeugs kann das Kamerasystem z.B. vorteilhaft in die Fahrzeugseitenwand integriert werden, wie in 5 in der Draufsicht dargestellt. Das Kamerasystem ist neben dem Seitenspiegel 7 angeordnet. Die Bildaufnahmeeinheit 4 befindet sich hinter der Fahrzeugaußenfläche 5 im Inneren des Fahrzeugs. Das optische Mittel 6 ist auf der Fahrzeugaußenwand angeordnet und lenkt das Licht aus dem Bereich des „Toten Winkels" zu der Bildaufnahmeeinheit 4 um.

Alternativ kann die Kamera auch im Seitenspiegel 7 integriert werden. Das optische Mittel 6 ist dabei unter dem Spiegelgehäuse angeordnet und lenkt das Licht auf die Bildaufnahmeeinheit 4, die sich im Gehäuse hinter dem Spiegel befindet.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird durch die Verwendung eines strahlumlenkenden optischen Mittels 6 in Kombination mit einer Linsenoptik sich ein „flacher" Kameraaufbau realisiert. Wie in 6 dargestellt kann der Kamerachip 1 dabei zusammen mit der Prozessoreinheit 3 kostengünstig auf einer Elektronikplatine 4 verbaut werden. Der bei konventionellem Kameraaufbau erforderliche Bauraum unterhalb der Optik wird nicht mehr benötigt. Linsenoptik 2 und das optische Mittel 6, das hier als Prisma, z.B. als Hohlraumprisma, ausgestaltet ist, bilden eine dicht schließende Einheit mit Durch Verklebung mit der Frontscheibe 9 auf der einen- und dem Kamerachip 1 auf der anderen Seite erhält man einen geschlossenen Strahlengang von der Außenseite der Fahrzeugscheibe 9 bis hin zum Kamerachip 1. Kondensation oder Vereisung ist dann nur noch auf der Scheibenaußenseite möglich.


Anspruch[de]
Optisches Mittel (6), insbesondere Prismen- oder Spiegelsystem, für einen Bildaufnehmer in einem Kraftfahrzeug, wobei das optische Mittel (6) die Blickrichtung des Bildaufnehmers in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich umlenkt

dadurch gekennzeichnet, dass

der Bildaufnehmer (4) hinter einer Fahrzeugaußenfläche im Inneren des Fahrzeugs und/oder einer Außenfläche (5) eines Fahrzeugteils, insbesondere im Gehäuse des Außenspiegels, und das optische Mittel (6) außerhalb des Fahrzeugs auf der Außenfläche (5) angeordnet ist, wobei Licht durch eine dafür vorgesehene zusätzliche Öffnung in der Außenfläche (5) auf den Bildaufnehmer gelenkt wird und die zusätzliche Öffnung durch das optische Mittel dicht verschlossen ist oder

das optische Mittel (6) an der Innenseite einer transparenten Fahrzeugaußenfläche z.B. der Windschutzscheibe angeordnet ist und mit dieser eine dicht schließende Einheit bildet, durch die Licht auf den Bildaufnehmer gelenkt wird.
Optisches (6) Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein optisches Mittel (6) an jeder Seite eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Optische Mittel (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsbereich des Bildaufnehmers (4) zumindest teilweise parallel zur Fahrzeugaußenfläche (5) ausgerichtet ist. Optisches Mittel (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel (6) im Strahlengang benachbart zum Bildaufnehmer (4) angeordnet ist. Optisches Mittel (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen optischen Mittel (6) und Bildaufnehmer (4) eine optische Linse angeordnet ist. Optisches Mittel (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Fläche (1) nicht eben, sondern frei geformt ist. Kraftfahrzeug mit Bildaufnehmer, wobei ein optisches Mittel (6), insbesondere ein Prismen- oder Spiegelsystem, die Blickrichtung des Bildaufnehmers in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich umlenkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Blickrichtung eines der Bildaufnehmer durch eine zusätzliche dafür vorgesehene Öffnung in der Außenfläche (5) eines Kraftfahrzeugs belichtet wird, wobei das optische Mittel (6) auf der dem Bildaufnehmer (4) gegenüberliegenden Seite der Öffnung angeordnet ist und die Öffnung verschließt.






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