DE10323672A1

DE10323672A1 - Digitale Kameravorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10323672A1
Application number: DE10323672A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr. Gotzig
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02
Also published as: JP2007511921A; WO2004102952A1; US20060256227A1; CN1792089A; EP1625743A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine digitale Kameravorrichtung zum Erkennen eines Objektes sowie ein Verfahren und ein Computerprogramm zu deren Herstellung. Aus dem Stand der Technik sind digitale Kameravorrichtungen mit einer Objektiveinrichtung, einer Lichtsensoreinrichtung und einer Bilderzeugungseinrichtung grundsätzlich bekannt. Es ist weiterhin bekannt, dass die aufgenommenen Bilder einen Verzerrungseffekt aufweisen, der von der Größe der Brennweite der Objektiveinrichtung abhängt. Dieser Verzerrungseffekt wird bisher rechnerisch in der Bilderzeugungseinrichtung im Rahmen der Bildverarbeitung korrigiert. Um eine derartige rechnerische Korrektur entbehrlich zu machen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Dichte von Pixelelementen für deren flächige Anordnung in der Lichtsensoreinrichtung nach Maßgabe durch die Größe der Brennweite der Objektiveinrichtung zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Kameravorrichtung sowie ein Verfahren und ein Computerprogramm zu deren Herstellung.

Aus dem Stand der Technik sind digitale Kameravorrichtungen zum Aufnehmen eines Objektes, auch im Umfeld eines Fahrzeugs grundsätzlich bekannt. Derartige Kameravorrichtungen umfassen üblicherweise eine Objektiveinrichtung zum Aufnehmen und Weiterleiten von Licht, welches das Objekt repräsentiert. Darüber hinaus umfassen sie eine Lichtsensoreinrichtung mit einer Vielzahl von flächig angeordneten Pixelelementen, wobei die Pixelelemente gleichmäßig über der Fläche verteilt sind, das heißt ihre Dichteverteilung ist über der Fläche der Lichtsensoreinrichtung konstant. Jedes Pixelelement erzeugt ein Signal, welches die Helligkeit des von der Objektiveinrichtung auf das jeweilige Pixelelement weitergeleitete Licht repräsentiert. Schließlich umfasst die Kameravorrichtung eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Bildsignals, welches das aufgenommene Objekt repräsentiert, aus der Vielzahl der Pixelsignale.

Werden derartige Kameravorrichtungen zum Erkennen des Umfeldes eines Fahrzeugs eingesetzt, so werden sie üblicherweise so ausgebildet, dass mit ihnen ein möglichst großer Blickwinkel einsehbar ist. Dieser möglichst große Blickwinkel wird traditionell dadurch realisiert, dass die Objektiveinrichtung mit einer nur sehr geringen Brennweite ausgebildet wird. Die geringe Brennweite hat jedoch den Nachteil, dass mit ihr ein Verzerrungseffekt, der sogenannte Fisheye-Effekt, verbunden ist. Die durch diesen Verzerrungseffekt bewirkte Verzerrung in der bildlichen Abbildung eines aufgenommenen Objektes ist umso stärker, je geringer die Brennweite ist.

Traditionell wird dieser Verzerrungseffekt rechnerisch in der Bilderzeugungsseinrichtung der digitalen Kameravorrichtung korrigiert.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine bekannte Kameravorrichtung und ein Verfahren und Computerprogramm zu deren Herstellung derart weiterzubilden, dass eine rechnerische Korrektur des Verzerrungseffektes zumindest weitgehend entbehrlich wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 beanspruchte Kameravorrichtung gelöst. Die Lösung erfolgt für die einleitend beschriebene Kameravorrichtung in der Weise, dass die Größe der Dichte der Pixelelemente bei deren flächiger Anordnung in der Lichtsensoreinrichtung nach Maßgabe durch die Größe der Brennweite der Objektiveinrichtung bestimmt ist.

"Dichte der Pixelelemente" im Sinne der Erfindung meint die Anzahl der Pixelelemente pro Flächeneinheit.

Vorteile der Erfindung

Die vorgeschlagene Bestimmung der Größe der Dichte der Pixelelemente über der Fläche der Sensoreinrichtung bewirkt vorteilhafterweise eine Korrektur einer durch die Objektiveinrichtung bedingten Verzerrung von Bildinformation. Sie stellt eine hardwareseitige Korrektur dar und macht eine bisher vorgenommene softwaremäßige, das heißt rechnerische Korrektur bei der Bildverarbeitung in der Bilderzeugungseinrichtung entbehrlich.

Es ist von Vorteil, wenn nicht nur die Größe der Dichte, sondern auch deren Verteilung über der Fläche zum Zwecke der Korrektur der Verzerrung optimiert wird. Dazu wird vorteilhafterweise neben der Brennweite auch die geometrische Form beziehungsweise der Brechungsindex der Objektiveinrichtung berücksichtigt.

Vorteilhafterweise ist die beanspruchte digitale Kameravorrichtung zumindest teilweise als Complementary Symmetry Metal Oxide Semiconductor CMOS oder als Charge-Coupled Device CCD Imager Chip ausgebildet.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Herstellen einer digitalen Kameravorrichtung und insbesondere einer Lichtsensoreinrichtung gelöst.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn zunächst diejenigen Bereiche in der Fläche der Lichtsensoreinrichtung berechnet und realisiert werden, welche die größte Pixeldichte aufweisen und dann erst nachfolgend die Bereiche berechnet und realisiert werden, welche eine geringere Pixeldichte haben werden. Die Fertigung der Chips wird dadurch erleichtert.

Ansonsten entsprechen die Vorteile des Verfahrens und des Computerprogramms den oben unter Bezugnahme auf die digitale Kameravorrichtung genannten Vorteilen.

Zeichnung

In der Zeichnung zeigen:

1 den Aufbau einer digitalen Kameravorrichtung;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Ausbildung der Lichtsensoreinrichtung; und

3 ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Ausbildung der Lichtsensoreinrichtung.

Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer digitalen Kameravorrichtung 100. Die Kameravorrichtung 100 dient zum Erkennen eines Objektes 200, insbesondere im Umfeld eines Fahrzeugs. Dazu umfasst sie eine Objektiveinrichtung 110 zum Aufnehmen und Weiterleiten von Licht, welches das Objekt 200 repräsentiert. Die Objektiveinrichtung 110 ist im einfachsten Fall eine Linse. Das von der Objektiveinrichtung 110 weitergeleitete Licht fällt auf eine Lichtsensoreinrichtung 120, welche eine Vielzahl von flächig angeordneten Pixelelementen 122-1...-N aufweist. Jedes dieser Pixelelemente erzeugt dann, wenn es aktiv ist, ein Pixelsignal, welches die Helligkeit des auf das jeweilige Pixelelement einfallende Licht repräsentiert. Die Pixelsignale werden von einer der Lichtsensoreinrichtung 120 nachgeschalteten Bilderzeugungseinrichtung 130 empfangen und verarbeitet, um schließlich aus der Vielzahl der Pixelsignale ein Bildsignal zu erzeugen, welches das aufgenommene Objekt 200 repräsentiert. Das Bildsignal wird vorzugsweise in einer der Kameravorrichtungen 100 zugeordneten Speichereinrichtung 140 gespeichert.
Erfindungsgemäß ist die Lichtsensoreinrichtung 120 so ausgebildet, dass die Größe der Dichte ihrer Pixelelemente nach Maßgabe durch die Größe der Brennweite der Objektiveinrichtung 110 bestimmt ist. Konkret bedeutet dies, dass bei kleinerer Brennweite die Dichte der Pixelelemente geringer ist als bei größeren Brennweiten und umgekehrt.
Neben der Brennbreite sollte auch die geometrische Form der Objektiveinrichtung beziehungsweise deren Brechungsindex zur Optimierung der Verteilung der Dichte der Pixelelemente über der Fläche Berücksichtigung finden.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lichtsensoreinrichtung 120 und insbesondere deren Pixelverteilung. Sie zeigt eine konvex ausgebildete Objektiveinrichtung 110, bei der die auf die Pixelelemente 122-1...-N weitergeleiteten Lichtstrahlen divergieren. Bei derartig ausgebildeten Objektiveinrichtungen 110 zeigt sich der Verzerrungseffekt darin, dass das Bild aufgeweitet würde. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, dass der Abstand benachbarter Pixelelemente 120-1...-N entsprechend der Aufweitung vergrößert, das heißt die Dichte der Pixelelemente entsprechend verkleinert wird.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäß Ausbildung der Lichtsensoreinrichtung 120. Bei konkav ausgebildeter Objektiveinrichtung 110 konvergieren die auf die Pixelelemente 122-1...-N fallenden Lichtstrahlen. Der Verzerrungseffekt zeigt sich dann darin, dass das Bild des Objektes 200, welches in diesem Fall auf den Pixelelementen abgebildet wird, komprimiert ist. Es wird deshalb empfohlen, in diesem Fall den Abstand der Pixelelemente 122-1...-N zueinander entsprechend der Komprimierung zu verringern, das heißt, die Dichte der Pixelelemente entsprechend zu vergrößern.

Claims

Digitale Kameravorrichtung (100) zum Erkennen eines Objektes (200), insbesondere im Umfeld eines Fahrzeugs, umfassend: – eine Objektiveinrichtung (110) zum Aufnehmen und Weiterleiten von Licht, welches das Objekt (200) repräsentiert; – eine Lichtsensoreinrichtung (120), umfassend eine Vielzahl von flächig angeordneten Pixelelementen (122-1...-N), wobei jedes Pixelelement ein Pixelsignal erzeugt, welches die Helligkeit des von der Objektiveinrichtung (120) auf das jeweilige Pixelelement weitergeleitete Licht repräsentiert, und – eine Bilderzeugungseinrichtung (130) zum Erzeugen eines Bildsignals, welches das aufgenommene Objektiv repräsentiert, aus der Vielzahl der Pixelsignale; dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Dichte der Pixelelemente bei deren flächiger Anordnung in der Lichtsensoreinrichtung (120) nach Maßgabe durch die Größe der Brennweite der Objektiveinrichtung (110) bestimmt ist.
Digitale Kameravorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Pixelelemente in der flächigen Anordnung unter zusätzlicher Berücksichtigung der geometrischen Form beziehungsweise des Brechungsindexes der Objektiveinrichtung verteilt ist.
Digitale Kameravorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameravorrichtung zumindest teilweise als CMOS- oder CCD Imager Chip ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer digitalen Kameravorrichtung (100) mit einer Objektiveinrichtung (110) und einer der Objektiveinrichtung (110) nachgeschalteten Lichtsensoreinrichtung (120), welche eine Vielzahl von flächig angeordneten Pixelelementen (122-1...-N) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Lichtsensoreinrichtung folgenden Schritt umfasst: – Anordnung der Pixelelemente in der Fläche so, dass ihre Dichte nach Maßgabe durch die Größe der Brennweite der Objektiveinrichtung (110) bestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Dichte der Pixelelemente in der Fläche unter zusätzlicher Berücksichtigung der geometrischen Form beziehungsweise des Brechungsindexes der Objektiveinrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fläche zuerst die Bereiche mit der größten Pixeldichte und erst nachfolgend die Bereiche mit geringeren Pixeldichten bestimmt und gefertigt werden.
Computerprogramm mit Programmcode, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode ausgebildet ist, die Verteilung der Dichte von Pixelelementen für eine Lichtsensoreinrichtung (120) nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 – 6 zu berechnen.