CN101384458A - 用于汽车的相机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的相机装置，具有对准车玻璃(7)的相机(2)，该相机采集车玻璃的外部区域的图像，该相机还获取光源(3)的被该车玻璃(7)反射的光线的强度，其中设置在车玻璃上的光导体(5)将光源(3)的光线耦合到车玻璃(7)中以及从车玻璃(7)中分离出。

Description

用于汽车的相机装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的相机装置，具有对准汽车玻璃的相机，相机采集汽车玻璃的外部区域的图像，还获取光源的被汽车玻璃反射的光线的强度，其中设置在汽车玻璃上的光导体将光源的光线耦入汽车玻璃中以及从汽车玻璃耦出。
因此，相机装置应当同时具有图像采集和强度获取的功能。图像采集功能例如可用于对汽车环境进行光学显示，而强度获取功能优选可用于形成光学湿度传感器。
背景技术
德国专利申请DE102004015040A1公开了一种相机，其在水平方向上透过汽车玻璃观察。为了形成雨水传感器功能，光源的光通过输入耦合元件而被耦入到汽车玻璃中。光在汽车玻璃内被多次全反射，然后通过设置在汽车玻璃上的输出耦合元件从汽车玻璃耦出，并偏转到相机传感器的不用于图像采集的部件上。来自外部区域的散射光由相机传感器的该部件通过为此设置的光阑而被排除掉。作为扩展方案，输入耦合元件和输出耦合元件作为射线导体可以形成一个整体。在该文献中没有公开如何有利地实现具有这种射线导体的相机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于汽车的相机装置，其因为特别简单的结构和改进的工作方式而特别突出。
按照本发明，通过以下方式解决该技术问题，即相机通过同一光导体来拍摄外部区域的图像。
根据本发明的相机装置具有光导体，其中与现有技术不同，该光导体不仅用作输入耦合元件和输出耦合元件来用于相机的光强度获取功能，而且同时构成用于相机的图像采集功能的镜头(Optik)的一部分。
相机装置可以将用于图像采集的相机功能和强度获取的相机功能的相机传感器的采集区域分开，而不需要其他花费。此外，不再需要额外的光阑作为用于强度获取功能的散射光保护。此外，光导体使得可以改善进入汽车玻璃的光输入耦合，由此改善湿度识别。
附图说明
本发明的优选实施方式和扩展方案在从属权利要求和下面的附图描述中给出。下面借助附图显示和详细解释本发明。其中
图1以截面图示出相机装置的第一实施例，
图2示出由相机装置采集的图像，
图3示出相机装置的第二实施例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的相机装置，其中相机实现了组合的图像采集和强度获取功能。
光导体(5)的外平面被耦合在汽车玻璃(1)的内侧上，尤其是在汽车的挡风玻璃的内侧上。光导体(5)的与该外平面相对的一段与相机(2)连接。优选地，可以以这里未示出的方式，光导体(5)的一部分整体地构成相机镜头(12)的一部分。相机(2)在内部具有图像分辨传感器，下面简称为相机芯片(13)，其中相机芯片的表面形成相机(2)的成像平面(8)。
相机(2)的成像平面(8)位于相机镜头(12)的焦平面内，从而相机(2)聚焦在无穷远处。因此，平行入射的光束(10，6)被成像在成像平面(8)的一个点(16，17)上。
光导体(5)由与汽车玻璃(1)相同的材料构成或者由折射率与汽车玻璃(1)相似的材料制成，因此使得可以形成从汽车玻璃(1)到光导体(5)并到相机(2)的几乎无折射的光程。在此仅示意性示出的光导体(5)可以通过固定的棱镜体形成，或者也可以通过用光学透明材料填充的镜筒构成。
在光导体(5)的底面上设置光源(3)，优选是被实施为红外LED的光源，其中光源通过透镜(11)将平行光束(10)耦入到光导体(5)的下部外平面中。其中，透镜(11)还可以与光导体(5)整体式地构成。通过光导体(5)，光束(10)被无折射地引入汽车玻璃(1)中，即以大于全反射的临界角的角度。光束(10)从汽车玻璃通过简单的全反射被偏转到相机(2)的物镜开口(Objektivoeffnung)的方向上。
如果在汽车玻璃(1)上存在湿气，则来自光源(3)的一部分光被耦出到汽车玻璃(1)的外侧，由此减小了在相机(2)方向上全反射的成分。相应地，由相机(2)获取的光强度相对于在汽车玻璃(1)干燥时所获取的强度也减小了。相机(2)由此可以识别汽车玻璃(1)的湿润，并由此形成水汽传感器(Beschlagssensor)或雨水传感器。
通过透镜(11)的成型，照亮汽车玻璃(1)的一个区域，在该区域中可以获取汽车玻璃(1)上的湿度。所照亮的汽车玻璃(1)的区域越大，采集到雨点的可能性就越大。但同时，例如由单个雨点所引起的信号变化也会降低。因此，优选地，采用多个光源(3)和一个或多个透镜(11)。于是，光源(3)被成像在相机芯片(13)的不同像素组上。由此，在出现湿度时，既获得汽车玻璃(1)的足够大的被照亮区域，也获得足够大的信号改变。
其中，汽车玻璃(1)上光源的照亮区域甚至允许与汽车玻璃(1)的以下区域重叠，即相机(2)通过该区域采集外部区域的图像。如下面要展示的，相机(2)的这两个功能不相互影响。
可替换地，光源(3)也可以不是将平行光束(10)、而是将会聚的或发散的光耦入到光导体(5)中。由此，从汽车玻璃(1)以不同的角度全反射的光到达相机，从而相机(2)的成像平面中的图像点(6)相应地扩展。
从汽车玻璃(1)的外部区域入射的光被相机(2)成像地采集。在图1中，相机(2)的视场(14)被显示为第一阴影面。光导体(5)通过无折射地耦合到汽车玻璃(1)上来保持通过汽车玻璃(1)的由折射所引起的光偏转。由此，在汽车玻璃(1)的外部区域(15)中产生相机(2)的视场(14)，其中相机(2)的采集区域至少包括从一个方向掠式(streifend)落到汽车玻璃(1)上的光线。
图1示例性示出从汽车玻璃(10)的外部区域(15)入射的平行光束(6)的光路。光束(6)在进入汽车玻璃(1)时折射之后继续直线前进，并通过相机镜头(12)成像在成像平面(8)的一个点(17)上。所有从外部区域入射的光束(6)在相机(2)的成像平面(8)中被统一成外部区域的一幅图像(19)。
其中，成像平面(8)中的图像点(17)的横向位置仅取决于光束(6)的入射方向。其中，相机(2)的采集区域完全可以大到使得整个视场(14)仅被成像在相机芯片(13)的光学传感器面的一部分上。因此，相机(2)也能获取掠式光入射之外(jenseits)具有某个入射角的光，这相当于来自汽车玻璃(1)的内侧的光入射。
这种可附加地通过相机(2)采集的角度区域在此被光源(3)用于实现湿度传感器。由于这样一来光源(3)的照射角与通过外部视场(14)所形成的角度区域相邻，因此导致在相机(2)的成像平面(8)中，光源(3)的成像区域无交叠地横向与外部区域(15)的成像区域相邻。
优选地，通过相机(2)的不同设置采集这两个区域。在第一次拍摄中，相机(2)的设置用于最佳地采集外部区域，其中光源(3)保持断开。光源的可能出现的散射光由此不会干扰外部区域的采集。在第一次拍摄中，光源(3)非常亮地接通，并且相机(2)的设置与该高亮度匹配。来自可能非常亮的外部区域的可能出现的散射光于是只能不明显地干扰对光源(3)的光的采集。
这说明了图2所示的示例性相机图像，该图像由于打印技术的原因在这里被减少为黑白图像。当然，实际的、至少灰度级显示的相机图像比在此显示的原理图更为详细。
在上部区域中，可以看出由相机采集的汽车外部区域的图像(19)；在下部区域中，显示了两个光源的稍微扩展的图像点(16)。图像点(16)由未示出的分析装置针对其强度或针对强度变化而进行分析，并例如用于控制雨刷装置，其中分析装置尤其可以也是相机的组成部件。
外部区域的图像(19)具有由光导体导致的失真。该图像失真又可以通过分析装置而很容易地补偿，尤其是为了在显示屏上显示所采集的图像(19)。
如上所述，外部区域(15)的成像采集被限制到相机(2)的视角(14)。没有光可以从汽车玻璃(1)上方半空间的相邻的第二阴影区域(18)到达相机(2)。但是，如图3所示，来自该区域的光可以通过光导体(5)被引导到另一光学传感器，该另一光学传感器作为环境光传感器(9)采集外部区域(15)的区域(18)的亮度。
优选地，环境光传感器(9)与光源(3)一起被设置在同一电路载体(4)上。在一个优选实施方式中，光源(3)、电路载体(4)和/或环境光传感器(9)与光导体(5)一起构成一个公共组件。
附图标记
1 汽车玻璃
2 相机
3 光源
4 电路载体
5 光导体
6 光束
7 光轴
8 成像平面
9 环境光传感器
10 平行光束(来自光源)
11 透镜
12 相机镜头
13 相机芯片
14 视场
15 外部区域
16 (图像)点
17 (图像)点
18 (外部区域的)段
19 (外部区域的)图像

Claims (25)

1.一种用于汽车的相机装置，具有对准汽车玻璃的相机，其中所述相机采集位于汽车玻璃的与相机相对的一侧的外部区域的图像，并且所述相机还获取光源的在所述汽车玻璃和外部空间之间的接触面上被反射的光线的强度，其中设置在所述汽车玻璃上的光导体将光源的光线耦入到所述汽车玻璃中以及将光源的光线从所述汽车玻璃中耦出，其特征在于，所述相机(2)通过同一光导体(5)拍摄外部区域(15)的图像。
2.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，光导体(5)被实施为棱镜。
3.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，光导体(5)通过被填充以光学作用材料的镜筒构成。
4.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，光源(3)将平行光束(10)入射到光导体(5)中。
5.根据权利要求4所述的相机装置，其特征在于，设置用于产生所述平行光束(10)的光学元件。
6.根据权利要求5所述的相机装置，其特征在于，所述光学元件具有与光源(3)相连接的透镜(11)或者具有菲涅耳结构。
7.根据权利要求4所述的相机装置，其特征在于，所述平行光束(10)在所述汽车玻璃(1)被全反射。
8.根据权利要求7所述的相机装置，其特征在于，所述平行光束(10)在所述汽车玻璃(1)被全反射一次。
9.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，光源(3)将会聚光或发散光射入光导体(5)中。
10.根据权利要求9所述的相机装置，其特征在于，设置用于产生会聚光或发散光的光学元件。
11.根据权利要求10所述的相机装置，其特征在于，所述光学元件具有散射屏。
12.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，用于外部区域(15)的图像的采集区域和用于光源(3)的光线的采集区域在相机(2)的成像平面(8)中无交叠地相邻排列。
13.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，汽车玻璃(1)上相机(2)的图像采集功能的视场(14)和汽车玻璃(1)的外侧上的全反射区域至少部分交叠。
14.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，相机(2)聚焦在位于汽车外部的平面上。
15.根据权利要求14所述的相机装置，其特征在于，相机(2)聚焦在位于无穷远处的平面上。
16.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，设置不依赖于相机(2)的环境光传感器(9)。
17.根据权利要求16所述的相机装置，其特征在于，环境光传感器(9)通过光导体(5)获取来自汽车玻璃(1)的外部区域(15)的光，其中所述外部区域不在相机(2)的图像采集功能的视场(14)内。
18.根据权利要求16所述的相机装置，其特征在于，环境光传感器(9)与光源(3)形成一个组件。
19.根据权利要求18所述的相机装置，其特征在于，环境光传感器(9)与光源(3)一起被设置在公共电路载体(4)上。
20.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，至少光源(3)和光导体(5)彼此形成一个组件。
21.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，光导体(5)具有与汽车玻璃(1)相似的折射率，并且优选由相同材料构成。
22.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，光导体(5)与汽车玻璃(1)机械连接。
23.根据权利要求22所述的相机装置，其特征在于，光导体与汽车玻璃(1)和/或与相机镜头(12)的一部分整体式地构成。
24.根据权利要求22所述的相机装置，其特征在于，至少相机(2)、光导体(5)和光源(3)组成一个组件。
25.根据权利要求1所述的相机装置，其特征在于，分析装置去除相机(2)所采集的图像的失真。
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