CN110621544A - 光学传感器装置、尤其是机动车的光学传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学传感器装置、尤其是机动车的光学传感器装置，该光学传感器装置具有在窗玻璃的、尤其是车窗玻璃的第一侧后面所布置的光学传感器并且具有在光学传感器和窗玻璃之间布置的射束引导单元，其中射束引导单元具有这样的材料和/或这样构造，使得其具有小的色散，其中能够调整至少为10°的射束偏转角，并且射束引导单元（4）具有至少一个棱镜（45），所述棱镜由如下材料构成，所述材料具有至少为80的阿贝数。

Description

光学传感器装置、尤其是机动车的光学传感器装置

技术领域

本发明涉及一种光学传感器装置，尤其是机动车的光学传感器装置，该光学传感器装置具有在窗玻璃的、尤其是车窗玻璃的第一侧后面所布置的光学传感器并且具有在该光学传感器和该窗玻璃之间所布置的射束引导单元。

背景技术

光学传感器装置、尤其是摄像机装置在车辆信息和车辆辅助系统的领域中以及在自主行驶的领域中有重要意义。尤其是对于环境检测而言，在此情况下使用如下光学传感器装置，所述光学传感器装置在车辆的车辆内部空间中被安放在前车窗玻璃、即挡风玻璃的后面，因为在那里布置的光学传感器可以特别良好地检测在机动车前方的环境。

前车窗玻璃出于气体动力学的原因而常常以关于水平线的相对平的角来布置。由此，到达车窗玻璃上的光射束不仅在入射时也在从车窗玻璃出射时被强烈地折射，由此一方面限制光学传感器的构造方式和布置。另一方面，这可以具有对光学传感器的传感器图像质量的负面作用。

在迄今的现有技术中，例如棱镜这样布置在车窗玻璃和摄像机之间，使得光射束的偏转角在从棱镜出射时是尽可能小的。这样的摄像机装置已经从DE 10 2011 009 075A1中已知。但是，通过使用在车窗玻璃和摄像机之间的棱镜，基于色散而发生在摄像机图像中的色差。色散在此情况下描述如下效应：白色光射束的具有不同波长的不同光份额在横穿棱镜时以不同角度被折射。由此，使光射束的不同颜色份额折射到不同点中，其中所述不同颜色份额原本应击中在摄像机的摄像机传感器面上的共同点上。

在迄今的现有技术中，摄像机装置因此这样被构造，使得棱镜的射束偏转角被限制在最大4°，并且摄像机像素的大小以及摄像机的焦距这样被选择，使得具有不同波长的光份额的分散引起的到传感器面上的不同的击中点进一步位于像素之内。但是，这限制射束偏转角并且因此限制在摄像机装置之内的摄像机姿态（位置和方位）以及明显限制摄像机的尺寸。

在图1A中描绘从现有技术中已知的车辆的摄像机装置的侧视图。在此情况下，多层式车窗玻璃2直接布置在摄像机3前方，该摄像机处于车辆内部空间中。此外，摄像机3的视野的边界用实线描绘。

相反，在图1B中描绘如下摄像机装置1的侧视图，在该摄像机装置情况下在车窗玻璃2和摄像机3之间布置棱镜4。此外，摄像机3的视野的边界用实线来描绘。如果将图1B的示图与图1A的示图比较，则变得显而易见的是：摄像机窗口的大小由于对棱镜的使用而剧烈减小。由此使在摄像机图像中的干扰影响减小，所述干扰影响可通过车窗玻璃而产生。但是，对如在图1B中所示的具有标准化玻璃材料的棱镜的使用与图像点的光谱散射相关联。这至少导致摄像机图像中清晰度的损失。此外，可产生彩色边缘或彩色的虚影。

此外从US 7,322,755 B2中已知如下摄像机装置，在该摄像机装置中，一个或多个棱镜被布置在车窗玻璃和摄像机之间，其中尤其是研究摄像机在车窗玻璃上的固定。由构造引起地，所述一个棱镜或所述多个棱镜的可实现的射束偏转角非常强烈地受限，由此尤其是在摄像机装置之内明显限制摄像机姿态（位置和方位）。

在WO 2009/147223 A2中描述一种摄像机装置，在所述摄像机装置的情况下，两个棱镜这样布置，使得面向彼此的棱镜面并不平行地伸展并且在棱镜面之间存在有气体、气体混合物或真空。由此，对摄像机装置的密封性提出高要求，因为否则的话，尤其是在温度波动情况下存在如下风险：气体或气体混合物逸出或者空气在棱镜面之间渗入到抽真空的容积中，其中由此改变摄像机装置的光学特性。通过经提高的密封性要求而提高摄像机装置的制造耗费和成本。

发明内容

因此，由迄今的现有技术中变得显而易见的是，还是不存在对于上面说明的任务的令人满意的技术解决方案，其中在该技术解决方案情况下无需容忍相对于射束偏转角和/或摄像机内部的尺寸的明显限制。

这种任务通过根据权利要求1所述的光学传感器装置而得以解决。

尤其是，该任务通过如下光学传感器装置而得以解决，其中该光学传感器装置具有在窗玻璃的第一侧后面所布置的光学传感器并且具有在该光学传感器和该窗玻璃之间所布置的射束引导单元，其中该射束引导单元具有这样的材料和/或这样构造，使得该射束引导单元具有小的色散，其中能够调整至少为10°的射束偏转角，其中该射束引导单元具有至少一个棱镜，该棱镜由如下材料构成，该材料具有至少为80的阿贝数。

所述色散描述：媒介针对白色光射束的不同颜色份额而言在横穿该媒介时具有不同折射率，其中该白色光射束至少基本上具有可见光的所有波长的颜色份额。由于不同折射率，不同颜色份额在出射或入射到该媒介中时以不同的折射角被折射。由此，经聚束的白色光射束在出射或入射该媒介时拆散成具有不同颜色份额的多个光射束。

具有小的色散的媒介可以在本发明的意义上被理解为，对于白色光射束的各个颜色份额的折射率是尽可能相同的。例如，小的色散可以这样理解：在各个颜色份额的折射率之间的折射率差∆n 能够尽可能小于0.25、优选小于0.1、特别优选小于0.05。

尤其是，该光学传感器装置被构造用于针对机动车的应用。在这种情况下，光学传感器被布置在车辆内部空间中。窗玻璃的第一侧、尤其是车窗玻璃的第一侧在此是窗玻璃的指向车辆内部空间的一侧。窗玻璃的第二侧是窗玻璃、尤其是该车窗玻璃的外部侧，要探测的射束首先通过该侧入射到车窗玻璃中。

本发明的重点在于，使射束引导单元与低色散相关联。这可以通过对射束引导单元的材料的适合的选择和/或通过适合的建设性措施来实现。

在此，保持能够调整至少10°的射束偏转角，由此并不限制光学传感器的布置和尺寸。射束引导单元的射束偏转角可以优选为至少20°、特别优选为至少30°。

在本发明的第一实施方式中，光学传感器是摄像机，因为摄像机是低价的光学传感器，这些光学传感器能够由于其紧凑的结构型式而简单地集成到车辆内部空间中。

此外可能的是，使射束引导单元至少部分地被集成到窗玻璃中、尤其是车窗玻璃中。由此可以将光学传感器装置的尺寸设计得紧凑。此外，因此取消在制造光学传感器装置时的耗费的工作步骤，从而能够减小制造成本。

射束引导单元可以具有由两个棱镜组成的装置，尤其是由两个棱镜组成，由此存在多个调整参数，从而可能符合需要地调整射束偏转角。

尤其是，射束引导单元这样构造，使得将在射束引导方向上所布置的第一个光学元件布置在第二个光学元件之前，其中该第一个光学元件由具有至少为50的阿贝数的材料构成，该第二个光学元件由具有最大为50的阿贝数的材料构成。优选地，将射束引导单元这样构造，使得在射束引导方向上将冕玻璃布置在火石玻璃之前。

作为射束引导方向，应理解为首先入射到窗玻璃中并且接下来入射到射束引导单元中的射束的方向或所经过的路径。

在本发明一种特别优选的实施方式中，射束引导方向由第一棱镜和第二棱镜组成，其中所述第一棱镜由冕玻璃构成并且该第二棱镜由火石玻璃构成。第一棱镜在此被分配给窗玻璃、尤其是车窗玻璃。尤其是，第一棱镜贴靠在窗玻璃、尤其是车窗玻璃的第一侧上，或者在该第一侧上与窗玻璃连接。

由此实现：借助于第一光学元件来调整射束偏转角并且借助于第二光学元件来修正由于色散而出现的射束分离。

在本发明的另一实施方式中，射束引导单元具有仅一个棱镜，该棱镜由如下材料构成，该材料具有至少为80的阿贝数。优选地，该材料可以具有至少为90的阿贝数、特别优选至少为95的阿贝数。

尤其是，该射束引导单元可以至少部分地由XLD^®（超低色散（Extra-LowDispersion））玻璃、优选部分地由萤石冕玻璃、优选部分地由氟化镁（MgF₂）冕玻璃来制造。尤其是，射束引导单元由如下棱镜构成，该棱镜由XLD^®玻璃制造。

由此直接地防止：射入的光射束的不同颜色份额被不同地折射并且使光射束分裂。

本发明的其他实施方式从从属权利要求或其组合中得出。

附图说明

接下来，根据实施例来描述本发明，其中这些实施例根据附图来进一步被阐述。在此情况下，其中：

图1A 示出车辆的摄像机装置的侧视图，就如从现有技术中已知的那样；

图1B示出根据现有技术的另一实施方式的车辆的摄像机装置的侧视图；

图2示出根据本发明的光学传感器装置的第一实施方式；

图3示出根据本发明的光学传感器装置的第二实施方式。

具体实施方式

在图2中示出根据本发明的光学传感器装置1的第一实施方式的示意性侧视图。该传感器装置1包括摄像机（未示出）和射束引导单元4。这两种构件例如被布置在车辆内部空间中。

该射束引导单元4由两个棱镜构成。第一棱镜41由冕玻璃构成。第二棱镜42由火石玻璃构成。第一棱镜41贴靠在窗玻璃2、尤其是车窗玻璃的第一侧8上。窗玻璃2的第一侧8例如指向车辆内部空间的方向。窗玻璃2的第二侧9应被表示为窗玻璃2的外部侧或外侧。

线7示出首先入射到窗玻璃2中的射束，该射束接下来由射束引导单元4偏转。应看出，射束引导单元的射束偏转角大于10°。

在图3中示意性地示出，根据本发明的光学传感器装置1的第二实施方式。该射束引导单元4在这种实施方式中由仅一个棱镜45构成，该棱镜由所谓的XLD^®玻璃构成。借助于这样的材料实现：提供具有低色散的射束引导单元4，其中能够调整至少10°的射束偏转角。该摄像机窗口的大小以有利的方式相对现有技术（图1A）保持被缩小。

在此处应指出所有上面描述的部分对于自身单独地来看并且以每种组合的方式、尤其是在附图中示出的细节作为对于本发明重要的而要求被保护，其修改对于本领域技术人员而言是熟悉的。

附图标记列表

1 光学传感器装置

2车窗玻璃

3 光学传感器（摄像机）

4 射束引导单元

7 射入的光射束

8 窗玻璃的第一侧

9 窗玻璃的第二侧

41 由火石玻璃组成的棱镜

42 由冕玻璃组成的棱镜

45 具有低色散的棱镜

Claims (12)

1.光学传感器装置（1）、尤其是机动车的光学传感器装置，所述光学传感器装置具有在窗玻璃（2）的、尤其是车窗玻璃的第一侧（8）后面所布置的光学传感器（3）并且具有在所述光学传感器（3）和所述窗玻璃（2）之间所布置的射束引导单元（4），

其特征在于，

所述射束引导单元（4）具有这样的材料和/或这样构造，使得所述射束引导单元具有小的色散，其中能够调整至少为10°的射束偏转角，并且

所述射束引导单元（4）具有至少一个棱镜（45），所述棱镜由具有至少为80的阿贝数的材料构成。

2.根据权利要求1所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述光学传感器（3）是摄像机。

3.根据上述权利要求中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）至少部分地被集成到所述窗玻璃（2）中。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）具有由两个棱镜组成的装置。

5.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求4所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）这样构造，使得在射束引导方向上将第一个光学元件（41）布置在第二个光学元件（42）之前，其中所述第一个光学元件由具有至少为50的阿贝数的材料组成，所述第二个光学元件由具有最大为50的阿贝数的材料组成。

6.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求4至5中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）这样构造，使得在射束引导方向上，冕玻璃体（41）被布置在火石玻璃体（42）之前。

7.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求1至3中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）具有仅一个棱镜（45），所述棱镜由具有至少为80的阿贝数的材料构成。

8.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求7所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）具有棱镜（45），所述棱镜由具有至少为90的阿贝数的材料构成。

9.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求7或8中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）具有棱镜（45），所述棱镜由具有至少为95的阿贝数的材料构成。

10.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求7至9中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）至少部分地由超低色散玻璃（45）制造。

11.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求7至10中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）至少部分地由萤石冕玻璃（45）制造。

12.根据上述权利要求中任意一项所述的、尤其是根据权利要求7至11中任意一项所述的光学传感器装置（1），其特征在于，所述射束引导单元（4）至少部分地由氟化镁（MgF₂）冕玻璃（45）制造。