DE102006005168A1

DE102006005168A1 - Kameraanordnung

Info

Publication number: DE102006005168A1
Application number: DE102006005168A
Authority: DE
Inventors: Frank BLÄSING; Gregor Dr. Böhne; Carsten Neumann
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US20080279543A1; US7811011B2; CN101379431A; EP1982231A1; WO2007090576A1; JP2009526243A

Abstract

Beschrieben wird eine Kameraanordnung mit einer auf eine Scheibe gerichteten Kamera, wobei zwischen Kameraobjektiv und Scheibe ein Lichtleitkörper angeordnet ist und wobei der Lichtleitkörper zumindest aus einer Einfallsrichtung streifend auf die Scheibe fallendes Licht auf die Kamera leitet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Scheibe einstückig durch den Lichtleitkörper ausgeführt. Dadurch erfüllt der Lichtleitkörper auch gleichzeitig die einen Innen- und Außenbereich trennende Funktion der Scheibe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraanordnung mit einer auf eine Scheibe gerichteten Kamera, wobei zwischen Kameraobjektiv und Scheibe ein Lichtleitkörper angeordnet ist.

Kameras werden häufig hinter Scheiben angeordnet, damit sie beispielsweise vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Mit einer solchen Kamera kann dann ein Bereich des Außenraums erfaßt werden, der durch die Kameraoptik und die Kameraausrichtung bestimmt wird. Durch den Bauraumbedarf des Kamerasensors und/oder der Kameraoptik ist es aber im allgemeinen nicht möglich, die Kamera so auszurichten, daß sich der Erfassungsbereich entlang der Scheibenoberfläche erstreckt, so daß ein toter Winkelbereich zur Scheibe entsteht.

Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 024 735 A1 ist eine gattungsgemäße Kameraanordnung für Anwendungen in einem Kraftfahrzeug bekannt. Bei der beschriebenen Anordnung ist der Raum zwischen der Kamera und einer Fahrzeugscheibe vollständig durch einen Lichtleitkörper ausgefüllt. Insbesondere kann die Kamera sogar in den Lichtleitkörper eingegossen sein. In der 1 der DE 10 2004 024 735 A1 ist der Strahlverlauf für eine solche Kameraanordnung dargestellt. Wie die Figur zeigt, werden aufgrund der brechenden Eigenschaften der durchstrahlten Medien (Luft, Fahrzeugscheibe, Lichtleitkörper) auch relativ flach auf die Fahrzeugscheibe fallende Lichtstrahlen in Richtung des Kameraobjektivs gelenkt, wobei aber eine Erfassung von Lichtstrahlen, die unter einem sehr flachen Winkel oder gar streifend zur Fahrzeugscheibe einfallen, diesem Dokument nicht entnehmbar ist. Die beschriebene Kamera ist speziell zur bildgebenden Erfassung von Gegenständen in einer horizontalen Blickrichtung vorgesehen. Die brechenden Eigenschaften des Lichtleitkörpers werden in dieser Patentanmeldung vor allem im Hinblick auf eine vorteilhafte Bauraumverkleinerung bei der Ausführung betrachtet.

Die Erfindung beschäftigt sich demgegenüber mit der Erfassung von Objekten, die sich in einer nahezu parallelen Blickrichtung zu der durchschauten Scheibenfläche befinden. Das heißt, durch die Verkleinerung des toten Winkels sollen Gegenstände in Nähe der Scheibenoberfläche sichtbar werden.

Es ergab sich die Aufgabe, eine Kameraanordnung zu schaffen, die Objekte unter einem flachen Winkel zur Oberfläche der Scheibe bildgebend erfassen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lichtleitkörper zumindest aus einer Einfallsrichtung streifend auf die Scheibe fallendes Licht auf die Kamera leitet.

Bekanntermaßen läuft ein Lichtstrahl, der unter einem nichtsenkrechten Winkel auf eine planparallele Scheibe fällt, nach dem Durchgang durch die Scheibe leicht parallelverschoben in der Einfallsrichtung weiter, da die Brechung des Lichtstrahls zum Scheibenlot beim Eintritt in die Scheibe durch eine Brechung vom Scheibenlot weg beim Austritt aus der Scheibe wieder aufgehoben wird. Daher wird der von einer Kamera erfaßte Winkelbereich durch eine planparallele Scheibe nur unwesentlich verändert.

Aus verschiedenen Gründen (Bauraumminimierung, Vermeidung von Reflexionen an der Scheibeninnenseite, Schutz vor Vandalismus und Umwelteinflüssen, o. ä.) besteht häufig die Notwendigkeit, die Kamera nahe der Scheibe zu montieren und sowohl die Kamera als auch den durchblickten Bereich zwischen Kamera und Scheibe durch ein Gehäuse abzuschirmen. In Fällen, in denen die Kamera nahezu senkrecht durch die Scheibe blickt, sind diese Anforderungen meist erfüllbar. Wenn jedoch ein Bereich im Außenraum nahe der Scheibenfläche erfasst werden soll, muß die Kamera in sehr spitzem Winkel zur Scheibe angeordnet werden. Dies ist häufig aufgrund des Bauraumbedarfes der Kamera und der dann großen Abschirmung sehr unvorteilhaft.

Die vorliegende Erfindung verwendet zwischen Scheibe und Kamera einen Lichtleitkörper, der vorzugsweise als ein Prisma oder eine Prismenkombination ausgebildet ist. Durch den Lichtleitkörper kann der Brechungseffekt hinter der Scheibe weitgehend aufgehoben werden, so daß Lichtstrahlen aus einem vergleichsweise großen Winkelbereich vor der Scheibe in einen vergleichsweise kleinen Winkelbereich hinter der Scheibe überführt werden und so durch die Kamera erfaßt werden können.

Die Scheibe und der Lichtleitkörper können vorteilhaft auch einstückig miteinander verbunden sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Scheibe sogar einstückig durch den Lichtleitkörper ausgeführt. Die äußere Scheibenfläche wird damit durch die äußere, zumeist plan ausgeführte Außenfläche des Lichtleitkörpers gebildet. Dadurch erfüllt der Lichtleitkörper auch gleichzeitig die einen Innen- und Außenbereich trennende Funktion der Scheibe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus einer im Schnitt dargestellten planparallelen Scheibe. Die Scheibe kann beispielsweise eine Fensterscheibe in einem Gebäude oder in einem Kraftfahrzeug sein.
Auf einer Seite der Scheibe ist eine Kamera angeordnet, deren Objektivöffnung schräg in Richtung auf eine Scheibenfläche ausgerichtet ist. Zwischen der Scheibe und der Kamera ist ein Lichtleitkörper angeordnet, der möglichst übergangslos sowohl mit der kameraseitigen Scheibenfläche als auch mit dem Kameraobjektiv verbunden ist.
Der Lichtleitkörper ist als ein Prisma oder eine Prismenkombination ausgebildet und besitzt einen möglichst ähnlichen Brechungsindex wie die Scheibe. Vorzugsweise bestehen der Lichtleitkörper und die Scheibe sogar aus dem gleichen Material; an einer Glasscheibe ist also vorzugsweise ein Glasprisma angeordnet. Die Mantelflächen des derart ausgebildeten Lichtleitkörpers sind vorteilhafterweise matt schwarz gefärbt, um störende Reflexionen und das Eindringen von Fremdlicht zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Scheibe und der Lichtleitkörper und/oder der Lichtleitkörper und die äußere Linse des Kameraobjektivs einstückig miteinander ausgeführt. Weitere vorteilhafte Möglichkeiten zur Herstellung und Ausgestaltung einer Kameraanordnung, bei der eine Kamera über einen Lichtleitkörper mit einer Scheibe verbunden ist, sind in der DE 10 2004 024 735 A1 beschrieben.
Die an der Innenseite einer Scheibe angeordnete Kamera soll durch die Scheibe hindurch einen Bildausschnitt des Außenbereichs, beispielsweise eines Gebäudes oder eines Kraftfahrzeugs aufnehmen. Wie die Figur zeigt, werden die aus dem Außenbereich in das Kameraobjektiv fallenden Lichtstrahlen beim Übergang in die Scheibe gebrochen, wobei der Brechungswinkel vom Einfallswinkel der Lichtstrahlen in die Scheibe abhängt. Beispielhaft für den Strahlverlauf, sind in der Figur drei in das Kameraobjektiv fallende Lichtstrahlen als durchgehende Linien dargestellt. Des weiteren sind als unterbrochene Linien die scheinbaren Lichtwege dargestellt, also die Richtungen, aus denen bei geradliniger Lichtausbreitung, d.h. ohne Brechung, die Lichtstrahlen zu kommen scheinen.
Der Unterschied zwischen dem scheinbaren und dem tatsächlichen Strahlverlauf äußerst sich durch eine Verzerrung des von der Kamera erfaßten Bildes, die umso stärker ist, je größer der, zum Scheibenlot gemessene, Einfallswinkel des jeweils abgebildeten Lichtstrahls ist.
Erkennbar ist weiterhin, daß bei der dargestellten Anordnung auch noch Lichtstrahlen in die Kamera gelenkt werden, die streifend, also fast senkrecht zum Scheibenlot, auf die Scheibe fallen.
Hierdurch wird es möglich, daß eine leicht schräg auf eine Scheibe ausgerichtete Kamera ein Bild aus Richtungen erhalten kann, die nahezu parallel zur Scheibenfläche liegen.
Mit dem Signalausgang der Kamera verbunden ist eine Auswertevorrichtung, die vorzugsweise einen Rechner zur Entzerrung des aufgenommenen Bildes beinhaltet. Das von der Auswertevorrichtung verarbeitete Kamerasignal wird auf einem mit der Auswertevorrichtung verbundenen Bildschirm dargestellt. Die Auswertevorrichtung kann in die Kamera integriert sein.
Für die beschriebene Bilderfassung sind zahlreiche vorteilhafte Anwendungen möglich. So kann die Scheibe beispielsweise eine Fensterscheibe eines Gebäudes sein, an der, geschützt innerhalb des Gebäudes, der Lichtleitkörper und die Kamera befestigt sind. Die Kamera ermöglicht die Überwachung eines Gebäudebereichs unterhalb der Fensterscheibe, ohne daß die Kamera von außen zugänglich oder überhaupt erkennbar sein muß. So kann beispielsweise eine oberhalb einer Tür angeordnete Kamera sehr steil nach unten schauen und so den Bereich direkt vor der Tür erfassen.
Die Scheibe kann ebenso eine Seitenscheibe in einem Kraftfahrzeug sein, wobei die Figur in diesem Fall einen Blick von oben auf die Seitenscheibenkante skizziert. Die Kamera erfaßt hier zunächst einen Seitenbereich des Kraftfahrzeugs, während die Einfallsrichtung parallel zur Scheibe zur Erfassung der Fahrzeugrückseite vorgesehen werden kann. Die Kamera übernimmt damit die Funktion eines Seitenspiegels, der sich vorteilhaft durch einen äußerst kleinen toten Winkel auszeichnet.
Des weiteren kann vorgesehen werden, die Kameraanordnung an der hinteren Fahrzeugscheibe anzubringen, wodurch eine sehr weiträumige Erfassung des hinteren Fahrzeugbereichs, beispielsweise als Rückfahr- oder Einparkhilfe oder zur Kontrolle einer Anhängerkupplung, möglich wird.

Claims

Kameraanordnung mit einer auf eine Scheibe gerichteten Kamera, wobei zwischen Kameraobjektiv und Scheibe ein Lichtleitkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper zumindest aus einer Einfallsrichtung streifend auf die Scheibe fallendes Licht auf die Kamera leitet.
Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertevorrichtung die von der von der Kamera erfaßte Information bilderzeugend auswertet.
Kameraanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung die von der Kamera erfaßte Information auf einem Bildschirm darstellt.
Kameraanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung zur Darstellung des erfaßten Bildes die erfaßte Bildinformation entzerrt.
Kameraanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung einen Rechner beinhaltet, der die erfaßte Bildinformation entzerrt.
Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper einen ähnlichen Brechungsindex aufweist wie die Scheibe und vorzugsweise aus dem gleichen Material besteht.
Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Lichtleitkörper als Prisma oder als Prismenanordnung ausgebildet ist.
Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenflächen des Lichtleitkörpers mit einem lichtundurchlässigen Material versehen sind.
Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe und der Lichtleitkörper einstückig miteinander verbunden sind.
Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe einstückig mit dem Lichtleitkörper ausgeführt ist.
Kameraanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraanordnung in einem Kraftfahrzeug zur Beobachtung der Fahrzeugumgebung verwendet wird.
Kameraanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraanordnung in einem Gebäude zu Überwachungszwecken verwendet wird.