-
Die
Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Fahrzeug
nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Aus
dem Stand der Technik ist, wie in der
US 5,523,887 beschrieben,
ein stabilisiertes Abbildungssystem bekannt, in welchem eine Linsenanordnung feststehend
ist. Ein elektro-optisches Abbildungselement ist beweglich, um dreidimensionale
Bewegungen einer umgebenden Struktur zu kompensieren. Bevorzugt
umfasst die optische Anordnung auch ein bewegliches Prisma, welches
das Sichtfeld in einer Ebene drehen kann. Durch eine Rotation des
Abbildungselements ist eine Rotation eines Bildes aufgrund des Prismas
kompensierbar. In einer bevorzugten Ausführungsform weist
die optische Anordnung eine externe Eintrittspupille auf.
-
In
der
US 2002/0018294
A1 wird ein integriertes optisches System für
Endoskope und dergleichen beschrieben. Das optische System umfasst drei
Gruppen von Linsen mit positivem Brechwert und eine externe Eintrittspupille.
Alle drei Gruppen von Linsen sind gegenüber Pupille und
Brennebenen versetzt angeordnet. Dadurch sind die versetzten Gruppen
von Linsen sowohl an der Bildübertragung als auch an der
Pupillenverlagerung beteiligt. Dadurch können die Brechwerterfordernisse
von einer Gruppe auf eine andere verlagert werden, um den Brechwert
des Gesamtsystems zu erhöhen oder zu reduzieren. Des Weiteren
kann eine Korrekturfunktion von Abbildungsfehlern auf diese drei
Gruppen aufgeteilt werden. Die erste Gruppe, welche den höchsten
Brechwert und dadurch eine große Menge zu korrigierende
Abbildungsfehler aufweist, kann einen Teil der Korrekturfunktion
auf die anderen Gruppen übertragen. Daraus resultiert ein
voll integriertes optisches System. Die Reduktion des Gesamtbrechwertes
ist so groß, dass ein sichtachsenablenkendes Prisma zwischen
der Eintrittspupille und der ersten Linsengruppe angeordnet werden
kann.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kameraanordnung
für ein Fahrzeug anzugeben.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kameraanordnung
für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
-
Eine
Kameraanordnung für ein Fahrzeug umfasst eine Kamera, welche
in einem Innenraum des Fahrzeugs hinter einer Fahrzeugscheibe angeordnet
ist und welche eine als Objektiv ausgebildete Linsenanordnung aufweist,
wobei die Linsenanordnung aus zumindest einer Linse gebildet ist.
-
Erfindungsgemäß ist
die Linsenanordnung derart ausgebildet, dass sie eine Eintrittspupille
aufweist, welche außerhalb der Linsenanordnung liegt, wobei
die Linsenanordnung derart hinter der Fahrzeugscheibe angeordnet
ist, sodass die Eintrittspupille der Linsenanordnung in der Fahrzeugscheibe oder
in einem vorgegebenen Abstand zur Fahrzeugscheibe im Innenraum des
Fahrzeugs ausgebildet ist.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht einen
optimalen Blendungsschutz für im Fahrzeug beispielsweise
hinter einer Windschutzscheibe verbaute Kameras, ohne eine Beeinträchtigung
eines Sichtbereichs des Fahrers durch große Gegenlichtblenden
an der Kamera. Derartige Gegenlichtblenden sind bei Kameras nach
dem Stand der Technik erforderlich, um Blendungen durch Spiegelungen von
Teilen des Innenraums des Fahrzeugs an der stark geneigten Fahrzeugscheibe
zu verhindern. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen
Lösung sind keine bzw. nur noch wesentlich kleinere Gegenlichtblenden
erforderlich, da die Eintrittspupille außerhalb der Linsenanordnung
und in der Fahrzeugscheibe bzw. in einem geringen Abstand zur Fahrzeugscheibe
ausgebildet ist. Auch Polarisationsfilter als Alternative zu den
Gegenlichtblenden, durch welche auf einen Bildsensor der Kamera
einfallendes Licht erheblich reduziert ist, sind durch die erfindungsgemäße
Lösung nicht mehr erforderlich bzw. es ist eine wesentlich
geringere Filterwirkung erforderlich. Dadurch ist ein optimaler
Lichteinfall auf den Bildsensor der Kamera ermöglicht.
-
Die
Eintrittspupille ist in einer bevorzugten Ausführungsform
als eine virtuelle Eintrittspupille ausgebildet. Durch diese Ausführungsform
ist eine minimal mögliche Beeinträchtigung des
Sichtbereichs des Fahrers erzielbar, da die Kamera entfernt von
der Fahrzeugscheibe außerhalb des Sichtbereichs des Fahrers
anordbar ist. Des Weiteren ist mittels dieser Ausführungsform
die Eintrittspupille in der Fahrzeugscheibe ausbildbar, wodurch
ein optimaler Blendungsschutz erreicht ist.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Eintrittspupille
als eine reale Eintrittspupille ausgebildet, welche in einem die
Linsenanordnung umgebenden Tubus im Bereich eines der Fahrzeugscheibe
zugewandten Endes des Tubus gebildet ist. Diese Ausführungsform
ist durch einen entsprechend langen Tubus, welcher zumindest bis
zu dem vorgegebenen Abstand zur Fahrzeugscheibe reicht, auf einfache
Weise realisierbar und ermöglicht eine gegenüber
der ersten Ausführungsform vereinfachte Linsenanordnung
mit einer verringerten Anzahl von Linsen. Bei dieser Ausführungsform
ist die Eintrittspupille in einer Ebene mit einer realen Aperturblende
der Kameraanordnung im Bereich des der Fahrzeugscheibe zugewandten
Endes des Tubus ausgebildet.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei
zeigen:
-
1 schematisch
eine Ausführungsform der Kameraanordnung, und
-
2 schematisch
eine weitere Ausführungsform der Kameraanordnung.
-
Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
-
1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
Kameraanordnung 1. Die Kamera 2 ist hinter einer
Fahrzeugscheibe 3, beispielsweise hinter einer Frontscheibe,
in einem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und umfasst einen Bildsensor 4 und
eine als Objektiv ausgebildete Linsenanordnung 5. Die Linsenanordnung 5 kann eine
Linse 6 oder eine Mehrzahl von Linsen 6 umfassen,
wobei jede der Linsen 6 beispielsweise als Meniskuslinse,
als Sammellinse oder als Zerstreuungslinse ausgebildet sein kann.
Die Sammellinsen können beispielsweise bikonvex, plankonvex
oder konkav-konvex ausgeformt sein. Die Zerstreuungslinsen können
beispielsweise bikonkav, plankonkav oder konvex-konkav ausgebildet
sein.
-
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Linsenanordnung 5 zwei
Linsen 6, welche jeweils bikonkav mit unterschiedlichen
Krümmungsradien auf beiden Seiten ausgebildet sind. Die Linsen 6 sind
derart angeordnet, dass die Linsenanordnung 5 eine Eintrittspupille 7 außerhalb
der Linsenanordnung 5 ausbildet. Diese Eintrittspupille 7 ist in
der hier dargestellten Ausführungsform nicht materiell,
sondern virtuell ausgebildet, d. h. sie ist nicht gegenständlich,
sondern stellt eine durch die Form und Anordnung der Linsen 6 ausgebildete
Einengung eines Strahlengangs 8 eines auf den Bildsensor 4 der Kamera 2 einfallenden
Lichts dar, wobei diese Einengung des Strahlengangs 8 außerhalb
des Objektivs der Kamera 2 ausgebildet ist.
-
Die
Linsen 6 sind derart ausgeformt und in der Linsenanordnung 5 derart
angeordnet, dass die Eintrittspupille 7 virtuell in der
Fahrzeugscheibe 3 ausgebildet ist oder, wie hier dargestellt,
in einem vorgegebenen Abstand zur Fahrzeugscheibe 3 im
Innenraum des Fahrzeugs ausgebildet ist, beispielsweise in einem
Abstand von bis zu 20 mm zur Fahrzeugscheibe 3. Ist eine
Kameraposition im Fahrzeug bevorzugt und daher vorgegeben, beispielsweise eine
Position nicht direkt hinter der Fahrzeugscheibe 3, sondern
etwas von dieser entfernt, so dass ein Sichtbereich von Fahrzeuginsassen,
insbesondere eines Fahrzeugführers, durch die Kamera 2 nicht
beeinträchtigt ist, ist die Linsenanordnung 5 entsprechend
auszulegen, d. h. die Linsen 6 der Linsenanordnung 5 sind
entsprechend ausgeformt und in der Linsenanordnung 5 angeordnet,
um die Eintrittspupille 7 virtuell in der Fahrzeugscheibe 3 oder
in einem vorgegebenen Abstand zur Fahrzeugscheibe 3 im
Innenraum des Fahrzeugs auszubilden.
-
Alternativ
dazu ist beispielsweise eine Kamera 2 mit einer einheitlichen
Linsenanordnung 5, deren virtuelle ausgebildete Eintrittspupille 7 in
einem festgelegten Abstand zur Kamera 2 ausgebildet ist, bzw.
ein Objektiv für die Kamera 2 mit einer solchen einheitlichen
Linsenanordnung 5 in Massenfertigung sehr kostengünstig
produzierbar und in verschiedenen Fahrzeugtypen einsetzbar, da die
virtuell ausgebildete Eintrittspupille 7 aufgrund eines
relativ variablen Positionierungsbereiches, direkt in der Fahrzeugscheibe 3 bzw.
in einem Abstand von beispielsweise bis zu 20 mm von dieser entfernt
im Innenraum des Fahrzeugs, relativ variabel im Fahrzeug positionierbar
ist, so dass eine solche standardisierte Kamera 2 in verschiedenen
Fahrzeugtypen an verschiedenen, jeweils geeigneten Positionen optimal
positionierbar ist.
-
Durch
die virtuelle Ausbildung der Eintrittspupille 7 der Kameraanordnung 1 außerhalb
der Linsenanordnung 5 und in der Fahrzeugscheibe 3 oder
in einem sehr geringen Abstand zu dieser sind keine großen
Gegenlichtblenden mehr erforderlich. Derartige Gegenlichtblenden,
welche den Sichtbereich von Fahrzeuginsassen, insbesondere des Fahrzeugführers,
einschränken, sind bei Kameras nach dem Stand der Technik
erforderlich, um Blendungen durch Spiegelungen von Teilen des Innenraums
des Fahrzeugs an der stark geneigten Fahrzeugscheibe 3 zu
verhindern. Auch Polarisationsfilter als Alternative zu den Gegenlichtblenden,
durch welche auf den Bildsensor 4 der Kamera 2 einfallendes Licht
erheblich reduziert ist, sind nicht mehr erforderlich bzw. es ist
eine wesentlich geringere Filterwirkung erforderlich. Dadurch ist
ein optimaler Lichteinfall auf den Bildsensor 4 der Kamera 2 ermöglicht.
-
Daher
ist die virtuell ausgebildete Eintrittspupille 7 besonders
bevorzugt direkt in der Fahrzeugscheibe 3 ausgebildet,
so dass eine Erfassung von Spiegelungen von Teilen des Innenraums
auf der Fahrzeugscheibe 3 ausgeschlossen ist. Treten jedoch
beispielsweise aufgrund eines Aufbaus der Fahrzeugscheibe 3,
welche zum Beispiel aus mehrschichtigen Glas- und/oder Folienlagen
gebildet ist, Blendungs-, Verzerrungs-, Brechungs- oder Streueffekte
auf, so ist die virtuell ausgebildete Eintrittspupille 7 alternativ
dazu vorzugsweise direkt hinter der Fahrzeugscheibe 3 positioniert.
-
In
einer weiteren, hier nicht näher dargestellten, Ausführungsform
ist die außerhalb der Linsenanordnung 5 liegende
Eintrittspupille 7 als eine reale Eintrittspupille ausgebildet,
welche in einem hier nicht dargestellten, die Linsenanordnung 5 umgebenden
Tubus im Bereich eines der Fahrzeugscheibe 3 zugewandten
Endes des Tubus gebildet ist.
-
Diese
Ausführungsform ist durch einen entsprechend langen Tubus,
welcher zumindest bis zu dem vorgegebenen Abstand zur Fahrzeugscheibe 3 reicht,
auf einfache Weise realisierbar und ermöglicht gegenüber
der Ausführungsform mit virtuell ausgebildeter Eintrittspupille 7 eine
vereinfachte Linsenanordnung 5 mit einer verringerten Anzahl
von Linsen 6. Bei dieser Ausführungsform ist die
Eintrittspupille 7 in einer Ebene mit einer realen Aperturblende
der Kameraanordnung 1 im Bereich des der Fahrzeugscheibe 3 zugewandten
Endes des Tubus ausgebildet. Dadurch sind die geschilderten Vorteile,
welche durch die virtuell ausgebildete Eintrittspupille 7 erzielbar
sind, auf einfache und kostengünstige Weise auch mit einer
Eintrittspupille 7 erzielbar, welche real ausgebildet ist.
-
In
der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die
Kameraanordnung 1 im Fahrzeug derart angeordnet, dass eine
optische Achse 9 der Linsenanordnung 5 horizontal
ausgerichtet ist.
-
Die
Kameraanordnung 1 kann jedoch auch, wie in 2 dargestellt,
im Fahrzeug derart angeordnet sein, dass die optische Achse 9 der
Linsenanordnung 5 in einem vorgegebenen Winkel α zur
Horizontalen 10 ausgerichtet ist. So kann die optische
Achse 9 sowohl nach oben als auch nach unten geneigt sein,
beispielsweise durch eine Neigung der Kamera 2 und/oder
durch eine Neigung des Objektivs. Im in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die optische Achse 9 der
Linsenanordnung 5 in Richtung der Fahrzeugscheibe 3 nach
oben geneigt, so dass ein steilerer Winkel der optischen Achse 9 und
somit des Strahlengangs 8 zur Fahrzeugscheibe 3 gebildet
ist. Dadurch sind beispielsweise von der Kamera 2 erfasste
Spiegelungen von Teilen des Innenraums des Fahrzeugs an der Fahrzeugscheibe 3 weiter
reduzierbar, so dass auch bei einer Eintrittspupille 7,
welche nicht direkt in der Fahrzeugscheibe 3, sondern in einem
geringen Abstand zu dieser ausgebildet ist, keine Gegenlichtblenden
oder Polarisationsfilter erforderlich sind.
-
- 1
- Kameraanordnung
- 2
- Kamera
- 3
- Fahrzeugscheibe
- 4
- Bildsensor
- 5
- Linsenanordnung
- 6
- Linse
- 7
- Eintrittspupille
- 8
- Strahlengang
- 9
- optische
Achse
- 10
- Horizontale
- α
- Winkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5523887 [0002]
- - US 2002/0018294 A1 [0003]