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Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Bilderfassung, mit einer Vielzahl an rasterförmig angeordneten und für elektromagnetische Strahlung sensitiven Sensorelementen.
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Es ist bekannt, in einem Fahrzeug eine oder mehrere Kameras anzuordnen, um Bilder aus dem Innenraum des Fahrzeugs und/oder aus der Fahrzeugumgebung zu erfassen. Die erfassten Bilder können dem Fahrer zur Anzeige gebracht und zur Umsetzung unterschiedlicher Fahrerassistenzfunktionen ausgewertet werden. Derartige Kameras bzw. Kamerasysteme werden auch allgemein als Fahrzeugkameras bezeichnet.
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Im Zusammenhang mit den genannten Fahrerassistenzfunktionen ist insbesondere die Anordnung einer Fahrzeugkamera im Innenraum des Fahrzeugs hinter der Windschutzscheibe bekannt, mit Blickrichtung durch die Scheibe hindurch in Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Mittels geeigneter Verarbeitung der so aus dem Vorausbereich des Fahrzeugs erfassten Bilder ist die Umsetzung verschiedener Fahrerassistenzfunktionen möglich. Bekannte Funktionen sind beispielsweise adaptives Kurvenlicht, Auf- und Abblendassistent für das Fahrlicht, Nachtsichtsysteme (englisch: night vision), Tempomat, Einparkhilfe, Bremsassistent, ACC (Adaptive Cruise Control) bzw. Abstandsregeltempomat, Abstandswarner, Abbiegeassistent, Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent, Spurhalteunterstützung, Spurwechselassistent, ISA (Intelligent Speed Adaption), ANB (Automatische Notbremsung), Kurvenassistent und Verkehrszeichenerkennung. Systeme zur Verarbeitung der mittels Fahrzeugkameras erfassten Bilder und zur Umsetzung von Fahrerassistenzfunktionen werden allgemein als Fahrerassistenzsysteme bezeichnet.
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Bei den derzeit in Fahrzeugen eingesetzten Kameras bzw. Kamerasystemen werden zur Bilderfassung sogenannte Bildsensoren bzw. Bildaufnahmeelemente verwendet, z.B. CMOS- oder CCD-Bildchips, die in der Regel in einem Kameragehäuse hinter einem Abbildungssystem, z.B. einem Objektiv, angeordnet sind.
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Ein Kamerasystem dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 30 21 470 C2 bekannt. Das dort beschriebene System weist einen Bildsensor mit einer Vielzahl von Sensorelementen auf, die rasterförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Bei den Sensorelementen handelt es sich um Fotodioden, die für elektromagnetische Strahlung sensitiv sind. Die Fotodioden erfassen dabei elektromagnetische Strahlung, die mittels eines Objektivs auf den Bildsensor projiziert wird.
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Die in Fahrzeugkameras eingesetzten Bildsensoren sind in der Regel auch in der Lage Farben zu erfassen, z.B. mittels Demosaicking/Demosaicing bei einem mit einem Mosaik-Farbfilter überlagerten Bildsensor.
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Ein solcher Bildsensor wird beispielsweise in der
DE 10 2005 047 127 A1 angegeben. Der dort beschriebene CMOS-Bildsensor umfasst sogenannte Farb-Pixel, die in einem definierten Colorfilterarray bzw. in einer bestimmten Farbfiltermatrix angeordnet sind. Hierzu umfasst der Bildsensor eine Unterschicht bzw. ein Substrat mit Fotodiodenbereichen und Metallleitungen, die in einem Halbleitersubstrat gebildet sind, um auf einfallendes Licht hin Ladungen zu erzeugen. Weiterhin umfasst der Bildsensor eine dielektrische Zwischenschicht, die auf der gesamten Oberfläche der Unterschicht gebildet ist. Weiterhin umfasst der Bildsensor Farbfilterschichten von Rot, Grün und Blau, die auf der dielektrischen Zwischenschicht gebildet sind, um jeweils Licht von bestimmten Wellenlängen zu den Fotodiodenbereichen durchzulassen. Darüber hinaus umfasst der Bildsensor eine Planarisierungsschicht, die auf den Farbfilterschichten gebildet ist, sowie konvexe Mikrolinsen, die eine bestimmte Krümmung aufweisen und die auf der Planarisierungsschicht gebildet sind, um Licht auf ihr entsprechendes Farbfilter in den Farbfilterschichten konvergieren zu lassen und um dadurch nach Farben getrenntes Licht auf den Fotodiodenbereichen konvergieren zu lassen.
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Die Anforderungen an die heutzutage in Fahrzeugen eingesetzten Kameras nehmen beständig zu. Eine einzelne Fahrzeugkamera muss somit bereits häufig zur Umsetzung mehrerer unterschiedlicher Fahrerassistenzfunktionen einsetzbar sein. Insbesondere soll nicht für jede Fahrerassistenzfunktion eine separate Kamera im Fahrzeug angeordnet werden. Weiterhin müssen die eingesetzten Fahrzeugkameras auch bei unterschiedlichen Lichtbedingungen bzw. Lichtverhältnissen auswertbare Bilder erfassen können, insbesondere sowohl bei Tag als auch bei Nacht.
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Aus der
DE 10 2009 036 595 A1 ist es in diesem Zusammenhang bereits bekannt in die Farbfilteranordnung bzw. in das Colorfilterarray eines Bildsensors sogenannte Clear-Pixel einzufügen, die idealerweise für elektromagnetische Strahlung im gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Spektralbereichs sensitiv sind. Dadurch soll die Empfindlichkeit des Bildsensors bei schlechten Lichtverhältnissen, insbesondere bei Nacht, erhöht werden.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Bildsensoren, insbesondere Bildsensoren, die zur Bilderfassung bei unterschiedlichen Lichtbedingungen sowohl Farb- als auch Clear-Pixel umfassen, unterliegen jedoch einer grundlegenden Problematik. So sind die Bildsensoren bzw. deren Sensorelemente in der Regel auch für elektromagnetische Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs sensitiv, insbesondere für elektromagnetische Strahlung im nicht sichtbaren Spektralbereich von Infrarotrahlung (infrarotes Licht). Die Erfassung von sowohl sichtbarem als auch von infrarotem Licht ist dabei nachteilig für die Güte der Farbauswertung mittels der Farb-Pixel. Daher wird häufig ein Sperrfilter für elektromagnetische Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich (Spektralbereich von Infrarotstrahlung) über der Pixelanordnung des Bildsensors appliziert. Ein solcher Sperrfilter wird auch als Infrarot-Sperrfilter bezeichnet. Die Applikation eines Infrarot-Sperrfilters reduziert jedoch gleichzeitig auch das Erfassungsspektrum der Clear-Pixel. Die Clear-Pixel erfassen demzufolge ebenfalls keine elektromagnetische Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich, was die Empfindlichkeit der Clear-Pixel und damit die Empfindlichkeit des Bildsensors bei schlechten Lichtverhältnissen, insbesondere bei Nacht, nachteilig herabsetzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, eine Sensoranordnung anzugeben, mit welcher die vorangehend genannten Anforderungen an Fahrzeugkameras, insbesondere die Bilderfassung bei unterschiedlichen bzw. bei schlechten Lichtverhältnissen, z.B. sowohl bei Tag als auch bei Nacht, erfüllt werden. Weiterhin soll insbesondere die vorangehend geschilderte Problematik (bzw. das Dilemma) zwischen guter Bilderfassung bei Nacht, ohne Infrarot-Sperrfilter, und guter Bilderfassung bei Tag, mit Infrarot-Sperrfilter, gelöst werden.
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Diese Aufgabe wird durch Sensoranordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin nur auf den Farb-Pixeln eines Bildsensors, der sowohl Farb-Pixel als auch Clear-Pixel umfasst, einen Infrarot-Sperrfilter zu applizieren. Dadurch wird sowohl eine gute Farberfassung mittels der Farbpixel erreicht, insbesondere bei Tag bzw. bei guten Lichtverhältnissen, als auch eine gute Bilderfassung mittels der Clear-Pixel, insbesondere bei Nacht bzw. bei schlechten Lichtverhältnissen.
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Die erfindungsgemäße Sensoranordnung dient zur Bilderfassung und umfasst eine Vielzahl an rasterförmig angeordneten und für elektromagnetische Strahlung sensitiven Sensorelementen. Die Sensoranordnung umfasst dabei insbesondere eine Vielzahl von Bildpunkte- bzw. Pixel-bildenden und für elektromagnetische Strahlung sensitiven Sensorelementen, die nebeneinander liegend in Form einer Matrix, insbesondere in Spalten und Zeilen, angeordnet sind. Die Sensorelemente können beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass diese elektromagnetische bzw. optische Strahlung in elektrische Energie umwandeln und/oder einen von der einfallenden elektromagentischen Strahlung abhängigen elektrischen Widerstand anzeigen. Der Begriff elektromagnetische Strahlung bezieht sich dabei sowohl auf elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich (Farbspektrum), d.h. insbesondere auf für das menschliche Auge sichtbares Licht, als auch auf elektromagnetische Strahlung im nicht sichtbaren Spektralbereich, d.h. insbesondere auf für das menschliche Auge nicht sichtbares Licht, z.B. Infrarot- und/oder Ultraviolettstrahlung. Die Sensoranordnung kann beispielsweise als CCD-Bildsensor (CCD: Charge-Coupled Device) oder als CMOS-Bildsensor (CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor) sowie insbesondere als aktiver Pixelsensor (engl. Active Pixel Sensor, APS), ausgestaltet sein, mit lichtempfindlichen Fotodioden als Sensorelemente.
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Erfindungsgemäß umfasst die Sensoranordnung Sensorelemente eines ersten Typs, die mit einem Farbfilter ausgestaltet und für elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Bereich im sichtbaren Spektralbereich sensitiv sind. Farbfilter für Sensoranordnungen bzw. für Bildsensoren sind, wie einleitend erwähnt, aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die mit einem Farbfilter ausgestalteten Sensorelemente einer Sensoranordnung werden, wie ebenfalls einleitend erwähnt, oft auch als Farb-Pixel bezeichnet. Dabei kann grundsätzlich jedes einzelne Sensorelement der Sensoranordnung mit einem eigenen Farbfilter ausgestaltet sein. Es können aber auch mehrere Sensorelemente der Sensoranordnung mit einem gemeinsamen, d.h. mit demselben, Farbfilter ausgebildet sein. Erfindungsgemäß kann die Sensoranordnung weiterhin Sensorelemente des ersten Typs umfassen, die jeweils mit unterschiedlichen Farbfiltern ausgebildet sind, z.B. mit Farbfiltern für die Spektralfarben Rot, Grün und Blau. Es können aber auch alle Sensorelemente des ersten Typs mit dem gleichen Farbfilter ausgestaltet sein.
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Die Farbfilter der Sensorelemente des ersten Typs können beispielsweise als absorbierende Farbmasken insbesondere in den Grundfarben Rot, Grün und Blau und/oder in den Farben Gelb, Magenta und Cyan ausgestaltet sein, die vorzugsweise direkt über den Sensorelementen angeordnet sind. Jedes Sensorelement liefert in dem Fall nur Informationen/Signale für eine einzige Farbkomponente des Lichts bzw. für elektromagnetische Strahlung aus dem entsprechenden Wellenlängenbereich. Der Farbfilter kann insbesondere auch als Dünnschichtfarbfilter ausgestaltet sein, mit einem Träger der über den Sensorelementen angeordnet ist und auf dem ein Farbfilter aufgebracht ist, beispielsweise als Mischung aus organischen Farbpigmenten und anorganischen Materialien, z.B. Halogenide. Die Sensoranordnung kann auch mit einem Mikrolinsen-Farbfilter-System ausgestaltet sein, wobei zwischen den Sensorelementen und darüber angeordneten Mikrolinsen eine Farbfilterschicht ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein System eingesetzt werden, dass die unterschiedliche Eindringtiefen von Licht, insbesondere von rotem und blauem Licht, in Silicium ausnutzt (Foveon-X3-Sensor).
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Erfindungsgemäß umfasst die Sensoranordnung weiterhin Sensorelemente eines zweiten Typs, die für elektromagnetische Strahlung im gesamten Bereich des sichtbaren Spektralbereichs sensitiv sind, d.h. für das gesamte Licht- bzw. Farbspektrum. Die Sensorelemente sind dabei vorzugsweise ohne einen Farbfilter ausgestaltet. Die Anordnung derartiger Sensorelemente in einer Sensoranordnung ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Derartige Sensorelemente werden, wie einleitend erwähnt, auch als Clear-Pixel bezeichnet.
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Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist weiterhin bevorzugt derart ausgebildet, dass die Sensorelemente des ersten Typs mit einem Sperrfilter für elektromagnetische Strahlung in einem nicht sichtbaren Spektralbereich ausgestaltet sind. Weiterhin sind die Sensorelemente des zweiten Typs vorzugsweise ohne einen entsprechenden Sperrfilter ausgestaltet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sind die Sensorelemente des zweiten Typs für elektromagnetische Strahlung in einem nicht sichtbaren Spektralbereich sensitiv, insbesondere im Spektralbereich von Infrarotstrahlung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung handelt es sich bei dem nicht sichtbaren Spektralbereich für den der Sperrfilter, mit dem die Sensorelemente des ersten Typs ausgestaltet sind, elektromagnetische Strahlung sperrt, um den Wellenlängenbereich bzw. den Spektralbereich von Infrarotstrahlung. Bei dem Sperrfilter für elektromagnetische Strahlung in einem nicht sichtbaren Spektralbereich, mit dem die Sensorelemente des ersten Typs erfindungsgemäß ausgestaltet sein können, handelt es sich somit bevorzugt um einen Infrarot-Sperrfilter. Der Infrarot-Sperrfilter kann beispielsweise durch dichroitische Filterschichten über den Sensorelementen des ersten Typs realisiert sein. Ist die Sensoranordnung als CCD-Bildsensor oder als CMOS-Bildsensor mit lichtempfindlichen Fotodioden als Sensorelemente, kann insbesondere eine Infrarot-Filterschicht über den Fotodioden angeordnet sein, die derart ausgestaltet ist, dass diese nur Infrarotstrahlung in Bereichen mit Sensorelemente des ersten Typs sperrt. Umfasst die Sensoranordnung Mikrolinsen, die über den Fotodioden angeordnet sind, können beispielweise nur die Mikrolinsen über den Sensorelementen (Fotodioden) des ersten Typs mit einer Infrarot-Filterschicht ausgestaltet sein, insbesondere mit einer dichroitischen Filterschicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung handelt es sich bei den Farbfiltern, mit denen die Sensorelemente des ersten Typs ausgestaltet sind, um Farbfilter für wenigstens eine der Spektralfarben Rot, Grün und/oder Blau, d.h. um Farbfilter für das rote, grüne und/oder blaue sichtbare Lichtspektrum bzw. Farbspektrum.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sind die Sensorelemente des zweiten Typs rasterförmig zwischen den Sensorelementen des ersten Typs angeordnet sind. Die Sensorelemente des zweiten Typs sind dabei insbesondere regelmäßig zwischen den Sensorelementen des ersten Typs verteilt. Dabei kann z.B. für jedes Sensorelement des ersten Typs ein Sensorelement des zweiten Typs in der Sensoranordnung angeordnet sein. Weiterhin kann die Anzahl an Sensorelementen des zweiten Typs auch der Anzahl an Sensorelementen des ersten Typs mit jeweils identischem Farbfilter entsprechen. Sind die Sensorelemente des ersten Typs beispielweise jeweils in gleicher Anzahl mit identischen Farbfiltern ausgestaltet, d.h. existiert beispielsweise die gleiche Anzahl an Sensorelementen mit rotem, grünen und blauem Farbfilter, dann kann die Anzahl an Sensorelementen des zweiten Typs in dem Fall der Anzahl an Sensorelementen des ersten Typs mit identischem Farbfilter entsprechen.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung umfasst diese eine Vielzahl an Modulen mit jeweils mindestens einem Sensorelement des ersten Typs und mindestens einem Sensorelement des zweiten Typs. Die Module der Sensoranordnung sind dabei vorzugsweise rasterförmig angeordnet, insbesondere matrixförmig, d.h. in Zeile und Spalten.
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Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung umfasst diese eine Vielzahl an identischen Modulen, die jeweils vier Sensorelemente umfassen, die einer 2×2 Matrix angeordnet sind. Dabei umfasst vorzugsweise jedes Modul drei Sensorelemente des ersten Typs und ein Sensorelement des zweiten Typs. Die Module der Sensoranordnung sind dabei vorzugsweise rasterförmig angeordnet, insbesondere matrixförmig in Zeile und Spalten. Die drei Sensorelemente des erstens Typs sind weiterhin bevorzugt mit unterschiedlichen Farbfiltern ausgestaltet, derart, dass die Module keine Sensorelemente mit identischen Farbfiltern umfassen.
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Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist bevorzugt als Bildsensor ausgestaltet und kann insbesondere in einer optischen Erfassungsvorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt werden, d.h. beispielsweise als Bildsensor in einer Fahrzeugkamera.
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Weitere Vorteile sowie optionale Ausgestaltungen gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigt
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1: eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung.
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2: eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1. Die Darstellung zeigt dabei schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung von einzelnen Sensorelementen R, G, B, CL der Sensoranordnung 1. Bei der Sensoranordnung 1 aus 1 kann es sich insbesondere um die Anordnung von Sensorelementen R, G, B, CL eines Bildsensors bzw. eines Bildaufnahmeelements handeln, der in einer Kamera hinter einem Abbildungssystem, z.B. einem Objektiv mit einer oder mit mehreren Linsen, angeordnet ist.
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Bei der Kamera kann es sich insbesondere um eine Kamera in einem Fahrzeug handeln, die zur Umsetzung von Fahrerassistenzfunktionen Bilder aus dem Fahrzeuginnenraum oder der Fahrzeugumgebung erfasst. Die Sensoranordnung 1 aus 1 umfasst eine Vielzahl von rasterförmig angeordneten und für elektromagnetische Strahlung sensitiven Sensorelementen R, G, B, CL, z.B. lichtempfindliche Fotodioden bzw. einzelne CCD-Sensorelemente. Die Sensorelemente R, G, B, CL sind in diesem Fall matrixförmig in Zeilen und Spalten nebeneinander angeordnet. Die Sensorelemente R, G, B, CL umfassen dabei wiederum Sensorelemente R, G, B eines ersten Typs und Sensorelemente CL eines zweiten Typs. Die Sensorelemente R, G, B des ersten Typs sind jeweils mit einem Farbfilter ausgestaltet und entsprechend im sichtbaren Lichtspektrum (sichtbarer Spektralbereich) nur für elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich des sichtbaren Spektralbereichs sensitiv. Darüber hinaus können die Sensorelemente R, G, B des ersten Typs für elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im nicht sichtbaren Spektralbereich sensitiv sein, insbesondere für Infrarotstrahlung und/oder für Ultraviolettstrahlung. Der sichtbare Spektralbereich von elektromagnetischer Strahlung bzw. des elektromagnetischen Spektrums wird auch allgemein als Lichtspektrum oder Farbspektrum bezeichnet und reicht bekanntermaßen von ungefähr 380nm bis 780nm. Angrenzend an den sichtbaren Spektralbereich befinden sich die nicht sichtbaren Spektralbereiche von Ultraviolettstrahlung, bekanntermaßen in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 100nm bis 380nm, sowie von Infrarotstrahlung, bekanntermaßen ein einem Wellenlängenbereich von ungefähr 780nm bis 1μm. Die Farbfilter der Sensorelemente R, G, B des ersten Typs entsprechen in Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 entsprechend 1 den drei Grundfarben (Spektralfarben) Rot(R), Grün(G) und Blau(B). Jedes der Sensorelemente R, G, B erfasst demnach im sichtbaren Lichtspektrum nur elektromagnetische Strahlung aus dem der jeweiligen Farbkomponente zuzuordnenden Wellenlängenbereich. Darüber hinaus können die Sensorelemente R, G, B elektromagnetische im nicht sichtbaren Spektralbereich erfassen. Die Sensorelemente CL des zweiten Typs sind bevorzugt ohne Farbfilter ausgestaltet und sind für elektromagnetische Strahlung im gesamten sichtbaren Lichtspektrum sensitiv, d.h. für den gesamten Spektralbereich. Darüber sind die Sensorelemente CL des zweiten Typs vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im nichtsichtbaren Spektralbereich sensitiv, insbesondere für Infrarotstrahlung und/oder für Ultraviolettstrahlung. Erfindungsgemäß sind die Sensorelemente R, G, B des ersten Typs mit einem Sperrfilter IR für elektromagnetische Strahlung in wenigstens einem Bereich des nichtsichtbaren Spektralbereichs ausgestaltet. In Ausgestaltung gemäß 1 handelt es sich bei dem nichtsichtbaren Spektralbereich, für den die Sperrfilter IR der Sensorelemente R, G, B des ersten Typs elektromagnetische Strahlung sperren, um den Wellenlängenbereich von Infrarotstrahlung. In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 gemäß 1 sind die Sensorelemente CL des zweiten Typs rasterförmig zwischen den Sensorelementen R, G, B des ersten Typs angeordnet, wobei in ungeradzahligen Zeilen jeweils abwechselnd Sensorelemente R, G des ersten Typs angeordnet sind, die aufgrund deren Farbfilter im sichtbaren Lichtspektrum für rotes bzw. grünes Licht sensitiv sind, wohingegen sich in den geradzahligen Zeilen Sensorelemente B des ersten Typs, die aufgrund deren Farbfilter im sichtbaren Lichtspektrum für blaues Licht sensitiv sind, und Sensorelemente CL des zweiten Typs, die für Licht im gesamten sichtbaren Lichtspektrum sensitiv sind, abwechseln. Weiterhin sind aufgrund der Ausgestaltung der Sensorelemente R, G, B des ersten Typs mit einem Infrarot-Sperrfilter IR nur die Sensorelemente CL des zweiten Typs sensitiv für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von Infrarotstrahlung. Die rasterförmige Anordnung gemäß 1 besteht also aus einer Vielzahl von identischen Modulen M, die jeweils vier Sensorelemente R, G, B, CL umfassen, die in einer quadratischen Matrix in 2×2 Anordnung angeordnet sind. Jedes Modul M wird dabei aus drei Sensorelementen R, G, B des ersten Typs und einem Sensorelement CL des zweiten Typs gebildet. Weiterhin sind die Sensorelemente R, G, B des ersten Typs innerhalb eines Moduls (M) mit unterschiedlichen Farbfiltern ausgestaltet. Die identischen Module M sind regelmäßig in Zeilen und Spalten nebeneinander angeordnet und bilden damit die erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 in Ausgestaltung entsprechend 1. Die Sensorelemente R, G, B, CL könnten erfindungsgemäß innerhalb der Module M auch andere Positionen annehmen, d.h. eine andere Verteilung annehmen, und mit anderen Farbfiltern ausgestaltet sein.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1 mit rasterförmig verteilten Sensorelemente R, G, B, CL. Die Sensoranordnung 1 umfasst dabei Vielzahl an Modulen M aus jeweils mindestens einem Sensorelement R des ersten Typs und mindestens einem Sensorelement CL des zweiten Typs. Entsprechend der Ausgestaltung aus 1 sind die Sensorelemente R des ersten Typs mit Farbfiltern und Infrarot-Sperrfiltern IR ausgestaltet, wohingegen die Sensorelemente CL des zweiten Typs für das gesamte sichtbare Lichtspektrum sowie für Infrarotstrahlung sensitiv sind. In Ausgestaltung gemäß 2 sind die Module M rasterförmig nebeneinander anordnet, wobei jedes Modul M genau ein Sensorelemente R des ersten Typs und ein Sensorelemente CL des zweiten Typs umfasst und wobei es sich jeweils um Sensorelemente R mit demselben Farbfilter handelt, in diesem Fall für die Spektralfarbe Rot.
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Die Sensoranordnung 1 gemäß den 1 und 2 kann beispielsweise als CMOS-Bildsensor aufgebaut sein, mit einer unteren Schicht matrixförmig angeordneter und lichtempfindlicher Fotodioden, einer darüber liegenden Zwischenschicht mit einzelnen den Fotodioden zugeordneten Farbfiltern und einer darüber liegenden Mikrolinsenstruktur. Grundsätzlich ist jede mögliche und bekannter Aufbau eines Bildsensors, insbesondere eines CCD- oder CMOS-Bildsensors möglich, wobei der Bildsensor mit einer erfindungsgemäßen Anordnung von Sensorelementen R, G, B, CL, beispielsweise entsprechend den 1 und 2, und mit einer beliegen Auflösung (Anzahl an Sensorelementen) ausgestaltet sein kann. Die in den 1 und 2 dargestellten Colorfilterarray-Muster (Farbfilter-Verteilung) sind nur als Beispiele zu verstehen. Die Farb- und Clear-Pixel können auch anders angeordnet werden, es können andere Farben gewählt werden oder Farben weggelassen werden. Auch muss nicht jede Sorte Pixel gleich oft vertreten sein. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen. Auf vorteilhafte Weise eingesetzt werden kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung beispielsweise dann, wenn sowohl eine gute Farberkennung als auch eine hohe Empfindlichkeit gewünscht sind, z.B. Fahrerassistenzsysteme wie Verkehrszeichenerkennung, Fernlichtassistent, insbesondere dann, wenn das Kamerabild für verschiede Funktionen zur Verfügung steht, die oft unterschiedliche Anforderungen (Farberkennung, Empfindlichkeit bei Nacht) haben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensoranordnung
- R, G, B
- Sensorelemente des ersten Typs
- CL
- Sensorelemente des zweiten Typs
- IR
- Infrarot-Sperrfilter
- M
- Modul
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3021470 C2 [0005]
- DE 102005047127 A1 [0007]
- DE 102009036595 A1 [0009]
