DE102012111878A1

DE102012111878A1 - Vorrichtung zur Beobachtung des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012111878A1
Application number: DE201210111878
Authority: DE
Inventors: Claudiu Sav
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: DE102012111878B4

Abstract

Vorrichtung zur Beobachtung eines rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs eines Fahrzeugs umfassend wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung, die zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung (7) aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs und zur Erzeugung von Bilddaten aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung (7) ausgebildet ist, sowie wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung, die im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtfeld eines Fahrzeugführers angeordnet und zur Wiedergabe der von der Bildaufnahmeeinrichtung erzeugten Bilddaten ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beobachtung des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs eines Fahrzeugs mittels wenigstens einer Bildaufnahmeeinrichtung und wenigstens einer Bildwiedergabeeinrichtung.
Fahrzeuge, insbesondere Personen- und Lastkraftwagen, werden heutzutage serienmäßig mit Außenspiegeln (auch als Seitenspiegel bezeichnet) und Innenrückspiegeln (auch als Rückspiegel bezeichnet) ausgestattet. Die Spiegel dienen dem Fahrzeugführer zur Beobachtung des rückwärtigen und seitlichen Bereichs des Fahrzeugs, beispielsweise beim Rückwärtsfahren, bei einem Spurwechsel oder beim Abbiegen.
Es wurde in der Vergangenheit bereits erkannt, dass die derzeit eingesetzten Außen- und Innenrückspiegel verschiedene Nachteile haben. Die Spiegel bieten meist nur einen sehr begrenzten Blickwinkel (Spiegelkegel) betreffend sowohl die Sicht nach hinten als auch seitlich des Fahrzeugs. Sogenannte "Tote Winkel" können nur über zusätzliche oder asphärische Spiegel ausgeglichen werden. Bei Dunkelheit sind die bekannten Außen- und Innenrückspiegel nur schlecht oder gar nicht verwendbar. Weiterhin kann es zu Blendungseffekten kommen, beispielweise durch die Frontscheinwerfer eines nachfolgenden Fahrzeugs, wenn helles Licht über die Spiegel direkt in die Augen des Fahrzeugführers reflektiert wird. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass der Fahrzeugführer jedes Mal kurzzeitig vom Verkehrsgeschehen abgelenkt ist, und zwar in dem Moment, wenn sich die Augen des Fahrzeugführers beim Blickwechsel, auf einen der Außenspiegel oder auf den Innenrückspiegel, an veränderte Objektentfernungen anpassen müssen, d.h. während der sogenannten Akkommodation (Anpassung der Brechkraft) der Augen. Als weitere wesentliche Nachteile, insbesondere von Außenspiegeln, ist deren negativer Einfluss auf das Design und die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs, insbesondere auf dessen Strömungswiderstand, zu nennen.
Aufgrund der verschiedenen Nachteile der bekannten Außen- und Innenrückspiegel von Fahrzeugen, existieren bereits Ansätze, welche die Spiegel durch ein System ersetzen, das aus einer Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Kamera, die Bilder aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs erfasst, und aus einer Bildwiedergabeeinrichtung besteht, beispielsweise ein Anzeigebildschirm, der im Sichtbereich des Fahrzeugführers angeordnet ist und laufend die von der Bildaufnahmeeinrichtung erfassten Bilder wiedergibt.
Die DE 10 2004 034 477 A1 zeigt beispielsweise ein System, mit zumindest einem Mittel zur Bildaufnahme und zumindest einem im Sichtfeld des Fahrzeugführers liegenden Mittel zur Bildwiedergabe, wobei das Bildwiedergabemittel flexibel auf den Fahrzeugführer oder Fahrzeuglenker ausrichtbar ist und das Mittel zur Bildaufnahme und das Mittel zur Bildwiedergabe in einem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere in einem Außenspiegelgehäuse, integriert sind.
Nachteilig bei dem in der DE 10 2004 034 477 A1 beschriebenen System ist jedoch die Tatsache, dass dieses vollständig, d.h. mit allen erforderlichen Einrichtungen, im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Dies wirkt sich, wie schon bei den bisher eingesetzten Außenspiegeln, nachteilig auf das Design und die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs aus. Zudem sind kostspielige und empfindliche Einrichtungen des Systems einer erhöhten Diebstahlgefahr sowie einer erhöhten Beschädigungsgefahr, beispielsweise bei einem Unfall des Fahrzeugs oder auch bei leichteren Parkremplern, ausgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beobachtung des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs eines Fahrzeugs anzugeben, bei der die Nachteile der bislang eingesetzten Außen- und Innenrückspiegel weitgehend vermieden werden und welche insbesondere eine bessere Lösung angibt, als die hierzu bereits bekannten Lösungsansätze.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung 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.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, die Beobachtung des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs eines Fahrzeugs mit einem System zu realisieren, das wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung und wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung umfasst. Ein wesentlicher Unterschied zu den bereits bekannten Lösungsansätzen ist die Tatsache, dass die Bildaufnahmeeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass diese erste und zweite optische Mittel umfasst, wobei die ersten optischen Mittel im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet sind, beispielsweise im Außenbereich an der Fahrzeugtür, d.h. insbesondere dort, wo normalerweise der Außenspiegel angebracht ist, und wobei die zweiten optischen Mittel hingegen im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sind, beispielsweise innerhalb der Türverkleidung. Die ersten optischen Mittel sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese in ihrer Funktionsweise einem Periskop ähneln, insbesondere derart, dass elektromagnetische Strahlung von den ersten optischen Mitteln aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeug erfasst und, beispielsweise mittels wenigstens eines Lichtleiters oder mittels eines geeigneten Spiegelsystems, in den Innenraum des Fahrzeugs zu den zweiten optischen Mitteln weitergeleitet wird. Die zweiten optischen Mittel umfassen bevorzugt wenigstens ein Bildaufnahmeelement und elektronische Bildverarbeitungseinrichtungen zur Erzeugung von Bilddaten aus der so erfassten elektromagnetischen Strahlung, d.h. aus der von den ersten optischen Mitteln weitergeleiteten elektromagnetischen Strahlung. Die wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung kann beliebig im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtbereich des Fahrzeugführers angeordnet und zur Wiedergabe der von der Bildaufnahmeeinrichtung erzeugten Bilddaten ausgebildet sein.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Tatsache, dass störanfällige und kostspielige Elemente der Vorrichtung weitgehend im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sind. Das betrifft insbesondere die elektronischen Einrichtungen für die Bilderfassung, wie das Bildaufnahmeelemente und Bildverarbeitungseinrichtungen. Bei entsprechender Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zudem auch weitere Elemente, wie beispielsweise ein Objektiv oder einzelne Linsen der Bildaufnahmeeinrichtung, weitgehend im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Diese Elemente sind dadurch vor Diebstahl oder Beschädigungen besser geschützt. Erreicht wird dies im Wesentlichen dadurch, dass die elektromagnetische Strahlung aus dem zu beobachtenden Bereich über ein periskopartiges System in den Innenraum des Fahrzeugs den elektronischen Einrichtungen zur Bilderfassung zugeführt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht weiterhin darin, dass die Vorrichtung im Außenbereich nunmehr wesentlich kompakter ausgestaltet werden kann. Dadurch werden das Design und der Strömungswiderstand des Fahrzeugs weniger beeinflusst, was weitere Vorteile mit sich bringt. Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Tatsache, dass die Positionierung und Dimensionierung der Bildwiedergabeeinrichtung im Innenraum des Fahrzeugs im Wesentlichen frei erfolgen kann, so dass der Fahrer eine bessere und umfangreicher Sicht auf den rückwärtigen und seitlichen Bereich des Fahrzeugs erhält.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient, insbesondere dem Fahrzeugführer eines Fahrzeugs, zur Beobachtung eines rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs des Fahrzeugs, vorzugsweise des seitlichen und rückwärtigen Bereichs auf der linken oder rechten Seite des Fahrzeugs. Damit dient die erfindungsgemäße Vorrichtung im Wesentlichen derselben Funktion, wie die bekannten Außen- bzw. Innenrückspiegel von Fahrzeugen. Die Vorrichtung umfasst dabei wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung, die zur Erfassung von elektromagnetischer Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs und zur Erzeugung von Bilddaten aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist. Erfindungsgemäß umfasst die Bildaufnahmeeinrichtung dabei erste und zweite optische Mittel. Bei der Bildaufnahmeeinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Kamerasystem handeln, deren Einrichtungen in erste und zweite optische Mittel unterteilt sind. Bei den ersten optischen Mitteln handelt es sich dabei vorzugsweise um weniger komplexe Einrichtungen, wie optische Strahlformungselemente (z.B. Linsen) und optische Strahllenkungselemente (z.B. Spiegel oder Lichtleiter). Bei den zweiten optischen Mitteln handelt es sich hingegen vorzugsweise um komplexere Einrichtungen, wie Abbildungssysteme und elektronische Bildaufnahmeeinrichtungen (z.B. ein Bildsensor und Bildverarbeitungseinrichtungen). Die Bildaufnahmeeinrichtung kann zur Bilderfassung mit einem hohen Dynamikbereich ausgebildet sein, um auch bei einem breiten Helligkeitsspektrum eine hohe Bildqualität zu erreichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung, die im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtfeld des Fahrzeugführers angeordnet und zur Wiedergabe der von Bildaufnahmeeinrichtung erzeugten Bilddaten ausgebildet ist.
Die ersten optischen Mittel der Bildaufnahmeeinrichtung sind erfindungsgemäß im Wesentlichen im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet und zur Erfassung der elektromagnetischen Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs sowie zum Weiterleiten der erfassten elektromagnetischen Strahlung zu den zweiten optischen Mitteln ausgebildet. Unter dem Außenbereich des Fahrzeugs ist dabei insbesondere der Bereich außerhalb der Fahrzeugkarossiere zu verstehen, d.h. der äußere Bereich des Fahrzeugs bezogen auf dessen äußere Verkleidung. Unter der Anordnung im Wesentlichen im Außenbereich ist weiterhin eine solche Anordnung der ersten optischen Mittel zu verstehen, dass diese sich zumindest teilweise außerhalb des Fahrzeugs befinden bzw. weitgehend im Außenbereich angeordnet sind. Die ersten optischen Mittel dienen erfindungsgemäß zum Weiterleiten der aus dem Außenbereich des Fahrzeugs erfassten elektromagnetischen Strahlung zu den zweiten optischen Mittel, die im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sind. Daher können die ersten optischen Mittel zumindest teilweise auch im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Umfassen die ersten optischen Mittel beispielsweise einen Strahlleiter zum Weiterleiten der elektromagnetischen Strahlung, kann dieser vom Außenbereich in den Innenraum des Fahrzeugs geführt sein.
Die zweiten optischen Mittel der Bildaufnahmeeinrichtung sind erfindungsgemäß im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und zur Erfassung der von den ersten optischen Mitteln erfassten und weitergeleiteten elektromagnetischen Strahlung sowie zur Erzeugung von Bilddaten aus der so erfassten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet. Unter dem Innenraum des Fahrzeugs ist dabei insbesondere der Bereich innerhalb der Fahrzeugkarossiere zu verstehen, d.h. das Innere des Fahrzeugs bezogen auf dessen äußere Verkleidung.
Bei der wenigstens einen Bildwiedergabeeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Bildschirm bzw. ein elektronisches Display handeln, der bzw. das im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtfeld des Fahrzeugführers angeordnet ist. Die Bildwiedergabeeinrichtung ist dabei vorzugsweise mittels einer kabelgebundenen oder kabellosen Einrichtung zur Datenübertragung mit der wenigstens einen Bildaufnahmeeinrichtung verbunden und empfängt darüber die von der Bildaufnahmeeinrichtung erzeugten Bilddaten.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die ersten optischen Mittel wenigstens einen Lichtleiter. Bei dem Lichtleiter kann es sich beispielweise um einen aus Glasfasern bestehenden Lichtwellenleiter bzw. um ein Glasfaserkabel handeln. Als Lichtleiter können auch andere transparente Bauteile wie Fasern, Röhren oder Stäbe eingesetzt werden, beispielsweise aus Quarzglas oder Kunststoff, die Licht über kurze oder lange Strecken transportieren können. Die ersten optischen Mittel können weiterhin wenigstens eine Linse sowie eines oder mehrere weitere optische Elemente umfassen, insbesondere zur eingangsseitigen Erfassung der elektromagnetischen Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs und zur Einkopplung der elektromagnetischen Strahlung in den wenigstens einen Lichtleiter. Die ersten optischen Mittel können weiterhin ein Gehäuse umfassen, in dem der wenigstens eine Lichtleiter, die wenigstens eine Linse sowie das eine oder die mehreren weiteren optischen Elemente angeordnet sind. Das Gehäuse kann dabei im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet sein, insbesondere an der äußeren Fahrzeugverkleidung im Bereich einer Fahrzeugtür. Der wenigstens eine Lichtleiter ist dabei vorzugsweise derart in dem Gehäuse angeordnet, dass dieser die in den Lichtleiter eingekoppelte elektromagnetische Strahlung zu den zweiten optischen Mitteln der Bildaufnahmeeinrichtung, die im Innenraum des Fahrzeug angeordnet sind, weiterleitet bzw. transportiert.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die ersten optischen Mittel wenigstens zwei Spiegelelemente. Die Spiegelelemente sind dabei bevorzugt derart angeordnet, dass die Spiegelelemente, z.B. nach dem Funktionsprinzip eines Periskops, elektromagnetische Strahlung aus dem Außenbereich des Fahrzeugs, insbesondere aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs, in den Innenraum des Fahrzeugs zu den zweiten optischen Mitteln weiterleiten. Bei den Spiegelelementen kann es sich beispielsweise um Spiegel und/oder Prismen handeln, die in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet sind. Dabei sind die wenigstens zwei Spiegelelemente vorzugsweise derart in dem Gehäuse angeordnet, dass eines der Spiegelelemente elektromagnetische Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs erfasst und in Richtung des zweiten Spiegelelements lenkt, welches wiederum die elektromagnetische Strahlung in Richtung der zweiten optischen Mittel der Bildaufnahmeeinrichtung weiterleitet bzw. lenkt. Das erste Spiegelelement kann dabei im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet sein, wohingegen das zweite Spiegelelement im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist, so dass die elektromagnetische Strahlung vom ersten Spiegelelement durch die äußere Fahrzeugverkleidung hindurch zum zweiten Spiegelelement gespiegelt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die zweiten optischen Mittel wenigstens ein Bildaufnahmeelement. Bei dem wenigstens einen Bildaufnahmeelement kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Bildsensor handeln, insbesondere mit einer für elektromechanische Strahlung sensitiven Sensorfläche, beispielsweise ein CMOS- oder CCD-Bildsensor. Das Bildaufnahmeelement dient dabei zur Erfassung der von den ersten optischen Mitteln zu den zweiten optischen Mitteln weitergeleiteten elektromagnetischen Strahlung und zur Ausgabe von elektrischen Signalen in Abhängigkeit der erfassten elektromagnetischen Strahlung. Die Erzeugung von wiedergabefähigen Bilddaten erfolgt insbesondere mittels der elektronischen Bildverarbeitungseinrichtungen, welche ebenfalls Bestandteil der zweiten optischen Mittel sein können. Die zweiten optischen Mittel können zudem eines oder mehrere optische Strahlformungs- und Strahllenkungselemente umfassen, wie beispielsweise Linsen oder ein Abbildungssystem, z.B. ein Objektiv, das zur Abbildung der von den ersten optischen Mittel weitergeleiteten elektromagnetischen Strahlung auf der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements dient.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die ersten optischen Mittel wenigstens ein wasserabweisendes Frontelement auf, welches insbesondere im Eintrittsbereich der elektromagnetischen Strahlung angeordnet ist. Bei dem Frontelement kann es sich beispielweise um eine Linse oder ein Abdeckglas handeln, das mit einer wasserabweisenden Oberflächenstruktur oder einer wasserabweisenden Oberflächenbeschichtung ausgebildet ist. Das Frontelement kann insbesondere auch mit einem Ultraschall-System ausgebildet sein, das zur Beseitigung von feuchten Ablagerungen auf dem Frontelement dient. Hierdurch kann auf vorteilhafte Weise vermieden werden, dass aufgrund feuchter Ablagerungen wie Regen, Schnee, Schmutz oder Kondenswasser, die Erfassung der elektromagnetischen Strahlung mittels der ersten optischen Mittel beeinträchtigt wird. Unter der Anordnung im Eintrittsbereich ist insbesondere ein eingangsseitige Anordnung des wenigstens einen Frontelements zu verstehen, beispielsweise in einer Lichteinfallöffnung eines Gehäuses der ersten optischen Mittel, in die eingangsseitig die elektromagnetische Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs einfällt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung Einrichtungen zur Bildstabilisierung. Unter Einrichtungen zur Bildstabilisierung können im Allgemeinen verschiedene Verfahren zur Vermeidung von Verwacklungsunschärfe in Bildern verstanden werden, wobei optische, mechanische und elektronische Verfahren zur Bildstabilisierung existieren, die einzeln oder in Kombination in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz kommen können. Mechanismen zur optischen Bildstabilisierung können dabei sowohl in ein Abbildungssystem bzw. in ein Objektiv oder in ein Bildaufnahmeelement implementiert sein. Bei der Implementierung ins Abbildungssystem bzw. Objektiv handelt es sich bei den Einrichtungen in der Regel um stabilisierende Elemente, wie beispielsweise Prismen oder Linsen, die beweglich ausgestaltet sind, und die Bewegungen, welche über geeignete Sensoreinrichtungen erfasst werden, ausgleichen können. Bei der Implementierung in das Bildaufnahmeelement kann das Bildaufnahmeelement selbst beweglich ausgestaltet sein, beispielsweise derart, dass das Bildausnahmeelement in Abhängigkeit von erfassten Bewegungen elektromagnetisch derart bewegt wird, dass das Bild auf dem Bildaufnahmeelement still steht. Eine mechanische Bildstabilisierung kann durch eine geeignete Lagerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere durch eine bewegliche bzw. bewegungsgedämpfte Lagerung der gesamten Bildaufnahmeeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, erreicht werden. Bei der beweglichen Lagerung können erfasste Eigenbewegungen der Bildaufnahmeeinrichtung durch geeignete Gegenbewegungen ausgeglichen werden. Verfahren zur elektronischen Bildstabilisierung können auf einem Nachschärfen der erfassten bzw. erzeugten Bilder, beispielsweise mittels geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen, und/oder auf einer automatischen Empfindlichkeitserhöhung des Bildaufnahmeelements (auch als digitale Bildstabilisierung bezeichnet) basieren. Die Einrichtungen zur Bildstabilisierung sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise Bestandteil der Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere der zweiten optischen Mittel. Die Einrichtungen zur Bildstabilisierung dienen dabei insbesondere zum Ausgleich bzw. zur Kompensation von Eigenbewegungen des Fahrzeugs sowie von deren Auswirkung auf die erzeugten und von der Bildwiedergabeeinrichtung wiedergegebenen Bilddaten. Dadurch kann vermieden werden, dass Eigenbewegungen des Fahrzeugs, wie Wank-, Gier- und Nickbewegungen, die beispielsweise aufgrund von Fahrbahnunebenheiten entstehen, zu Verwacklungen und/oder Verzerrungen der wiedergegebenen Bilddaten und damit zu einer Beeinträchtigung des angezeigten Bildes führen.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung mit einem kollimierten Darstellungssystem bzw. einem kollimierten Sichtsystem ausgebildet. Hierzu kann die Bildwiedergabeeinrichtung mit einer gekrümmten Displayoberfläche ausgestaltet sein. Dadurch entsteht für den Fahrzeugführer ein besserer und realistischerer Tiefeneindruck bei der Beobachtung des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs des Fahrzeugs.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung zur automatischen Helligkeitsanpassung der wiedergegebenen Bilddaten ausgebildet. Die Helligkeitsanpassung erfolgt dabei insbesondere in Abhängigkeit einer erfassen Helligkeit der Fahrzeugumgebung. Die Helligkeitsanpassung kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Helligkeit der angezeigten Bilder weitgehend an die Helligkeit der Fahrzeugumgebung angepasst bzw. dieser angenähert wird. Die Erfassung der Umgebungshelligkeit kann sowohl über separate Lichtsensoren erfolgen, aber auch direkt mittels Auswertung der über die wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung erfassten elektromagnetischen Strahlung. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich die Augen des Fahrzeugführers, sowohl beim Blickwechsel auf die Bildwiedergabeeinrichtung aber auch beim Blickwechsel von der Bildwiedergabeeinrichtung auf das Verkehrsgeschehen vor dem Fahrzeug, weniger an jeweils unterschiedliche Lichtverhältnisse anpassen muss. Die Helligkeitsanpassung kann weiterhin derart erfolgen, dass bei Dunkelheit und bei schlechten Lichtverhältnissen die Helligkeit des angezeigten Bildes erhöht wird, um die Sicht für den Fahrzeugführer zu verbessern, sowie umgekehrt, dass bei sehr hellen Lichtverhältnissen oder Blendungseffekten, beispielsweise durch Frontscheinwerfer anderer Fahrzeuge, die Helligkeit des angezeigten Bildes verringert wird, um eine Irritation des Fahrzeugführer zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung derart ausgebildet, dass die Erfassung der elektromagnetischen Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs mit unterschiedlichen Belichtungszeiten erfolgen kann. Dies ermöglicht es, bei der Erzeugung der Bilddaten, bei Bedarf den Kontrast des gesamten Bildes oder bestimmter Bildbereiche anzupassen. Letzteres kann insbesondere dadurch erfolgen, indem aus zwei oder mehr mit unterschiedlicher Belichtungszeit aufgenommenen Einzelbildern, mittels Bildverarbeitung ein aus den Einzelbildern zusammengesetztes Gesamtbild erzeugt wird. Dabei können helle Bildbereiche, beispielsweise Frontscheinwerfer von nachfolgenden Fahrzeugen, abgedunkelt werden, indem Bilddaten bei kurzer Belichtungszeit verwendet werden, und umgekehrt können dunkle Bildbereiche, beispielsweise schlecht ausgeleuchtete Umgebungsbereiche bei Dunkelheit, aufgehellt werden, indem Bilddaten bei langer Belichtungszeit zur Bilderzeugung dieses Bereichs verwendet werden. Dadurch kann insbesondere eine für die Augen des Fahrzeugführers angenehmere Darstellung des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs des Fahrzeugs generiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese derart ausgebildet, dass mittels der wenigstens einen Bildwiedergabeeinrichtung eine Wiedergabe bzw. Anzeige des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs des Fahrzeugs mittels Bilddaten erfolgt, die eine Fokussierung auf eine große Objektentfernung und/oder die eine hohe Schärfetiefe aufweisen. Eine Fokussierung auf eine große Objektentfernung bedeutet, dass Objekte in großer Entfernung und damit eine weit entfernt liegende Schärfeebene bildscharf abgebildet wird. Eine hohe Schärfetiefe der Bilddaten bedeutet hingegen, dass Objekte auch noch über einen größeren (von der tatsächlichen Schärfeebene abweichenden) Entfernungsbereich mit hinreichender Bildschärfe abgebildet werden. Die Objektentfernung ist vorzugsweise derart gewählt, dass die bildscharf bzw. fokussiert abgebildete Objektentfernung im Wesentlichen der durchschnittlichen Objektentfernung entspricht, in der der Fahrzeugführer mit seinen Augen die vor dem Fahrzeug liegende Fahrzeugumgebung erfasst. Bei dieser Entfernung kann es sich beispielsweise um Entfernungen von 10, 20 oder auch 50 m handeln. Die durchschnittliche Objektentfernung, d.h. die durchschnittliche Entfernung, auf die der Fahrzeugführer mittels Akkommodation, d.h. mittels Anpassung der dynamischen Brechkraft seiner Augen, seinen Blick fokussiert, kann insbesondere von der Verkehrssituation und/oder vom befahrenen Straßentyp abhängen, so dass die in den Bilddaten fokussiert abgebildete Objektentfernung ebenfalls von diesen Faktoren abhängig gemacht werden kann. Beispielsweise kann bei geringerem Verkehrsaufkommen und/oder bei Autobahn- bzw. Überlandfahrt eine größere Objektentfernung gewählt werden, als bei höheren Verkehrsaufkommen (z.B. bei Stau oder Stop-and-Go Verkehr) und/oder bei Stadtfahrt bzw. bei Fahrt innerhalb einer Ortschaft. Hierdurch kann ebenfalls die Notwendigkeit der Akkommodation der Augen des Fahrzeugführers reduziert werden, wenn dieser seinen Blick zwischen dem Vorausbereich (d.h. Blick durch die Windschutzscheibe auf das Verkehrsgeschehen) und der Bildwiedergabeeinrichtung wechselt. Dadurch wird insbesondere der Zeitraum, während dem das Wahrnehmungsvermögen des Fahrzeugführers für das Geschehen vor dem Fahrzeug bzw. für das Verkehrsgeschehen im Seiten- und/oder Rückraum beeinträchtigt ist, verkürzt.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist mit wenigstens einer Vorrichtung nach einer der vorangehend ausgeführten Ausgestaltungen ausgebildet, d.h. insbesondere mit einer Vorrichtung umfassend wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung, die zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs und zur Erzeugung von Bilddaten aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, sowie wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung, die im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtfeld eines Fahrzeugführers angeordnet und zur Wiedergabe der von der Bildaufnahmeeinrichtung erzeugten Bilddaten ausgebildet ist, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung erste und zweite optische Mittel umfasst, und wobei die ersten optischen Mittel im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet und zur Erfassung der elektromagnetischen Strahlung aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs und zur Weiterleitung der elektromagnetischen Strahlung zu den zweiten optischen Mitteln ausgebildet sind, und wobei die zweiten optischen Mittel im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und zur Erzeugung von Bilddaten aus der von den ersten optischen Mitteln weitergeleiteten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Fahrzeug mit zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen ausgebildet, insbesondere mit jeweils einer Bildaufnahmeeinrichtung auf der linken und rechten Fahrzeugseite, beispielsweise im Bereich der Fahrer- und Beifahrertür. Weiterhin sind vorzugsweise zwei Bildwiedergabeeinrichtungen im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtfeld des Fahrzeugführers angeordnet. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung kann auch nur eine Bildwiedergabeeinrichtung für beide Vorrichtungen, d.h. zur Wiedergabe der von beiden Bildaufnahmeeinrichtungen erzeugten Bilddaten, verwendet werden. Erfindungsgemäß umfasst das Fahrzeug weiterhin keine Außenspiegel. Somit kann bei Ausbildung des Fahrzeugs mit zwei oder mehr der erfindungsgemäßen Vorrichtungen vollständig auf die Anordnung von Außen- bzw. Seitenspiegeln am Fahrzeug verzichtet werden. Das bedeutet, dass die Vorrichtung mit Bildaufnahme- und Bildwiedergabeeinrichtung die bislang in Fahrzeugen serienmäßig eingesetzten Außenspiegel ersetzt. Hierdurch werden verschiedene Vorteile erreicht, die eingangs bereits erwähnt und an dieser Stelle nicht im Detail wiederholt werden sollen.
Weitere Vorteile sowie optionale Ausgestaltungen gehen aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel und der dazugehörigen Zeichnung hervor. Das Ausführungsbeispiele ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt ein Beispiel für die Ausgestaltung und Anordnung einer Bildaufnahmeeinrichtung an einem Fahrzeug, welche Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beobachtung des seitlichen und/oder rückwärtigen Bereichs des Fahrzeugs sein kann. Die Figur zeigt insbesondere die Anordnung der Bildaufnahmeeinrichtung an einer äußeren Fahrzeugverkleidung 1, in diesem Fall an der äußeren Verkleidung 1 der Fahrzeugtür. Die Bildaufnahmeeinrichtung umfasst erfindungsgemäß erste optische Mittel 2, 3, 4, 5 sowie zweite optische Mittel 6 und ist zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung 7 aus einem seitlichen und rückwärtigen Bereich des Fahrzeugs sowie zur Erzeugung von Bilddaten aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung 7 ausgebildet. Die ersten optischen Mittel 2, 3, 4, 5 sind erfindungsgemäß im wesentlichem im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet und zur Erfassung und zur Weiterleitung der elektromagnetischen Strahlung 7 aus einem seitlichen und rückwärtigen Bereich des Fahrzeugs zu den zweiten optischen Mitteln 6 ausgebildet. Die zweiten optischen Mittel 6 sind erfindungsgemäß im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und zur Erzeugung von Bilddaten in Abhängigkeit der von den ersten optischen Mitteln 2, 3, 4, 5 erfassten und weitergeleiteten elektromagnetischen Strahlung 7 ausgebildet.
Die ersten optischen Mittel 2, 3, 4, 5 umfassen gemäß 1 ein Gehäuse bestehend aus mehreren Gehäuseelementen 3, 4, 5. Das erste Gehäuseelement 3 ist im Außenbereich angeordnet und mit einer Lichteinfallöffnung ausgebildet, in welcher ein Frontelement 2 angeordnet ist. Bei dem Frontelement 2 kann es sich beispielweise um eine Sammellinse oder ein Abdeckglas handeln. Das Frontelement 2 kann weiterhin mit einer wasserabweisenden Oberflächenstruktur und/oder Oberflächenbeschichtung ausgebildet sein. Das zweite und das dritte Gehäuseelement 4, 5 sind in 1 rohrförmig ausgestaltet und rechtwinklig zueinander angeordnet. In den beiden Gehäuseelementen 4, 5 kann beispielsweise ein Lichtleiter oder es können darin mehrere Spiegelelemente angeordnet sein. Der Lichtleiter bzw. die Spiegelelemente dienen dabei erfindungsgemäße zur Weiterleitung der eingangsseitig erfassten elektromagnetischen Strahlung 7 zu den zweiten optischen Mitteln 6. Ist in den Gehäuseelementen 4, 5 ein Lichtleiter angeordnet, dann kann im ersten Gehäuseelement 3 neben dem Frontelement 2 beispielweise ein Objektiv oder eine einzelne Sammellinse sowie ein Einkoppelelement angeordnet sein, zur Einkopplung der elektromagnetischen Strahlung 7 in den Lichtleiter. Sind in den Gehäuseelementen 4, 5 mehrere Spiegelelemente angeordnet, dann können diese wie in einem Periskop angeordnet sein und dementsprechend die elektromagnetische Strahlung 7 zu den zweiten optischen Mitteln 6 weiterleiten. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die ersten optischen Mittel 2, 3, 4, 5 im Wesentlichen im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet, in diesem Fall außerhalb der Verkleidung 1 der Fahrzeugtür. Dabei ragen die ersten optischen Mittel 2, 3, 4, 5 teilweise in den Innenraum des Fahrzeugs hinein. Das betrifft insbesondere das dritte Gehäuseelement 5, welches durch die Verkleidung 1 hindurchragt, um die elektromagnetische Strahlung 7 zu den zweiten optischen Mitteln 6 der Bildaufnahmeeinrichtung weiterleiten zu können. Die ersten optischen Mittel 2, 3, 4, 5 sind weiterhin ausrichtbar ausgebildet, wodurch deren Erfassungsrichtung verändert werden kann. Hierzu ist das erste Gehäuseelement 3 um eine erste Rotationsachse 8 drehbar gelagert, insbesondere relativ zum zweiten Gehäuseelement 4. Das zweite und dritte Gehäuseelement 4 und 5 sind steif miteinander verbunden und gemeinsam um eine zweite Rotationsachse 9 drehbar gelagert. Die Ausrichtung der ersten optischen Mittel 2, 3, 4, 5 kann beispielsweise manuell oder automatisch, sowie mechanisch und/oder elektromechanisch realisiert sein. Die zweiten optischen Mittel 6 können eines oder mehrere Bildaufnahmeelemente, beispielsweise CMOS- oder CCD- Bildsensoren, sowie eines oder mehrere Strahlformung bzw. Strahllenkungselemente umfassen, die in einem gemeinsamen Gehäuse im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Strahlformungs- bzw. Strahllenkungselemente können insbesondere als Abbildungssystem ausgestaltet sein, beispielsweise als Objektiv. Umfassen die ersten optischen Mittel 2, 3, 4, 5, einen Lichtleiter, wie beispielsweise ein Glasfaserkabel, zur Weiterleitung der elektromagnetischen Strahlung 7 vom Außenbereich in den Innenraum des Fahrzeugs zu den zweiten optischen Mitteln 6, können die zweiten optischen Mittel weiterhin ein Auskoppelelement zur Auskopplung der elektromagnetischen Strahlung 7 aus dem Lichtleiter umfassen. Die zweiten optischen Mittel 6 umfassen weiterhin bevorzugt Bildverarbeitungseinrichtungen zur Verarbeitung der, vom Bildaufnahmeelement in Abhängigkeit der erfassten elektromagnetischen Strahlung 7 erzeugten, elektrischen Signale, und zur Erzeugung von wiedergabefähigen Bilddaten. Die Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere die zweiten optischen Mittel, können erfindungsgemäß mittels einer kabelgebunden oder kabellosen Datenübertragungseinrichtung direkt mit einer Bildwiedergabeeinrichtung, die vorzugsweise im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtbereich des Fahrzeugführers angeordnet ist, verbunden sein und die erzeugte Bilddaten an die Bildwiedergabeeinrichtung weiterleiten.
Bezugszeichenliste

1: Äußere Fahrzeugverkleidung
2: Frontelement
3: Erstes Gehäuseelement
4: Zweites Gehäuseelement
5: Drittes Gehäuseelement
6: Zweite optische Mittel
7: Elektromagnetische Strahlung
8: Erste Rotationsachse
9: Zweite Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004034477 A1 [0005, 0006]

Claims

Vorrichtung zur Beobachtung eines rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs eines Fahrzeugs, umfassend – wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung, die zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung (7) aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs und zur Erzeugung von Bilddaten aus der erfassten elektromagnetischen Strahlung (7) ausgebildet ist, sowie – wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung, die im Innenraum des Fahrzeugs im Sichtfeld eines Fahrzeugführers angeordnet und zur Wiedergabe der von der Bildaufnahmeeinrichtung erzeugten Bilddaten ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Bildaufnahmeeinrichtung erste und zweite optische Mittel (2, 3, 4, 5, 6) umfasst, wobei – die ersten optischen Mittel (2, 3, 4, 5) im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet und zur Erfassung der elektromagnetischen Strahlung (7) aus dem rückwärtigen und/oder seitlichen Bereich des Fahrzeugs und zur Weiterleitung der elektromagnetischen Strahlung (7) zu den zweiten optischen Mitteln (6) ausgebildet sind und wobei – die zweiten optischen Mittel (6) im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und zur Erzeugung von Bilddaten aus der von den ersten optischen Mitteln (2, 3, 4, 5) weitergeleiteten elektromagnetischen Strahlung (7) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten optischen Mittel (2, 3, 4, 5) wenigstens einen Lichtleiter umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten optischen Mittel (2, 3, 4, 5) wenigstens zwei Spiegelelemente umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten optischen Mittel (6) wenigstens ein Bildaufnahmeelement umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten optischen Mittel (2, 3, 4, 5) wenigstens ein wasserabweisendes Frontelement (2) aufweisen, das im Eintrittsbereich der elektromagnetischen Strahlung (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend Einrichtungen zur Bildstabilisierung.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung mit einem kollimierten Darstellungssystem ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bildwiedergabeeinrichtung zur automatischen Helligkeitsanpassung der wiedergegebenen Bilddaten in Abhängigkeit einer erfassen Helligkeit der Fahrzeugumgebung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Erfassung der elektromagnetischen Strahlung (7) mit unterschiedlichen Belichtungszeiten ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, derart ausgebildet, dass mittels der wenigstens einen Bildwiedergabeeinrichtung eine Darstellung des rückwärtigen und/oder seitlichen Bereichs des Fahrzeugs mit Fokussierung auf eine große Objektentfernung und/oder mit einer hohen Schärfetiefe erfolgt.
Fahrzeug mit wenigstens einer Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug keine Außenspiegel umfasst.