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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamerasystem für den Einsatz in einem Fahrzeug zur gleichzeitigen Erkennung von Regen auf dessen Windschutzscheibe und zur Überwachung der Umgebung. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem solchen Kamerasystem.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist grundsätzlich bekannt Kamerasysteme bei Fahrzeugen zur Überwachung der Umgebung einzusetzen. Zum Beispiel werden solche Kamerasysteme verwendet, um die Umgebung hinsichtlich Verkehrszeichen zu überwachen und auszuwerten. Auch eine Spurüberwachung und eine Abstandsüberwachung zu umgebenden Objekten ist bereits mit Kamerasystemen durchgeführt worden. Darüber hinaus ist es bekannt, dass Regensensoren eingesetzt werden, um die Scheibenwischertätigkeit auf der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs zu regeln.
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Problematisch bei den bekannten Systemen ist es, dass das Kamerasystem für die Überwachung der Umgebung separat von dem Regensensor ausgebildet ist. Dies erhöht zum einen die Komplexität des Gesamtsystems und zum anderen dessen Kosten. Eine Kombination der Erkennung von Regentropfen auf der Windschutzscheibe zur Regelung eines Scheibenwischers mit einem bekannten Kamerasystem ist bisher nicht bekannt. Auch würde eine solche Kombination zu Problemen führen, da für die Überwachung der Umgebung ein Schärfebereich zwischen 3 und 30 Metern und für die Überwachung der Windschutzscheibe ein Schärfebereich im Nahbereich vor der Kamera notwendig ist. Der Nahbereich ist dabei insbesondere als Abstand von 10 bis 50 cm, z.B. 30 cm, vor der Kamera definiert.
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Insbesondere problematisch ist dabei, dass für die kameratechnische Erkennung von Regen auf der Windschutzscheibe ein ausreichend großer Bereich der Windschutzscheibe überwacht werden muss. Um dies zu gewährleisten, ist ein relativ großer Abstand zwischen der Kamera und der Windschutzscheibe notwendig, was wiederum den bekannten Einsatzorten für solche Kamerasysteme und damit den baulichen Anforderungen widerspricht.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend genannten Nachteile bekannter Systeme für die Erkennung von Regen auf der Windschutzscheibe und zur Überwachung der Umgebung bei Fahrzeugen zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kamerasystem für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem Kamerasystem zur Verfügung zu stellen, welches Kamerasystem bei geringem Bauvolumen in der Lage ist gleichzeitig sowohl Regen auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu erkennen, als auch dessen Umgebung zu überwachen.
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Gelöst wird die voranstehende Aufgabe durch ein Kamerasystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kamerasystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Ein erfindungsgemäßes Kamerasystem ist für den Einsatz in einem Fahrzeug zur gleichzeitigen Erkennung von Regen auf dessen Windschutzscheibe und zur Überwachung der Umgebung ausgelegt. Es weist eine Kamera mit einem Kameraobjektiv und einem Bildsensor auf. Das Kameraobjektiv kann dabei unterschiedlich komplexe optische Einrichtungen vorsehen, um einfallendes Licht auf den Bildsensor zu leiten. Der Bildsensor ist vorteilhafterweise ein digitaler Bildsensor, der entweder Stand- oder aber Bewegt-Bilder aufnehmen kann. Dabei kann die Kamera selbst bereits mit einer Auswertevorrichtung zur Erzeugung des Abbildes ausgestattet oder aber mit einer solchen in signalkommunizierender Weise verbunden sein.
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Ein erfindungsgemäßes Kamerasystem weist weiter ein Spiegelsystem mit wenigstens einem ersten Spiegel und zumindest einem zweiten Spiegel auf. Nachfolgend wird die Erfindung zum Teil anhand eines ersten und eines zweiten Spiegels beschrieben. Die folgende Beschreibung schließt aber auch Kamerasysteme mit zumindest einem zweiten Spiegel und wenigstens einem ersten Spiegel ein. Diese Spiegel sind derart angeordnet, dass sie einen Strahlengang von einem überwachten Bereich der Windschutzscheibe zum ersten Spiegel, von diesem zum zweiten Spiegel und von diesem durch das Kameraobjektiv auf einen ersten Teilbereich des Bildsensors definieren. Mit anderen Worten wird durch den Strahlengang ein Abbild eines überwachten Bereiches der Windschutzscheibe auf dem Bildsensor erzeugt. Dabei nimmt der überwachte Bereich in seiner Abbildung auf dem Bildsensor jedoch nur einen ersten Teilbereich desselben ein. Der restliche Bereich des Bildsensors steht somit weiter für eine Primäraufgabe der Kamera zur Verfügung. So ist es möglich, dass in dem ersten Teilbereich des Bildsensors die Erkennung von Regen auf dessen Windschutzscheibe, insbesondere für den überwachten Bereich der Windschutzscheibe, durchgeführt wird. Der restliche Bereich dient zur Ausübung einer Primärfunktion, also zum Beispiel der Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere für die Ausübung einer Verkehrszeichenerkennung, einer Abstandskontrolle oder eines Spurhalteassistenten.
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Um in der Lage zu sein ein erfindungsgemäßes Kamerasystem mit möglichst kleinem Bauraum herstellen zu können, ist erfindungsgemäß die Strecke entlang des Strahlengangs zwischen dem zumindest einen zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv kleiner als die Strecke entlang des Strahlengangs zwischen dem zumindest einen zweiten Spiegel und dem überwachten Bereich. Das bedeutet, dass die Strecke, die ein Lichtstrahl ausgehend von dem überwachten Bereich bis zum zweiten Spiegel zurücklegt, länger ist, als die Strecke, die dieser Lichtstrahl nachfolgend vom zweiten Spiegel bis zum Kameraobjektiv zurücklegt. Die Strecke zwischen dem überwachten Bereich und dem zweiten Spiegel passiert dabei den ersten Spiegel und der Strahl wird umgelenkt.
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Aufgrund einer erfindungsgemäßen Ausbildung dieser Streckenverhältnisse ist es möglich, dass der zweite Spiegel sehr nahe vor dem Kameraobjektiv angeordnet werden kann. Das Kameraobjektiv und der zweite Spiegel benötigen somit in ihrer Kombination einen sehr geringen Bauraum. Da es für eine Abbildung eines besonders großen überwachten Bereich der Windschutzscheibe darauf ankommt, dass die Strecke zwischen dem zweiten Spiegel und diesem überwachten Bereich möglichst groß gewählt wird, kann der erste Spiegel im Wesentlichen frei im Bereich des Strahlengangs zwischen dem zweiten Spiegel und dem überwachten Bereich angeordnet werden. Es ist mit anderen Worten für die Erfindung in einem ersten Schritt unerheblich, in welcher Weise sich die Strecke auf Teilstrecken zwischen dem überwachten Bereich und dem ersten Spiegel sowie zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel aufteilt. Insbesondere ist jedoch die Strecke entlang des Strahlengangs zwischen dem zumindest einen zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv kleiner als der Abstand zwischen dem zumindest einen zweiten Spiegel und dem wenigsten einen ersten Spiegel und/oder kleiner als der Abstand zwischen dem wenigstens einen ersten Spiegel und dem überwachten Bereich.
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Insbesondere wird eine Aufteilung der Gesamtstrecke des Strahlengangs wie folgt vorgenommen. Wird der gesamte Strahlengang als eine Strecke von 100% definiert, so entfallen vorteilhafterweise auf den Strahlengang zwischen dem zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv weniger als 20%, insbesondere weniger als 15%, besonders bevorzugt weniger als 10%, der gesamten Strecke. Es entsteht also ein Teilungsverhältnis von 20:80, beziehungsweise 15:85, beziehungsweise 10:90.
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Durch die voranstehende Aufteilung, also die Minimierung des Abstandes zwischen dem zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv, kann trotz des kleinen Bauraums erzielt werden, dass durch die weitere Umlenkung mit Hilfe des ersten Spiegels eine entsprechend große Strecke zwischen dem zweiten Spiegel und der Windschutzscheibe zurückgelegt wird. Durch die freie Anordnenbarkeit des ersten Spiegels ist es wiederum möglich diesen insbesondere ebenfalls in der Nähe, also mit kurzem Streckenabstand in Richtung des Strahlenganges, von dem zweiten Spiegel anzuordnen. Dementsprechend können Kamera und Spiegelsystem gemeinsam eine kompakte Baueinheit bilden, die gemeinsam zum Beispiel in der Nähe des Dachhimmels eines Fahrzeugs anordbar ist. Trotz dieser Kompaktheit der Bauweise ist eine relativ lange Strecke zwischen dem zweiten Spiegel und dem überwachten Bereich der Windschutzscheibe ausführbar. Dies vergrößert den gesamten überwachten Bereich und verbessert die Tiefenschärfe für diese Abbildung. Mit anderen Worten kann durch die Vergrößerung des Abstandes zwischen dem zweiten Spiegel und dem überwachten Bereich der Windschutzscheibe ein ausreichend großer überwachter Bereich erzielt werden, sodass in gewünschter Weise eine einzige Kamera in der Lage ist, auf einem einzigen Bildsensor beide Funktionen, nämlich das Erkennen von Regen auf der Windschutzscheibe und das Überwachen der Umgebung, durchzuführen. Insbesondere handelt es sich bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem um ein Spiegelsystem, welches in der Lage ist, von dem zweiten Spiegel aus die Strahlen entlang des Strahlengangs im Wesentlichen parallel, also insbesondere afokal, dem Kameraobjektiv zuzuleiten.
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Auch der erste Teilbereich des Bildsensors kann unterschiedlich stark ausgeprägt sein. So ist es möglich, dass der erste Teilbereich des Bildsensors zwischen und 5 und 20% des Gesamtbereichs des Bildsensors ausmacht. Wird also zum Beispiel ein Bildsensor mit einer Auflösung von 500 Zeilen verwendet, so können zum Beispiel 50 Zeilen als erster Teilbereich definiert sein, auf welchen der Strahlengang über das Spiegelsystem eines erfindungsgemäßen Kamerasystems geleitet wird. Die Trennung zwischen den Teilbereichen auf den Bildsensor erfolgt dabei möglichst scharf, sodass keine oder im Wesentlichen keine Überlagerung der Bilder aus der Erkennung von Regen auf der Windschutzscheibe und der Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs stattfindet.
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Unter der Definition der Strecke entlang des Strahlengangs ist dabei die Strecke zu verstehen, die insbesondere die gemittelte Strecke eines Strahls entlang des Strahlengangs zwischen den einzelnen baulichen Komponenten darstellt. Insbesondere ist dabei also jeweils ein Abstand zwischen den einzelnen baulichen Komponenten, also dem überwachten Bereich, dem zumindest einen ersten Spiegel und dem zumindest einen zweiten Spiegel sowie dem Kameraobjektiv definiert.
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Der Abstand zwischen dem zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv ist dabei vorteilhafterweise minimiert, also auf ein bauliches Minimum reduziert. Da es sich aufgrund der im Wesentlichen parallelen, also afokalen, Ausbildung des Strahlengangs zwischen dem zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv um einen Strahlengang handelt, welcher für die Vergrößerung des zu überwachenden Bereiches auf der Windschutzscheibe keine Rolle spielt, ist eine Minimierung hier aus rein baulichen Gesichtspunkten möglich. Der zweite Spiegel ist also in erfindungsgemäßer Weise sehr nahe an dem Kameraobjektiv anordbar, sodass der gesamte Bauraum für ein erfindungsgemäßes Kamerasystem in dieser Weise minimiert werden kann.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können unter dem Begriff „Windschutzscheibe“ sämtliche Scheiben eines Fahrzeugs verstanden werden. Neben der vorderen Scheibe eines Fahrzeugs, durch welche der Fahrer die vor dem Fahrzeug liegende Straße betrachten kann, sind dementsprechend auch andere Scheiben des Fahrzeugs, wie zum Beispiel die Heckscheibe, Seitenscheiben oder Schiebedächer im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Windschutzscheiben denkbar. Bevorzugt handelt es sich jedoch um die Frontscheibe des Fahrzeuges.
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Der überwachte Bereich auf der Windschutzscheibe kann bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem sowohl direkt vor dem Kamerasystem, wie auch versetzt zu diesem liegen. Befindet sich das Kamerasystem zum Beispiel in der Mitte der Windschutzscheibe in der Nähe eines Rückspiegels eines Fahrzeugs, so ist es möglich, dass der überwachte Bereich direkt vor dem Kamerasystem beziehungsweise direkt unterhalb des Kamerasystems angeordnet ist. Jedoch ist es auch möglich, dass über das Spiegelsystem der überwachte Bereich in einem davon weiter beabstandeten Bereich der Windschutzscheibe, insbesondere in einer der Ecken der Windschutzscheibe, liegt. Dies hat den Vorteil, dass durch diese asymmetrische Anordnung der einzelnen Spiegel des Spiegelsystems die Strecke zwischen dem zweiten Spiegel und dem überwachten Bereich auf der Windschutzscheibe noch weiter maximiert werden kann, ohne dass eine bauliche Veränderung des Kamerasystems durchgeführt werden muss. So können durch ein asymmetrisches Ausbilden des Spiegelsystems die erfindungsgemäßen Vorteile noch besser erzielt werden.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem das Spiegelsystem derart ausgestaltet ist, dass der Strahlengang zwischen dem zumindest einen zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv parallel oder nahezu parallel verläuft. Unter parallelem Strahlengang ist ein sogenannter afokaler Strahlengang zu verstehen. Das bedeutet, dass eine Abbildung auf dem Bildsensor quasi im Unendlichen stattfindet. Diese verbesserte Optik ermöglicht es, die vom überwachten Bereich der Windschutzscheibe erhaltenen Strahlen in optisch optimaler Weise in die Kamera einzukoppeln.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem zumindest einer der Spiegel eine Krümmung, insbesondere eine sphärische Krümmung, aufweist. Das Vorsehen einer solchen Krümmung ermöglicht es, auch nicht-afokale, also nicht-parallele, Strahlen einzufangen und zu parallelisieren. Dies ermöglicht es einen im Wesentlichen parallelen oder vollständig parallelen Strahlengang zwischen dem zumindest einen zweiten Spiegel und dem Kameraobjektiv zu erzeugen. Darüber hinaus kann auf diese Weise ohne eine Veränderung des Abstandes zwischen dem gekrümmten Spiegel und dem überwachten Bereich der Windschutzscheibe dieser überwachte Bereich vergrößert werden. Mit anderen Worten kann der überwachte Bereich auf zwei Weisen aufgeweitet werden, nämlich zum einen durch das Vorsehen einer Krümmung für zumindest einen der beiden Spiegel und zum anderen durch die Vergrößerung des Abstandes zwischen dem zumindest einen zweiten Spiegel und dem überwachten Bereich der Windschutzscheibe.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem ein Beleuchtungssystem vorgesehen ist, das derart ausgestaltet ist, dass es den überwachten Bereich der Windschutzscheibe zumindest abschnittsweise beleuchten kann. Für ein solches Beleuchtungssystem ist zum Beispiel eine LED-Lichtquelle, insbesondere mittels eines Leuchtstabes, denkbar. Sie ist für Nachtfahrten einzusetzen oder wenn das Außenlicht nicht ausreicht den überwachten Bereich ausreichend mit Licht zu versorgen, sodass eine Erkennung von Regen auf der Windschutzscheibe auch bei Nachtfahrten oder schlechten Lichtverhältnissen durch die Verwendung des Beleuchtungssystems möglich wird.
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Bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem ist bei der Verwendung eines solchen Beleuchtungssystems, dieses vorteilhafterweise an wenigstens einem der beiden Spiegel angeordnet. Die Anordnung erfolgt dabei vorteilhafterweise derart, dass die beiden Spiegel auf ihren Spiegelflächen nicht oder vorzugsweise kaum beleuchtet werden. Mit anderen Worten erfolgt die Beleuchtung unabhängig von dem Strahlengang, der durch das Spiegelsystem selbst definiert wird.
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Auch kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem der zumindest eine zweite Spiegel sich innerhalb eines durch die Kamera definierten Erfassungsbereichs desselben befindet. Damit sperrt der zumindest eine zweite Spiegel sozusagen einen Teil dieses Erfassungsbereichs, welcher auch als Field of view bezeichnet wird, ab. Dieser Bereich des Erfassungsbereichs, der durch den zumindest einen zweiten Spiegel abgesperrt ist, ist also für die primäre Wahrnehmung der Kamera nicht mehr zugänglich. Dies kann von Vorteil sein, wenn eine besonders scharfe Trennung der einzelnen Teilbereiche auf dem Bildsensor gewünscht ist. So können auf diese Weise Überlagerungseffekte auf den Teilbereichen vermieden oder zumindest reduziert werden. Die Auswertung der einzelnen Bildinformationen, insbesondere derer im ersten Teilbereich des Bildsensors, wird auf diese Weise verbessert.
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Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem der wenigstens eine erste Spiegel vollständig oder im Wesentlichen vollständig außerhalb dieses Erfassungsbereichs vorliegt. Auf diese Weise kann über die beiden Spiegel eines erfindungsgemäßen Spiegelsystems der erste Spiegel unabhängig von dem Erfassungsbereich der Kamera ausgebildet sein, sodass keine Beeinträchtigung desselben stattfindet.
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Auch Vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kamerasystem der erste Teilbereich des Bildsensors einen Bereich zwischen 5 und 30%, insbesondere zwischen 7 und 15%, des gesamten Sensorbereiches des Bildsensors ausmacht. Damit wird definiert, dass der Hauptbereich des Bildsensors, also der zweite oder die weiteren Teilbereiche desselben, für die Primärnutzung vorbehalten bleiben.
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Ein erfindungsgemäßes Kamerasystem kann dahingehend weitergebildet sein, dass das Kameraobjektiv derart ausgestaltet ist, dass sich die Strahlengänge vom zumindest einen zweiten Spiegel durch das Kameraobjektiv und die Strahlengänge für die Überwachung der Umgebung durch das Kameraobjektiv auf dem Bildsensor nicht oder im Wesentlichen nicht überschneiden. Mit anderen Worten ist also eine besonders scharfe Trennung der einzelnen Teilbereiche auf dem Bildsensor gewünscht. Ein Überschneiden der einzelnen Teilbereiche und dementsprechend ein Überschneiden der jeweils vorliegenden Abbildung wird auf diese Weise reduziert beziehungsweise vermieden. Insbesondere bietet dies einen Vorteil, da in den Überschneidungsbereichen entweder eine aufwendigere Auswertung erfolgen müsste oder aber diese Überschneidungsbereiche der Auswertung nicht zugänglich wären.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug, aufweisend eine Windschutzscheibe und ein erfindungsgemäßes Kamerasystem. Ein derartiges Fahrzeug bringt dementsprechend die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich voranstehend für ein erfindungsgemäßes Kamerasystem erläutert worden sind.
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Nachfolgend wird mit anderen Worten kurz die vorliegende Erfindung nochmals beschrieben. Ein erfindungsgemäßer Aufbau eines Kamerasystems ermöglicht es, dass die optischen Voraussetzungen für das Kamerasystem mit kleinem Bauraum erfüllt sind. Insbesondere hat das kompakte erfindungsgemäße Spiegelsystem des Kamerasystems den Vorteil, dass auch ein Beleuchtungssystem sehr effizient integriert werden kann. Der optisch relevante Abstand zwischen Windschutzscheibe und dem zweiten Spiegel kann noch weiter verlängert werden, wenn der zweite und/oder der erste Spiegel links oder rechts neben dem Kameraobjektiv platziert wird, wodurch sich ein in horizontaler Perspektive asymmetrischer Aufbau ergibt. Ein derartiger asymmetrischer Aufbau ist insbesondere bei einem asymmetrischen Kameragehäuse für die Kamera von Vorteil. Dabei können die Spiegel eine deutlich komplexere Gestalt besitzen. Insbesondere sind die Spiegel in einer solchen Ausführungsform als Freiformflächen ausgebildet.
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Durch ein erfindungsgemäßes Kamerasystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Personen- oder Lastkraftfahrzeug, können aus optischen Gründen ein möglichst großer, scharfer Überwachungsbereich auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs und gleichzeitig eine sehr gute Auflösung erzielt werden. Dies wird durch die große Distanz von der Windschutzscheibenoberfläche bis zum zumindest einen zweiten Spiegel des Kamerasystems erzielt. Darüber hinaus ist durch die vorliegende Erfindung ein besonders kleiner Bauraum erzielbar, wodurch die Einsetzbarkeit eines erfindungsgemäßen Kamerasystems in einem Fahrzeug weiter erhöht wird.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen:
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1 in schematischem Querschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kamerasystems,
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2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kamerasystems im schematischen Querschnitt,
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3 eine schematische Darstellung der Abbildung auf einem Bildsensor und
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4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kamerasystems 10 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist im Inneren eines Fahrzeugs 100 eine Kamera 20 vorgesehen. Die Kamera 20 weist ein Kameraobjektiv 22 sowie einen Bildsensor 24 auf. Das Kameraobjektiv 22 ist dabei zum Beispiel mit unterschiedlichen optischen Linsen ausgestattet, um einfallendes Licht auf den Bildsensor 24 zu leiten. Der Kamera 20 ist dabei ein Erfassungsbereich 26, welcher auch als „Field of view“ bezeichnet wird, zuordenbar. Dieser hängt zum einen von der Ausbildung des Bildsensors 24 und zum anderen von der Ausbildung des Kameraobjektivs 22 ab.
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Eine Kamera 20 dieser Ausführungsform dient dem primären Nutzen, die Umgebung des Fahrzeugs 100 durch die Windschutzscheibe 110 zu überwachen. Die Überwachung kann zum Beispiel für die Regelung durch ein Abstandsassistenzsystem, ein Spurhalteassistenzsystem oder ein Verkehrszeichenüberwachungssystem verwendet werden.
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Durch eine sekundäre Funktion der Kamera 20 wird ein erfindungsgemäßes Kamerasystem 10 dieser Ausführungsform auch dahingehend ausgebildet, Regen auf der Windschutzscheibe 110 zu erkennen. Dies wird wie folgt durchgeführt.
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Ein Spiegelsystem 30 weist einen ersten Spiegel 32 und einen zweiten Spiegel 34 auf. Diese sind derart angeordnet, dass sich drei Teilstrecken A, B und C ergeben. Zwischen dem zweiten Spiegel 34 und dem Kameraobjektiv 22 befindet sich die Teilstrecke A. Zwischen den beiden Spiegeln 32 und 34 befindet sich die Teilstrecke B. Zwischen dem ersten Spiegel 32 und einem überwachten Bereich 112 auf der Windschutzscheibe 110 befindet sich die Strecke C. Diese drei Strecken oder Abstände haben unterschiedliche Auswirkungen für die Abbildung auf dem ersten Teilbereich 24a des Bildsensors 24.
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Bei der Strecke A handelt es sich um eine Strecke, die der Teil des Strahlengangs 60 ist, welcher im Wesentlichen parallele Strahlen, also afokale Strahlen, aufweist. Dies dient insbesondere der optimalen Einkopplung dieser Strahlen in das Kameraobjektiv 22. Die Streckenabschnitte B und C sind insbesondere nicht parallel, also teilweise gestreut. Dies hat zur Folge, dass durch die Aufweitung des Strahlengangs zwischen dem ersten Spiegel 32 und dem überwachten Bereich 112 der Windschutzscheibe 110 sowie zwischen den beiden Spiegeln 32 und 34 der überwachte Bereich 112 vergrößert wird.
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Insbesondere wird durch die kompakte Anordnung der beiden Spiegel 32 und 34 nahe bei der Kamera 20 eine kompakte Bauform des gesamten Kamerasystems 10 erzielt, wobei gleichzeitig ein ausreichend großer Abstand zwischen dem zweiten Spiegel 34 und dem überwachten Bereich 112 erhalten wird. Entscheidend für die vorliegende Erfindung ist also, dass die Strecke A minimiert ist, während die Summe der Strecken B und C maximiert wird. Dabei ist unerheblich, welche Verteilung zwischen den Strecken B und C eingenommen wird. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn auch die Strecke B klein gewählt wird, sodass sich im Ergebnis beide Spiegel 32 und 34 in der Nähe der Kamera 20 anordnen lassen. Durch diese Anordnung ist es möglich, zum Beispiel ein einziges Gehäuse vorzusehen, welches sowohl die Kamera 20, als auch das Spiegelsystem 30 aufnimmt. Die Strecke B entspricht vorteilhafter Weise der Strecke A.
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In 2 ist eine alternative Ausführungsform der Ausführungsform der 1 dargestellt. Diese unterscheidet sich dahingehend, dass einer der beiden Spiegel 32 und 34, nämlich der erste Spiegel 32, als sphärischer Spiegel ausgebildet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass beide Spiegel 32 und 34 oder aber nur der zweite Spiegel 34 als sphärischer Spiegel ausgebildet sind. Auch muss die Krümmung zumindest eines der beiden Spiegel nicht zwingend sphärisch sein, sondern kann auch komplexere Formen aufweisen. Das grundsätzliche Vorsehen einer solchen Krümmung bringt es mit sich, dass der Strahlengang 60 zwischen dem zweiten Spiegel 34 und dem überwachten Bereich 112 aufgeweitet wird. Bei der Ausführungsform der 2 befindet sich zwischen den beiden Spiegeln 32 und 34 sowie zwischen dem zweiten Spiegel 34 und dem Kameraobjektiv 22 der Strahlengang in einem im Wesentlichen parallelen beziehungsweise afokalen Zustand. Das Aufweiten des Strahlengangs 60 hat zusätzlich zu dem großen Abstand C die Wirkung, dass der überwachte Bereich 112 bei gleichbleibender Tiefenschärfe noch weiter vergrößert wird.
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In 3 ist ein Beispiel für die Abbildung auf dem Bildsensor 24 eines Kamerasystems 10 dargestellt. Der erste Teilbereich 24A wird dabei aus dem Strahlengang 60 über das Spiegelsystem 30 von dem überwachten Bereich 112 abgebildet. Der zweite Teilbereich 24b ist aus der Primärfunktion, also aus der direkten Überwachung mit Hilfe der Kamera 20 abgebildet. Beispielhaft sind ein Verkehrszeichen im zweiten Teilbereich 24b und Regentropfen aus dem überwachten Bereich 112 der Windschutzscheibe 110 im ersten Teilbereich 24a dargestellt. Eine nicht dargestellte Auswertevorrichtung dient dazu die beiden Teilbereiche gemeinsam oder unabhängig voneinander auszuwerten. Die Grenze zwischen den Teilbereichen 24a und 24b ist dabei vorteilhafterweise so scharf wie möglich gezogen. Mögliche Überlappungsbereiche zwischen den beiden Abbildungen werden vorteilhafterweise bei der Auswertung der Abbildung herausgefiltert.
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In 4 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 100 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Ein Kamerasystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere nach einer der Ausführungsformen der 1 und 2, ist im Inneren des Fahrzeugs hinter der Windschutzscheibe 110 angeordnet. Diese Windschutzscheibe 110 ist die Frontscheibe des Fahrzeugs 10. Das Kamerasystem 10 ist derart angeordnet, dass dessen Erkennungsbereich 26 durch die Windschutzscheibe 110 die Umgebung des Fahrzeugs 100 sowie einen überwachten Bereich 112 auf der Windschutzscheibe 110 aufnehmen kann.
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Die voranstehend genannten Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können Merkmale zu den einzelnen Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
