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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 26. Dezember 2012 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/746,055, die durch Verweis hierin einbezogen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich auf eine Verbesserung der Leistung von Sichtsystemen in Fahrzeugen.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation in Bezug auf die vorliegende Offenbarung. Demgemäß sollen derartige Aussagen keinen Eintritt in den Stand der Technik bilden.
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Fahrzeugsysteme nutzen oft Sichtsysteme in Fahrzeugen bzw. fahrzeuggebundene Sichtsysteme, um Bilder aufzunehmen, die Sichtfelder nach hinten, nach vorne und/oder seitwärts eines betreffenden Fahrzeugs darstellen. Fahrzeuggebundene Sichtsysteme verwenden oft Fischaugen-Objektive bzw. -Linsen, die ein weites Panoramasichtfeld oder ein halbkugelförmiges Bild erzeugen. Während solche Linsen mit weitem Sichtfeld in erwünschter Weise eine weite Szene aufnehmen, sind sphärische oder andere optische Aberrationen innerhalb des aufgenommenen Bildes vorhanden. Zum Beispiel ist innerhalb des aufgenommenen Bildes ein verringerter Mittelbereich mit reduzierter Größe vorhanden. Es ist beispielsweise bekannt, Software zu nutzen, um den Mittelbereich des aufgenommenen Bildes durch Strecken zu vergrößern; jedoch ist die auf ein Detail pro Pixel bezogene Auflösung reduziert, nachdem das aufgenommene Bild gestreckt ist, um den Mittelbereich zu vergrößern.
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Bekanntlich wird, wenn gestreutes Licht auf eine horizontale Oberfläche wie zum Beispiel eine Straße oder Wasser trifft, ein großer Teil des Lichts mit horizontaler Polarisation reflektiert. Dieses horizontal polarisierte Licht erzeugt oft eine Blendung, die die Sichtbarkeit für das menschliche Auge reduziert. Die Aufbringung eines polarisierenden Materials auf eine Linse kann empfangenes horizontal polarisiertes Licht, das das menschliche Auge erreicht, dämpfen, um Kontrast und Wahrnehmung einer Szene zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines Bildes enthält mehrere Linsenelemente, die innerhalb eines Linsengehäuses koaxial umschlossen sind. Eines der Linsenelemente enthält ein asphärisches Linsenelement mit einem Oberflächenprofil, das dafür eingerichtet ist, einen gewünschten Bereich eines aufgenommenen Bildes zu verstärken bzw. zu verbessern. Zumindest ein blendungsreduzierendes Element, koaxial mit den mehreren Linsenelementen, empfängt Licht, nachdem das Licht sequentiell durch jedes der Linsenelemente gelangt ist. Ein Bilderzeugungschip empfängt das Licht, nachdem das Licht durch das zumindest eine blendungsreduzierende Element gelangt ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine beispielhafte Kameravorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, die eine Linse mit einem asphärischen Linsenelement, zumindest ein blendungsreduzierendes Element und einen Bilderzeugungschip enthält, die entlang einer Längsachse koaxial angeordnet sind;
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2 ein beispielhaftes asphärisches Linsenelement gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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3 das asphärische Linsenelement, das von der Kameravorrichtung von 1 genutzt wird, und ein durch die Kameravorrichtung unter Verwendung des asphärischen Linsenelements aufgenommenes Bild gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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4-1 das zumindest eine blendungsreduzierende Element von 1, das ein polarisiertes Element und ein photochromes Element enthält, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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4-2 eine nicht beschränkende Ausführungsform einer Draufsicht des photochromen Elements von 4-1 mit Teilen des photochromen Elements im abgedunkelten Zustand mit verschiedenen Abblendgraden gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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5 ein nicht beschränkendes Beispiel von direktem Licht von einer Lichtquelle und durch Reflexion in einer horizontalen Ebene teilweise polarisiertes Licht gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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6 ein nicht beschränkendes Beispiel eines farbempfindlichen Bilderzeugungschips gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
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7 eine beispielhafte nicht beschränkende Darstellung veranschaulicht, die eine Pixeldichte innerhalb eines aufgenommenen Bildes bezüglich eines Einfallswinkels des asphärischen Linsenelements von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend nun auf die Zeichnungen, worin die Darstellungen nur dazu dienen, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen zu veranschaulichen, und nicht dazu dienen, die selbigen zu beschränken, veranschaulicht 1 schematisch eine Kameravorrichtung 100, die eine Linse 20, einen Infrarot-(IR-)Sperrfilter 40, zumindest ein blendungsreduzierendes Element 41, ein Abdeckglas 42, einen Bilderzeugungschip 44 und eine Kameraplatine 46 enthält. Ein Linsengehäuse 30 umgibt die Linse 20, die mehrere Linsenelemente 22, 24, 25, 26 und 28 umfasst. Die mehreren Linsenelemente 22–28, der IR-Sperrfilter 40, das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41, das Abdeckglas 42, der Bilderzeugungschip 44 und die Kameraplatine 46 sind mit einer optischen Achse 150 koaxial. Es versteht sich, dass, obgleich die optische Achse 150 in der veranschaulichten Ausführungsform ”longitudinal” ist, da ein Kamerakoordinatensystem definiert ist, die optische Achse 150 jeden beliebigen Winkel von einem Ursprung basierend darauf einschließen kann, welches Koordinatensystem definiert ist. Zum Beispiel kann die optische Achse 150 von einer Fahrzeugrückseite ausgehen und einen Neigungswinkel etwas nach unten in Richtung auf den Boden einschließen, wenn ein Welt-Koordinatensystem definiert ist. Licht 102 von einer Lichtquelle gelangt sequentiell durch jedes der Linsenelemente 22–28, den IR-Sperrfilter 40, das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 und das Abdeckglas 42, bevor es beim Bilderzeugungschip 44 empfangen wird. In einer Ausführungsform ist das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 zwischen dem IR-Sperrfilter 40 und dem Abdeckglas 42 angeordnet, wobei das zumindest eine blendungsreduzierende Element auf dem Abdeckglas 42 bezüglich der optischen Achse 150 platziert ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Abdeckglas 42 auf dem Bilderzeugungschip 44 platziert. Obgleich der Ausdruck ”Glas” verwendet wird, um das Abdeckglas 42 zu beschreiben, versteht es sich, dass anstelle von Glas Polycarbonate oder Kunststoffe genutzt werden können. In einer anderen Ausführungsform ist das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 unter dem Abdeckglas 42 platziert. Man erkennt, dass das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 unter dem Abdeckglas 42 untergebracht wird, wenn das Abdeckglas 42 und das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 während einer Herstellung des Bilderzeugungschips 44 integriert werden, wohingegen das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 auf dem Abdeckglas platziert wird, wenn das Abdeckglas 42 und das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 nach Herstellung des Bilderzeugungschips 44 zusammengebaut werden. In einer anderen Ausführungsform kann das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 das Abdeckglas 42 ersetzen und auf dem Bilderzeugungschip 44 positioniert werden.
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In den hierin beschriebenen Ausführungsformen ist die Kameravorrichtung 100 dafür eingerichtet, ein Sichtfeld (FOV) hinter einem betreffenden Fahrzeug aufzunehmen; es sollte sich jedoch auch verstehen, dass die Kameravorrichtung 100 erweitert werden kann, um ein FOV vor dem betreffenden Fahrzeug und zu den Seiten des betreffenden Fahrzeugs aufzunehmen. In einer nicht beschränkenden beispielhaften Ausführungsform ist die Kameravorrichtung 100 dafür eingerichtet, 180°-FOV mit einer Abwärtsneigung in Richtung auf die Bodenfläche aufzunehmen, auf der ein betreffendes Fahrzeug fährt. Die Kameravorrichtung 100 kann Licht oder andere Strahlung empfangen und die unter Verwendung zum Beispiel eines von Sensoren mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) oder Sensoren aus komplementären Metalloxidhalbleitern (CMOS) Lichtenergie in elektrische Signale in einem Pixelformat umwandeln. Die Kameravorrichtung 100 kann innerhalb einer oder auf einer geeigneten Struktur montiert sein, die Teil des Fahrzeugs ist, wie zum Beispiel Stoßstangen, Spoiler, Kofferraumdeckel, Armaturenbrett, Grill, Seitenspiegel, Türverkleidungen etc., wie der Fachmann gut versteht und erkennt. Bilddaten von der Kameravorrichtung 100 können durch eine nicht transitorische Verarbeitungsvorrichtung 48 in Signalverbindung mit der Kameraplatine 46 verarbeitet werden, um ein Bild zu erzeugen, das auf beliebigen Anzeigeeinheiten des Fahrzeugs, einschließlich einer Anzeigevorrichtung 50 im Rückspiegel innerhalb des betreffenden Fahrzeugs angezeigt werden kann. In einer Ausführungsform ist die Anzeigevorrichtung 50 im Rückspiegel innerhalb einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) des Fahrzeugs integriert. In einer anderen Ausführungsform ist die Anzeigevorrichtung 50 im Rückspiegel innerhalb eines auf der Innenseite des betreffenden Fahrzeugs montierten Rückspiegels integriert.
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Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Ausdrücke meinen beliebige oder verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren aus der Gruppe: anwendungsspezifische(r) integrierte(r) Schaltkreis(en) (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), zentrale Verarbeitungseinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und zugeordnete Arbeitsspeicher und Storage-Einrichtung(en) (engl.: memory and storage) (Nurlese-, programmierbare Nurlese-, Direktzugriffs-, Festplatte, etc.), die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen ausführen, Schaltkreis(e) mit kombinatorischer Schaltungslogik, Eingabe/Ausgabe-Schaltungskreis(e) und Vorrichtungen, geeignete signalkonditionierende und Puffer-Schaltkreise und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Codes, Algorithmen und ähnliche Ausdrücke meinen beliebige Anweisungssätze, einschließlich Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Das Steuerungsmodul weist einen Satz Steuerungsroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu liefern. Routinen werden ausgeführt, wie zum Beispiel durch eine zentrale Verarbeitungseinheit, und dienen dazu, Eingaben von abfühlenden Vorrichtungen und anderen im Netzwerk verbundenen Steuerungsmodulen zu überwachen und Steuerungs- und Diagnoseroutinen auszuführen, um einen Betrieb von Stellgliedern zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Intervallen, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines andauernden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ dazu können Routinen als Antwort auf ein Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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Der Bilderzeugungschip 44 kann ein farbempfindlicher Bilderzeugungschip mit einer integrierten Schaltung aus einem Array von Pixelsensoren sein, die jeweils einen Photodetektor und einen aktiven Verstärker enthalten, oder der Bilderzeugungschip 44 kann ein Monochromsensor sein. In einer Ausführungsform ist der Bilderzeugungschip ein Sensor aus einem komplementären Metalloxidhalbleiter (CMOS). In einer anderen Ausführungsform ist der Bilderzeugungschip ein Sensor mit ladungsgekoppelten Bauelementen und ist an einer Kameraplatine der Kameravorrichtung montiert. Sowohl CCD- als auch CMOS-Sensoren arbeiten, indem eine lichtempfindliche Schaltungsanordnung verwendet wird, die auf Licht reagiert und analoge Signale als digitale Daten, das heißt das aufgenommene Bild, speichert. Der IR-Sperrfilter 40 kann genutzt werden, um Infrarotlicht in einem Wellenlängenbereich von Wellenlängen zu blockieren, die eine vorbestimmte Wellenlänge überschreiten. In einer Ausführungsform kann die Infrarotlicht blockierende vorbestimmte Wellenlänge 650 nm einschließen. Die vorbestimmte Wellenlänge ist jedoch nicht auf irgendeinen spezifischen Wert beschränkt und kann Wellenlängen von 680 nm oder 700 nm in anderen ins Auge gefassten Ausführungsformen enthalten.
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Ein CCD-Sensor ist eine lichtempfindliche analoge Vorrichtung, die Licht als eine kleine elektrische Ladung in jedem ihrer Pixel oder Zellen aufzeichnet. Eine CCD ist im Wesentlichen eine Ansammlung von CCD-Zellen. Die CCD-Schaltung kann mehrere Schichten von Kondensatoren (zum Beispiel Stufen) enthalten, um das analoge Signal, gesteuert durch ein Taktsignal, zu einem Array von Flipflops zum Speichern der Daten zu transportieren. Wenn Licht von einem CCD-Sensor empfangen wird, erfasst daher der CCD-Sensor eine elektrische Ladung demgemäß, wie viel Licht die bestimmte CCD-Zelle getroffen hat, wobei jede CCD-Zelle ihre Ladung zu ihrer Nachbarzelle und dann zu einem externen Schaltkreis übertragen kann. Ein Analog-Digital-Wandler kann genutzt werden, um die Ladung als ganze Zahl in einem Bereich zu lesen.
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In einem CMOS-Sensor weist jedes Pixel Nachbartransistoren auf, die die Analog-Digital-Umwandlung lokal durchführen. In einer Ausführungsform kann jedes Pixel ein Aktiv-Pixel-Sensor (APS) sein. Eine Bilderzeugungslogik ist auf dem CMOS-Sensor selbst integriert, was die Notwendigkeit eines zusätzlichen Schaltkreises beseitigt, der von CCD-Sensoren benötigt wird, um die Analog-Digital-Umwandlung durchzuführen. Folglich kann der Leistungsverbrauch zum Betreiben des CMOS-Sensors reduziert werden. Obgleich ein Design von CMOS-Sensoren aufgrund des integrierten Schaltkreises aufwändiger bzw. teurer als CCD-Sensoren sein kann, können CMOS-Sensoren auf einer Standard-Silizium-Produktionslinie kostengünstig hergestellt werden. Ein Nachteil von CMOS-Sensoren besteht darin, dass sie aufgrund des auf dem Sensor integrierten zusätzlichen Schaltkreises rauschanfälliger als CCD-Sensoren sind.
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In der veranschaulichten Ausführungsform von
1 enthält das Linsenelement
28 ein asphärisches Linsenelement. Bezug nehmend auf
2 ist ein beispielhaftes nicht beschränkendes asphärisches Linsenelement
280 gemäß der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulicht. Das asphärische Linsenelement
280 stellt asphärischen Linsen inhärente Oberflächenprofile dar. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält das asphärische Linsenelement
280 Oberflächenprofile, die nicht Abschnitte bzw. Teile einer Sphäre oder eines Zylinders sind. Das beispielhafte asphärische Linsenelement
280 kann mit Oberflächenprofilen wie durch folgende Gleichung [1] repräsentiert bestimmt werden.
wobei Z eine optische Achse mit einer Richtung ist,
Z(r) eine Verschiebung der Oberfläche aus dem Scheitelpunkt in der z-Richtung in einer Distanz r von der Achse ist,
r ein Radius vom Scheitelpunkt ist,
R ein Krümmungsradius ist,
κ eine konische Konstante ist und
α
i Koeffizienten repräsentiert, die eine Abweichung der Oberfläche von einer axialsymmetrischen Quadrikfläche, spezifiziert durch R und κ, beschreiben.
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Gleichung [1] ist als eine beispielhafte nicht beschränkende Gleichung vorgesehen, um gewünschte Oberflächenprofile des asphärischen Linsenelements 280 von 2 zu erreichen. Diese Offenbarung ist nicht auf eine Verwendung von Gleichung [1] beschränkt, wobei andere Gleichungen zum Darstellen des Oberflächenprofils des asphärischen Linsenelements 28 von 1 verwendet werden können, basierend auf Entwurfs- bzw. Designanforderungen, um den gewünschten Bereich innerhalb eines aufgenommenen Bildes zu verbessern bzw. zu verstärken. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck ”gewünschter Bereich” auf einen oder mehrere Bereiche eines aufgenommenen Bildes, wo es wünschenswert ist, eine auf ein Detail pro Pixel bezogene Auflösung zu erhöhen. Zum Beispiel kann das Oberflächenprofil des asphärischen Linsenelements 280 dahingehend ausgebildet sein, um den gewünschten Bereich innerhalb eines aufgenommenen Bildes zu vergrößern, was in diesem gewünschten Bereich eine erhöhte, auf ein Detail pro Pixel bezogene Auflösung zur Folge hat. Im Gegensatz dazu können durch eine einfache Linse aufgenommene Bilder einen verminderten und reduzierten Mittelbereich zur Folge haben, wobei Software anschließend genutzt wird, um das aufgenommene Bild zu strecken, so dass der Mittelbereich vergrößert werden kann, wenn das aufgenommene Bild angezeigt wird. Dieser vergrößerte Mittelbereich weist aufgrund einer die gleichen Details beschreibenden geringeren Pixeldichte oft eine verringerte, auf ein Detail pro Pixel bezogene Auflösung auf. Ausführungsformen sind hierin auf das asphärische Linsenelement 280 gerichtet, zum Beispiel asphärisches Linsenelement 28 von 1, das Oberflächenprofile enthält, die ausgewählt wurden, um einen gewünschten Bereich des angezeigten aufgenommenen Bildes zu verbessern. In einigen Ausführungsformen werden Oberflächenprofile ausgewählt, um periphere Bereiche des aufgenommenen Bildes zu vergrößern.
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3 veranschaulicht das von der Kameravorrichtung von 1 genutzte asphärische Linsenelement 28 und ein Bild 300, das von der Kameravorrichtung 100 unter Verwendung des asphärischen Linsenelements 28 aufgenommen wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung. In der veranschaulichten Ausführungsform ermöglicht das asphärische Linsenelement 28, dass das aufgenommene Bild 300 einen vergrößerten Mittelbereich enthält. Durch Ausbilden der Linse 20 von 1 mit dem asphärischen Linsenelement 28, das gewünschte Oberflächenprofile aufweist, die durch eine Gleichung wie zum Beispiel Gleichung [1] dargestellt werden, enthält das aufgenommene Bild 300 einen vergrößerten Mittelbereich mit einer Auflösung, die verglichen mit derjenigen eines Bildes mit einer Software, die darauf angewendet wird, um den Mittelbereich zu vergrößern, erhöht ist, wie oben in der nicht beschränkenden Ausführungsform von 2 beschrieben wurde.
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7 veranschaulicht eine beispielhafte, nicht beschränkende graphische Darstellung 700, die eine Pixeldichte innerhalb des aufgenommenen Bildes bezüglich eines Einfallswinkels der Linse 20 darstellt. Die horizontale x-Achse bezeichnet den Einfallswinkel (Grad) eines einfallenden, an der Linse 20 empfangenen Lichts bezüglich der optischen Achse 150. Das Pixeldichteprofil 702 repräsentiert die Pixeldichte bezüglich des Einfallswinkels des einfallenden, an der Linse 20 empfangenen Lichts. In der veranschaulichten, nicht beschränkenden Ausführungsform liegt die Pixeldichte bei einer Spitze, wenn der Einfallswinkel bei 20 Grad liegt. Man erkennt, dass die Oberflächenprofile des asphärischen Linsenelements ausgewählt werden können, um den Höchstwert der Pixeldichte zu erreichen, wenn der Einfallswinkel bei 20 Grad liegt, um den gewünschten Bereich des aufgenommenen Bildes zu verbessern.
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4 veranschaulicht das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 von 1, das ein polarisiertes Element 402 und ein photochromes Element 404 enthält, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das zumindest eine blendungsreduzierende Element 41 kann genutzt werden, um entweder das Abdeckglas 42 der Kameravorrichtung 100 von 1 zu ersetzen oder zu bedecken. In der veranschaulichten Ausführungsform können das polarisierte Element 402 und das photochrome Element 404 allein genutzt werden oder in einer Kombination, um eine Blendung zu reduzieren, die in Bildern erzeugt wird, die von der Kameravorrichtung 100 von 1 aufgenommen werden. Das polarisierte Element 402 und das photochrome Element 404 enthalten Materialien, die aus der Gruppe ausgewählt werden, welche besteht aus: Glas, Polycarbonate und Kunststoffe. In einem nicht beschränkenden Beispiel enthalten während einer Nachtfahrt aufgenommene Bilder oft Blendungen von Scheinwerfern anderer Fahrzeuge, die auf der Straße fahren. Außerdem kann eine Blendung in Bildern verstärkt werden, wenn die Kameravorrichtung 100 in eine Low-Angle-Lichtquelle wie zum Beispiel die Sonne oder andere starke Lichtquellen blickt. In einem anderen nicht beschränkenden Beispiel können nasse Straßenoberflächen aufgrund von Wetter und/oder Öl auf der Straßenoberfläche eine Blendung aus einer Reflexion auf dem Boden erhöhen. Das polarisierte Element 402 ist dafür ausgelegt, eine Blendung zu reduzieren, die aus teilweise polarisiertem Licht in einer horizontalen Fläche, zum Beispiel dem Boden, einer Wasseroberfläche oder einer nassen Straßenoberfläche, durch Reflexion resultiert.
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Das photochrome Linsenelement 404 kann genutzt werden, um eine Blendung in lokalen Flächen oder Bereichen innerhalb des aufgenommenen Bildes zu reduzieren. Wie hierin verwendet, kann der Ausdruck ”lokale Flächen” auf irgendeine von direkten Lichtquellen oder reflektiertes Licht verweisen, die eine Blendung im aufgenommenen Bild zeigen. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält das photochrome Element 404 ein Übergangsglas, das dafür ausgelegt ist, von einem klaren Zustand in einen abgedunkelten Zustand überzugehen, wenn es Licht ausgesetzt ist. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck ”abgedunkelter Zustand” auf einen Grad bzw. ein Ausmaß einer Abblendung, die auf das photochrome Linsenelement angewendet wird, und der Ausdruck ”klarer Zustand” bezieht sich darauf, dass auf das photochrome Element 404 keine Abblendung angewendet wird. Demgemäß dämpfen höhere Grade einer Abblendung die durchgelassene Lichtintensität, lassen zum Beispiel Lichtquellen weniger hell erscheinen. Wird das photochrome Element einmal nicht länger dem Licht ausgesetzt, zum Beispiel eine Lichtquelle wird entfernt, kann das photochrome Element 404 zum klaren Zustand zurückkehren.
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Weitere Ausführungsformen, die man sich vorstellt, schließen eine Aufbringung einer elektrochromen Schicht ein. Die elektrochrome Schicht kann unterhalb oder oberhalb des Abdeckglases 42 von 1 angeordnet sein. Die elektrochrome Schicht ist dafür ausgelegt, als Antwort auf einen starken Lichteinfall, zum Beispiel Sättigung, der von Photosensoren der elektrochromen Schicht festgestellt wird, in einen abgedunkelten Zustand überzugehen. In einer Ausführungsform werden ausgewählte Teile oder Fenster der elektrochromen Schicht, die mit eine Sättigung feststellenden Photosensoren verbunden sind, in den abgedunkelten Zustand übergeführt. Ansprechzeiten für die elektrochrome Schicht, die in den abgedunkelten Zustand übergeht, sind oft geringer als Ansprechzeiten für photochrome Elemente, um in abgedunkelte Zustände überzugehen. In einer Ausführungsform kann die Aufbringung der elektrochromen Schicht das photochrome Element 404 ersetzen.
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In einigen Ausführungsformen gehen nur entsprechende Teile des photochromen Elements 404, die eine Blendung anzeigendem Licht ausgesetzt sind, in den abgedunkelten Zustand über. Alle anderen Teile des photochromen Elements 404, die einem die Erzeugung einer Blendung anzeigenden Licht nicht ausgesetzt sind, bleiben im klaren Zustand. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ”eine Erzeugung von Blendung anzeigendes Licht” auf eine am entsprechenden Teil des photochromen Elements 404 empfangene Lichtintensität, die eine Intensitätsschwelle übersteigt. Außerdem kann der Grad einer Abblendung, bezogen auf den abgedunkelten Zustand, der am entsprechenden Teil des photochromen Elements 404 empfangenen Lichtintensität direkt proportional sein. Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck ”Lichtintensität” auf eine Rate, mit der sich Licht in einer gewissen Distanz von einer Lichtquelle aus über einen entsprechenden Teil des photochromen Elements 404 einer gegebenen Fläche ausbreitet. Die Lichtintensität ist indirekt proportional einer Distanz von der Lichtquelle zum photochromen Element 404. Zum Beispiel nimmt die Lichtintensität, mit der ein entsprechender Teil des photochromen Elements 404 von einer Lichtquelle belichtet wird, ab, wenn die Distanz zwischen dem photochromen Element 404 und der Quelle zunimmt. In einer Ausführungsform nimmt der Grad einer Abblendung an einem entsprechenden Teil des photochromen Elements 404 ab, wenn die Distanz zwischen dem photochromen Element 404 und der Quelle zunimmt. In einer anderen Ausführungsform nimmt der Grad einer Abblendung an dem entsprechenden Teil des photochromen Elements 404 zu, wenn die Distanz zwischen dem photochromen Element 404 und der Quelle abnimmt.
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Ferner ist die Lichtintensität direkt proportional einer Leistung der jeweiligen Lichtquelle, die das Licht aussendet. Zum Beispiel nimmt die Lichtintensität, mit der ein entsprechender Teil des photochromen Elements 404 von einer Lichtquelle belichtet wird, zu, wenn die Leistung der Quelle zunimmt. In einer Ausführungsform nimmt der Grad einer Abblendung an einem entsprechenden Teil des photochromen Elements 404 zu, wenn die Leistung einer jeweiligen Lichtquelle zunimmt. In einer weiteren Ausführungsform nimmt der Grad einer Abblendung an dem entsprechenden Teil des photochromen Elements 404 ab, wenn die Leistung der jeweiligen Lichtquelle abnimmt. Es versteht sich, dass die Leistung der jeweiligen Lichtquelle ein dominierenderer Faktor ist, der die Intensität der Lichtquelle beeinflusst, als die Distanz von der Lichtquelle zum photochromen Element 404.
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4-2 veranschaulicht eine nicht beschränkende Ausführungsform einer Draufsicht des photochromen Elements 402 von 4-1 mit Teilen des photochromen Elements im abgedunkelten Zustand mit verschiedenen Graden einer Abblendung, die darauf angewendet wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie vorher erwähnt wurde, können, wenn eine Lichtintensität, mit der das photochrome Element 404 von einer Quelle belichtet wird, eine Intensitätsschwelle übersteigt, entsprechende Teile des photochromen Elements 404, die dem empfangenen Licht ausgesetzt sind, vom klaren Zustand in den abgedunkelten Zustand übergehen. Ferner ist der Grad einer Abblendung, die an den entsprechenden Teilen im abgedunkelten Zustand angewendet wird, direkt proportional der darauf eingefallenen Lichtintensität. In der veranschaulichten Ausführungsform enthalten Teile 410 und 412 jeweilige Teile des photochromen Elements 402, die über eine Bestrahlung mit Lichtintensität von einer Quelle in den abgedunkelten Zustand übergegangen sind. In einem nicht beschränkenden Beispiel entsprechen Teile 410 Licht, das von einem ersten fahrenden Fahrzeug empfangen wurde, und Teile 412 entsprechen Licht, das von Scheinwerfern eines zweiten fahrenden Fahrzeugs empfangen wurde, wobei sowohl das erste als auch zweite fahrende Fahrzeug in jeweiligen Distanzen hinter einem betreffenden Fahrzeug, das die das photochrome Element 404 nutzende Kameravorrichtung 100 von 1 enthält, folgen. Der Grad einer Abblendung, die auf jeden der Teile 410 und 412 angewendet wird, wird durch das Ausmaß vertikaler Linien innerhalb der jeweiligen Teile 410 und 412 angezeigt, wobei mehr vertikale Linien einen höheren Abblendungsgrad anzeigen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Distanz zwischen dem zweiten fahrenden Fahrzeug und dem photochromen Element 402 geringer als die Distanz zwischen dem ersten fahrenden Fahrzeug und dem photochromen Element. Demgemäß ist der Grad einer Abblendung, die auf die Teile 412 angewendet wird, die dem von den Scheinwerfern des zweiten fahrenden Fahrzeugs empfangenen Licht entsprechen, größer als der Grad einer Abblendung, die auf Teile 410 angewendet wird, die dem von den Scheinwerfern des ersten fahrenden Fahrzeugs empfangenen Licht entsprechen. Der verbleibende Teil 414 arbeitet im klaren Zustand, wobei darauf keine Abblendung angewendet wird, da der verbleibende Teil 414 nicht einer die Intensitätsschwelle übersteigenden Lichtintensität ausgesetzt ist.
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Es versteht sich, dass obgleich die Distanz von der Lichtquelle ein Faktor bei einer Bestimmung des Grads einer Abblendung ist, die auf Teile des photochromen Elements angewendet wird, das Ausmaß bzw. der Grad einer Abblendung durch die Leistung der jeweiligen Lichtquelle dominiert wird. Zum Beispiel wird eine Lichtquelle mit starker Leistung wie zum Beispiel die Sonne, die in einer großen Distanz vom photochromen Element 404 ist, einen höheren Grad einer darauf angewendeten Abblendung zur Folge haben als eine Lichtquelle mit schwacher Leistung wie zum Beispiel ein Kerzenlicht in einer sehr geringen Distanz zum photochromen Element 404. Demgemäß kann der Grad einer Abblendung, die auf die entsprechenden Teile 410 und 412 angewendet wird, in Abhängigkeit von der Leistung der jeweiligen Lichtquellen variieren. Zum Beispiel, und in einem nicht beschränkenden Beispiel, würde, falls das erste vorhandene Fahrzeug plötzlich die Scheinwerfer von einem Zustand mit schwachem Strahl in einen Zustand mit starkem Strahl umschalten würde, der Wert der Intensität, die an den entsprechenden Teilen 410 empfangen wird, ansteigen, was erfordert, dass der Grad der auf den entsprechenden Teil 410 angewendeten Abblendung dementsprechend erhöht wird.
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Das beispielhafte photochrome Element 404 der 4-1 und 4-2 enthält entsprechende Teile, die einem eine Erzeugung einer Blendung anzeigenden Licht ausgesetzt sind, um in den abgedunkelten Zustand überzugehen, wobei nur entsprechenden Pixel des Bilderzeugungschips 44 gestattet wird, das durch das photochrome Element abgeblendete Licht zu empfangen. Die verbleibenden Pixel empfangen nicht abgeblendetes Licht, das durch den verbleibenden Teil 414 des photochromen Elements 404 im klaren Zustand gelangt. Demgemäß können hohe Lichtintensitätswerte nur an Pixel des Bilderzeugungschips abgeblendet werden, die zu den entsprechenden Teilen des photochromen Elements 404 gehören, die der Lichtintensität ausgesetzt sind. Folglich behalten die verbleibenden Pixel, die den Teilen des photochromen Elements 404 entsprechen, die nicht einem eine Erzeugung von Blendung anzeigenden Licht ausgesetzt sind, eine normale Bildhelligkeit und Details bei, ohne dass irgendein Abblendungseffekt darauf angewendet wird.
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Zurück verweisend auf 4-1 kann eine Ausführungsform nur das polarisierte Element 402 enthalten, das das Abdeckglas 42 ersetzt. In einer anderen Ausführungsform ist nur das polarisierte Element 402 auf dem Abdeckglas 42 und dieses bedeckend angeordnet oder ist unter dem Abdeckglas 42 angeordnet. In noch einer anderen Ausführungsform ersetzt nur das photochrome Element 404 das Abdeckglas 42. In noch einer weiteren Ausführungsform ist nur das photochrome Element 404 auf dem Abdeckglas 42 und dieses bedeckend oder unterhalb des Abdeckglases 42 angeordnet. In sogar noch einer weiteren Ausführungsform ersetzen sowohl das polarisierte Element 402 als auch das photochrome Element 50 das Abdeckglas 42. In noch einer weiteren Ausführungsform sind sowohl das polarisierte Element 402 als auch das photochrome Element 404 auf dem Abdeckglas 42 und dieses bedeckend oder unter dem Abdeckglas 42 angeordnet.
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5 veranschaulicht ein nicht beschränkendes Beispiel eines nicht polarisierten direkten Lichts 502 von einer Lichtquelle (zum Beispiel Sonne) 501 und teilweise polarisierten Lichts 504 in einer horizontalen Ebene durch Reflexion weg vom Boden 506. Der Boden 506 kann beispielsweise eine nasse oder vereiste Oberfläche sein. In dem nicht beschränkenden Beispiel können Sonnengläser 508, die ein polarisiertes Linsenelement enthalten, eine Blendung signifikant reduzieren, die aus dem teilweise polarisierten Licht 504 in der horizontalen Ebene durch Reflexion resultiert. Zum Beispiel kann das polarisierte Linsenelement dafür ausgelegt sein, nur vertikal polarisiertes Licht 510 durchzulassen, um das teilweise polarisierte Licht 504 in der horizontalen Ebene zu reduzieren. Außerdem können die Sonnengläser 508 Übergangsgläser sein, die ein photochromes Linsenelement enthalten, um eine Blendung und starkes Licht, das vom Licht 502 von der Lichtquelle 501 stammt, signifikant zu reduzieren. Zum Beispiel kann das photochrome Linsenelement so eingerichtet sein, dass es von einem klaren Zustand in einen abgedunkelten Zustand übergeht, wenn es dem Licht 502 ausgesetzt wird. Die gleichen Prinzipien können auf die Kameravorrichtung 100 von 1 angewendet werden, um eine Blendung von Scheinwerfern anderer Fahrzeuge auf der Straße in der horizontalen Ebene durch Reflexion von der Straßenoberfläche zu reduzieren.
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Eine Bewegungsunschärfe innerhalb aufgenommener Bilder kann aus langen Belichtungszeiten der Kameravorrichtung resultieren. Belichtungszeiten zeigen die Akkumulierung von von der Kameravorrichtung 100 empfangenem Licht an. Ein Ansatz, um eine Bewegungsunschärfe eines Bildes zu reduzieren, besteht darin, eine Bildbelichtungszeit zu reduzieren und die Bildempfindlichkeit zu verbessern. IR-Sperrfilter blockieren bzw. sperren IR-Licht. Falls kein IR-Sperrfilter (zum Beispiel IR-Sperrfilter 40 von 1) verwendet wird, wird eine Bildempfindlichkeit erhöht, die Farbtreue aber reduziert. Falls ein IR-Sperrfilter verwendet wird, wird die Bildempfindlichkeit reduziert, die Farbtreue aber beibehalten. Es versteht sich, dass eine erhöhte Bildempfindlichkeit aus der Transmission von IR-Licht zum Aufnehmen von Bildern während der Nacht oder anderer dunkler Umgebungsbedingungen erwünscht ist. Demgemäß ist es wünschenswert, die Farbtreue für Fahrbedingungen bei Tageslicht zu erhöhen und die Bildempfindlichkeit für Fahrbedingungen in der Nacht zu erhöhen oder zu steigern.
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6 veranschaulicht ein nicht beschränkendes Beispiel eines farbempfindlichen Bilderzeugungschips 600 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der farbempfindliche Bilderzeugungschip 600 enthält mehrere Farbpixel 602 und einen Bilderzeugungschip 604. Jedes der Pixel 602 ist jeweils zwischen einer kurzen Belichtungszeit und einer langen Belichtungszeit einstellbar. In einigen Ausführungsformen sind lange Belichtungszeiten während Umgebungsbedingungen mit schwachem Licht oder nachts wünschenswert, um die empfangene Lichtmenge zu erhöhen. Der Bilderzeugungschip 604 kann ein CMOS-Sensor oder ein CCD-Sensor sein. CMOS- und CCD-Sensoren sind für Wellenlängen im nahen Infrarot- bzw. IR-Bereich empfindlich, der sich bis etwa 1000 nm erstreckt, was aufgrund einer erhöhten Bildempfindlichkeit, aber schlechten Farbinformation unnatürliche Bilder zur Folge hat. Die mehreren Farbpixel 602 enthalten grüne (Gr und Gb), blaue (B) und rote (R) Pixel, jedes mit einem jeweiligen Ansprechverhalten auf Licht (Wellenlänge). Die Ausbildung der mehreren Farbpixel ermöglicht eine erhöhte Farbempfindlichkeit; jedoch können lange Belichtungszeiten, in denen zusätzlich IR-Licht eingefangen wird, eine schlechte Farbempfindlichkeit zur Folge haben, die die Farbtreue des Bildes verzerrt. Demgemäß kann ein IR-Sperrfilter (zum Beispiel IR-Sperrfilter 40) verwendet werden, um IR-Licht jenseits einer vorbestimmten Wellenlänge effektiv zu blockieren, so dass die Farbtreue erhöht wird. Eine Blockierung von IR-Licht reduziert jedoch eine Bildempfindlichkeit, die während Fahrbedingungen in der Nacht wünschenswert sein kann, und erhöht eine Bewegungsunschärfe des Bildes. In einer Ausführungsform enthält der Bilderzeugungschip 41 der Kameravorrichtung 100 den farbempfindlichen Bilderzeugungschip 600 von 6.
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Die Offenbarung beschrieb bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen daran. Weitere Modifikationen und Änderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung in den Sinn kommen. Daher soll die Offenbarung nicht auf die bestimmte(n) Ausführungsform(en) beschränkt sein, die als das beste Verfahren offenbart wurde(n), das zum Ausführen dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird, sondern die Offenbarung wird alle Ausführungsformen einschließen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
