DE102013220022B4 - Fahrzeugkamera zur Erfassung von Bildern aus einem Umgebungsbereich eines Fahrzeugs und Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Fahrzeugkamera (1), die zur Erfassung von Bildern (7) aus einem Umgebungsbereich (10) eines Fahrzeugs (8) dient, umfassendein Bildaufnahmeelement (2) mit einer bestimmten Bildauflösung undein Abbildungssystem (3) zur Projektion von Bildern (7) aus dem Umgebungsbereich (10) auf das Bildaufnahmeelement (2), wobeidie Fahrzeugkamera (1) mit einem definierten Öffnungswinkel (α) ausgebildet ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Größe des Öffnungswinkels (α) in Abhängigkeit der Bildauflösung des Bildaufnahmeelements (2) und in Abhängigkeit einer vorgegebenen minimalen Winkelauflösung festgelegt ist, und dass die minimale Winkelauflösung einer bestimmten für ein menschliches Auge definierten Winkelauflösung entspricht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkamera, die zur Erfassung von Bildern aus einem Umgebungsbereich eines Fahrzeugs dient, insbesondere aus einem seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereich, sowie zur Anzeige der Bilder mittels wenigstens einer Bildwiedergabeeinrichtung an den Fahrzeugführer, insbesondere als kamerabasiertes Spiegelersatzsystem.
• Fahrzeuge, wie Personen- und Lastkraftwagen, werden serienmäßig mit Außen- und Innenspiegeln ausgestattet. Diese Spiegel werden auch als Seiten- und Rückspiegel bezeichnet und dienen dem Fahrzeugführer zur Beobachtung des seitlichen und rückwärtigen Umgebungsbereichs des Fahrzeugs, beispielsweise beim Rückwärtsfahren, Einparken, bei einem Spurwechsel oder beim Abbiegen.
• Es wurde bereits erkannt, dass die derzeit eingesetzten Fahrzeugspiegel verschiedene Nachteile haben. Die Spiegel bieten dem Fahrzeugführer meist nur einen sehr begrenzten Blickwinkel auf die Fahrzeugumgebung. Sogenannte „Tote Winkel“ können nur über zusätzliche oder asphärische Spiegel kompensiert werden. Bei Dunkelheit sind die bekannten Außen- und Innenspiegel nur schlecht oder gar nicht verwendbar. Weiterhin kann es zu Blendungseffekten kommen, beispielweise durch die Frontscheinwerfer eines nachfolgenden Fahrzeugs. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, dass der Fahrzeugführer jedes Mal kurzzeitig vom Verkehrsgeschehen abgelenkt ist, wenn sich die Augen des Fahrzeugführers bei einem Blickwechsel auf einen der Spiegel auf die veränderten Objektentfernungen einstellen müssen, d.h. während der sogenannten Akkommodation der Augen. Als weiterer wesentlicher Nachteil von Fahrzeugspiegeln 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 Innenspiegel existieren bereits Ansätze, welche die Spiegel durch ein kamerabasiertes System ersetzen.
• Kamerabasierte Spiegelersatzsysteme umfassen in der Regel eine oder mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen sowie eine oder mehrere Bildwiedergabeeinrichtungen. Die Bildwiedergabeeinrichtungen sind dabei im Sichtbereich des Fahrzeugführers angeordnet und geben die von den Bildaufnahmeeinrichtungen erzeugten Bilddaten laufend wieder. Die Bildaufnahmeeinrichtungen sind in der Regel jeweils auf der linken und rechten Seite im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet, beispielsweise im Bereich der A-Säule mit Blick in Richtung der seitlichen und rückwärtigen Fahrzeugumgebung.
• Die DE 10 2007 044 536 A1 zeigt ein Spiegelersatzsystem, insbesondere zum Überwachen der seitlichen und rückwärtigen Umgebung eines Fahrzeugs, aufweisend Aufnahmemittel zur Aufnahme eines Bildstroms, der Bilder zumindest eines Teils der Umgebung des Fahrzeugs beinhaltet, aufweisend eine Anzeigeeinheit zur Wiedergabe zumindest eines Bildausschnitts des Bildstroms im Fahrzeuginneren und aufweisend Mittel zur selbsttätigen Veränderung des durch die Wiedergabe des Bildausschnitts mittels der Anzeigeeinheit dargestellten Umgebungsausschnitts.
• Die DE 10 2012 001 835 A1 beschreibt ein Sichtsystem für ein Nutzfahrzeug zur Darstellung von Sichtfeldern eines Hauptspiegels und eines Weitwinkelspiegels derselben Fahrzeugseite in einem Fahrerhaus des Nutzfahrzeugs. Das Sichtsystem umfasst eine Anzeigeeinheit im Fahrerhaus, zumindest eine Erfassungseinheit und eine Berechnungseinheit, die von der Erfassungseinheit erfasste Bilder verarbeitet und zur Anzeige an die Anzeigeeinheit zuführt. Die Erfassungseinheit erfasst mittels einer Weitwinkeleinrichtung ein erstes Bild, das das Sichtfeld des Hauptspiegels beinhaltet, und ein zweites Bild, das zumindest den Teil des Sichtfelds des Weitwinkelspiegels beinhaltet, der nicht Teil des Sichtfelds des Hauptspiegels ist, wobei das zweite Bild in einer Weitwinkelrichtung einen Weitwinkelbildwinkel hat, der größer ist als es dem natürlichen Eindruck des menschlichen Auges entspricht.
• Eine Schwierigkeit beim Einsatz von kamerabasierten Spiegelersatzsystemen besteht darin, dass die Systeme dem Fahrzeugführer eine mindestens genauso gute Beobachtung des seitlichen und rückwärtigen Umgebungsbereichs des Fahrzeugs ermöglichen müssen, wie die bislang eingesetzten Fahrzeugspiegel.
• Hierzu werden derzeit gesetzliche Regelungen und Normen verabschiedet, betreffend die Anforderungen an kamerabasierte Spiegelersatzsysteme. In einer ISO-Norm (International Organization for Standardization), insbesondere in der ISO 16505 in Verbindung mit der ECE-R46 (Regulation No 46 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UN/ECE)), werden in diesem Zusammenhang zudem mehrere Sichtfelder im seitlichen und rückwärtigen Bereich von Fahrzeugen definiert, welche mit den neuen kamerabasierten Spiegelersatzsystem einsehbar sein müssen.
• Die ECE-R46 definiert insbesondere ein erstes Sichtfeld (Field of vision of Class I mirror), welches nachfolgend als Sichtfeld I bezeichnet wird und so beschaffen ist, dass der Fahrer einen mindestens 20 m breiten, ebenen und horizontalen sowie zur vertikalen Längsmittelebene des Fahrzeugs zentrierten Teil der Fahrbahn sieht, der sich ab einer Entfernung von 60m hinter dem Fahrer (Driver's ocular points) bis zum Horizont erstreckt.
• Ein zweites Sichtfeld (Field of vision of Class II mirrors), nachfolgend als Sichtfeld II bezeichnet, muss so beschaffen sein, dass der Fahrer zumindest einen sich von 1 bis 5 m Breite erstreckenden, flachen, horizontalen Teil der Fahrbahn sieht, der sich auf der Fahrer- bzw. Beifahrerseite parallel zur vertikalen Längsmittelebene des Fahrzeugs ab einer Entfernung von 4 m hinter dem Fahrer bis zum Horizont erstreckt.
• Ein drittes Sichtfeld (Field of vision of Class III mirrors), nachfolgend als Sichtfeld III bezeichnet, muss so beschaffen sein, dass der Fahrer zumindest einen sich von 1 bis 4 m Breite erstreckenden, flachen, horizontalen Teil der Fahrbahn sieht, der sich auf der Fahrer- bzw. Beifahrerseite parallel zur vertikalen Längsmittels ebene des Fahrzeugs ab einer Entfernung von 4 m hinter dem Fahrer bis zum Horizont erstreckt.
• Ein viertes Sichtfeld (Field of vision of Class IV mirrors), nachfolgend als Sichtfeld IV bezeichnet, muss so beschaffen sein, dass der Fahrer zumindest einen sich von 4,5 bis 15 m Breite erstreckenden, flachen, horizontalen Teil der Fahrbahn sieht, der sich auf der Fahrer- bzw. Beifahrerseite parallel zur vertikalen Längsmittels ebene des Fahrzeugs ab einer Entfernung von 1,5 m hinter dem Fahrer bis zu einer Entfernung von 25 m hinter dem Fahrer erstreckt.
• Erschwerend kommt hinzu, dass von unterschiedlichen Fahrzeugherstellern unterschiedliche technische Anforderungen an die Spiegelersatzsysteme gestellt werden, betreffend insbesondere die optischen Eigenschaften der eingesetzten Kameras.
• Ein wesentliches Problem bei der Entwicklung von Fahrzeugkameras für Spiegelersatzsysteme ist es somit, die Fahrzeugkameras derart auszugestalten, dass diese möglichst vielen der unterschiedlichen gesetzlichen sowie kundenspezifischen Anforderungen gerecht werden.
• Bislang kann den unterschiedlichen Anforderungen nur durch kundenspezifische Entwicklung und Herstellung von Fahrzeugkameras genügt werden, d.h. insbesondere durch Anpassung der Kameras an die jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen und den jeweiligen Anwendungsfall. Zudem kann die Abdeckung mehrerer Sichtfelder nur durch den Einsatz mehrerer und unterschiedlich ausgestalteter Kameras erreicht werden. Das führt u.a. zu entsprechend hohen Entwicklungs- und Herstellungskosten.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugkamera anzugeben, insbesondere für ein kamerabasiertes Spiegelersatzsystem, die möglichst vielen Anwendungsfällen und Anforderungen gerecht wird.
• Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugkamera 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 ist es, eine Fahrzeugkamera, insbesondere für ein kamerabasiertes Spiegelersatzsystem, mit einem bestimmten Öffnungswinkel auszubilden. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass die Wahl des Öffnungswinkels sowohl das mittels der Kamera erfassbare Sichtfeld bzw. die erfassbaren Sichtfelder, als auch die optischen Eigenschaften der Kamera, beispielsweise deren Winkelauflösung und Vergrößerungsfaktor, maßgeblich beeinflussen. Durch die Wahl eines geeigneten und vorzugsweise standardisierten Öffnungswinkels könnte somit ein möglichst breites Spektrum an gesetzlichen und kundenspezifischen Anforderungen abgedeckt werden. Der Öffnungswinkel wird dabei erfindungsgemäß bevorzugt derart festgelegt, dass die Fahrzeugkamera möglichst vielen denkbaren Anwendungsfällen sowie möglichst vielen der künftigen gesetzlichen Anforderungen gerecht wird.
• Die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera dient zur Erfassung von Bildern aus wenigstens einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs, insbesondere als Fahrzeugkamera für ein kamerabasiertes Spiegelersatzsystem zur Erfassung eines oder mehrerer definierter Sichtfelder im seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereich des Fahrzeugs. Bei den Sichtfeldern handelt es sich vorzugsweise um eines oder mehrere der in der ECE-R46 definierten Sichtfelder I-IV. Die Fahrzeugkamera umfasst dabei wenigstens ein Bildaufnahmeelement, welches eine bestimmte Bildauflösung aufweist, sowie wenigstens ein Abbildungssystem, das zur Projektion von Bildern aus dem Umgebungsbereich auf das Bildaufnahmeelement dient.
• Erfindungsgemäß ist die Fahrzeugkamera mit einem definierten Öffnungswinkel ausgebildet, wobei die Größe des Öffnungswinkels in Abhängigkeit der Bildauflösung des Bildaufnahmeelements und in Abhängigkeit einer definierten Winkelauflösung festgelegt ist. Bei der definieren Winkelauflösung handelt es sich insbesondere um eine vorgegebene minimale Winkelauflösung, die mittels der Fahrzeugkamera erreicht werden soll. Bei dem Öffnungswinkel der Fahrzeugkamera handelt es sich vorzugsweise um den maximalen Öffnungswinkel der Fahrzeugkamera, insbesondere um den horizontalen oder vertikalen Öffnungswinkel je nach Format und Bildauflösung des Bildaufnahmeelements. Bei der Bildauflösung des Bildaufnahmeelements handelt es sich vorzugsweise um die maximale Bildauflösung des Bildaufnahmeelements, d.h. je nach Format des Bildaufnahmeelements um dessen horizontale oder vertikale Bildauflösung.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkamera entspricht die minimale Winkelauflösung einer gesetzlich vorgeschriebenen bzw. normierten Winkelauflösung. Dabei kann die Winkelauflösung beispielsweise einer bestimmten für das menschliche Auge definierten Winkelauflösung entsprechen.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkamera ist die Größe des Öffnungswinkels zusätzlich in Abhängigkeit eines vorgegebenen Vergrößerungsfaktors festgelegt. Bei dem Vergrößerungsfaktor handelt es sich dabei insbesondere um einen gesetzlich vorgeschriebenen bzw. normierten Vergrößerungsfaktor für die Fahrzeugkamera bzw. dessen Abbildungssystem. Hierzu kann insbesondere ein Vergrößerungsfaktor definiert sein, der im Wesentlichen dem Vergrößerungsfaktor der derzeit serienmäßig eingesetzten Fahrzeugspiegel entspricht.
• Die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera ist vorzugsweise an oder in einem Fahrzeug angeordnet und dient dabei zur Erfassung von Bildern aus einem seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereich, insbesondere für ein kamerabasiertes Spiegelersatzsystem. Die Fahrzeugkamera kann dabei zur Erfassung von Bildern aus mehreren Sichtfeldern innerhalb des Umgebungsbereichs ausgebildet sein, insbesondere wenn die Fahrzeugkamera einen entsprechend großen Öffnungswinkel aufweist.
• In Abhängigkeit einer vorgegebenen minimalen Winkelauflösung, welche einer bestimmten für das menschliche Auge definierten Winkelauflösung entspricht, sowie in Abhängigkeit eines vorgegebenen Vergrößerungsfaktors, welcher einem üblichen (z.B. durchschnittlichen) Vergrößerungsfaktor von Fahrzeugspiegeln entspricht, ergibt sich für die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera, die mit einem Bildaufnahmeelement mit einer Bildauflösung von 1280x800 ausgebildet ist, beispielsweise ein bevorzugter Öffnungswinkel von 83,5°. Die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera kann somit insbesondere mit einem Öffnungswinkel von zumindest annähernd 83,5° oder mit einem Öffnungswinkel zumindest im Bereich von 79 bis 83° ausgebildet sein.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, welches eine oder mehrere Fahrzeugkameras umfasst, die nach einer der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet sind. Die Fahrzeugkameras können dabei insbesondere Bestandteil eines kamerabasierten Spiegelersatzsystems sein. Das Fahrzeug bzw. das kamerabasierte Spiegelersatzsystem kann weiterhin eine oder mehrere Bildwiedergabeeinrichtungen umfassen, die zur Wiedergabe der mittels der einen oder mehreren Fahrzeugkameras erfassten Bilder dienen.
• Weitere Vorteile sowie optionale Ausgestaltungen gehen aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel und den dazugehörigen Zeichnungen hervor. Das Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• 1 zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Fahrzeugkamera 1. Die Fahrzeugkamera 1 umfasst ein Bildaufnahmeelement 2 und ein Abbildungssystem 3, die in einem Gehäuse 4 angeordnet sind.
• Bei dem Bildaufnahmeelement 2 handelt es sich vorzugsweise um einen sogenannten Bildsensor bzw. Imager, beispielsweise einen CMOS- oder CCD-Bildsensor, mit einer für elektromagnetische Strahlung sensitiven Fläche. Die sensitive Fläche des Bildaufnahmeelements 2 umfasst dabei vorzugsweise eine bestimmte Anzahl an matrixförmig in Spalten und Zeilen angeordnete sensitive Elemente, z.B. Photodioden. Aus der Anzahl an sensitiven Elementen in Zeilen- und Spaltenrichtung ergibt sich dabei die Bildauflösung des Bildaufnahmeelements 2. Diese wird in der Regel in Bildpixeln angegeben. Eine übliche Bildauflösung eines Bildaufnahmeelements 2 für Fahrzeugkameras 1 ist beispielsweise eine Auflösung von 1280x800 Bildpixeln (Breite x Höhe).
• Bei dem Abbildungssystem 3 handelt es sich in 1 zur Vereinfachung der Darstellung um eine einzelne Linse, z.B. eine Sammellinse. Üblicherweise handelt es sich bei dem Abbildungssystem 3 einer Fahrzeugkamera 1 um eine Objektiv, welches in der Regel mehrere Linsen umfasst, sowie optional weitere optische Strahlformungs- und Strahllenkungselemente, die in einem gemeinsamen Objektivgehäuse angeordnet sind.
• Erfindungsgemäß ist die Fahrzeugkamera 1 mit einem definierten Öffnungswinkel α ausgebildet. Der Öffnungswinkel α kann auch als Erfassungswinkel bezeichnet werden und hängt von der Größe bzw. der Bildauflösung des Bildaufnahmeelements 2 sowie von der Brennweite f des Abbildungssystems 3 ab. Der Abstand des Bildaufnahmeelements 2 von der Linsenebene 5 bzw. von der Hauptebene, bei einem Objektiv als Abbildungssystem 3, wird dabei bevorzugt derart gewählt, dass die sensitive Fläche des Bildaufnahmeelements 2 in der Brennebene 6 des Abbildungssystems 3 liegt. Der Abstand des Bildaufnahmeelements 2 entspricht in dem Fall der Brennweite f des Abbildungssystems 3. Der Öffnungswinkel α der Fahrzeugkamera 1 kann somit beispielsweise durch Änderung der optischen Eigenschaften des Abbildungssystems 3, insbesondere dessen Brennweite f, und/oder durch Änderung des Abstands des Bildaufnahmeelements 2 zum Abbildungssystem 3 beeinflusst werden.
• Da die für Fahrzeugkameras 1 verwendeten Bildaufnahmeelemente 2 in der Regel rechteckig und mit ungleicher vertikaler und horizontaler Abmessung, d.h. mit einer ungleichen Anzahl an Sensorelementen in vertikaler (Spalten) und horizontaler (Zeilen) Richtung, ausgebildet sind, beispielsweise im Format von 4:3 (Breite:Höhe), muss bei dem Öffnungswinkel α grundsätzlich zwischen dem horizontalen und vertikalen Öffnungswinkel α unterschieden werden. Sofern im Folgenden nicht anders angegeben, handelt es sich bei dem Öffnungswinkel α immer um den maximalen Öffnungswinkel α der Fahrzeugkamera 1. Der maximale Öffnungswinkel α hängt dabei von der jeweils größeren vertikalen oder horizontalen Bildauflösung des Bildaufnahmeelements 2 ab, d.h. von der maximalen Bildauflösung. Üblicherweise umfassen die verwendeten Bildaufnahmeelemente 2 eine größere Pixelanzahl in horizontaler Richtung. Nachfolgend handelt es sich bei dem maximalen Öffnungswinkel α der erfindungsgemäßen Fahrzeugkamera 1 somit in der Regel um deren horizontalen Öffnungswinkel α.
• Die Größe des Öffnungswinkels α der erfindungsgemäßen Fahrzeugkamera 1 ist erfindungsgemäß in Abhängigkeit der Bildauflösung des Bildaufnahmeelements 2 und in Abhängigkeit einer vorgegebenen minimalen Winkelauflösung festgelegt. Bei der vorgegebenen minimalen Winkelauflösung handelt es sich dabei insbesondere um eine minimale Winkelauflösung, die mittels der Fahrzeugkamera 1 erreicht werden soll und die beispielsweise durch gesetzliche Regelungen oder kundenspezifische Anforderungen vorgegeben sein kann.
• Die Größe des Öffnungswinkels α der Fahrzeugkamera 1 ist dabei bevorzugt derart festgelegt, dass die minimale Winkelauflösung einem definierten Wert für die Winkelauflösung des menschlichen Auges entspricht. Bei dem Wert kann es sich insbesondere um die Winkelauflösung eines verhältnismäßig schlechten Auges handeln, d.h. um einen Wert, der für die Augen eines Menschen mit verhältnismäßig schlechten Sehfähigkeiten bzw. schlechter Sehkraft angegeben wird. Die ISO 16505 definiert für die Winkelauflösung eines schlechten menschlichen Auges beispielsweise einen Wert von 1,33' (Winkelminuten) als Referenzwert.
• Die Größe des Öffnungswinkels α der Fahrzeugkamera 1 kann weiterhin in Abhängigkeit eines vorgegebenen Vergrößerungsfaktors festgelegt werden. Bei dem Vergrößerungsfaktor kann es sich dabei insbesondere um einen gesetzlich vorgeschriebenen bzw. normierten Vergrößerungsfaktor für kamerabasierte Spiegelersatzsysteme handeln. Hierzu kann insbesondere ein Vergrößerungsfaktor definiert sein, der im Wesentlichen dem Vergrößerungsfaktor der bislang in Fahrzeugen eingesetzten Fahrzeugspiegel entspricht. Die ISO 16505 definiert für den Vergrößerungsfaktor eines Fahrzeugspiegels beispielsweise einen Wert von 0,34 als Referenzwert.
• Ist die Fahrzeugkamera 1, wie vorangehend beschrieben, derart ausgebildet, dass deren minimale Winkelauflösung einer für ein schlechtes menschliches Auge definierten Winkelauflösung und deren Vergrößerungsfaktor einem für Fahrzeugspiegel üblichen Vergrößerungsfaktor entspricht, und ist insbesondere der Öffnungswinkel α der Fahrzeugkamera 1 in Abhängigkeit dieser vorgegebenen Werte festgelegt bzw. ausgebildet, hat das den wesentlichen Vorteil, dass die Fahrzeugkamera 1, bei einem Einsatz für ein kamerabasiertes Spiegelersatzsystem, eine mindestens genauso gute Erfassung des seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereich 10 des Fahrzeugs 8 ermöglicht, wie die bislang eingesetzten Fahrzeugspiegel.
• Die Größe des maximalen Öffnungswinkels α der Fahrzeugkamera 1 kann dabei nach der folgenden Formel berechnet werden: $$\ddot{O}ffnungswinkel\mathrm{\alpha }=\frac{Bildaufl\ddot{o}sung\times Winkelaufl\ddot{o}sung}{60\times Vergr\ddot{o}erungsfaktor}$$

  
• Die Berechnung des maximalen Öffnungswinkel α sei nachfolgend anhang eines konkreten Beispiels veranschaulicht.
• Die Bildauflösung des Bildaufnahmeelements 2 beträgt beispielsweise 1280x800 Pixel. Die minimale Winkelauflösung sei, beispielsweise entsprechend der üblicherweise für die Winkelauflösung eines schlechten menschlichen Auges angegebenen Wertes, mit 1,33' vorgegeben. Weiterhin sei ein Vergrößerungsfaktor von 0,34 vorgegeben, welcher im Wesentlichen dem Vergrößerungsfaktor derzeit in Fahrzeugen eingesetzter Fahrzeugspiegel entspricht.
• Aus den vorangehend genannten Werten ergibt sich der horizontale Öffnungswinkel, d.h. der Öffnungswinkel α der Fahrzeugkamera 1 in horizontaler Richtung, wie folgt $$horizontaler\ddot{O}ffnungswinkel=\frac{1280Pixel\times \mathrm{1,33}\text{'}}{60\times \mathrm{0,34}}=\mathrm{83,50}°$$

  
• Der vertikale Öffnungswinkel ergibt sich entsprechend wie folgt: $$vertikaler\ddot{O}ffnungswinkel=\frac{800Pixel\times \mathrm{1,33}\text{'}}{60\times \mathrm{0,34}}=\mathrm{52,19}°$$

  
• Bei den vorangehend genannten Werten würde die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera 1 somit mit einem maximalen Öffnungswinkel α von 83,50° ausgebildet werden.
• Die in der ECE R46 definierten Sichtfelder weisen Winkelbereiche bis etwa maximal 66,04° (horizontaler Winkel Sichtfeld IV) auf. Bei dem vorangehenden Beispiel ergibt sich hingegen ein größerer maximaler Öffnungswinkel α von etwa 83,50°. Mit einer Fahrzeugkamera 1 die einen Öffnungswinkel α zumindest annähernd im Bereich von 83,50° aufweist, d.h. mit einer geringen Abweichung von weniger als +/- 5° und vorzugsweise im Bereich zwischen 79° und 83°, größer oder gleich 83,5° oder maximal 90°, ist es somit möglich, sowohl den künftigen gesetzlichen Regelungen als auch unterschiedlichen kundenspezifischen Anforderungen weitgehend gerecht zu werden. Dabei ist insbesondere eine Erfassung mehrerer der in der ECE R46 definierter Sichtfelder mittels einer einzelnen Fahrzeugkamera 1 möglich.
• Bei dem Öffnungswinkel α von 83,5° handelt es sich insbesondere um den Öffnungswinkel α für eine Kamera 1 mit einem 1280x800 Pixel Bildaufnahmeelement 2, bei dem die Kamera 1 die für alle in der ECE R46 definierten Sichtfelder I bis IV geforderte Winkelauflösung abdeckt, insbesondere die Winkelauflösung für das Sichtfeld I, welche die härteste Anforderung bezüglich der Winkelauflösung stellt. Gleichzeitig deckt eine Kamera mit einem Öffnungswinkel α von 83,5° die für sämtliche in der ECE R46 definierten Sichtfelder I-IV geforderten Öffnungswinkel α ab. Bei den Öffnungswinkeln α liegt die härteste Anforderung beim Sichtfeld IV, mit einem geforderten horizontalen Sichtwinkel von ca. 60° und einem vertikal geforderten Sichtwinkel von ca. 50°. Bei einer angenommenen Einbauposition, insbesondere am Fahrerhaus eines Lastkraftwagens in einer Höhe von maximal ca. 3 m, ergibt sich dabei aufgrund der Seitenverhältnisse des Bildaufnahmeelements 2 eine tatsächlich erforderlicher horizontaler Öffnungswinkel α von 80°, anstelle der in der Richtlinie geforderten 60°. Der Bereich für den Öffnungswinkel α für eine Fahrzeugkamera, die für alle Verbaupositionen und zur Erfassung sämtlicher in der ECE R46 definierten Sichtfelder I-IV eigesetzt werden kann, liegt somit im Bereich zwischen 79° und 83°.
• Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann somit zum Einen auf den Einsatz unterschiedlich ausgelegter bzw. ausgestalteter Kameras für die Erfassung unterschiedlicher Sichtfelder verzichtet werden, sondern es kann die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera 1 als Standardlösung für die Erfassung unterschiedlicher Sichtfelder eingesetzt werden. Zum anderen kann mit der erfindungsgemäßen Lösung auf den Einsatz mehrerer Kameras für die Erfassung unterschiedlicher Sichtfelder verzichtet werden, insbesondere wenn die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera 1 derart mit Blickrichtung auf den seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereich 10 am Fahrzeug angeordnet wird, dass mehrere Sichtfelder mit einer einzelnen Kamera 1 erfasst werden.
• 2 zeigt schematisch das Funktionsprinzip eines kamerabasierten Spiegelersatzsystems, für das die erfindungsgemäße Fahrzeugkamera 1 eingesetzt werden kann. Dargestellt ist die Wiedergabe eines Bildes 7 eines seitlichen und rückwärtigen Umgebungsbereichs 10 eines Fahrzeugs 8. Das Bild 7 kann dabei mittels der erfindungsgemäßen Fahrzeugkamera 1 erfasst und auf einer Bildwiedergabeeinrichtung des Spiegelersatzsystems im Innenraum des Fahrzeugs 8 wiedergegeben werden. In diesem Fall handelt es sich bei dem Fahrzeug 8 um einen Lastkraftwagen mit einem Anhänger 9. Bei dem erfassten und wiedergegebenen Umgebungsbereich 10 handelt es sich um die auf der linken Seite des Fahrzeugs 8 befindliche seitliche und rückwärtige Fahrzeugumgebung 10.
• Bei dem seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereich 10 handelt es sich im Rahmen der Erfindung zumindest um einen Teilbereich des auf der linken oder rechten Seite des Fahrzeugs 8 befindlichen Bereichs der Fahrzeugumgebung, welcher für den Fahrzeugführer bislang mit den serienmäßig in Fahrzeugen eingesetzten Fahrzeugspiegeln einsehbar ist. Bei dem seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereich 10 handelt es sich insbesondere um zumindest einen Teil der Sichtfelder, die in der ECE-R46 definiert sind.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeugkamera

2

Bildaufnahmeelement

3

Abbildungssystem

4

Gehäuse

5

Linsenebene

6

Brennebene

7

Wiedergabe des Umgebungsbereichs

8

Fahrzeug

9

Anhänger

10

Umgebungsbereich

f

Brennweise

α

Öffnungswinkel

Claims (10)

1. Fahrzeugkamera (1), die zur Erfassung von Bildern (7) aus einem Umgebungsbereich (10) eines Fahrzeugs (8) dient, umfassend ein Bildaufnahmeelement (2) mit einer bestimmten Bildauflösung und ein Abbildungssystem (3) zur Projektion von Bildern (7) aus dem Umgebungsbereich (10) auf das Bildaufnahmeelement (2), wobei die Fahrzeugkamera (1) mit einem definierten Öffnungswinkel (α) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Öffnungswinkels (α) in Abhängigkeit der Bildauflösung des Bildaufnahmeelements (2) und in Abhängigkeit einer vorgegebenen minimalen Winkelauflösung festgelegt ist, und dass die minimale Winkelauflösung einer bestimmten für ein menschliches Auge definierten Winkelauflösung entspricht.
2. Fahrzeugkamera (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Öffnungswinkels (α) zudem in Abhängigkeit eines vorgegebenen Vergrößerungsfaktors festgelegt ist.
3. Fahrzeugkamera (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungsfaktor einem Vergrößerungsfaktor von Fahrzeugspiegeln entspricht.
4. Fahrzeugkamera (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkamera (1) mit einem Öffnungswinkel (α) von zumindest annähernd 83,5° ausgebildet ist.
5. Fahrzeugkamera (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Öffnungswinkels (α) im Bereich von 79° bis 83° festgelegt ist.
6. Fahrzeugkamera (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die derart ausgebildet und an oder in einem Fahrzeug (8) angeordnet ist, dass mittels der Fahrzeugkamera (1) Bilder (7) aus mehreren Sichtfeldern innerhalb eines seitlichen und/oder rückwärtigen Umgebungsbereichs (10) des Fahrzeugs (8) erfassbar sind.
7. Fahrzeugkamera (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkamera (1) mit einem Öffnungswinkel (α) von 120° ausgebildet ist.
8. Fahrzeugkamera (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkamera (1) derart an oder in einem Fahrzeug (8) angeordnet ist, dass mittels der Fahrzeugkamera (1) Bilder (7) aus einem schmalen Fernbereich und einem breiten Nahbereich innerhalb eines seitlichen Umgebungsbereichs (10) des Fahrzeugs (8) erfassbar sind.
9. Fahrzeug (8) umfassend eine oder mehrerer Fahrzeugkameras (1), die gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (8) eine oder mehrere Bildwiedergabeeinrichtungen umfasst, zur Wiedergabe der mittels der einen oder mehreren Fahrzeugkameras (1) erfassten Bilder (7).
10. Fahrzeug (8) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Fahrzeugkameras (1) und die einen oder mehreren Bildwiedergabeeinrichtungen als kamerabasiertes Spiegelersatzsystem dienen.

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