DE102014215373A1

DE102014215373A1 - Camera system, method of operating such, use of such and motor vehicle with such

Info

Publication number: DE102014215373A1
Application number: DE102014215373.5A
Authority: DE
Inventors: Günter Anton Fendt
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem (2) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensormatrix (6), die eine Pixelgruppe (16) mit mehreren Pixeln (12) umfasst, und mit einer der Sensormatrix (6) vorgeschalteten Filtermatrix (8), die eine Vielzahl von Filterelementen (14) umfasst, wobei jedem Pixel (12) ein Filterelement (14) zugeordnet ist und jedes Filterelement (14) zur Transmission von Licht (L) in einem vorgegebenen Spektralbereich ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Filterelement (14) der Pixelgruppe (16) mittels einer Steuereinheit (10) im Betrieb umschaltbar ist zwischen zumindest zwei Konfigurationen zur Transmission von zumindest zwei unterschiedlichen Spektralbereichen. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kamerasystems (2), eine Verwendung eines solchen Kamerasystems (2) sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kamerasystem (2).The invention relates to a camera system (2) for a motor vehicle, comprising a sensor matrix (6) comprising a pixel group (16) with a plurality of pixels (12) and a filter matrix (8) connected upstream of the sensor matrix (6) of filter elements (14), wherein each pixel (12) is assigned a filter element (14) and each filter element (14) is designed to transmit light (L) in a predetermined spectral range, characterized in that at least one filter element (14) the pixel group (16) by means of a control unit (10) is switchable in operation between at least two configurations for the transmission of at least two different spectral ranges. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a camera system (2), a use of such a camera system (2) and a motor vehicle with such a camera system (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensormatrix, die eine Pixelgruppe mit mehreren Pixeln umfasst, und mit einer der Sensormatrix vorgeschalteten Filtermatrix, die eine Vielzahl von Filterelementen umfasst, wobei jedem Pixel ein Filterelement zugeordnet ist und jedes Filterelement zur Transmission von Licht in einem vorgegebenen Spektralbereich ausgebildet ist. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kamerasystems, eine Verwendung eines solchen Kamerasystems sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kamerasystem.The invention relates to a camera system for a motor vehicle, having a sensor matrix comprising a pixel group with a plurality of pixels, and having a filter matrix upstream of the sensor matrix, which comprises a plurality of filter elements, wherein each pixel is associated with a filter element and each filter element for transmitting light is formed in a predetermined spectral range. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a camera system, a use of such a camera system and a motor vehicle with such a camera system.

In der DE 10 2012 110 092 A1 ist beispielsweise eine Kamera offenbart. Diese umfasst eine Sensoranordnung mit einer Vielzahl an rasterförmig in Zeilen und Spalten angeordneten Sensorelementen, wobei Sensorelemente eines ersten Typs jeweils mit einem Farbfilter ausgestaltet sind und somit sensitiv für einen bestimmten Bereich im sichtbaren Spektralbereich. In einer Weiterbildung sind die Sensorelemente mit zumindest zwei unterschiedlichen Farbfiltern ausgestaltet und erlauben auf diese Weise insbesondere die Erfassung unterschiedlicher Spektralbereiche, das heißt Farben des sichtbaren Spektrums.In the DE 10 2012 110 092 A1 For example, a camera is disclosed. This comprises a sensor arrangement with a multiplicity of sensor elements arranged in raster-shaped rows and columns, wherein sensor elements of a first type are each designed with a color filter and thus sensitive to a specific region in the visible spectral range. In a further development, the sensor elements are designed with at least two different color filters and in this way allow, in particular, the detection of different spectral ranges, that is to say colors of the visible spectrum.

Ein Kamerasystem umfasst häufig eine Sensormatrix zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung. Diese Sensormatrix ist heutzutage üblicherweise ein CCD- oder CMOS-Sensor und umfasst eine Vielzahl rasterförmig angeordneter Einzelsensoren, sogenannte Pixel. Zur Erfassung eines Farbbildes wird der Sensormatrix üblicherweise ein Filter vorgeschaltet, der lediglich ein bestimmtes Wellenlängenintervall, also eine bestimmte Farbe aus dem Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung auf die Sensormatrix fallen lässt. Um gleichzeitig mehrere Farben erfassen zu können ist der Filter insbesondere als Filtermatrix mit einer Vielzahl von Filterelementen ausgestaltet, die unterschiedliche Spektralbereiche hindurch lassen, wobei jedem Pixel ein Filterelement zugeordnet ist und somit jedes Pixel sensitiv für eine entsprechende Farbe ist. Auf diese Weise wird dann insbesondere eine Farbkamera ausgebildet. A camera system often includes a sensor array for detecting electromagnetic radiation. This sensor matrix is usually a CCD or CMOS sensor today and comprises a plurality of grid-like arranged individual sensors, so-called pixels. For the detection of a color image, the sensor matrix is usually preceded by a filter which merely drops a specific wavelength interval, that is to say a specific color, from the spectral region of the electromagnetic radiation onto the sensor matrix. In order to be able to detect several colors at the same time, the filter is designed in particular as a filter matrix with a multiplicity of filter elements which allow different spectral regions to pass through, wherein each pixel is assigned a filter element and thus each pixel is sensitive to a corresponding color. In this way, a color camera is then formed in particular.

Häufig finden sich in einem Kamerasystem drei verschiedene Arten von Filterelementen zur Transmission von jeweils rotem, grünem, blauem Licht. Die maximale Auflösung des Kamerasystems ergibt sich dabei nominell aus der Gesamtanzahl an Pixeln, die Auflösung für eine bestimmte, einzelne Farbe ist jedoch entsprechend geringer, da nicht alle Filterelemente diese Farbe passieren lassen. Mit anderen Worten: da aufgrund der Filterelemente nicht alle Pixel für diese bestimmte Farbe sensitiv sind, entspricht die Auflösung für diese Farbe der Anzahl an Pixeln denen ein entsprechend geeignetes Filterelement zugeordnet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass bei einem Bild mit einer Einfärbung, das heißt mit einem im gesamten Bild vorhandenen Grundfarbton einer bestimmten Farbe, ein Großteil der für diese Farbe nicht sensitiven Pixel im Wesentlichen nicht angesprochen wird und daher ebenfalls nicht zur Auflösung beiträgt. In der Praxis bedeutet dies insbesondere, dass bei einer Erfassung einer Szene, welche eine Einfärbung aufweist, wie beispielsweise bei Sonnenaufgang, Sonnenuntergang oder generell bei niedrigem Sonnenstand, das Bild gröber wird, da die sensitiven Pixel rückläufig sind, das heißt deren Anzahl verringert ist und somit keine wesentliche Information mehr liefern. Die oben genannten Situationen ergeben sich insbesondere häufig im Außenbereich, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Witterungsverhältnisse oder wechselnder Lichtverhältnisse und sind daher besonders relevant beim Betrieb von Kamerasystemen für Kraftfahrzeuge.Frequently, three different types of filter elements for transmitting red, green and blue light are found in a camera system. The maximum resolution of the camera system results nominally from the total number of pixels, but the resolution for a specific, individual color is correspondingly lower, since not all filter elements allow this color to pass. In other words, since not all pixels are sensitive to that particular color due to the filter elements, the resolution for that color corresponds to the number of pixels to which a correspondingly suitable filter element is assigned. This means, in particular, that in the case of an image with a coloration, that is to say with a basic color of a particular color present in the entire image, a large part of the pixels which are not sensitive to this color is essentially not addressed and therefore likewise does not contribute to the resolution. In practice, this means in particular that when a scene is detected which has a coloring, such as at sunrise, sunset or generally at low sun, the image is coarser because the sensitive pixels are decreasing, that is their number is reduced and thus no longer provide any essential information. In particular, the situations mentioned above often arise outdoors, for example due to different weather conditions or changing light conditions and are therefore particularly relevant in the operation of camera systems for motor vehicles.

Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kamerasystem anzugeben, bei dem die verfügbare Gesamtanzahl an Pixeln zur Erfassung von Bildern in möglichst unterschiedlicher Farbverteilung, das heißt spektraler Charakteristik optimal nutzbar ist. Dabei soll insbesondere in verschiedenen Situationen eine möglichst hohe Auflösung erzielbar sein. Desweiteren soll ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kamerasystems angegeben werden.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide an improved camera system in which the available total number of pixels for capturing images in as different a color distribution, that is spectral characteristic is optimally usable. It should be possible to achieve the highest possible resolution, especially in different situations. Furthermore, a method for operating such a camera system should be specified.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kamerasystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch eine Verwendung gemäß Anspruch 13 sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen den Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die im Zusammenhang mit dem Kamerasystem genannten Weiterbildungen und Vorteile sinngemäß auch für das Verfahren, die Verwendung sowie das Kraftfahrzeug und umgekehrt.The object is achieved by a camera system with the features of claim 1, by a method having the features of claim 7, by a use according to claim 13 and a motor vehicle having the features of claim 14. Advantageous embodiments, developments and variants are the subject of dependent claims. The developments and advantages mentioned in connection with the camera system also apply analogously to the method, the use and the motor vehicle and vice versa.

Das Kamerasystem ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug ausgebildet und weist eine Sensormatrix auf, die eine Pixelgruppe mit mehreren Pixeln umfasst. Der Sensormatrix ist eine Filtermatrix vorgeschaltet, die eine Vielzahl von Filterelementen umfasst, wobei jedem Pixel ein Filterelement zugeordnet ist und jedes Filterelement zur Transmission von Licht in einem vorgegebenen, das heißt insbesondere eingeschränkten Spektralbereich ausgebildet ist, das heißt insbesondere zur Transmission einer bestimmten Farbe. Dabei ist zumindest ein Filterelement der Pixelgruppe mittels einer Steuereinheit im Betrieb umschaltbar zwischen zumindest zwei Konfigurationen zur Transmission von zumindest zwei unterschiedlichen Spektralbereichen, das heißt insbesondere unterschiedliche Farben. Dabei wird hier und im Folgenden unter Farbe insbesondere ein Ausschnitt des sichtbaren oder infraroten Spektralbereiches verstanden. Zwei unterschiedliche Farben sind dabei insbesondere unterschiedlich, wenn die entsprechenden Spektralbereiche nicht deckungsgleich sind.The camera system is designed for use in a motor vehicle and has a sensor matrix comprising a pixel group with a plurality of pixels. The sensor matrix is preceded by a filter matrix, which comprises a plurality of filter elements, wherein each pixel is associated with a filter element and each filter element for transmitting light in a predetermined, that is in particular limited spectral range is formed, that is in particular for transmission of a particular color. In this case, at least one filter element of the pixel group can be switched over during operation by means of a control unit between at least two configurations for the transmission of at least two different spectral ranges, that means in particular different colors. Here, color is understood to mean in particular a section of the visible or infrared spectral range here and below. Two different colors are different in particular, if the corresponding spectral ranges are not congruent.

Der jeweilige Spektralbereich weist eine Zentralwellenlänge auf und eine dieser entsprechende Zentralfrequenz, die auch als Filterfrequenz bezeichnet wird. In einer geeigneten Ausführungsform wird unter umschaltbar verstanden, dass eine Änderung oder ein Umschalten der Zentralwellenlänge um mehr als 50 nm möglich ist, das heißt insbesondere derart, dass sich nach dem Umschalten die von dem jeweiligen Filterelement transmittierte Farbe signifikant von der ursprünglich eingestellten Farbe unterscheidet. In einer geeigneten Variante wird unter Umschalten oder umschaltbar auch ein geringfügiges oder mittleres Verschieben des Spektralbereiches, insbesondere der Zentralwellenlänge verstanden. Dadurch ist insbesondere eine vorteilhafte Feinabstimmung der Farbe, mit anderen Worten eine Änderung des Farbtons realisierbar. Unter geringfügigem Verschieben wird dabei insbesondere ein Verschieben um vorzugsweise wenigstens 1 nm und höchstens 10 nm verstanden; unter mittlerem Verschieben wird vorzugsweise ein Verschieben um wenigstens 10 nm und höchstens 50 nm verstanden. In einer weiteren geeigneten Variante sind zwei oder alle der oben genannten Ausgestaltungen, nämlich Änderung, geringfügiges Verschieben und mittleres Verschieben des Spektralbereiches miteinander kombiniert.The respective spectral range has a central wavelength and a corresponding central frequency, which is also referred to as a filter frequency. In a suitable embodiment, the term switchable means that it is possible to change or switch the central wavelength by more than 50 nm, that is to say in particular such that, after the switching, the color transmitted by the respective filter element differs significantly from the originally set color. In a suitable variant, switching or switchable also means a slight or medium displacement of the spectral range, in particular the central wavelength. As a result, in particular an advantageous fine tuning of the color, in other words, a change in hue can be realized. By slight displacement is meant in particular a shift by preferably at least 1 nm and at most 10 nm; Middle displacement is preferably understood to mean a displacement of at least 10 nm and at most 50 nm. In a further suitable variant, two or all of the abovementioned embodiments, namely change, slight shifting and average shifting of the spectral range, are combined with one another.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug eine Bilderfassung mit verbesserter Auflösung bei einer Vielzahl von möglichen Umgebungsbedingungen ermöglicht. Dabei sind mit Umgebungsbedingungen insbesondere Licht- oder Beleuchtungsverhältnisse im Außenbereich gemeint, sowohl bezüglich der Farbe, also der spektralen Charakteristik als auch bezüglich der Helligkeit. Ein weiterer Vorteil ist, dass es durch die Umschaltbarkeit zumindest eines Teils der Filterelemente möglich ist, die diesen zugeordneten Pixel zur Erfassung von elektromagnetischer Strahlung aus verschiedenen Spektralbereichen zu verwenden, das heißt mit einem bestimmten Pixel unterschiedliche Farben zu detektieren, je nach Konfiguration des diesem Pixel zugeordneten Filterelementes. Die Auflösung ist insbesondere dadurch verbessert, dass in einer gegebenen Situation die Filterelemente geeignet umgeschaltet werden und jedes Pixel optimal genutzt wird. Ist beispielsweise eine bestimmte Farbe, das heißt ein bestimmter Spektralbereich in einem vom Kamerasystem erfassten Gesamtbild nicht vorhanden oder lediglich im Vergleich zu anderen Spektralkomponenten in geringem Maße derart, dass daraus keine Informationen extrahierbar sind, werden die zu deren Erfassung zunächst vorgesehenen Pixel durch Umschalten der diesen zugeordneten Filterelemente entsprechend zur Erfassung einer anderen Farbe, das heißt eines anderen Spektralbereiches konfiguriert.The advantages achieved by the invention are, in particular, that a camera system for a motor vehicle allows image acquisition with improved resolution in a variety of possible environmental conditions. In this context, ambient conditions are understood to mean, in particular, light or lighting conditions in the outdoor area, both with regard to the color, ie the spectral characteristic, and also with regard to the brightness. A further advantage is that the switchability of at least a part of the filter elements makes it possible to use the pixels assigned to them for detecting electromagnetic radiation from different spectral ranges, ie to detect different colors with a certain pixel, depending on the configuration of that pixel associated filter element. The resolution is improved in particular by the fact that in a given situation the filter elements are suitably switched over and each pixel is used optimally. If, for example, a particular color, that is to say a specific spectral range, does not exist in an overall image captured by the camera system or only to a small extent in comparison with other spectral components in such a way that no information can be extracted from it, the pixels initially provided for this detection are switched over by switching over the latter associated filter elements corresponding to the detection of another color, that is configured another spectral range.

Die Sensormatrix ist insbesondere ein CCD- oder CMOS-Sensor, umfassend eine Vielzahl von üblicherweise in Reihen und Spalten angeordneten Pixeln. Diese sind vorzugsweise als Teil eines Halbleiter oder einer Halbleiterstruktur ausgebildet. Ein Pixel weist dabei typischerweise eine quadratische Form auf, mit einer Kantenlänge von wenigen Mikrometern, wobei auch andere Formen denkbar sind. Die Filtermatrix dient insbesondere als Transmissionsfilter für elektromagnetische Strahlung, das heißt Licht, wobei jedes einzelne Filterelement für Licht eines bestimmten Spektralbereiches, das heißt bestimmter Wellenlängen durchlässig ist und einen anderen Spektralbereich absorbiert oder reflektiert. Zweckmäßigerweise umfassen die Filterelemente ein Halbleitermaterial und sind insbesondere ein Teil einer Halbleiterstruktur, insbesondere einer mit den Pixeln gemeinsamen Halbleiterstruktur. Der jeweilige Spektralbereich umfasst dabei nicht notwendigerweise ein zusammenhängendes Wellenlängenintervall, sondern möglicherweise mehrere Wellenlängenintervalle. Im Betrieb trifft das vom Filterelement durchgelassene, das heißt nicht herausgefilterte Licht auf das dem Filterelement zugeordnete Pixel und wird dort in ein von der Intensität des auftreffenden Lichtes abhängiges elektronisches Signal zur Darstellung eines Intensitätswertes umgewandelt. Je nach Konfiguration des Filterelementes wird somit Licht aus einem bestimmten Spektralbereich erfasst und die Intensität in diesem Spektralbereich gemessen. Im Folgenden wird daher die Kombination von einem Pixel mit dessen zugeordnetem Filter als farbiges Pixel bezeichnet, beispielsweise als rotes Pixel. Üblicherweise werden drei verschiedene Konfigurationen verwendet, zur Erfassung von rotem, grünem und blauem Licht, alternativ ist eine vierte Konfiguration für infrarotes Licht vorhanden.In particular, the sensor matrix is a CCD or CMOS sensor comprising a plurality of pixels usually arranged in rows and columns. These are preferably formed as part of a semiconductor or a semiconductor structure. A pixel typically has a square shape, with an edge length of a few micrometers, although other shapes are conceivable. The filter matrix serves in particular as a transmission filter for electromagnetic radiation, that is to say light, wherein each individual filter element is permeable to light of a specific spectral range, that is to say specific wavelengths, and absorbs or reflects another spectral range. Expediently, the filter elements comprise a semiconductor material and are in particular a part of a semiconductor structure, in particular a semiconductor structure common to the pixels. The respective spectral range does not necessarily include a coherent wavelength interval, but possibly several wavelength intervals. In operation, the light transmitted by the filter element, that is to say not filtered out, strikes the pixel assigned to the filter element, where it is converted into an electronic signal dependent on the intensity of the incident light for representing an intensity value. Depending on the configuration of the filter element, light from a specific spectral range is thus detected and the intensity measured in this spectral range. In the following, therefore, the combination of a pixel with its associated filter is referred to as a colored pixel, for example as a red pixel. Typically, three different configurations are used to detect red, green and blue light, alternatively there is a fourth configuration for infrared light.

Zur Realisierung einer Filterwirkung der Filterelemente und zur Einstellung deren Spektralbereiche sind insbesondere Technologien geeignet, wie diese beispielsweise aus der DE 196 10 656 A1 bekannt sind. Dort ist eine optische Mehrweg-Weiche mit elektrisch einstellbaren Photonen-Kristallen beschrieben. Dabei wird ein elektrisch und/oder mit Licht einstellbarer gefüllter Photonen-Kristall als abstimmbarer Spiegel verwendet. Durch gezielte, optische Deformation im Photonen-Kristall ist es möglich, die Eigenschaften desselben in ausgewählten Bereichen in Bezug auf deren optische Durchlässigkeit zu beeinflussen, vorzugsweise durch Anlegen eines elektrischen Feldes.For realizing a filtering effect of the filter elements and for adjusting their spectral ranges, technologies are particularly suitable, such as those from the DE 196 10 656 A1 are known. There, a reusable optical switch with electrically adjustable photon crystals is described. In this case, an electrically and / or light-adjustable filled photonic crystal is used as a tunable mirror. By targeted, optical deformation in the photonic crystal, it is possible to influence its properties in selected areas with respect to their optical transmission, preferably by applying an electric field.

In der Atomphysik sind entsprechende Verfahren zur Realisierung eines optischen Filters auch als Stark-Effekt (Verschiebung und Aufspaltung von atomaren oder molekularen Spektrallinien im statischen, elektrischen Feld) oder Franz-Keldysh-Effekt (Änderung der Fundamentalabsorption eines Halbleiters in Anwesenheit eines elektrischen Feldes) bekannt. Alternativ ist es auch möglich, ähnlich oder vergleichbar wirkende Technologien zu verwenden, mittels derer die optischen Filter einstellbar sind, das heißt insbesondere deren optische Durchlässigkeit oder die Transmission einer bestimmten Farbe. In atomic physics, corresponding methods for realizing an optical filter are also known as the Stark effect (displacement and splitting of atomic or molecular spectral lines in the static, electric field) or Franz Keldysh effect (change in the fundamental absorption of a semiconductor in the presence of an electric field) , Alternatively, it is also possible to use similar or comparable acting technologies, by means of which the optical filters are adjustable, that is in particular their optical transparency or the transmission of a particular color.

In einer Ausgangskonfiguration, insbesondere bei Erfassung eines sogenannten normalen Gesamtbildes sind jeweils eine etwa gleiche Anzahl von Filterelementen gleich konfiguriert, das heißt zur Transmission des gleichen Spektralbereiches umgeschaltet oder eingestellt und bilden auf diese Weise einen Farbkanal für die entsprechende Farbe. Beispielsweise sind jeweils ein Drittel der Pixel als rote Pixel konfiguriert, ein weiteres Drittel blau und ein weiteres Drittel grün, wobei Pixel jeder Farbe jeweils möglichst gleichmäßig über die räumlichen Ausmaße der Sensormatrix verteilt sind. Prinzipiell ist ein Pixel an sich für einen weiten Spektralbereich sensitiv und erlangt eine spektral eingeschränkte Sensitivität erst durch die Kombination mit einem Filterelement.In an initial configuration, in particular when detecting a so-called normal overall image, in each case an approximately equal number of filter elements are configured the same, that is switched to the transmission of the same spectral range or adjusted and thus form a color channel for the corresponding color. For example, one third each of the pixels are configured as red pixels, another third are blue, and another third are green, with pixels of each color being distributed as uniformly as possible over the spatial dimensions of the sensor matrix. In principle, a pixel per se is sensitive to a broad spectral range and acquires a spectrally limited sensitivity only when combined with a filter element.

Mehrere insbesondere räumlich nebeneinander angeordnete Pixel sind zudem in einer Pixelgruppe zusammengefasst. Beispielsweise ist eine Pixelgruppe jeweils durch ein Pixel jeder verfügbaren Farbe gebildet. Alternativ ist es möglich, dass eine Pixelgruppe mehrere Pixel einer Farbe enthält, wie beispielsweise beim Bayer-Muster, umfassend ein rotes, ein blaues und zwei grüne Pixel. In diesem Fall sind in der Ausgangskonfiguration entsprechend die Hälfte der Pixel grün und die verbleibenden zu gleichen Teilen blau und rot. In einer Alternative ist jeweils ein grünes Pixel einer Pixelgruppe durch ein infrarotes Pixel ausgetauscht.Several, in particular spatially juxtaposed pixels are also combined in a pixel group. For example, one pixel group is each formed by one pixel of each available color. Alternatively, it is possible for a pixel group to contain multiple pixels of a color, such as the Bayer pattern, including one red, one blue, and two green pixels. In this case, in the initial configuration, half of the pixels are green and the remaining equal parts are blue and red. In one alternative, a green pixel of a pixel group is replaced by an infrared pixel.

Die Steuereinheit dient insbesondere zum Umschalten der Filterelemente, insbesondere zum Einstellen der Farbigkeit eines Pixels. Durch Umschalten eines Filterelementes in eine andere Konfiguration ist es möglich den von dem zugeordneten Pixel erfassten Spektralbereich zu ändern. Dazu ist die Steuereinheit in geeigneter Weise mit den Filterelementen verbunden. Eine Umschaltung oder auch Ansteuerung der Filterelemente erfolgt vorzugsweise derart, dass durch Anlegen eines insbesondere starken elektrischen Feldes die Eigenschaften des Halbleiters, das heißt insbesondere die durch diesen erzielten elektrooptischen Effekte geändert werden. Hierzu ist die Steuereinheit zur Ansteuerung der Filterelemente vorzugsweise direkt in das Substrat integriert.The control unit is used in particular for switching the filter elements, in particular for adjusting the color of a pixel. By switching a filter element to another configuration, it is possible to change the spectral range detected by the associated pixel. For this purpose, the control unit is suitably connected to the filter elements. A switching or control of the filter elements is preferably carried out such that by applying an especially strong electric field, the properties of the semiconductor, that is, in particular, the electro-optical effects achieved by these are changed. For this purpose, the control unit for controlling the filter elements is preferably integrated directly into the substrate.

In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden eine Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Pixelgruppen zugeordnete Filterelemente eine Filtergruppe und das Kamerasystem ist zur Erfassung eines Gesamtbildes mit einer Einfärbung ausgebildet, wobei die Steuereinheit die Filterelemente der Filtergruppe in Abhängigkeit der Einfärbung umschaltet. Dadurch ist es insbesondere möglich im Falle eines eingefärbten Gesamtbildes die zur Verfügung stehende Gesamtanzahl von Pixeln besonders effizient zu nutzen. Aufgrund der Einfärbung sind Pixel der anderen Farben in der Sensitivität rückläufig, das heißt die Anzahl an auflösenden Pixeln ist rückläufig, das heißt die von jedem dieser Pixel erfasste oder gemessene Intensität ist im Wesentlichen gleich und liefert keine Informationen. Die zugeordneten Filterelemente werden daher umgeschaltet, zur Transmission einer anderen Farbe, für die dies vorzugsweise nicht oder in geringerem Maße gilt. Auf diese Weise wird insbesondere eine Verringerung der Auflösung vermieden; im Vergleich zu einem Kamerasystem mit nicht-umschaltbaren Filterelementen wird die Auflösung demnach effektiv erhöht. Die Filtergruppe umfasst insbesondere solche Filterelemente, die bei Erfassung eines normalen Gesamtbildes zur Transmission einer bestimmten, gemeinsamen Farbe ausgebildet sind. Beispielsweise bilden alle Filterelemente, die zu einem roten Pixel gehören, eine Filtergruppe. Die Filter einer Filtergruppe sind somit nicht notwendigerweise benachbart.In a preferred embodiment, a plurality of filter elements each assigned to different pixel groups form a filter group and the camera system is designed to record an overall image with a coloration, wherein the control unit switches the filter elements of the filter group as a function of the coloration. This makes it possible in particular in the case of a colored overall image to use the available total number of pixels particularly efficient. Due to the coloration, pixels of the other colors are decreasing in sensitivity, that is, the number of pixels being resolved is decreasing, that is, the intensity detected or measured by each of these pixels is substantially the same and provides no information. The associated filter elements are therefore switched to the transmission of another color, for which this is preferably not or to a lesser extent. In this way, in particular a reduction of the resolution is avoided; Compared to a camera system with non-switchable filter elements, the resolution is thus effectively increased. The filter group comprises in particular those filter elements which are formed upon detection of a normal overall image for transmission of a specific, common color. For example, all filter elements belonging to a red pixel form a filter group. The filters of a filter group are thus not necessarily adjacent.

Eine Einfärbung des Gesamtbildes ergibt sich beispielsweise bei einem solchen Sonnenuntergang, bei dem der Abendhimmel insgesamt eine rötliche Färbung aufweist. Dies führt dazu, dass alle oder zumindest die meisten derjenigen Pixel, die als grüne und/oder blaue Pixel konfiguriert sind im Wesentlichen nicht angesprochen werden, das heißt lediglich geringe Intensitätswerte messen und daher nicht wesentlich zur Auflösung beitragen.. Dabei bilden die Filterelemente dieser Pixel insbesondere eine Filtergruppe. Da die erfasste Intensität in dieser Filtergruppe, das heißt in den grünen und/oder blauen Pixeln des Gesamtbildes keine oder lediglich eine geringe Variation aufweist und die Filtergruppe somit einen geringen Informationsgehalt aufweist, werden die Filterelemente der Filtergruppe sinnvollerweise umgeschaltet, beispielsweise derart, dass die vormals grünen und blauen Pixel nun rote Pixel sind. Sind in der Ausgangskonfiguration beispielsweise genauso viele grüne und blaue Pixel wie rote Pixel vorhanden, wird auf diese Weise die Auflösung bezüglich rotem Licht verdreifacht.A coloring of the overall picture results, for example, in such a sunset, in which the evening sky has a total reddish color. As a result, all or at least most of those pixels configured as green and / or blue pixels are essentially unaddressed, that is, they measure only low intensity values and therefore do not significantly contribute to the resolution. The filter elements of these pixels form in particular a filter group. Since the detected intensity in this filter group, ie in the green and / or blue pixels of the overall image has no or only a small variation and the filter group thus has a low information content, the filter elements of the filter group are usefully switched, for example, such that the former green and blue pixels are now red pixels. For example, if there are as many green and blue pixels as there are red pixels in the initial configuration, the red light resolution triples in this way.

Alternativ wird geeigneterweise lediglich ein Teil der Filterelemente umgeschaltet, beispielsweise lediglich jene, deren zugeordnete Pixel zur Erfassung einer oberen Hälfte des Gesamtbildes verwendet werden. Dadurch ist es insbesondere möglich auf ein lediglich teilweise eingefärbtes Gesamtbild zu reagieren, beispielsweise falls lediglich die obere Hälfte von möglichen Einfärbungen betroffen ist und die entsprechende untere Hälfte zur Erfassung einer Fahrbahn dient.Alternatively, suitably only a portion of the filter elements are switched, for example, only those whose associated pixels are used to detect an upper half of the overall image. As a result, it is possible in particular to an only partially colored overall picture react, for example, if only the upper half of possible colorations is affected and the corresponding lower half is used to detect a road.

In einer bevorzugten Ausgestaltung schaltet die Steuereinheit lediglich einen Teil der einer Pixelgruppe zugeordneten Filterelemente um, wodurch es möglich ist, besonders gezielt auf eine Einfärbung zu reagieren. Da in der Ausgangssituation die der Pixelgruppe zugeordneten Filterelemente vorzugsweise jeweils zur Transmission unterschiedlicher Spektralbereiche ausgebildet sind, ist durch das lediglich teilweise Umschalten eine Konfiguration derart ermöglicht, dass einer der Spektralbereich zugunsten eines anderen aufgegeben wird.In a preferred embodiment, the control unit only switches over a part of the filter elements assigned to a pixel group, as a result of which it is possible to react in a particularly targeted manner to a coloration. Since, in the initial situation, the filter elements assigned to the pixel group are each preferably designed to transmit different spectral ranges, a configuration such that one of the spectral range is abandoned in favor of another is made possible by the only partial switching.

Zur Realisierung eines besonders effektiven Kamerasystems ist jedes der einer Pixelgruppe zugeordneten Filterelemente zweckmäßigerweise separat umschaltbar. Hierdurch wird zudem ein besonders hoher Freiheitsgrad bei der Erfassung des Gesamtbildes ermöglicht. Vorteilhaft ist es weiterhin möglich, ein lediglich einfarbig ausgeleuchtetes Gesamtbild mit der maximal zur Verfügung stehenden Auflösung zu erfassen. Dies ist besonders bei einem mit Infrarotlicht ausgeleuchteten Nachtbild von Vorteil. In einer Nachsituation werden dann zweckmäßigerweise alle Filterelemente zur Transmission von Infrarotlicht, das heißt von Licht aus dem infraroten Spektralbereich konfiguriert.In order to realize a particularly effective camera system, each of the filter elements assigned to one pixel group is expediently separately switchable. This also allows a particularly high degree of freedom in the capture of the overall picture. Advantageously, it is also possible to capture a monochrome illuminated overall picture with the maximum available resolution. This is particularly advantageous for a night light illuminated with infrared light. In a subsequent situation, all filter elements for the transmission of infrared light, that is to say light from the infrared spectral range, are then expediently configured.

In einer geeigneten Ausgestaltung sind alle einer Pixelgruppe zugeordneten Filterelemente umschaltbar, zur Transmission von Licht in im Wesentlichen voneinander getrennten Spektralbereichen. Auf diese Weise ist insbesondere ein normales Gesamtbild mit der maximalen Auflösung erfassbar. Unter voneinander im Wesentlichen getrennten Spektralbereichen wird dabei insbesondere verstanden, dass jeder ursprüngliche Spektralbereich, das heißt insbesondere der jeweils in der Ausgangssituation eingestellte Spektralbereich eine Zentralwellenlänge aufweist, bei der die Transmission des jeweiligen auf diesen Spektralbereich konfigurierten Filterelementes maximal ist, und sich die ursprünglichen Zentralwellenlängen jeweils um wenigsten 50 nm voneinander unterscheiden. Beispielsweise sind die Filterelemente in der Ausgangssituation als RGB-Filter konfiguriert, wobei eine erste Anzahl an Pixeln als rote Pixel konfiguriert ist, mit Filterelementen, die bei etwa 660 nm maximal transmissiv sind, eine zweite Anzahl an Pixeln als grüne Pixel konfiguriert ist, mit Filterelementen, die bei etwa 530 nm maximal transmissiv sind, und eine dritte Anzahl an Pixeln als blaue Pixel konfiguriert ist, mit Filterelementen, die bei etwa 470 nm maximal transmissiv sind.In a suitable embodiment, all filter elements assigned to one pixel group can be switched to transmit light in essentially separate spectral regions. In this way, in particular a normal overall picture with the maximum resolution can be detected. In this case, the term "mutually substantially separate spectral ranges" is understood to mean that each original spectral range, that is to say in particular the spectral range set in the initial situation, has a central wavelength at which the transmission of the respective filter element configured on this spectral range is maximal, and the original central wavelengths in each case differ by at least 50 nm from each other. For example, in the initial situation, the filter elements are configured as an RGB filter, with a first number of pixels configured as red pixels, with filter elements that are maximum transmissive at about 660 nm, a second number of pixels configured as green pixels, with filter elements which are maximally transmissive at about 530 nm, and a third number of pixels are configured as blue pixels, with filter elements that are maximally transmissive at about 470 nm.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Umschaltung einzelner Pixel oder Pixelgruppen mittels der Filterelemente derart, dass zusätzlich zu den vorgenannten Wellenlängen auch weitere, beliebige, insbesondere benachbarte Wellenlängen im Farbspektrum einstellbar sind. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine Feinabstimmung auf die zu erfassende Umgebung vorzunehmen. Zweckmäßigerweise erfolgt im Betrieb sowohl ein Umschalten, wie auch eine Feinabstimmung.In a preferred embodiment, the switching of individual pixels or pixel groups by means of the filter elements takes place in such a way that, in addition to the aforementioned wavelengths, further, arbitrary, in particular adjacent, wavelengths can be set in the color spectrum. This makes it possible, in particular, to fine-tune the environment to be detected. Conveniently, in operation, both a switching, as well as a fine-tuning takes place.

Zweckmäßigerweise schaltet die Steuereinrichtung ein Filterelement bei unterschreiten eines bestimmten Intensitätsschwellwertes oder Intensitätswertes um, insbesondere in einen anderen Spektralbereich. Alternativ oder zusätzlich wird die Zentralwellenlänge lediglich verschoben, das heißt feinabgestimmt, insbesondere um weniger als 50 nm. Insbesondere wird die Zentralwellenlänge in Richtung der Einfärbung verschoben, das heißt, derart eingestellt, dass sich eine Erhöhung der Intensität des jeweiligen Pixels ergibt. Ebenso ist es zweckmäßig, dass bei überschreiten eines bestimmten Intensitätsschwellwertes die Steuereinrichtung das jeweilige Filterelement in einen anderen Spektralbereich umschaltet oder die Zentralfrequenz lediglich derart von der Einfärbung weg verschiebt, dass sich die mittels des zugehörigen Pixels gemessene Intensität verringert. Damit ist es insbesondere möglich, das entsprechende Pixel bei einer Untersteuerung oder Übersteuerung zur Erfassung von Licht aus einem bestimmten Spektralbereich entsprechend anzupassen und entweder sensitiver oder weniger sensitiv zu konfigurieren, das heißt dessen Empfindlichkeit zu verstärken oder zu dämpfen. Unter Übersteuerung wird dabei verstanden, dass die auf das Pixel einfallende Menge an Licht derart groß ist, dass dieses einen maximalen Intensitätswert ausgibt und insbesondere mehrere Pixel derart gesättigt sind. Dies ist besonders vorteilhaft, falls das Kamerasystem durch eine besonders helle Lichtquelle geblendet wird, beispielsweise bei einem entgegenkommenden Fahrzeug. Dieses weist typischerweise Scheinwerfer auf, die vorrangig blaues Licht emittieren, mit einer im Vergleich dazu schwachen Rotkomponente. Durch geeignetes Umschalten der Filterelemente ist dann vorteilhaft eine Reduzierung der Auflösung durch Blenden vermeidbar. Unter Untersteuerung wird dann entsprechend verstanden, dass die auf das Pixel einfallende Menge an Licht derart gering ist, dass daraus nur geringe oder keine wesentlichen Informationen entnehmbar sind.Expediently, the control device switches over a filter element when it falls below a certain intensity threshold value or intensity value, in particular into another spectral range. Alternatively or additionally, the central wavelength is only shifted, that is finely tuned, in particular by less than 50 nm. In particular, the central wavelength is shifted in the direction of the coloring, that is, adjusted so that there is an increase in the intensity of each pixel. Likewise, it is expedient that, when a specific intensity threshold value is exceeded, the control device switches the respective filter element into a different spectral range or shifts the central frequency away from the coloring such that the intensity measured by means of the associated pixel decreases. This makes it possible, in particular, to correspondingly adapt the corresponding pixel in the event of understeer or overload for detecting light from a specific spectral range and to either configure it more sensitively or less sensitively, that is to increase or attenuate its sensitivity. By override is meant that the amount of light incident on the pixel is so large that it outputs a maximum intensity value and, in particular, several pixels are saturated in this way. This is particularly advantageous if the camera system is dazzled by a particularly bright light source, for example in the case of an oncoming vehicle. This typically includes headlights that emit primarily blue light, with a weak red component in comparison. By suitable switching of the filter elements, it is then advantageously possible to avoid a reduction in the resolution by diaphragms. By sub-control is then understood accordingly that the amount of light incident on the pixel is so small that only little or no material information can be taken from it.

Geeigneterweise wird beim Betrieb des Kamerasystems zunächst mittels diesem ein Gesamtbild aufgenommen, anschließend eine Einfärbung des Gesamtbildes ermittelt und zumindest ein Filterelement in Abhängigkeit der Einfärbung umgeschaltet. Dadurch ist insbesondere eine dynamische Anpassung der Erfassung des Gesamtbildes realisiert. Zudem erfolgt vorteilhaft eine automatische Anpassung auf sich ändernde Umgebungsbedingungen. Die Einfärbung wird dabei insbesondere dadurch ermittelt, dass die mittels der Pixel gemessenen Intensitätswerte gegeneinander verglichen werden. Dabei werden beispielsweise alle Intensitätswerte von Pixeln gleicher Farbe aufsummiert, das heißt es wird die Gesamtintensität eines jeweiligen Farbkanals ermittelt. Ist eine der Gesamtintensitäten deutlich größer, als die anderen, beispielsweise wenigstens doppelt so groß, so wird auf eine Einfärbung in dieser Farbe geschlossen. Daraufhin ist es dann möglich, die entsprechenden Filterelemente der entsprechenden Farbkanäle umzuschalten oder die Zentralwellenlänge eines Filterelementes lediglich geringfügig bis mittel in eine geeignete Richtung derart zu verschieben, dass sich eine optimale Auflösung ergibt, das heißt insbesondere weder eine Übersteuerung noch eine Untersteuerung. Unter geringfügig wird dabei insbesondere ein verschieben der Zentralwellenlänge von wenigstens 1 nm und höchstens 10 nm verstanden, unter mittel ein Verschieben um wenigstens 10 nm und höchstens 50 nm.Suitably, during operation of the camera system, an overall image is first recorded by means of the latter, then a coloration of the overall image is determined and at least one filter element is switched as a function of the coloration. As a result, a dynamic adaptation of the detection of the overall image is realized in particular. In addition, there is advantageously an automatic adaptation to changing environmental conditions. The coloring is determined in particular by comparing the intensity values measured by means of the pixels against one another. In this case, for example, all intensity values of pixels of the same color are summed up, that is to say the total intensity of a respective color channel is determined. If one of the overall intensities is significantly larger than the others, for example at least twice as large, a coloration in this color is concluded. Then it is then possible to switch the corresponding filter elements of the corresponding color channels or to move the central wavelength of a filter element only slightly to medium in a suitable direction such that there is an optimal resolution, ie in particular neither an overdrive nor understeer. In this case, a slight shift is understood to mean, in particular, a shift of the central wavelength of at least 1 nm and at most 10 nm, with a shift of at least 10 nm and at most 50 nm under medium.

In einer geeigneten Variante bildet eine Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Pixelgruppen zugeordneten Filterelementen eine Filtergruppe und für jedes der einem Filterelement der Filtergruppe zugeordneten Pixel wird zunächst ein Intensitätswert ermittelt wird. Die Filterelemente werden dann in Abhängigkeit dieser Intensitätswerte umgeschaltet oder deren Zentralwellenlänge in geeigneter Richtung verschoben, das heißt entweder in Richtung kürzerer oder längerer Wellenlängen. In einer geeigneten Weiterbildung werden die Filterelemente umgeschaltet oder deren Zentralwellenlänge in geeigneter Richtung verschoben, falls die Intensitätswerte sich jeweils paarweise um weniger als 10% unterscheiden, wodurch auf besonders effektive Weise eine Einfärbung des Gesamtbildes detektierbar ist. Insbesondere beträgt dann der oben genannte Intensitätsschwellwert 10 % eines Mittelwertes über alle Intensitätswerte einer Filtergruppe, also beispielsweise eines Farbkanals. Es werden demnach vorzugsweise lediglich diejenigen Intensitätswerte miteinander verglichen, die von Pixeln mit gleichartig konfigurierten Filterelementen erfasst werden.In a suitable variant, a plurality of filter elements respectively assigned to different pixel groups form a filter group, and for each of the pixels assigned to a filter element of the filter group, an intensity value is first determined. The filter elements are then switched as a function of these intensity values or their center wavelength is displaced in a suitable direction, that is to say either in the direction of shorter or longer wavelengths. In a suitable development, the filter elements are switched over or their central wavelength is displaced in a suitable direction if the intensity values in each case differ by less than 10% in pairs, as a result of which a coloring of the overall image can be detected in a particularly effective manner. In particular, the above-mentioned intensity threshold value then amounts to 10% of an average over all intensity values of a filter group, that is to say, for example, of a color channel. Accordingly, only those intensity values which are detected by pixels with similarly configured filter elements are preferably compared with one another.

Insbesondere zur Ermittlung einer Einfärbung des Gesamtbildes werden die Intensitätswerte vorteilhafterweise mit einer Neutralmessung verglichen. Dies wird insbesondere entweder bei einer geeignet gleichmäßigen Beleuchtung ermittelt oder liegt als Wertetabelle in einem Speicher der Steuereinrichtung vor. Die Neutralmessung entspricht zweckmäßigerweise einem Gesamtbild in der Ausgangssituation.In particular for determining a coloring of the overall image, the intensity values are advantageously compared with a neutral measurement. This is determined in particular either with a suitably uniform illumination or is present as a value table in a memory of the control device. The neutral measurement expediently corresponds to an overall picture in the starting situation.

Um auf eine besonders einfache Weise die Einfärbung zu ermitteln wird ein erstes Farbspektrum des Gesamtbildes ermittelt und mit einem zweiten Farbspektrum eines Vergleichsbildes verglichen. Unter vergleichen von Farbspektren wird dabei insbesondere verstanden, dass die jeweiligen Farbkanäle des Gesamtbildes und des Vergleichsbildes miteinander verglichen werden. Dazu werden beispielsweise wie oben bereits beschrieben die Intensitätswerte der Pixel mit gleichartig konfigurierten Filterelementen zu einer Gesamtintensität der jeweiligen Konfiguration aufsummiert und mit der entsprechenden aus dem Vergleichsbild ermittelten Gesamtintensität der jeweiligen Konfiguration verglichen. In einer geeigneten Variante ist das Vergleichsbild hierbei die oben erwähnte Neutralmessung.In order to determine the coloration in a particularly simple manner, a first color spectrum of the overall image is determined and compared with a second color spectrum of a comparison image. By comparing color spectra, it is to be understood in particular that the respective color channels of the overall image and of the comparison image are compared with one another. For this purpose, for example, as described above, the intensity values of the pixels with identically configured filter elements are added up to a total intensity of the respective configuration and compared with the corresponding overall intensity of the respective configuration determined from the comparison image. In a suitable variant, the comparison image here is the above-mentioned neutral measurement.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:An exemplary embodiment will be explained in more detail below with reference to a drawing. Show:

1 ein Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug, 1 a camera system for a motor vehicle,

2 eine Sensormatrix mit vorgeschalteter Filtermatrix, 2 a sensor matrix with upstream filter matrix,

3 eine Sensormatrix mit vorgeschalteter Filtermatrix in einer ersten Konfiguration, und 3 a sensor matrix with upstream filter matrix in a first configuration, and

4 eine Sensormatrix mit vorgeschalteter Filtermatrix in einer zweiten Konfiguration. 4 a sensor matrix with upstream filter matrix in a second configuration.

In 1 ist schematisch ein Kamerasystem 2 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das Kamerasystem 2 umfasst eine Optik 4, mittels der Licht L, das heißt elektromagnetische Strahlung auf eine Sensormatrix 6 abgebildet wird, zur Erfassung eines Gesamtbildes G, das heißt eines Bildausschnittes der Umgebung des Fahrzeuges. Der Sensormatrix 6 ist eine Filtermatrix 8 vorgeschaltet, die vom Licht L passiert wird. Dabei erfolgt mittels der Filtermatrix 8 eine Filterung oder spektrale Selektion derart, dass ein bestimmter Spektralbereich transmittiert wird und andere Spektralbereiche herausgefiltert werden. Die Sensormatrix 6 und die Filtermatrix 8 sind jeweils mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden, die zum Einen die Sensormatrix 6 zur Erfassung von Intensitätswerten ansteuert und zum anderen die Filtermatrix 8 konfiguriert, das heißt in geeigneter Weise umschaltet oder einstellt.In 1 is schematically a camera system 2 represented for a motor vehicle. The camera system 2 includes an optic 4 , by means of light L, that is to say electromagnetic radiation on a sensor matrix 6 is imaged to capture an overall image G, that is a picture of the surroundings of the vehicle. The sensor matrix 6 is a filter matrix 8th upstream, which is passed by the light L. This is done by means of the filter matrix 8th a filtering or spectral selection such that a specific spectral range is transmitted and other spectral ranges are filtered out. The sensor matrix 6 and the filter matrix 8th are each with a control device 10 connected, on the one hand, the sensor matrix 6 for the detection of intensity values and on the other the filter matrix 8th configured, that is, appropriately switches or adjusts.

Die 2 bis 4 zeigen schematisch die Sensormatrix 6 mit der dieser vorgeschalteten Filtermatrix 8. Dabei umfasst die Sensormatrix 6 eine Anzahl von rasterförmig in Zeilen und Spalten angeordneten Pixeln 12 und die Filtermatrix 8 umfasst eine entsprechende Anzahl von Filterelementen 14, wobei in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel jedem Pixel 12 genau ein Filterelement 14 vorgeschaltet ist. Zur Veranschaulichung zeigt 2 die Anordnung in einer perspektivischen Ansicht. Alternativ ist mehreren Pixeln 12 ein gemeinsames Filterelement 14 zugeordnet. Die Anzahl der Filterelemente 14 ist dann entsprechend geringer.The 2 to 4 schematically show the sensor matrix 6 with the upstream of this filter matrix 8th , In this case, the sensor matrix comprises 6 a number of pixels arranged in rows in rows and columns 12 and the filter matrix 8th includes a corresponding number of filter elements 14 In the exemplary embodiment shown here, each pixel 12 exactly one filter element 14 upstream. To illustrate shows 2 the arrangement in a perspective view. Alternatively, several pixels 12 a common filter element 14 assigned. The number of filter elements 14 is then correspondingly lower.

Jedes Filterelement 14 ist zur Transmission eines bestimmten Spektralbereiches, das heißt einer bestimmten Farbe konfiguriert, der beziehungsweise die in den 3 und 4 jeweils mit einem Buchstaben R, G, B angegeben ist. Dabei steht R für rot, G für grün und B für blau. Ein rot konfiguriertes Filterelement 14 ermöglicht dabei die Transmission von rotem Licht L, also einem entsprechenden Spektralbereich, beispielsweise in einem Wellenlängenintervall von etwa 630 nm bis 690 nm. Das transmittierte Licht L trifft auf das dahinter angeordnete Pixel 12 und wird von diesem erfasst, das heißt detektiert. Dabei wird in Abhängigkeit der Intensität des Lichts ein L Intensitätswert gemessen.Each filter element 14 is for the transmission of a specific spectral range, that is configured a particular color, or in the 3 and 4 each with a letter R, G, B is indicated. Where R stands for red, G for green and B for blue. A red configured filter element 14 allows the transmission of red light L, ie a corresponding spectral range, for example in a wavelength interval of about 630 nm to 690 nm. The transmitted light L strikes the pixel arranged behind it 12 and is detected by this, that is detected. In this case, an L intensity value is measured as a function of the intensity of the light.

Jedes Pixel 12 bildet in Kombination mit einem der Filterelemente 14 ein farbiges Pixel 12, wobei die Farbigkeit von der Konfiguration des Filterelementes 14 abhängt und angibt, welcher Teil des elektromagnetischen Spektrums durch das Filterelement 14 hindurch auf das Pixel 12 gelangt. Jedes Pixel 12 ist dabei prinzipiell zur Erfassung jeglicher Farben also jeglicher Spektralbereiche geeignet; die Farbigkeit ergibt sich lediglich durch die Einschränkung aufgrund des Filterelementes 14. In 3 ist das Kamerasystem 2 in einer Ausgangssituation zur Erfassung eines normalen Gesamtbildes G konfiguriert. Die Filterelemente 14 sind dabei nach einem sogenannten Bayer-Muster konfiguriert. Dabei bilden jeweils vier Pixel 12 eine Pixelgruppe 16, mit einem roten, zwei grünen und einem blauen Pixel 12. In einer hier nicht gezeigten Variante ist eines der grünen Pixel 12 ein infrarotes Pixel 12. Die Filterelemente 14 der in 3 roten Pixel 12 bilden zudem eine Filtergruppe 18 und stellen insbesondere einen Rotkanal dar. Zur Verdeutlichung sind die entsprechenden Pixel 12 in den 3 und 4 schraffiert dargestellt.Every pixel 12 forms in combination with one of the filter elements 14 a colored pixel 12 , wherein the color of the configuration of the filter element 14 depends and indicates which part of the electromagnetic spectrum through the filter element 14 through to the pixel 12 arrives. Every pixel 12 is in principle suitable for detecting any color, ie any spectral range; the color is only due to the restriction due to the filter element 14 , In 3 is the camera system 2 configured in an initial situation for acquiring a normal overall picture G. The filter elements 14 are configured according to a so-called Bayer pattern. Each form four pixels 12 a pixel group 16 , with one red, two green and one blue pixel 12 , In a variant not shown here is one of the green pixels 12 an infrared pixel 12 , The filter elements 14 the in 3 red pixels 12 also form a filter group 18 and in particular represent a red channel. For clarity, the corresponding pixels 12 in the 3 and 4 hatched shown.

Die Filterelemente 14 sind umschaltbar und/oder deren Zentralwellenlänge ist verschiebbar, das heißt, es ist möglich die Konfiguration eines einzelnen Filterelementes 14 derart zu ändern, dass dieses elektromagnetische Strahlung eines anderen als des ursprünglichen Spektralbereiches hindurchlässt, also beispielsweise von rot nach blau umgeschaltet wird oder/und von einem Rotton zu einem anderen Rotton verschoben wird. Das entsprechend zugeordnete Pixel 12 erfasst dann Licht L aus diesem anderen oder bezüglich des ursprünglichen verschobenen Spektralbereich; in Kombination wird durch das Umschalten oder Verschieben des Spektralbereiches, das heißt insbesondere auch der Zentralwellenlänge demnach die Farbigkeit des Pixels 12 umgeschaltet oder eingestellt. Dies ist in 4 dargestellt, in der alle Filterelemente 14 des Rotkanals, das heißt der angezeigten Filtergruppe 18 blau konfiguriert sind. In dieser Konfiguration des Kamerasystems 2 ist keine Erfassung von rotem Licht L möglich, dagegen ist die Auflösung bezüglich blauem Licht L vergrößert, hier insbesondere verdoppelt.The filter elements 14 are switchable and / or whose central wavelength is displaceable, that is, it is possible the configuration of a single filter element 14 to change such that this transmits electromagnetic radiation other than the original spectral range, that is, for example, switched from red to blue or / and is shifted from a red to a different shade of red. The corresponding assigned pixel 12 then captures light L from this other or spectral range shifted in the original; in combination, by switching or shifting the spectral range, that is to say in particular also the central wavelength, the color of the pixel is accordingly 12 switched or set. This is in 4 shown in the all filter elements 14 of the red channel, that is the displayed filter group 18 blue are configured. In this configuration of the camera system 2 if no detection of red light L is possible, the resolution with respect to blue light L is increased, in particular doubled here.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Kamerasystem camera system
44: Optik optics
66: Sensormatrix sensor matrix
88th: Filtermatrix filter matrix
1010: Steuereinrichtung control device
1212: Pixel pixel
1414: Filterelement filter element
1616: Pixelgruppe pixel group
1818: Filtergruppe filter group
GG: Gesamtbild overall picture
LL: Licht light

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012110092 A1 [0002]
DE 19610656 A1 [0011]

Claims

Camera system ( 2 ) for a motor vehicle, having a sensor matrix ( 6 ) containing a pixel group ( 16 ) with several pixels ( 12 ) and with one of the sensor matrix ( 6 ) upstream filter matrix ( 8th ) containing a plurality of filter elements ( 14 ), each pixel ( 12 ) a filter element ( 14 ) and each filter element ( 14 ) is designed to transmit light (L) in a predetermined spectral range, characterized in that at least one filter element ( 14 ) of the pixel group ( 16 ) by means of a control unit ( 10 ) is switchable in operation between at least two configurations for the transmission of at least two different spectral ranges.

Camera system ( 2 ) according to the preceding claim, characterized in that a plurality of respectively different pixel groups ( 16 ) associated filter elements ( 14 ) a filter group ( 18 ) and the camera system ( 2 ) is designed to detect an overall image (G) with a coloring, wherein the control unit ( 10 ) the filter elements ( 14 ) of the filter group ( 18 ) switches depending on the coloring.

Camera system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 10 ) only a part of a pixel group ( 16 ) associated filter elements ( 14 ) switches.

Camera system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that each of a pixel group ( 16 ) associated filter elements ( 14 ) is switchable separately.

Camera system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that all of a pixel group ( 16 ) associated filter elements ( 14 ) are switchable to the transmission of light (L) in substantially separate spectral ranges.

Camera system ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 10 ) a filter element ( 14 ) switches when exceeding or falling below a certain intensity threshold.

Method for operating a camera system ( 2 ) for a motor vehicle, having a sensor matrix ( 6 ) containing a pixel group ( 16 ) with several pixels ( 12 ) and with one of the sensor matrix ( 6 ) upstream filter matrix ( 8th ) containing a plurality of filter elements ( 14 ), each pixel ( 12 ) a filter element ( 14 ) and each filter element ( 14 ) is designed for the transmission of light (L) in a predetermined spectral range, wherein in the method at least one filter element ( 14 ) of the pixel group ( 16 ) by means of a control unit ( 10 ) is switched in operation between at least two configurations for the transmission of at least two different spectral ranges.

Method according to the preceding method claim, characterized in that - initially by means of the camera system ( 2 ) an overall image (G) is recorded, - a coloration of the overall image (G) is determined, and - at least one filter element ( 14 ) is switched depending on the coloring.

Method according to the preceding method claim, characterized in that - a plurality of respectively different pixel groups ( 16 ) associated filter elements ( 14 ) a filter group ( 18 ), - for each of a filter element ( 14 ) of the filter group ( 18 ) associated pixels ( 12 ) an intensity value is determined, and - the filter elements ( 14 ) are switched as a function of the intensity values.

Method according to the preceding method claim, characterized in that the intensity values are compared with a neutral measurement.

Method according to one of the two preceding method claims, characterized in that the filter elements ( 14 ), if the intensity values differ in pairs by less than 10%.

Method according to one of the preceding method claims, characterized in that to determine the coloration, a first color spectrum of the overall image (G) is determined and compared with a second color spectrum of a comparison image.

Use of a camera system ( 2 ) according to one of claims 1 to 6 in a motor vehicle.

Motor vehicle with a camera system ( 2 ) according to one of claims 1 to 6.