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Die Erfindung betrifft eine Umfeldkamera für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Trägerbasis, an welcher ein Kameramodul mit einer Kameraoptik und mit einer Bildsensoreinheit befestigt ist, und umfassend eine einen Sichtfeldtrichter ausbildende und der Kameraoptik vorgelagerte Streulichtblende.
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Aktuell werden zunehmend mehr Kraftfahrzeuge mit Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, die eine Umfeldkamera umfassen, mit deren Hilfe das Umfeld des Kraftfahrzeuges oder zumindest Teile des Umfeldes des Kraftfahrzeuges abgebildet werden. Je nach Anwendungszweck werden entsprechende Umfeldkameras dabei an verschiedenen Stellen in das Kraftfahrzeug eingebaut, wobei mit der Einbauposition das Sichtfeld der Umfeldkamera vorgegeben wird.
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Besonders häufig wird dabei eine entsprechende Umfeldkamera im Heckbereich des Kraftfahrzeuges positioniert und als sogenannte Rückfahrkamera genutzt oder aber die entsprechende Umfeldkamera wird zur Erfassung des Vorfeldes des Kraftfahrzeuges eingesetzt und zum Beispiel innerhalb des Fahrgastraums im Bereich des Dachhimmels unmittelbar hinter der Windschutzscheibe positioniert. Eine derartige Umfeldkamera ist beispielsweise in der
DE 10 2011 103 302 A1 beschrieben.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhaft ausgestaltete Umfeldkamera anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Umfeldkamera mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten.
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Eine entsprechende Umfeldkamera ist dabei für ein Kraftfahrzeug ausgelegt und wird dementsprechend in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Sie umfasst eine Trägerbasis, an welcher ein Kameramodul mit einer Kameraoptik und mit einem Bildsensor befestigt ist und die darüber hinaus typischerweise als tragende Konstruktion für weitere Bauteile oder Baugruppen ausgebildet ist. Weiter umfasst die Umfeldkamera eine einen Sichtfeldtrichter ausbildende und der Kameraoptik vorgelagerte Streulichtblende, wobei die Streulichtblende eine Sichtfeldblende aufweist, die als Aperturblende der Umfeldkamera wirkt.
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Anstatt also wie bisher üblich das als Aperturblende des Systems wirkende Bauteil in der Kameraoptik und somit im Kameramodul zu positionieren, wird ein entsprechendes Bauteil, also die Sichtfeldblende, vor dem eigentlichen Objektiv der Umfeldkamera, also der Kameraoptik des Kameramoduls, platziert. Hierdurch ergeben sich verschiedene Vorteile und es lassen sich an verschiedene Anwendungszwecke angepasste Ausgestaltungen der Umfeldkamera mit verhältnismäßig geringem Aufwand realisieren.
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Da das als Aperturblende wirksame Bauteil bei einer hier vorgestellten Umfeldkamera nicht mehr Teil des Kameramoduls ist, welches typischerweise als vorgefertigte Einheit im Rahmen einer Endmontage der Umfeldkamera an der Trägerbasis befestigt wird, lassen sich zum Beispiel verschiedene Aperturblenden mit dem Kameramodul kombinieren, um so verschiedene Varianten der Umfeldkamera mit verschiedenen Eigenschaften umsetzen. Dabei werden im einfachsten Fall lediglich zwei unterschiedliche Aperturblenden zur Realisierung zweier Varianten genutzt, die sich hinsichtlich der Größe der wirksamen, die Apertur bestimmenden Öffnung der Aperturblenden unterscheiden. Durch die Kombination des Kameramoduls mit der Aperturblende mit der größeren Öffnung lässt sich dann eine eher lichtstarke Kamera mit eher geringem Kontrastauflösungsvermögen realisieren, wohingegen die Kombination des Kameramoduls mit der Aperturblende mit der kleineren Öffnung eine eher lichtschwache Kamera mit relativ hohem Kontrastauflösungsvermögen ergibt.
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Es lassen sich also durch relativ einfach zu realisierende unterschiedliche Ausgestaltungen der Streulichtblende mit der Sichtfeldblende Umfeldkameras mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften realisieren, was nach dem Stand der Technik nicht möglich ist, da hier für eine entsprechende Anpassung der Eigenschaften der Umfeldkamera das Kameramodul modifiziert werden müsste, wofür ein wesentlich höherer technischer und finanzieller Aufwand in Kauf genommen werden müsste.
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Darüber hinaus ergibt sich durch die Verlegung der Aperturblende, also quasi der Eintrittspupille, ein Integrationsvorteil, aufgrund dessen sich zusätzliche Möglichkeiten bei der Einbindung der Umfeldkamera in das Kraftfahrzeug ergeben. So wird zum Beispiel durch die Vorverlegung der Aperturblende der Ursprung des Sichtfeldes in Richtung Kraftfahrzeugscheibe, also insbesondere in Richtung Windschutzscheibe, vorverlegt, wodurch zwangsläufig die Durchtrittsfläche des Sichtfeldes durch die Kraftfahrzeugscheibe kleiner wird, was zu einem optisch schöneren Gesamtbild führt oder von einem Betrachter typischerweise als optisch angenehmer empfunden wird.
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Bevorzugt sind dabei die Kameraoptik und die Sichtfeldblende der Streulichtblende im verbauten Zustand räumlich voneinander getrennt, so dass zwischen der Kameraoptik und der Sichtfeldblende in Richtung der optischen Achse der Kameraoptik gesehen ein Luftspalt gegeben ist. Die als Aperturblende wirkende Sichtblende liegt somit nicht an der Kameraoptik an, wird jedoch typischerweise relativ zur Kameraoptik ausgerichtet positioniert.
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Je nach Ausgestaltungsvariante ist die Streulichtblende der Umfeldkamera zumindest teilweise durch eine Materialauftragung und insbesondere durch eine Materialaufspritzung auf die Trägerbasis realisiert. Das hierbei aufgetragene Material ist dabei typischerweise nicht identisch mit dem Werkstoff, aus dem die Trägerbasis gefertigt ist. Als zweckdienliche Werkstoffe für die Trägerbasis werden Metalle, wie zum Beispiel Aluminium, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe angesehen und dementsprechend bevorzugt eingesetzt. Als Material für die Materialauftragung hat sich faserverstärkter Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärkter Kunststoff, als zweckdienlich erwiesen, wobei typischerweise ein relativ geringer Faseranteil vorgesehen ist, da die Stabilität und die Widerstandsfähigkeit der Funktionseinheit aus Trägerbasis und Streulichtblende im Wesentlichen durch die Trägerbasis vorgegeben und realisiert wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung wird die Streulichtblende mitsamt der Sichtfeldblende durch eine derartige Materialauftragung ausgebildet, wobei auch hier die zuvor genannten Materialien genutzt werden.
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Alternativ werden zur Ausbildung der Streulichtblende und/oder der Sichtfeldblende vorgefertigte Bauteile an der Trägerbasis befestigt, wobei die Streulichtblende mitsamt der Sichtfeldblende auch durch ein einstückiges und einteiliges Bauteil gegeben sein kann, welches beispielsweise auf die Trägerbasis aufgesteckt, an die Trägerbasis angeklebt oder an der Trägerbasis angeschraubt wird.
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Darüber hinaus ist auch eine Ausgestaltungsvariante der Umfeldkamera vorteilhaft, bei der die Streulichtblende zumindest teilweise durch Wandungen oder Oberflächen der Trägerbasis ausgebildet ist. Je nach Ausgestaltungsvariante sind dabei die entsprechenden Wandungen oder Oberflächen mit einer speziellen Beschichtung, beispielsweise einem schwarzen matten Lack, oder einer Oberflächenstruktur versehen, welche beispielsweise durch ein Eloxierverfahren oder ein Ätzverfahren hergestellt ist.
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In jedem Fall aber wird die Streulichtblende und/oder die Sichtfeldblende bevorzugt durch einen Kunststoff und insbesondere einen faserverstärkten Kunststoff ausgebildet, unter anderem, da die sich eine entsprechende Streulichtblende und/oder eine entsprechende Sichtfeldblende hierdurch technisch relativ einfach realisieren und relativ kostengünstig herstellten lassen/lässt.
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Für einige Anwendungsfälle ist es darüber hinaus vorteilhafte, wenn die Sichtfeldblende nicht nur als Aperturblende wirkt, sondern zudem als optisches Filterelement ausgebildet ist. Im einfachsten Fall ist das Filterelement dabei als sogenannter Neutraldichtefilter ausgebildet, so dass durch das entsprechende Filterelement die Intensität der transmittierten elektromagnetischen Strahlung, also des hindurchtretenden Lichtes, im Wesentlichen wellenlängenunabhängig reduziert wird. Alternativ oder ergänzend hierzu erfolgt durch das Filterelement eine wellenlängenabhängige Filterung, so dass das optische Filterelement alternativ oder zusätzlich als sogenannter Farbfilter wirkt.
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Für einige Anwendungsfälle wird darüber hinaus durch die Sichtfeldblende ein optisches Filterelement mit uneinheitlicher Filterwirkung ausgebildet, bei dem also die Filterwirkung davon abhängt, an welcher Stelle und mit welchem Winkel ein Lichtstrahl auf das Filterelement auftrifft. So ist es gemäß einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Sichtfeldblende einen kreisförmigen Mittenbereich mit einer ersten Filterwirkung und einen den Mittenbereich umgebenden ringförmigen Außenbereich mit einer zweiten, von der ersten abweichenden, Filterwirkung aufweist. Die Unterschiedlichen Filterwirkungen lassen sich dabei zum Beispiel durch unterschiedliche Materialien und/oder durch unterschiedliche Materialdicken realisieren.
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Dabei unterscheiden sich die bereichsabhängigen unterschiedlichen Filterwirkungen hinsichtlich der spektralen Transmission, wie bei einem Farbfilter, hinsichtlich des Absolutwertes der Transmission, wie bei einem Neutraldichtefilter, oder hinsichtlich beider Eigenschaften. Auf diese Weise lassen sich dann beispielsweise mittels der Umfeldkamera Bilder generieren, die sich aufgrund der unterschiedlich gestalteten Bereiche des optischen Filterelements mit unterschiedlicher Filterwirkung in entsprechende Teilbilder im Rahmen einer Bildaufbereitung oder Bildauswertung aufspalten lassen, so dass hierdurch zum Beispiel ein lichtstarkes Teilbild mit geringem Kontrastauflösevermögen und ein lichtschwaches Teilbild mit hohem Kontrastauflösungsvermögen herausgelöst und separat weiterverarbeitet werden kann.
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Von Vorteil ist außerdem eine Ausgestaltungsvariante, bei der die durch die Sichtfeldblende vorgegebene Apertur einstellbar oder verstellbar ist. Hierzu weist die Sichtfeldblende zweckdienlicherweise einen Steuer- oder Stellmechanismus auf, der es erlaubt die Apertur für die Umfeldkamera anzupassen oder zu variieren. Auf diese Weise lässt sich eine Umfeldkamera realisieren, die ähnlich dem menschlichen Auge reagiert und ihre Pupille automatisch je nach Umgebungslicht weiter öffnet oder weiter schließt. Dabei wird mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit die Intensität des Umgebungslichtes ermittelt und in Abhängigkeit der ermittelten Intensität wird dann die Sichtfeldblende zur Anpassung der Apertur angesteuert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in einer Schnittdarstellung eine Umfeldkamera mit eine Sichtfeldblende sowie
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2 in einer Schnittdarstellung die Umfeldkamera mit einer alternativen Sichtfeldblende.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine nachfolgend exemplarisch beschriebene und in 1 skizzierte Umfeldkamera 2 ist für ein Kraftfahrzeug ausgelegt und wird dementsprechend in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Hierzu umfasst die Umfeldkamera 2 eine Trägerbasis 4 mit einer in 1 lediglich angedeuteten Kraftfahrzeugschnittstelle 6, die zur Befestigung an einer nicht mit abgebildeten Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Kraftfahrzeugschnittstelle 6 dabei durch eine an die Form der Windschutzscheibe angepasste Oberfläche oder Haftfläche Trägerbasis 4 ausgebildet, die im Rahmen eines Montageprozessschrittes mit Hilfe einer Klebemasse an die Windschutzscheibe angeklebt wird.
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Weiter umfasst die Umfeldkamera 2 ein Kameramodul 8 mit einer Bildsensoreinheit 10 und einer Kameraoptik 12. Hierbei ist die Kameraoptik 12 aus mehreren Optikbausteinen 14 aufgebaut, die im Ausführungsbeispiel ausschließlich als Linsen ausgebildet und in eine Linsenfassung 16 eingesetzt sind. Das Kameramodul 8 wird in einem separaten Montageprozess vorgefertigt und im Rahmen einer Endmontage der Umfeldkamera 2 an der Trägerbasis 4 angeklebt, wobei das Kameramodul 8 zunächst quasi schwimmend in der Klebemasse relativ zur Kraftfahrzeugschnittstelle 6 ausgerichtet wird, bevor die Klebemasse durch UV-Bestrahlung zur Aushärtung gebracht wird.
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Im fertiggestellten Zustand der Umfeldkamera 2 ist dem Kameramodul 8 in Richtung der optischen Achse des Kameramoduls 8 gesehen eine Streulichtblende 18 vorgelagert, die einen zur Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs hin geöffneten Sichtfeldtrichter ausbildet, der sich zur Kameraoptik 12 hin verjüngt.
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Auch bei der Streulichtblende 18 handelt es sich um eine vorgefertigte Baugruppe, die im Rahmen der Endmontage der Umfeldkamera 2 an die Trägerbasis 4 angeklebt wird, wobei auch hier zunächst eine Ausrichtung der Streulichtblende 18 erfolgt, bevor die eingesetzte Klebemasse zur Aushärtung gebracht wird. Zur Vermeidung unerwünschter Lichtreflexe hin zur Kameraoptik 12 weist die Streulichtblende 18 nach an sich bekanntem Prinzip eine diffus streuende Oberfläche auf, die im Ausführungsbeispiel durch eine Aneinanderreihung pyramidenartiger Prismen ausgebildet wird.
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Zudem weist die Streulichtblende 18, die durch ein Spritzgussverfahren aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt wird, eine Sichtfeldblende 22 auf, die in der Umfeldkamera 2 als Aperturblende der Umfeldkamera 2 wirkt. Die Aperturblende der Umfeldkamera 2 ist somit der eigentlichen Optik der Umfeldkamera 2 vorgelagert und aus der eigentlichen Optik herausgelöst.
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Die durch die Sichtfeldblende 22 ausgebildete Aperturblende der Umfeldkamera 2 ist also nicht Teil der Kameraoptik 12 sondern Teil der einteiligen und einstückigen Streulichtblende 18 und wird infolge dessen im Zuge der Ausrichtung der Streulichtblende 18 unmittelbar vor der endgültigen Fixierung an der Trägerbasis 4 relativ zur Kameraoptik 12 des Kameramoduls 8 ausgerichtet.
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Gemäß einer alternativen in 2 angedeuteten Ausgestaltungsvariante der Streulichtblende 18 ist die Sichtfeldblende 22 nicht durch einen einfachen ringförmigen Körper gegeben. Stattdessen ist die Sichtfeldblende 22 zweiteilig ausgestaltet, wobei ein ringförmiger äußerer Teil 24 der Sichtfeldblende 22 Teil einer einstückigen und einteiligen Streulichtblendenbasis 26 ist, welche wiederum in einem Spritzgussverfahren aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt wird und welche die diffus streuende Oberfläche der Streulichtblende 18 ausbildet.
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In der fertiggestellten Zustand der Umfeldkamera 2 ist in dem ringförmigen äußeren Teil 24 der Sichtfeldblende 22 ein kreisscheibenförmiger innerer Teil 28 eingesetzt, insbesondere eingeklebt, der den Innenraum des ringförmigen äußeren Teils 24 der Sichtfeldblende 22 ausfüllt. Auf diese Weise ist eine Sichtfeldblende 22 ausgebildet, bei der der ringförmige äußere Teil 24 als Aperturblende der Umfeldkamera 2 wirkt und bei der der kreisscheibenförmige innere Teil 28 der Sichtfeldblende 22, der aus einem abweichenden Material besteht, als Neutraldichtefilter wirkt, der die Intensität der zur Kameraoptik 12 gelangenden elektromagnetischen Strahlung im Wesentlichen wellenlängenunabhängig abschwächt.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Umfeldkamera
- 4
- Trägerbasis
- 6
- Kraftfahrzeugschnittstelle
- 8
- Kameramodul
- 10
- Bildsensoreinheit
- 12
- Kameraoptik
- 14
- Optikbaustein
- 16
- Linsenfassung
- 18
- Streulichtblende
- 20
- Prisma
- 22
- Sichtfeldblende
- 24
- ringförmiger äußerer Teil
- 26
- Streulichtblendenbasis
- 28
- kreisscheibenförmiger innerer Teil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011103302 A1 [0003]
