DE102015202504B4 - System for detecting the surroundings of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
System zur Erfassung des Umfeldes eines Kraftfahrzeuges (1), mit- einem Bildempfänger (6) zur Aufnahme eines Bildes aus der Fahrzeugumgebung- einer Abbildungsoptik zur Abbildung mindestens eines Erfassungsbereiches (2.1, 2.2) aus der Fahrzeugumgebung- einer Auswerteeinheit (3) zur Weiterverarbeitung der durch den Bildempfänger (6) bereitgestellten Bilddaten, wobei die Abbildungsoptik Mittel (4, 5, 7) aufweist, dem Bildempfänger (6) Bilder aus räumlich getrennten Erfassungsbereichen (2.1, 2.2) zuzuleiten, und wobei die Mittel (4, 5, 7) mindestens ein reflektives Element umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem reflektiven Element um einen Mikrospiegelarray handelt.System for detecting the surroundings of a motor vehicle (1), with - an image receiver (6) for recording an image from the vehicle surroundings - an imaging optics for imaging at least one detection area (2.1, 2.2) from the vehicle surroundings - an evaluation unit (3) for further processing image data provided by the image receiver (6), the imaging optics having means (4, 5, 7) for supplying the image receiver (6) with images from spatially separate detection areas (2.1, 2.2), and wherein the means (4, 5, 7) include at least one reflective element, characterized in that the reflective element is a micromirror array.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung des Umfeldes eines Kraftfahrzeuges.The invention relates to a system for detecting the surroundings of a motor vehicle.
Moderne Fahrzeuge verfügen über eine stetig wachsende Vielzahl an Assistenzfunktionen, für welche meist verschiedenste Kameras benötigt werden. Üblicherweise werden beispielsweise nach dem Stand der Technik Kameras im Seitenspiegel von Fahrzeugen verwendet, welche nach unten gerichtet sind, um beispielsweise im Verbund mit einer Auswerteeinheit sowie weiteren Kameras eine 360° Darstellung der Fahrzeugumgebung zu erreichen; ferner sind auch Kameras im Seitenspiegel bereits bekannt, welche in den rückwärtigen Bereich des Fahrzeugs ausgerichtet sind, um eine Totwinkelüberwachung zu gewährleisten. Weitere Assistenzfunktionen benötigen oft weitere Kameras, was die Kosten für derartige Assistenzfunktionen steigen lässt.Modern vehicles have an ever-growing variety of assistance functions, for which a wide variety of cameras are usually required. Typically, according to the prior art, cameras are used in the side mirrors of vehicles, which are directed downwards, for example in conjunction with an evaluation unit and other cameras to achieve a 360° representation of the vehicle's surroundings; Furthermore, cameras in the side mirrors are already known, which are aimed at the rear of the vehicle in order to ensure blind spot monitoring. Additional assistance functions often require additional cameras, which increases the costs for such assistance functions.
Druckschrift
Aus Druckschrift
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges System zur Erfassung des Umfeldes eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a cost-effective system for detecting the surroundings of a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch das System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.This task is solved by the system with the features of
Das erfindungsgemäße System zur Erfassung des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs zeigt einen Bildempfänger zur Aufnahme eines Bildes aus der Fahrzeugumgebung. Ferner weist das System eine Abbildungsoptik zur Abbildung mindestens eines Erfassungsbereichs aus der Fahrzeugumgebung sowie eine Auswerteeinheit zur Weiterverarbeitung der durch den Bildempfänger bereitgestellten Bilddaten auf. Erfindungsgemäß weist die Abbildungsoptik Mittel auf, dem Bildempfänger Bilder aus räumlich getrennten Erfassungsbereichen zuzuleiten. Mit anderen Worten entstehen auf dem Bildempfänger unter Verwendung der erfindungsgemäß gestalteten Abbildungsoptik sequenziell oder gleichzeitig zwei unterschiedliche Bilder aus unterschiedlich angeordneten Erfassungsbereichen aus der Umgebung des Fahrzeugs. Dadurch, dass lediglich ein einziger Bildempfänger verwendet wird, der gemeinsam von zwei Erfassungsbereichen adressiert wird, kann die Komplexität und damit der Gesamtaufwand für das Gesamtsystem wirkungsvoll reduziert werden.The system according to the invention for detecting the surroundings of a motor vehicle shows an image receiver for recording an image from the vehicle surroundings. Furthermore, the system has imaging optics for imaging at least one detection area from the vehicle environment and an evaluation unit for further processing the image data provided by the image receiver. According to the invention, the imaging optics have means for supplying images from spatially separate detection areas to the image receiver. In other words, two different images from differently arranged detection areas from the surroundings of the vehicle are created sequentially or simultaneously on the image receiver using the imaging optics designed according to the invention. Because only a single image receiver is used, which is addressed jointly by two detection areas, the complexity and thus the overall effort for the entire system can be effectively reduced.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das System wenigstens eine Kamera auf, welche im Seitenspiegel oder im seitlichen Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dabei kann es sich bei der Kamera insbesondere um eine von mehreren Kameras eines Surround View Kamerasystems handeln.In an advantageous embodiment of the invention, the system has at least one camera, which is arranged in the side mirror or in the side area of the motor vehicle. The camera can in particular be one of several cameras of a surround view camera system.
Eine vorteilhafte Konfiguration des Systems könnte insbesondere darin bestehen, die Abbildungsoptik derart auszulegen, dass sowohl ein Erfassungsbereich aus dem Einstiegsbereich eines Fahrzeugs als auch aus dem rückwärtigen Bereich des Fahrzeugs abgebildet wird.An advantageous configuration of the system could in particular consist in designing the imaging optics in such a way that both a detection area from the entry area of a vehicle and from the rear area of the vehicle are imaged.
In einer alternativen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße System wenigstens eine Kamera aufweisen, welche im Front- oder Heckbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.In an alternative embodiment, the system according to the invention can have at least one camera, which is arranged in the front or rear area of the motor vehicle.
Von Vorteil ist es, wenn die Abbildungsoptik dazu geeignet ist, dem Bildempfänger Bilder aus zwei einander gegenüberliegenden sowie quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs orientierten Erfassungsbereichen zuzuleiten. Diese Variante der Erfindung ermöglicht es, dem Fahrer Informationen über querenden Verkehr vor oder hinter dem Fahrzeug zukommen zu lassen, was insbesondere beim Ausfahren aus Einmünden oder Parklücken (vor- oder rückwärts) eine weitere Verbesserung der Sicherheit bewirkt.It is advantageous if the imaging optics are suitable for supplying the image receiver with images from two detection areas that are opposite one another and oriented transversely to the longitudinal direction of the motor vehicle. This variant of the inventor This makes it possible to provide the driver with information about traffic crossing in front of or behind the vehicle, which further improves safety, particularly when exiting junctions or parking spaces (forwards or backwards).
Weiterhin von Vorteil ist es, wenn die Abbildungsoptik dazu geeignet ist, dem Bildempfänger Bilder aus einem an das Kraftfahrzeug angrenzenden Nahbereich zuzuleiten. Der angrenzende Nahbereich ist dabei der Erfassungsbereich direkt vor bzw. hinter dem Kraftfahrzeug sowie ein nach unten gerichteter Erfassungsbereich. So kann gewährleistet werden, dass auch Bordsteine oder andere, niedrige, in direkter Umgebung gelegene Objekte erfasst werden können.It is also advantageous if the imaging optics are suitable for supplying the image receiver with images from a close range adjacent to the motor vehicle. The adjacent close range is the detection area directly in front of or behind the motor vehicle as well as a downward detection area. This ensures that curbs or other low objects in the immediate vicinity can also be detected.
Erfindungsgemäß umfassen die Mittel der Abbildungsoptik mindestens ein reflektives Element, beispielsweise einen Planspiegel. Derartige Spiegel sind zur Umlenkung von optischer Strahlung etablierte und kostengünstig herstellbare Elemente. Alternativ kann das reflektive Element auch als gewölbter Spiegel ausgebildet sein. Hierdurch kann beispielsweise ermöglicht werden, dass auf weitere Mittel zur Abbildung in der Abbildungsoptik verzichtet werden kann, dass also bereits durch den gewölbten Spiegel einerseits ein Bild der Umgebung aus dem jeweiligen Erfassungsbereich erzeugt wird und andererseits die notwendige Umlenkung der optischen Strahlung aus dem Erfassungsbereich in Richtung des Bildempfängers geleistet wird.According to the invention, the means of the imaging optics include at least one reflective element, for example a plane mirror. Such mirrors are established and cost-effective elements for redirecting optical radiation. Alternatively, the reflective element can also be designed as a curved mirror. This makes it possible, for example, to dispense with further imaging means in the imaging optics, so that an image of the surroundings from the respective detection area is generated by the curved mirror on the one hand and, on the other hand, the necessary deflection of the optical radiation from the detection area in the direction of the image receiver.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem reflektiven Element um einen Mikrospiegelarray. Derartige Mikrospiegelarrays bestehen in üblicher Weise aus einer Vielzahl elektrostatisch oder elektromagnetisch ansteuerbarer miniaturisierter Einzelspiegel, typischerweise Planspiegel, durch die bedarfsgerecht und bereichsweise eine Umlenkung optischer Strahlung vorgenommen werden kann. So kann beispielsweise der Mikrospiegelarray in der angesprochenen Variante dazu verwendet werden, nacheinander bzw. alternierend zwei unterschiedliche Erfassungsbereiche aus der Umgebung des Fahrzeugs zu adressieren und ebenso alternierend auf dem Bildempfänger abzubilden. In diesem Fall könnte der gesamte Bildempfänger zur Erzeugung eines darstellbaren Bildes verwendet werden, wodurch sich die Qualität des Bildes verbessern würde. Mittels eines Zeitmultiplexverfahrens könnte die Separierung der Anzeigebereiche softwareseitig und für den Anwender komfortabel gestaltet werden. Insbesondere ermöglicht es die angesprochene Lösung unter Verwendung des Mikrospiegelarrays auch, durch eine geeignete Ansteuerung des Mikrospiegelarrays situationsbezogen unterschiedliche Bereiche aus der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen und darzustellen. So kann es beispielsweise während einer Einparksituation erforderlich sein, lediglich die nähere Umgebung des eigenen Kraftfahrzeuges zu erfassen, um Kollisionen mit geparkten Fahrzeugen oder anderen Objekten zu vermeiden. Daneben kann es jedoch auch sinnvoll sein, während einer Autobahnfahrt beispielsweise den rückwärtigen Bereich des Fahrzeugs unter Zuhilfenahme des erfindungsgemäßen Systems einer verbesserten Überwachung zu unterziehen, insbesondere um bei der Vorbereitung von Überholvorgängen auf einer Autobahn, Fahrzeuge, die sich bereits im toten Winkel des eigenen Fahrzeugs befinden bzw. im Begriff sind, in den toten Winkel einzutreten, zuverlässig zu erkennen und gegebenenfalls den Fahrer vor Einleiten des Überholvorgangs zu warnen. Die Verwendung des Mikrospiegelarrays erhöht also ganz erheblich die Flexibilität des Gesamtsystems.According to the invention, the reflective element is a micromirror array. Such micromirror arrays usually consist of a large number of electrostatically or electromagnetically controllable miniaturized individual mirrors, typically plane mirrors, through which optical radiation can be redirected as needed and in certain areas. For example, the micromirror array in the variant mentioned can be used to address two different detection areas from the surroundings of the vehicle one after the other or alternately and also to image them alternately on the image receiver. In this case, the entire image receiver could be used to produce a displayable image, thereby improving the quality of the image. Using a time division multiplex process, the separation of the display areas could be designed in software and convenient for the user. In particular, the solution mentioned using the micromirror array also makes it possible to detect and display different areas of the vehicle's surroundings depending on the situation by appropriately controlling the micromirror array. For example, during a parking situation, it may be necessary to only record the immediate surroundings of one's own motor vehicle in order to avoid collisions with parked vehicles or other objects. In addition, however, it can also make sense, for example, to subject the rear area of the vehicle to improved monitoring with the help of the system according to the invention while driving on a motorway, in particular in order to prepare for overtaking maneuvers on a motorway, vehicles that are already in the blind spot of your own vehicle are or are about to enter the blind spot, reliably detect and, if necessary, warn the driver before initiating overtaking. The use of the micromirror array significantly increases the flexibility of the overall system.
Zusätzlich oder alternativ zu den angesprochenen Umlenkmitteln für optische Strahlung, welche auf Reflexion beruhen, können auch refraktive Elemente, beispielsweise sphärische oder asphärische Linsen oder auch Prismen, zum Einsatz kommen. Auch die Verwendung von Fresnel-Linsen ist denkbar. Derartige Linsen zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei einer ausgesprochen flachen Bauhöhe einen ähnlichen Effekt wie eine sphärische Linse erreichen.In addition or as an alternative to the deflection means for optical radiation mentioned, which are based on reflection, refractive elements, for example spherical or aspherical lenses or even prisms, can also be used. The use of Fresnel lenses is also conceivable. Such lenses are characterized by the fact that they achieve a similar effect to a spherical lens with an extremely flat height.
In vorteilhafter Weise kann die Abbildungsoptik als integriertes, einstückiges Bauteil ausgebildet sein; insbesondere ist es denkbar, die Abbildungsoptik als aus einem Acrylglas spritzgegossenes Teil, ggf. mit aufgedampften spiegelnden Flächen zu realisieren, wodurch sich eine kostengünstige Herstellung erreichen lässt. Darüber hinaus entfällt der Justageaufwand von einzelnen optischen Elementen gegeneinander.The imaging optics can advantageously be designed as an integrated, one-piece component; In particular, it is conceivable to realize the imaging optics as a part injection-molded from acrylic glass, possibly with vapor-deposited reflective surfaces, whereby cost-effective production can be achieved. In addition, there is no need to adjust individual optical elements to one another.
Die refraktiven Elemente können ferner auch aus Glas, insbesondere aus Quarzglas gebildet sein.The refractive elements can also be made of glass, in particular quartz glass.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.Exemplary embodiments and variants of the invention are explained below with reference to the drawing.
Es zeigt:
-
1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit zwei Erfassungsbereichen aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs; -
2 eine erste Variante zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung; und -
3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung.
-
1 schematically a motor vehicle with two detection areas from the surroundings of the motor vehicle; -
2 a first variant for implementing the solution according to the invention; and -
3 another embodiment of the solution according to the invention.
Nachfolgend kann in der nicht dargestellten Auswerteeinheit eine Separierung der beiden Bilder und eine entsprechende Anzeige veranlasst werden. Gut erkennbar wird in
Selbstverständlich kann auch die Abfolge von Planspiegel 4 und Linse 5 oder 7 im Strahlengang umgekehrt werden, ähnliches gilt für die Zuordnung der refraktiven Elemente, also insbesondere der Planspiegel 4 zu bestimmten Erfassungsbereichen. Insbesondere ist es auch denkbar, mittels eines Mikrospiegelarrays im Lichtweg vor oder nach den Linsen 5 und/oder 7 eine situationsangepasste Erfassung der Umgebung zu ermöglichen.Of course, the sequence of plane mirror 4 and
Die notwendige Entzerrung der aufgenommenen Bilder kann entweder hardwareseitig durch eine Korrekturoptik, wie beispielsweise entsprechend gestaltete Linsen oder auch entsprechend gestaltete refraktive Elemente, also beispielsweise Spiegel, erreicht werden. Ebenso ist es denkbar, eine softwareseitige Entzerrung in der Auswerteeinheit 3 vorzunehmen. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Lösung nicht zwingend auf die Kombination der beiden vorstehend skizzierten Erfassungsbereiche beschränkt. Es ist ebenso denkbar, praktisch beliebige Kombinationen räumlich getrennter Erfassungsbereiche im Fahrzeugumfeld auf einem einzigen Bildempfänger 6 abzubilden; hierzu steht eine Vielzahl möglicher Einbauorte des erfindungsgemäßen Systems an einem Fahrzeug zur Verfügung.The necessary equalization of the recorded images can be achieved either by hardware using correction optics, such as appropriately designed lenses or appropriately designed refractive elements, for example mirrors. It is also conceivable to carry out software-based equalization in the
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 2.12.1
- Erster ErfassungsbereichFirst detection area
- 2.22.2
- Zweiter ErfassungsbereichSecond detection area
- 33
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 44
- PlanspiegelPlane mirror
- 55
- Linselens
- 66
- BildempfängerImage receiver
- 77
- Linselens
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