DE102015209005B4

DE102015209005B4 - Kamera mit integrierter Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015209005B4
Application number: DE102015209005.1A
Authority: DE
Inventors: Florin Baiduc
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2035-05-16
Also published as: DE102015209005A1

Abstract

Kamera (2, 12, 22, 32) mit einem Objektiv (4, 14, 24, 34) und integrierter Beleuchtungseinrichtung, die eine Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) umfasst, die zur Ausleuchtung eines durch die Kamera (2, 12, 22, 32) abzubildendes Objekts Licht abgibt, wobei
die Kamera (2, 12, 22, 32) einen flächigen Bildsensor (20) umfasst,
die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) flach ausgebildet und von einer ihrer Oberflächen Licht abgibt,
die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) bei Abstrahlung des Lichts transparent ist, und
die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) senkrecht zu und in dem Strahlengang des durch das Objektiv (4, 14, 24, 34) der Kamera (2, 12, 22, 32) hindurch tretenden Lichts angeordnet ist und gegenüber dem Licht transparent ist, das von dem abzubildenden Objekt kommend durch das Objektiv (4, 14, 24, 34) hindurch auf den Bildsensor (20) auftrifft,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leuchtschicht (16) in der Kamera (12) direkt vor dem Bildsensor (20) der Kamera (16) angeordnet ist, wobei die Leuchtschicht (16) sich über den gesamten Durchmesser des Lichts zu dem Bildsensor (20) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera mit einem Objektiv und einer integrierten Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um Bilder in der Nacht oder bei Dunkelheit erzeugen zu können, sind Kameras üblicherweise mit separaten Lichtquellen ausgerüstet. Da derartige Lichtquellen nicht vor der Kamera angeordnet werden können, benötigen sie zusätzliche Befestigungsmöglichkeiten. Um einen Schattenwurf zu eliminieren, müssen ferner oftmals zwei Lichtquellen verwendet werden, die beispielsweise rechtsseitig und linksseitig der Kameralinse angeordnet sein können, um für eine gleichmäßige Beleuchtung zu sorgen. Durch diese zusätzliche Beleuchtungseinrichtungen werden die Kameras aufwendig und kostspielig.
Die Druckschrift DE 10 2008 055 714 A1 zeigt eine einseitig abstrahlende, semitransparente Beleuchtungseinrichtung, die ein transparentes Rücksubstrat umfasst, auf der eine Leuchtschicht aufgebracht ist. Die Leuchtschicht ist periodisch strukturiert, indem in der Leuchtschicht ein periodisches Gitter von lichtduchlässigen Lochbereichen ausgebildet ist. Auf der Rückseite der Leuchtschicht, d.h. angrenzend zum Rücksubstrat, ist eine Abschirmungsschicht aufgebracht, so dass kein Licht zur Rückseite der Beleuchtungseinrichtung von der Leuchtschicht abgegeben werden kann, sondern Licht nur von der Vorderseite der Leuchtschicht abgegeben wird. Es kann daher zur Bilderzeugung nur Licht durch die Lochbereiche zur Rückseite der Beleuchtungseinrichtung gelangen. Für eine hochqualitative Bilderzeugung eignet sich diese Beleuchtungsvorrichtung folglich nicht.
Aus der DE 10 2007 050 17167 A1 ist ein Mikrolinsen-Array mit integrierter Beleuchtung bekannt, welches einen flächigen, optisch transparenten Grundkörper, einer Vielzahl von auf, an, in und/oder hinter einer ersten Seite des optisch transparenten Grundkörpers angeordneten Mikrolinsen und zumindest einer Lichtquelle aufweist, welche an, in oder auf dem flächigen, optisch transparenten Grundkörper angeordnet ist. Die Projektion der zumindest einen Lichtquelle liegt in Richtung der optischen Achse der Mikrolinsen auf der ersten Seite des optisch transparenten Grundkörpers zwischen den Mikrolinsen. Dieses System zeigt daher punktförmige Lichtquellen, die in einer Sensorstruktur integriert sind. Mit diesem System kann keine gleichmäßige Ausleuchtung eines abzubildenden Objekts erfolgen und folglich kann auch keine gute Bildqualität der Objektbilder erzielt werden.
Die Druckschrift DE 10 2009 011 787 A1 betrifft eine koaxiale Auflichtbeleuchtung, bei der Licht einer Beleuchtungseinrichtung auf ein abzubildendes Objekt gerichtet wird, wobei das von der Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchtete Objekt mit einem Objektiv auf einen Bildaufnehmer projiziert wird. Dabei ist der in der Nähe des Objektivs oder zwischen Einzellinsen des Objektivs ein strukturiertes selbstleuchtendes Element angeordnet ist, welches teilweise lichtdurchlässig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kamera mit einem Objektiv und integrierter Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, bei der die Beleuchtungseinrichtung in Kombination mit einer herkömmlichen Kamera mit Bildsensor verwendet werden kann und eine Schattenbildung an dem abzubildenden Objekt vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Kamera mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Kamera umfasst einen flächigen Bildsensor mit einer flach ausgebildeten Leuchtschicht, die von einer ihrer Oberflächen Licht abgibt, wobei die Leuchtschicht bei Abstrahlung des Lichts transparent ist. Dabei ist die Leuchtschicht senkrecht zu und in dem Strahlengang des durch das Objektiv der Kamera hindurch tretenden Lichts angeordnet und gegenüber dem Licht transparent, das von dem abzubildenden Objekt kommend durch das Objektiv hindurch auf den Bildsensor auftrifft. Dabei ist die Leuchtschicht in der Kamera direkt vor dem Bildsensor der Kamera angeordnet, wobei die Leuchtschicht sich über den gesamten Durchmesser des Lichts zu dem Bildsensor erstreckt.
Da derartige flache Leuchtschichten transparent sind und die Eigenschaft haben, Licht von einer ihrer Oberflächen aus abzugeben, wenn sie durch einen elektrischen Strom betrieben werden, und da diese Leuchtschichten, wenn sie durch die andere Oberfläche betrachtet werden, keine Veränderung in ihrer Transparenz erfahren, ist es besonders vorteilhaft, derartige Leuchtschichten als Beleuchtungseinrichtung in die Struktur einer Kamera, nämlich einer solchen Kamera mit flachem Bildsensor, zu integrieren. Da das Licht direkt vor der Kamera abgestrahlt wird, werden störende Schattenbildungen reduziert bzw. eliminiert, ohne dass zusätzliche Bauteile erforderlich wären. Gegenüber ähnlichen Beleuchtungseinrichtungen, die wenigstens zwei zusätzliche Lichtquellen benötigen, ergibt sich eine Einsparung an verbautem Raum und eine Reduzierung der erforderlichen Bauteile.
Dabei wird in vorteilhafter Weise das Objektiv der Kamera ausgenutzt, um das von der Leuchtschicht abgegebene Licht entweder zu fokussieren oder auch eine bessere Lichtverteilung oder Spreizung zu erreichen.
Weiter bevorzugt ist die Leuchtschicht räumlich vor dem Objektiv der Kamera angeordnet und überdeckt den gesamten Strahlengang des Lichts, das durch das Objektiv hindurch tritt. Das hat den Vorteil, dass die Leuchtschicht nicht auf die besondere Art der Kamera abgestimmt werden muss, und dass die Kamera zum Einbau der Leuchtschicht nicht baulich verändert werden muss.
Weiter bevorzugt sind die Leuchtschicht sowie der Bildsensor rechteckig und in den Abmessungen ihrer Oberflächen aufeinander abgestimmt. Damit wird ein optimales Zusammenwirken zwischen der Leuchtschicht und dem Bildsensor erreicht.
Vorteilhafterweise ist der Bildsensor der Kamera ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor. Weiter bevorzugt wird die Leuchtschicht der Kamera durch eine OLED-Leuchtschicht gebildet. Da bei derartigen Sensoren und Leuchtschichten Bauteile verwendet werden können, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen und die dabei leicht in die Kamera bzw. das objektiv integriert werden können, bieten diese Bauteile eine vorteilhafte Grundlage zur Umsetzung der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

1 ein Beispiel einer Kamera mit einem Objektiv und einer Leuchtschicht, die zwischen dem Objektiv und der Kamera angeordnet ist (nicht zur Erfindung gehörend),
2 ein Ausführungsbeispiel der Kamera mit einem Objektiv und einer Leuchtschicht, wobei die Leuchtschicht unmittelbar vor dem Bildsensor der Kamera angeordnet ist,
3 ein Beispiel der Kamera mit einem Objektiv und einer Leuchtschicht, wobei die Leuchtschicht in das Objektiv integriert ist nicht zur Erfindung gehörend), und
4 ein Beispiel der Kamera mit einem Objektiv und einer Leuchtschicht, wobei die Leuchtschicht vor dem Objektiv der Kamera angeordnet ist (nicht zur Erfindung gehörend).

1 zeigt eine Kamera 2 mit einem Objektiv 4, wobei zwischen der Kamera 2 und dem Objektiv 4 eine Leuchtschicht 6 als Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist. Von der Leuchtschicht 6 ausgehende Lichtstrahlen 8 werden dabei durch das Objektiv 4 auf das abzubilden Objekt (nicht dargestellt) gerichtet, wodurch eine gleichmäßige Ausleuchtung des abzubildenden Objekts erfolgt.
2 zeigt eine Kamera 12 mit einem Objektiv 14, bei der eine Leuchtschicht 16 unmittelbar vor einem in der Kamera 12 untergebrachten Bildsensor 20 angeordnet ist, so dass die von der Leuchtschicht 16 ausgehenden Lichtstrahlen 18 durch das Objektiv 14 auf das abzubildende Objekt gerichtet werden.
3 zeigt eine weitere Kamera 22 mit einem Objektiv 24, wobei eine Leuchtschicht 26 in das Objektiv 24 integriert ist, indem die Leuchtschicht 26 zwischen Linsenelementen 24a, 24b des Objektivs 24 eingefügt ist. Auf diese Weise werden die von der Leuchtschicht 26 ausgehenden Lichtstrahlen 28 durch Linsenelement 24a des Objektivs 14 auf das abzubildenden Objekt gerichtet. Dabei kann die Leuchtschicht 26 zu der Funktionsweise des Objektivs 24 beitragen, beispielsweise bei der Fokussierung des Lichts.
4 zeigt schließlich eine Kamera 32 mit einem Objektiv 34, bei der eine Leuchtschicht 36 vor dem Objektiv 34 der Kamera 32 angeordnet, so dass die von der Leuchtschicht 36 ausgehenden Lichtstrahlen 38 das abzubildende Objekt ausleuchten.
Allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Kamera einen flächigen Bildsensor umfasst, wobei die Leuchtschicht von einer ihrer Oberflächen Licht abgibt und bei Abstrahlung des Lichts transparent ist. Ferner ist die Leuchtschicht senkrecht zu und in dem Strahlengang des durch das Objektiv der Kamera hindurch tretenden Lichts angeordnet, wobei die Leuchtschicht gegenüber dem Licht transparent ist, das von dem abzubildenden Objekt kommend durch das Objektiv hindurch auf den Bildsensor auftrifft. Schließlich können die Leuchtschicht sowie der Bildsensor rechteckig ausgebildet und in den Abmessungen ihrer Oberflächen aufeinander abgestimmt sein. Die Kamera kann einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor als Bildsensor aufweisen, und die Leuchtschicht kann durch eine OLED-Leuchtschicht gebildet werden.

Claims

Kamera (2, 12, 22, 32) mit einem Objektiv (4, 14, 24, 34) und integrierter Beleuchtungseinrichtung, die eine Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) umfasst, die zur Ausleuchtung eines durch die Kamera (2, 12, 22, 32) abzubildendes Objekts Licht abgibt, wobei die Kamera (2, 12, 22, 32) einen flächigen Bildsensor (20) umfasst, die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) flach ausgebildet und von einer ihrer Oberflächen Licht abgibt, die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) bei Abstrahlung des Lichts transparent ist, und die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) senkrecht zu und in dem Strahlengang des durch das Objektiv (4, 14, 24, 34) der Kamera (2, 12, 22, 32) hindurch tretenden Lichts angeordnet ist und gegenüber dem Licht transparent ist, das von dem abzubildenden Objekt kommend durch das Objektiv (4, 14, 24, 34) hindurch auf den Bildsensor (20) auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht (16) in der Kamera (12) direkt vor dem Bildsensor (20) der Kamera (16) angeordnet ist, wobei die Leuchtschicht (16) sich über den gesamten Durchmesser des Lichts zu dem Bildsensor (20) erstreckt.
Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) sowie der Bildsensor (20) rechteckig und in den Abmessungen ihrer Oberflächen aufeinander abgestimmt sind.
Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildsensor (20) ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor ist.
Kamera nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht (6, 16, 26, 36) eine OLED-Leuchtschicht ist.