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Die Erfindung betrifft eine Abbildungsvorrichtung zur Erzeugung eines Bildes für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes einer Abbildungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
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Aus dem Stand der Technik sind Abbildungsvorrichtungen zur Erzeugung eines Bildes für einen Kraftwagen bereits bekannt und üblicher Weise mit einem Fahrerassistenzsystem gekoppelt. Die Leistung des Fahrerassistenzsystems wird durch die Abbildungsschärfe von Gegenständen der realen Welt der Abbildungsvorrichtung beeinflusst. Für eine optimale Funktionsweise ist eine scharfe Abbildung daher wünschenswert, welche jedoch insbesondere durch Wassertropfen auf einer Schutzeinrichtung, welche insbesondere eine Windschutzscheibe sein kann, beeinträchtigt werden kann. Um diesem Problem entgegenzutreten werden oftmals in Kameras bestimmte Optiken aus Linsensystemen verbaut. Die entsprechende Tiefenschärfe und der Scharfpunkt werden durch die so genannte F-Zahl und das Optikdesign bestimmt. Diesen Linsensystemen ist jedoch herstellungsbedingt eine Grenze gesetzt.
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Aus der
DE 20 2009 017 346 U1 ist bereits eine Optikvorrichtung für einen optoelektronischen Sensor bekannt, die mindestens eine Linse aufweist. In dem Strahlengang der Optikvorrichtung ist ein weiteres optisches Element zur Erweiterung des Schärfentiefenbereichs vorgesehen. Das optische Element ist derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass ein Teil des Strahlengangs frei bleibt und so einen ersten Schärfentiefenbereich erzeugt. Des Weiteren weist das optische Element einen planparallelen Bereich auf, der nur einen Teil des Strahlengangs der Optikvorrichtung überdeckt und so einen zweiten Schärfentiefenbereich erzeugt.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Tiefenschärfe ist die sogenannte Wellenfrontkodierung. Bei herkömmlichen optischen Systemen ist aufgrund der Blendenöffnung die Tiefenschärfe begrenzt, was insbesondere bei Fahrerassistenzsystemen zu einer Verminderung der Leistungsfähigkeit führen kann. Mittels der Wellenfrontkodierung kann das optische System so modifiziert werden, dass ein Bild einer gewissen Schärfe erhalten bleibt, wobei diese Schärfe nahezu unabhängig von der Fokussierung sein kann.
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Aus dem Stand der Technik sind zudem bereits Abbildungssysteme bekannt, die zur Verbesserung der Tiefenschärfe eine Bildverarbeitung für wellenfrontkodierte Abbildungssysteme bereitstellen. Die
DE 60317472 T2 offenbart hierfür eine optimierte Bildverarbeitung, bei der eine Wellenfront, die ein optisches Bild bildet, kodiert wird. Das optische Bild wird in einen Datenstrom umgewandelt und mit einem Filterkern mit reduzierter Menge zur Umkehrung beziehungsweise Aufhebung der Effekte einer Wellenfrontkodierung und Erzeugung eines endgültigen Bildes verarbeitet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abbildungsvorrichtung sowie ein Verfahren aufzuzeigen, welche beziehungsweise welches ein verbessertes Bild für einen Kraftwagen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abbildungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Um eine Abbildungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 derart weiterzuentwickeln, dass ein verbessertes Bild für einen Kraftwagen ermöglicht ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abbildungsvorrichtung eine Schutzeinrichtung aufweist. Die Schutzeinrichtung ist optisch vor der Wellenfrontkodierungseinrichtung angeordnet. Eine Datenverarbeitungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass ein optisches Hindernis auf der Schutzeinrichtung scharf darstellbar ist, sodass das scharf dargestellte optische Hindernis bei der weiteren Verarbeitung des Datensatzes durch die Datenverarbeitungseinrichtung berücksichtigbar ist.
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Insbesondere kann mit der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung mittels der Wellenfrontkodierungseinrichtung ein unscharfes Bild auf der Bildebene erzeugt werden, welches insbesondere durch die Datenverarbeitungseinrichtung nachbearbeitet beziehungsweise geschärft werden kann. Mittels dieses Prinzips kann eine deutlich erhöhte Tiefenschärfe erreicht werden. Hierdurch kann eine notwendige Schärfe in einem größeren Tiefenbereich erreicht werden, was zu einer Verbesserung des endgültigen Bildes der Abbildungsvorrichtung führt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann die Schutzeinrichtung eine Windschutzscheibe des Kraftwagens sein. Insbesondere kann somit die Detektionseinrichtung in einem Innenraum des Kraftwagens angeordnet und somit vor einer Vielzahl von Umwelteinflüssen geschützt werden. Diese Ausgestaltungsform hat weiterhin den Vorteil, dass ein zusätzliches Bauteil als Schutzeinrichtung eingespart werden kann, da als Schutzeinrichtung für die Abbildungsvorrichtung die bereits vorhandene Windschutzscheibe des Kraftwagens genutzt wird.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Detektionseinrichtung eine Kamera ist. Insbesondere Kameras halten im Kraftwagenbau immer mehr Einzug. Somit kann beispielsweise für eine Einparkhilfe mit Kamera beziehungsweise für eine Objekterkennung des Kraftwagens mit einer Kamera die Leistungsfähigkeit erhöht werden. Ebenfalls möglich ist es, dass als Kamera eine Infrarotkamera genutzt werden kann. Insbesondere Kameras als Detektionseinrichtung haben den Vorteil, dass diese heutzutage bereits technisch sehr ausgereift sind und kostengünstig und bauraumsparend im Kraftwagenbau eingesetzt werden können.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn als optisches Hindernis ein Wassertropfen berücksichtigbar ist. Wenn beispielsweise bei Regen ein Wassertropfen auf der Schutzeinrichtung, insbesondere auf einer Windschutzscheibe, auftrifft, kann dieser mittels der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung auf der Scheibe scharf gestellt werden. Dieser Tropfen kann dann berücksichtigt und insbesondere bei der Bildverarbeitung entfernt werden. Insbesondere durch das Erkennen eines Wassertropfens als optisches Hindernis kann somit die Leistungsfähigkeit der Abbildungsvorrichtung bei Schlechtwetter gesteigert werden, da durch Ausgleich von Bildeffekten, die durch den Tropfen auf der Windschutzscheibe verursacht werden, diese Bildeffekte zurückgerechnet werden können.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das endgültige Bild auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftwagens anzeigbar ist. Somit kann einem Insassen des Kraftwagens, insbesondere dem Fahrer des Kraftwagens, das endgültige Bild auf der Anzeigeeinrichtung präsentiert werden. Dies kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn es sich bei der Detektionseinrichtung um eine Rückfahrkamera handelt, wobei insbesondere der Fahrer des Kraftwagens beispielsweise bei einem Einparkvorgang die Rückfahrkamera mit einem auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigten Bild für den Einparkvorgang nutzen kann. Somit ermöglicht das verbesserte endgültige Bild, welches beispielsweise frei von Wassertropfen ist, einen sichereren und genaueren Einparkvorgang.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die einzige Fig. zeigt dabei eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung. In dieser Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Fig. zeigt eine Abbildungsvorrichtung 12 für einen Kraftwagen 10, welche ferner eine Detektionseinrichtung 14 aufweist. Bei der Detektionseinrichtung 14 kann es sich insbesondere um eine Kamera handeln. Es ist auch möglich, dass die Detektionseinrichtung 14 als Infrarotkamera ausgebildet ist. Mittels der Detektionseinrichtung 14 kann insbesondere ein optisches Bild aufgenommen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Detektionseinrichtung 14 derart angeordnet ist, dass sie ein optisches Bild einer Umgebung 16 des Kraftwagens 10 aufnimmt. Es ist aber ebenfalls möglich, dass die Detektionseinrichtung 14 derart angeordnet ist, dass sie beispielsweise auf einen Innenraum 18 des Kraftwagens 10 ausgerichtet ist und somit ein optisches Bild des Innenraums 18 aufnimmt. Es ist weiterhin vorgesehen, dass aus dem optischen Bild mittels der Detektionseinrichtung 14 ein Datensatz erzeugt wird.
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Die Abbildungsvorrichtung 12, insbesondere die Detektionseinrichtung 14, weist ferner eine Wellenfrontkodierungseinrichtung 20 auf. Die Wellenfrontkodierungseinrichtung 20 erzeugt ein unscharfes Bild auf der Bildebene, welches wiederum mittels der Detektionseinrichtung 14, insbesondere mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 22, verarbeitet beziehungsweise nachgearbeitet werden kann. Insbesondere wird mittels der Wellenfrontkodierungseinrichtung 20 eine das optische Bild erzeugende Wellenfront kodiert. Die Datenverarbeitungseinrichtung 22 wiederum verarbeitet das kodierte optische Bild und dekodiert das kodierte optische Bild wieder. Aus dem dekodierten Bild erzeugt die Datenverarbeitungseinrichtung 22 ein endgültiges Bild. Somit kann eine deutlich erhöhte Tiefenschärfe des endgültigen Bilds erreicht werden. Für die Detektionseinrichtung 14, welche insbesondere die Kamera sein kann, wird somit eine notwendige Schärfe in einem größeren Tiefenbereich erreicht, was zu einer Verbesserung des endgültigen Bildes der Abbildungsvorrichtung 12 führt.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist nun darin zu sehen, dass die Abbildungsvorrichtung 12 eine Schutzeinrichtung 24 aufweist. Die Schutzeinrichtung 24 ist optisch vor der Wellenfrontkodierungseinrichtung 20 angeordnet. Insbesondere kann es sich bei der Schutzeinrichtung 24 beispielsweise um eine Windschutzscheibe des Kraftwagens 10 handeln.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung 22 derart ausgebildet ist, dass ein optisches Hindernis 26 auf der Schutzeinrichtung 24 scharf darstellbar ist. Das scharf dargestellte optische Hindernis 26 ist dann bei der weiteren Verarbeitung des Datensatzes durch die Datenverarbeitungseinrichtung 22 berücksichtigbar. Insbesondere kann es sich bei dem optischen Hindernis 26 um einen Wassertropfen handeln. Dieser kann dann scharf gestellt werden und insbesondere bei der weiteren Verarbeitung des Datensatzes des optischen Bildes herausgenommen beziehungsweise herausgerechnet werden.
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Mittels des größeren Tiefenschärfebereichs kann somit die Leistung der Abbildungsvorrichtung 12 und deren Bildschärfe erhöht werden. Dies kann insbesondere bei Schlechtwetter zu einer Leistungserhöhung führen. Insbesondere die Sichtverschlechterung durch Wassertropfen auf der Windschutzscheibe kann somit reduziert werden.
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Beispielsweise kann das endgültige Bild der Abbildungsvorrichtung 12 auf einer Anzeigeeinrichtung 28 dargestellt werden. Ein Insasse des Kraftwagens 10, insbesondere der Fahrer des Kraftwagens 10 kann dann auf der Anzeigevorrichtung 28 das verbesserte endgültige Bild sehen und somit beispielsweise sicherer und komfortabler einen Einparkvorgang des Kraftwagens 10 durchführen.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Abbildungsvorrichtung 12 mit einem Fahrerassistenzsystem 30 gekoppelt ist und das endgültige Bild der Abbildungsvorrichtung 12 dem Fahrerassistenzsystem 30 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftwagen
- 12
- Abbildungsvorrichtung
- 14
- Detektionseinrichtung
- 16
- Umgebung
- 18
- Innenraum
- 20
- Wellenfrontkodierungseinrichtung
- 22
- Datenverarbeitungseinrichtung
- 24
- Schutzeinrichtung
- 26
- optisches Hindernis
- 28
- Anzeigeeinrichtung
- 30
- Fahrerassistenzsystem
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009017346 U1 [0003]
- DE 60317472 T2 [0005]
