DE102016223709A1

DE102016223709A1 - Kamerasystem in oder für ein Kraftfahrzeug, Fahrerassistenzsystem

Info

Publication number: DE102016223709A1
Application number: DE102016223709.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Fechner; Dieter Krökel
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2018-05-30
Also published as: US20180149827A1; CN108116317B; CN108116317A; US10209480B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für oder in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Objektiv mit jeweils zumindest einer Linse, mit einer Temperaturmessvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Objektivs und/oder der Umgebung des Objektivs zu messen, und mit einer mit dem zumindest einen Objektiv thermisch gekoppelten Temperatureinstelleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Objektivs in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur einzustellen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrerassistenzsystem.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamerasystem in oder für ein Kraftfahrzeug sowie ein Fahrerassistenzsystem.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Kraftfahrzeugkameras sind als Bestandteil von Fahrerassistenzsystemen aus modernen Kraftfahrzeugen nicht mehr wegzudenken.
Allgemein verbreitet ist z.B. der Einsatz von Rückfahrkameras, welche im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs verbaut sein können. Beim Einlegen des Rückwärtsgangs wird die Rückfahrkamera automatisch durch ein Steuergerät angesteuert, so dass dem Fahrer unter Zwischenschaltung einer entsprechenden Bildverarbeitungseinheit die Fahrzeugumgebung im Heckbereich auf einem Display im Fahrzeuginneren angezeigt werden kann.
Ziel von solchen Kamerasystemen ist häufig die Verbesserung der Verkehrssicherheit durch Vermeidung von Gefahrensituationen. Beispielsweise werden Kraftfahrzeugkameras zur Unterstützung von automatischen Abstandsüberwachungssystemen (ACC = Adaptive Cruise Control), zur Unterstützung von Sicherheitssystemen (Pre-Crash Systeme, Spurhalteassistenten, etc.), zur Unterstützung von Einparkhilfen und dergleichen genutzt.
Weitere Ziele von Kamerasystem in einem Kraftfahrzeug sind die Komfortsteigerung durch Entlastung des Fahrers sowie die Erleichterung der Orientierung durch situationsabhängig aufbereitete oder fahrergerecht vermittelte Umfeld-Informationen, wie dies beispielsweise bei Assistenzsystemen mit Verkehrszeichenerkennung und/oder Fahrspurerkennung bzw. Fahrbahnmarkierungserkennung bekannt ist. Solche Verfahren zur Verkehrszeichenerkennung oder Fahrbahnmarkierungserkennung erfassen mittels einer Kamera typischerweise das Umfeld vor, neben oder hinter dem Fahrzeug, werten die aufgenommenen Bilddaten aus und erkennen in den Bilddaten das Vorhandensein von bestimmten Verkehrszeichen bzw. Fahrbahnmarkierungen der eigenen und eventuell benachbarter Fahrspuren sowie die Position des eigenen Fahrzeugs relativ zu diesen Fahrbahnmarkierungen.
Ein Fahrerassistenzsystem mit einem Verfahren zur Erkennung von Fahrbahnmarkierungen ist z.B. in der DE 10 2009 048 323 A1 beschrieben.
Herzstück solcher Kamerasysteme ist eine geeignete Optik. Für Automotive-Anwendungen ausgelegte Objektive müssen dabei so ausgelegt sein, dass sie innerhalb des für Automotive-Anwendungen relevanten Temperaturbereichs von -40°C bis +95°C die geforderten Abbildungseigenschaften gewährleisten. Dies ist vor allem bei solchen Objektiven schwierig, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, wie etwa hinter der Frontscheibe angeordnete Kameras, welche sich zum Beispiel vor allem im Sommer sehr stark aufheizen können, oder Kameras außerhalb des Fahrzeugs, die sich im Winter bei extremen Temperaturen sehr stark abkühlen können.
Aus Kostengründen werden bei heutigen Kamerasystemen bisweilen Kunststofflinsen den teureren und vergleichsweise unempfindlicheren Glaslinsen vorgezogen. Problematisch ist in diesem Zusammenhang jedoch, dass sich die optischen Eigenschaften von Objektiven, wie etwa deren Brechungsindex, temperaturabhängig ändern. Dies trifft vor allem bei Objektiven mit Kunststofflinsen zu, bei denen die optischen Eigenschaften stärker temperaturabhängig sind wie bei Objektiven, die Glaslinsen verwenden.
Hinzu kommt, dass sich die Anforderungen an die optischen Eigenschaften von Objektiven durch die Anforderung größerer Öffnungswinkel bei gleichzeitig höherer Reichweite im Zentrum des Objektivs, wie sie bei nicht-linearen Objektiven vorkommen, steigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kameraanordnung für Kraftfahrzeuge zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kameraanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Fahrerassistenzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

- Eine Kameraanordnung für oder in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Objektiv mit jeweils zumindest einer Linse, mit einer Temperaturmessvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Objektivs und/oder der Umgebung des Objektivs zu messen, und mit einer mit dem zumindest einen Objektiv thermisch gekoppelten Temperatureinstelleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Objektivs in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur einzustellen.
- Ein Fahrerassistenzsystem in oder für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, den effektiven Temperaturbereich, den ein Objektiv einer Kraftfahrzeugkamera im Betrieb ausgesetzt ist, zu verringern, selbst unter den bei Automotive-Anwendungen vergleichsweise hohen Temperaturen im Bereich von -40°C bis +85°C. Erfindungsgemäß wird dies dadurch realisiert, dass die Temperatur des Objektivs der Kamera mittels einer geeigneten Temperatureinstelleinrichtung gezielt eingestellt wird. Durch die Einschränkung bzw. Verringerung des effektiven Temperaturbereichs des Objektivs unter Betriebsbedingungen erhält man einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Auslegung des Objektivs unter Beibehaltung der optischen Spezifikation und Eigenschaften des Objektivs. Insbesondere lassen sich zum Beispiel Objektive, wie etwa nicht-lineare Objektive, bereitstellen, die mit einer geringeren Anzahl an Linsen auskommen. Die entsprechenden Objektive lassen sich somit auch kostengünstiger bereitstellen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kameraanordnung weist die Temperatureinstelleinrichtung eine Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Temperatur der Linse bzw. des Objektivs durch Kühlen und/oder Erhitzen auf eine vorgegebene Temperatur einzustellen. Auf diese Weise werden Veränderungen der optischen Eigenschaften der Objektive bzw. deren Linsen gewissermaßen gänzlich ausgeblendet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Temperatureinstelleinrichtung alternativ - oder zusätzlich - eine Regeleinrichtung auf. Diese Regeleinrichtung ist dazu ausgebildet, die Temperatur der Linse durch Regelung in einem vorgegebenen Temperaturbereich zu halten. Dieser vorgegebene Temperaturbereich wird dabei so gewählt, dass sich innerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs die Veränderungen der optischen Eigenschaften des jeweiligen Objektivs bzw. deren Linsen nur gering äußern und im Hinblick auf die Bildverarbeitung und -auswertung weitestgehend akzeptabel sind. Der vorgegebene Temperaturbereich liegt vorzugsweise zwischen 50°C bis 85°C, und besonders bevorzugt zwischen 65°C bis 85°C. Vorzugsweise erfolgt die Regelung auf den vorgegebenen Temperaturbereich mittels Pulsweitenmodulation (PWM).
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Temperatureinstelleinrichtung eine Kühleinrichtung auf. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet ist, das Objektiv zu kühlen, beispielsweise wenn dessen gemessene Temperatur oberhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs, wie etwa 65°C bis 85°C, liegt.
Zusätzlich oder alternativ kann die Temperatureinstelleinrichtung auch eine Heizeinrichtung aufweisen. Die Heizeinrichtung ist dazu ausgebildet, das Objektiv zu erwärmen, beispielsweise wenn dessen gemessene Temperatur unterhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs, wie etwa 65°C bis 85°C, liegt.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung kann die Heizeinrichtung einen Heizdraht oder eine Heizspule umfassen. Dieser Heizdraht bzw. die Heizspule kann zum Beispiel in einem Gehäuse des Objektivs integriert sein, um im Bedarfsfall auf diese Weise das Objektiv und somit auch dessen Linse zu erwärmen. Für eine Erwärmung des Objektivs kann der Heizdraht bzw. die Heizspule zusätzlich oder alternativ auch thermisch mit dem Gehäuse des Objektivs gekoppelt sein.
In einer bevorzugten und effizienten Ausgestaltung der Erfindung weist die Temperatureinstelleinrichtung eine Schnittstelle auf, über welche die Heizeinrichtung mit einem Heizdraht der Scheibenheizung koppelbar ist. Über diese Schnittstelle kann die Kameraanordnung in besonders einfacher und eleganter Weise einen Heizstrom, zum Beispiel von einer Scheibenheizung, abgreifen und für die Erwärmung des Objektivs verwenden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kameraanordnung ist zumindest eine Linse als Kunststofflinse ausgebildet. Diese Kunststofflinsen, die im Vergleich zu Glaslinsen kostengünstiger sind, weisen aufgrund der Temperaturregelung dennoch sehr gute optische Eigenschaften auf. Insbesondere lassen sich erfindungsgemäß die ansonsten bei Kunststofflinsen unter extremen Temperaturbedingungen verschlechterten Eigenschaften sehr einfach, kostengünstig und effektiv ausblenden bzw. zumindest reduzieren.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest ein Objektiv nicht-lineare optische Eigenschaften, insbesondere mit einem geweitetem Sichtfeld (Field of View, FoV), auf. Vor allem im nicht-linearen Randbereich solcher Objektive würde sich ohne Temperaturregelung und bei extremen Temperaturbedingungen die temperaturbedingte Verschlechterung der optischen Eigenschaften besonders deutlich auswirken. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Temperaturregelung können solche Objektive auch unter extremen Temperaturen zuverlässig eingesetzt werden, ohne eine verschlechterte optische Qualität im Randbereich in Kauf nehmen zu müssen. Vorzugsweise können auch besonders geformte Linsen verwendet werden, wie etwa Linsen mit stark konvexer Oberflächenform, Linsen mit parabelförmiger Oberflächenform und dergleichen. Im Zusammenhang mit hochauflösenden Bildwandlern (sog. Imager) kann entsprechend den Bedürfnissen auf diese Weise eine gezielte Auslegung des Objektivs der Fahrzeugkamera realisiert werden.
In einer ebenfalls besonders bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest ein Objektiv als Fischaugenobjektiv ausgebildet. Ein solches Fischaugenobjektiv oder kurz Fischauge bezeichnet in der Optik ein spezielles Objektiv, welches im Gegensatz zu konventionellen Optiken eine Hemisphäre mit deutlichen, aber nicht übermäßigen Verzerrungen auf der Bildebene abbildet, sodass gerade Linien, die nicht durch die Bildmitte laufen, gekrümmt abgebildet werden. Fischaugenobjektive weisen typischerweise einen sehr großen Bildwinkel auf, der mit herkömmlichen Objektiven meist nicht mehr erreichbar ist. Trotz des außergewöhnlich großen Bildwinkels ist der Helligkeitsabfall zum Bildrand hin relativ gering und zudem leicht korrigierbar.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht eine Linsenanordnung vor, die eine Vielzahl von in einem Stack angeordneter einzelner Linsen aufweist. Dabei kann zum Beispiel jede dieser einzelnen Linsen einzeln angesteuert werden und/oder dessen Bildinformationen gesondert aufgenommen und ausgewertet werden.
Auch die Form, die Größe und die optischen Eigenschaften der einzelnen Linsen können variiert werden.
Bevorzugt ist die Kameraanordnung als Stereokamera ausgebildet. Eine solche Stereokamera weist meist zumindest zwei Objektive auf. Unter einer Stereokamera ist ein spezieller Fotoapparat zur Aufnahme von stereoskopischen Fotografien (3D-Fotografie, 3D-Film) zu verstehen. Stereokameras besitzen in der Regel zwei nebeneinander angebrachte Objektive, deren Verschlussauslösung synchron erfolgt, wobei die Belichtungssteuerung und Schärfeneinstellung der beiden Objektive meist gekoppelt sind. Stereokameras ermöglichen beim Auslösen die gleichzeitige Aufnahme der für 3D-Bilder erforderlichen, zwei stereoskopischen Halbbilder, die sich nach dem Vertauschen bei der Betrachtung im Stereoskop zu einem geschlossenen Raumeindruck vereinigen. Bevorzugterweise kann eine Stereokamera für die Herstellung von Linsenraster-Bildern auch vier Objektive besitzen.
In einer besonders bevorzugten Anwendung ist die Kameraanordnung als KFZ-Frontkamera, beispielsweise für die Verkehrszeichenerkennung, die Fahrspurerkennung, die Erkennung von vorausfahrenden Fahrzeugen, die Erkennung von Personen in der frontalen Umgebung des Kraftfahrzeugs, etc., ausgebildet. Die Frontkamera weist ein Gehäuse mit einem Montagebereich auf, welcher derart am Gehäuse positioniert und ausgebildet ist, um hinter der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs so angebracht zu werden, dass die Linse bzw. das Objektiv mit mehr oder weniger freiem Sichtfeld in Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Alternativ kann die Kameraanordnung auch als Rückfahrkamera, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Einparkhilfe, ausgebildet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kameraanordnung ist mindestens ein Bildwandler vorgesehen. Der Bildwandler ist mit dem Objektiv bzw. der entsprechenden Linse(n) gekoppelt und dazu ausgelegt, von dem Objektiv bzw. der entsprechenden Linse(n) aufgenommene Bildinformationen in elektrische Bildsignale zu wandeln. Ein derartiger Bildwandler kann beispielsweise ein Bildsensor (engl. image sensor) oder kurz Imager sein. Unter einem Bildsensor bzw. Imager ist eine Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildern aus Licht auf elektrischem oder mechanischem Wege zu verstehen. In den meisten Fällen werden halbleiterbasierte Bildsensoren verwendet, die sichtbares oder nicht mehr sichtbares Licht mit Spektren bis ins mittlere Infrarot aufnehmen können. Je nach gewünschtem Spektralbereich existieren aber auch zweidimensionale.
Besonders bevorzugt weist der Bildwandler einen eigenen Temperatursensor auf. Dieser Temperatursensor des Bildwandlers kann bevorzugterweise als Temperaturmessvorrichtung für die Ermittlung der Temperatur des Objektivs verwendet werden. Alternativ kann für die Temperaturmessvorrichtung jedoch auch ein separater Temperatursensor herangezogen werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kameraanordnung ist eine Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist. Diese Bildverarbeitungseinrichtung ist dazu ausgebildet ist, die gewandelten elektrischen Bildsignale auszuwerten. Unter Bildverarbeitung versteht man die Verarbeitung von elektrischen Signalen, die Bilder repräsentieren. Das Ergebnis einer Bildverarbeitung kann wiederum ein Bild sein oder auch eine Menge von Merkmalen des Eingabebildes. In den meisten Fällen werden Bilder als zweidimensionales Signal betrachtet, so dass für die Bildverarbeitung und vor allem für die Auswertung bevorzugt die aus der Signalverarbeitung bekannten Methoden angewandt werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Temperatureinstelleinrichtung dazu ausgebildet, die Temperatur des Objektivs in Abhängigkeit von den ausgewerteten Bildsignalen einzustellen und/oder zu regeln. Auf diese Weise wird in besonders effektiver Weise nur dann in die Temperatur des Objektivs eingegriffen, wenn sich bei der Analyse und Auswertung der aufgenommenen Bildinformationen ergibt, dass dies notwendig ist, bzw. wenn eine Analyse und Auswertung nicht mehr zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt. Auf diese Weise werden die Temperaturregelung und damit der damit einhergehende Energieverbrauch auf ein Mindestmaß reduziert.
In einer ebenfalls besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Bildverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet, die Schärfe der aufgenommenen Bildinformationen zu ermitteln. Die Temperatureinstelleinrichtung ist dazu ausgebildet, die Temperatur des Objektivs in Abhängigkeit von der ermittelten Schärfe einzustellen. Dadurch wird in ebenfalls besonders effektiver Weise nur dann in die Temperatur des Objektivs eingegriffen, wenn sich aus der Analyse und Auswertung der aufgenommenen Bildinformationen ergibt, dass diese, zumindest in einem Teilbereich, nicht mehr oder nicht mehr ausreichend scharf sind. Auch durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, dass die Temperaturregelung sowie der damit einhergehende Energieverbrauch auf ein Mindestmaß reduziert werden.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 ein Blockschaltbild zur Illustration eines ersten, allgemeinen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kameraanordnung;
2 ein Blockschaltbild zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kameraanordnung;
3 ein Blockschaltbild zur Illustration eines dritten, speziellen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kameraanordnung;
4 ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen.
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Anderes ausführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt ein Blockschaltbild zur Illustration eines ersten, allgemeinen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung.
Die hier mit Bezugszeichen 10 bezeichnete Kameraanordnung ist für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Personenkraftfahrzeug oder Lastkraftfahrzeug, ausgebildet, könnte jedoch auf anderweitig verwendet werden. Die Kameraanordnung 10 weist ein Objektiv 11, eine Temperaturmessvorrichtung 12 sowie eine Temperatureinstelleinrichtung 13 auf.
Das Objektiv 11, meist auch als Optik bezeichnet, ist ein bildsammelndes optisches System, das eine reelle optische Abbildung eines Gegenstandes (Objektes) erzeugt. Das Objektiv 11 steht dabei zwischen Objekt und Abbildung. Im gezeigten Beispiel weist das Objektiv 11 eine einzelne Kunststofflinse 14 auf. Das Objektiv 11 kann z.B. ein Objektiv mit nicht-linearen optischen Eigenschaften, insbesondere mit einem geweiteten Sichtfeld, wie etwa ein Fischaugenobjektiv, sein.
Die Temperaturmessvorrichtung 12 ist mit dem Objektiv 11 thermisch gekoppelt. Vorzugsweise ist die Temperaturmessvorrichtung 12 in unmittelbarer Nähe zum Objektiv 11 angeordnet oder sogar am Objektiv 11 angebracht. Die Temperaturmessvorrichtung 12 ist dazu ausgelegt, die Temperatur des Objektivs 11 und/oder der Umgebung des Objektivs 11 zu messen. Typischerweise umfasst die Temperaturmessvorrichtung 12 hierzu einen geeigneten Temperatursensor auf, beispielsweise einen Messwiderstand, einen integrierten Halbleiter-Temperatursensor, ein als Diode geschalteten Transistor, etc.
Die Temperatureinstelleinrichtung 13 ist ebenfalls mit dem Objektiv 11 thermisch gekoppelt, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zum Objektiv 11 angeordnet oder am Objektiv 11 oder an der Linse 14 angebracht. Die Temperatureinstelleinrichtung 13 ist dazu ausgebildet, die Temperatur des Objektivs 11 bzw. deren Linse 14 in Abhängigkeit von der durch die Temperaturmessvorrichtung 12 gemessenen Temperatur einzustellen. Die Einstellung der Temperatur kann hierbei durch Steuerung nach Maßgabe von geeigneten Steuerparametern oder durch Regelung nach Maßgabe von geeigneten Regelparametern erfolgen.
2 zeigt ein Blockschaltbild zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kameraanordnung.
Im Unterschied zu dem Beispiel in 1 ist hier die Kameraanordnung 10 als Stereokamera 10 ausgebildet. Die Kameraanordnung 10 weist somit neben dem Objektiv 11 ein unmittelbar daneben angeordnetes zweites Objektiv 20 auf.
Die Temperatureinstelleinrichtung 13 in 2 umfasst eine Regeleinrichtung 21, eine Heizeinrichtung 22 und eine Kühleinrichtung 23. Die Regeleinrichtung 21 ist dabei eingangsseitig mit der Temperaturmessvorrichtung 12 verbunden, um eine Information der gemessenen Temperatur der Objektive zu erhalten. Ausgangsseitig steuert die Regeleinrichtung 21 die Heizeinrichtung 22 und die Kühleinrichtung an.
Mittels der Regeleinrichtung 21 lässt sich die Temperatur der Objektive 11, 20 auf einen vorgegebenen Temperaturbereich, zum Beispiel innerhalb eines Temperaturbereichs von 65°C bis 85°C, einregeln. Die Temperaturregelung erfolgt dabei vorzugsweise durch Pulsweitenmodulation. Für die Temperaturregelung ist hier einerseits die Heizeinrichtung 22 vorgesehen. Mittels der Heizeinrichtung 22, die beispielsweise als Heizdraht oder Heizspule ausgebildet sein kann, lassen sich die Objektive 11, 20 der Stereokamera aufwärmen. Vorzugsweise bietet die Temperaturregelung auch eine Kühlung der Objektive 11, 20 mittels einer geeignet ausgebildeten Kühleinrichtung 23.
Die Kameraanordnung 10 sei in 2 als Frontkamera eines Fahrzeugs für die Verkehrszeichenerfassung ausgebildet. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 24 der Kameraanordnung 10 eine Montageschnittstelle 25 auf, über welche die Kameraanordnung 10 im Fahrgastraum, beispielsweise unmittelbar hinter dem Rückspiegel, an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angebracht werden kann. Die Objektive 11, 20 ragen dabei durch entsprechende Ausnehmungen 28 des Gehäuses 24 so hindurch und sind so ausgerichtet, um im montierten Zustand in Fahrtrichtung ein freies Sichtfeld zu haben.
Die Kameraanordnung 10 weist ferner einen Bildwandler 26, den so genannten Imager 26, sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung 27 auf. Der Bildwandler 26 ist so mit den Objektiven 11, 20, gekoppelt, um von den Objektiven 11, 20 aufgenommene Bildinformationen in elektrische Bildsignale oder Videosequenzen zu wandeln, die dann der nachgeschalteten Bildverarbeitungseinrichtung 27 zugeführt werden. Die Bildverarbeitungseinrichtung 27 ist dazu ausgebildet, die gewandelten elektrischen Bildsignale bzw. Videosequenzen auszuwerten, zu analysieren und ggfs. weiter zu verarbeiten und/oder in geeignet aufbereiteter Form auszugeben.
3 zeigt ein Blockschaltbild zur Illustration eines dritten, speziellen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kameraanordnung.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 ist das Objektiv hier als Linsenstapel 30 (engl.: Lens Stack) mit einer Vielzahl von einzelnen Linsen ausgebildet. Diese einzelnen Linsen (in 3 nicht gezeigt) sind hier so ausgebildet und zueinander so angeordnet, dass das sich aus der Vielzahl der stapelweise angeordneten einzelnen Linsen ergebende Objektiv 30 ein stark geweitetes Sichtfeld ermöglicht.
Der Linsenstapel 30 ist ausgangsseitig mit dem Imager 25 gekoppelt, der wiederum mittels einer Imager Schnittstelle 31 mit einer SoC-Bildverarbeitungseinrichtung 26 gekoppelt ist.
Daneben weist die Kameraanordnung 10 zudem eine Energieversorgung 32, einen Watchdog 33, zumindest zwei Daten- und/oder Steuerschnittstellen 34, wie etwa eine CAN-Schnittstelle, und eine Ethernet-Schnittstelle 35 auf.
Die Kameraanordnung 10 weist auch diverse Speicher 36 - 38 auf, wie etwa einen Nur-Lesespeicher 36 (EEPROM), einen SDF Speicher 37 und einen so genannten Double-Data-Rate-Speicher 38 (DDR). Die Speicher 36 - 38 können z.B. zur Pufferung der von der Bildverarbeitungseinrichtung 27 aufgenommenen und ausgewerteten Bildinformationen verwendet werden.
Neben der Heizeinrichtung 22 zum Erwärmen des Objektivs 30 ist hier noch eine Heizeinrichtung 39 zur Erwärmung der Windschutzscheibe vorgesehen.
4 zeigt ein Kraftfahrzeug 40, welches mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystem ausgestattet ist. Das Kraftfahrzeug 40 umfasst hierzu eine Vielzahl von verschiedenen Kameraanordnungen 41 - 46 wie folgt:

- Eine im Heckbereich des Kraftfahrzeuges 40 angeordnete Kameraanordnung 41, beispielsweise oberhalb einer heckseitigen Stoßfängerverkleidung im Bereich eines Schlossträgers, die einen rückwärtigen Blick ermöglicht.
- Eine im linken Außenspiegel und eine im rechten Außenspiegel eingebaute Kameraanordnung 42 bzw. 43, die die seitlichen rückwärtigen Bereiche überwachen, beispielsweise zur Überwachung des toten Winkels.
- Eine im linken Kotflügel und eine im rechten Kotflügel im Bereich der Frontscheinwerfer eingebaute Kameraanordnung 44 bzw. 45, die die vorwärts gerichteten seitlichen Bereiche überwachen, beispielsweise ebenfalls zur Überwachung des toten Winkels.
- Eine frontale Kameraanordnung 46, die von innen an der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs befestigt ist und die z. B. der Verkehrszeichenerfassung, Fahrspurerkennung, etc. dient.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest die frontale Kameraanordnung 46 als erfindungsgemäße Kameraanordnung 10, wie sie zum Beispiel anhand der 1 bis 3 dargestellt wurde, ausgebildet ist. Es wäre jedoch auch vorteilhaft, wenn zumindest eine der anderen Kameraanordnungen 41 - 45 als erfindungsgemäße Kameraanordnung 10 ausgebildet ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

10: Kameraanordnung
11: Objektiv
12: Temperaturmessvorrichtung
13: Temperatureinstelleinrichtung
14: (Kunststoff-)Linse
20: zweites Objektiv (einer Stereokamera)
21: Regeleinrichtung
22: Heizeinrichtung
23: Kühleinrichtung
24: Gehäuse
25: Montageschnittstelle
26: Bildwandler, Imager, Bildsensor
27: Bildverarbeitungseinrichtung
28: Ausnehmung
30: Linsenstapel, Objektiv
31: Imager Schnittstelle
32: Energieversorgung
33: Watchdog
34: Daten- und/oder Steuerschnittstellen, CAN-Schnittstelle
35: Ethernet-Schnittstelle
36: Nur-Lesespeicher, EEPROM
37: SDF Speicher
38: DDR-Speicher
39: Heizeinrichtung
40: Kraftfahrzeug
41 - 46: Kameraanordnungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009048323 A1 [0006]

Claims

Kameraanordnung (10) für oder in einem Kraftfahrzeug (40), mit zumindest einem Objektiv (11, 20, 30) mit jeweils zumindest einer Linse (14), mit einer Temperaturmessvorrichtung (12), die dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Objektivs (11, 20, 30) und/oder der Umgebung des Objektivs (11, 20, 30) zu messen, mit einer mit dem zumindest einen Objektiv (11, 20, 30) thermisch gekoppelten Temperatureinstelleinrichtung (13), die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Objektivs (11, 20, 30) in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur einzustellen.
Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstelleinrichtung (13) eine Steuereinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Temperatur der Linse (14) auf eine vorgegebene Temperatur einzustellen.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstelleinrichtung (13) eine Regeleinrichtung (21) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Temperatur der Linse (14) in einem vorgegebenen Temperaturbereich, insbesondere zwischen 50°C bis 85°C, bevorzugt zwischen 65°C bis 85°C, zu regeln.
Kameraanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, eine pulsweiten modulierte Regelung vorzunehmen.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstelleinrichtung (13) eine Kühleinrichtung (23) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, das Objektiv (11, 20, 30) zu kühlen.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstelleinrichtung (13) eine Heizeinrichtung (22) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, das Objektiv (11, 20, 30) zu erwärmen.
Kameraanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (22) einen Heizdraht aufweist, der zumindest teilweise in einem Gehäuse des Objektivs (11, 20, 30) integriert ist und/oder mit dem Gehäuse des Objektivs (11, 20, 30) thermisch gekoppelt ist.
Kameraanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstelleinrichtung (13) eine Schnittstelle aufweist, über welche die Heizeinrichtung (22) mit einem Heizdraht der Scheibenheizung koppelbar ist und über welche einen Heizstrom zum Erwärmen des Objektivs (11, 20, 30) abgreifbar ist.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Linse (14) als Kunststofflinse (14) ausgebildet ist.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Objektiv (11, 20, 30) nicht-lineare optische Eigenschaften, insbesondere mit einem geweitetem Sichtfeld, aufweist.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Objektiv (11, 20, 30) als Fischaugenobjektiv ausgebildet ist.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linsenanordnung (30) mit einer Vielzahl in einem Stapel angeordneter einzelner Linsen vorgesehen ist.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraanordnung (10) als Stereokamera ausgebildet ist.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraanordnung (10) als Frontkamera (46) ausgebildet ist, wobei die Kameraanordnung (10) ein Gehäuse (24) mit einem Montagebereich (25) aufweist, der derart am Gehäuse (24) positioniert und ausgebildet ist, um hinter der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs (40) so angebracht zu werden, dass das Objektiv (11, 20, 30) oder deren Linse (14) mit freiem Sichtfeld in Fahrtrichtung ausgerichtet ist.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bildwandler (26) vorgesehen ist, der mit dem Objektiv (11, 20, 30) gekoppelt ist und der dazu ausgelegt ist, von dem Objektiv (11, 20, 30) aufgenommene Bildinformationen in elektrische Bildsignale zu wandeln.
Kameraanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildwandler (26) einen Temperatursensor aufweist, welcher die Temperaturmessvorrichtung (12) bildet.
Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildverarbeitungseinrichtung (27) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die gewandelten elektrischen Bildsignale auszuwerten.
Kameraanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstelleinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Objektivs (11, 20, 30) in Abhängigkeit von den ausgewerteten elektrischen Bildsignalen einzustellen und/oder zu regeln.
Kameraanordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung (27) dazu ausgebildet ist, die Schärfe der aufgenommenen Bildinformationen zu ermitteln, wobei die Temperatureinstelleinrichtung (13) dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Objektivs (11, 20, 30) in Abhängigkeit von der ermittelten Schärfe einzustellen.
Fahrerassistenzsystem in oder für ein Kraftfahrzeug (40), mit zumindest einer Kameraanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.