DE102017208592A1

DE102017208592A1 - Rückfahrkamerasystem und dessen Komponenten

Info

Publication number: DE102017208592A1
Application number: DE102017208592.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Smits
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-11-22
Also published as: WO2018215369A1

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Rückfahrkamerasystem weist auf eine mobile Kameraeinheit 1,1' mit einer drahtlosen Funkschnittstelle 14, einer Videokamera 111, einer Befestigungseinrichtung 5,5' und einer Energieversorgung 10 mit einem Energiespeicher 19. Es weist weiterhin eine Basiseinheit 3 mit einer drahtlosen Funkschnittstelle 34 auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Energieversorgung 10 der mobilen Kameraeinheit 1,1' eine drahtlose Energieempfangseinheit 17, und das Rückfahrkamerasystem eine drahtlose Energieübertragungseinheit 2 aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückfahrkamerasystem, dessen Komponenten sowie Verfahren zu deren Betrieb.
Aus der US 2006/0098094 A1 ist ein Rückfahrkamerasystem mit einer mobilen Kameraeinheit und einer Basiseinheit bekannt, bei der die Kameraeinheit eine drahtlose Funkschnittstelle, eine Videokamera, eine Befestigungseinrichtung und eine Energieversorgung aufweist und die Basiseinheit eine drahtlose Funkschnittstelle. Dieses bekannte Rückfahrkamerasystem weist eine externe Energieversorgung auf, die mittels Versorgungskabel fest an der Energieversorgung eines Fahrzeugs hängt, das mit dem Rückfahrkamerasystem ausgerüstet ist. Nachteilig daran ist anzusehen, daß die Kameraeinheit nur an einer Stelle des Fahrzeugs angebracht werden kann, an der das Versorgungskabel vorhanden ist. Der mit der Kamera einsehbare Bereich ist somit fest vorgegeben.
Aus der US 6,542,182 B1 ist ein Rückfahrkamerasystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Hier ist als Energiespeicher eine wiederaufladbare Batterie vorgesehen. Diese wird drahtgebunden aufgeladen. Dies hat den Nachteil, daß Kontakte, die zur drahtgebundenen Aufladung des Energiespeichers benötigt werden, vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Schmutz etc., zu schützen sind. Ein solcher Schutz ist aufwendig, wenn ein zuverlässiger Betrieb sichergestellt werden soll.
Aus der US 2015/0172518 A1 ist ebenfalls ein Rückfahrkamerasystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Hier wird als Energieversorgung entweder ein Solarmodul verwendet oder mit einer wiederaufladbaren Einheit verbundene photovoltaische Zellen. Als nachteilig ist anzusehen, daß dieses System auf das Vorhandensein von ausreichendem Licht angewiesen ist, um betrieben werden zu können oder um den Energiespeicher aufzuladen. Weiterhin benötigen die photovoltaischen Zellen eine große Fläche, ein längerer Betrieb an einer dunklen Stelle ist somit nicht möglich.
Aus der CN 2850160 Y ist eine Kameraeinheit mit runder Form bekannt. Sie besitzt allerdings keine flache Rückseite und benötigt jeweils eine Halterung zum Anbringen an einen Gegenstand.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Rückfahrkamerasystem, entsprechende Komponenten und Verfahren zu deren Betrieb vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Energieversorgung der mobilen Kameraeinheit des Rückfahrkamerasystems eine drahtlose Energieempfangseinheit aufweist, und das Rückfahrkamerasystem eine drahtlose Energieübertragungseinheit. Dies hat den Vorteil, daß die Kameraeinheit vom Fahrzeug abgenommen bzw. entfernt werden kann, wenn diese nicht in Benutzung ist, was einen Diebstahlschutz darstellt und möglichen Kollisionen der Kameraeinheit mit Gegenständen der Umgebung vermeidet. Die drahtlose Energieversorgung hat weiterhin den Vorteil, die Flexibilität bezüglich des mit der Kameraeinheit einsehbaren Bereichs zu erhöhen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Energie- und Informationsübertragung keine von außen frei zugänglichen elektrischen Kontakte oder mechanische Betätigungselemente benötigt werden, die vor Umwelteinflüssen zu schützen wären. Es besteht weiterhin keine Abhängigkeit vom Vorhandensein von Licht und kein Erfordernis einer großen, dem Licht zugewandten Fläche.
Eine mobile Kameraeinheit gemäß der Erfindung hat eine Energieversorgung, die eine drahtlose Energieempfangseinheit aufweist, welche dazu ausgebildet ist, mit einer Energieübertragungseinheit, beispielsweise einer Basisstation, zusammenzuwirken. Dies hat die zum Rückfahrkamerasystem beschriebenen Vorteile.
Vorteilhafterweise weist die Kameraeinheit eine zylindrische Form mit runder Grundfläche auf, die insbesondere eine flache Oberfläche hat. Sie kann daher direkt an Gegenständen flächig angeheftet werden, Halterungen sind nicht erforderlich. Im Vordergrund steht die einfache Benutzung: der Anwender braucht sich keine Gedanken darüber zu machen, ob die Kameraeinheit genau ausgerichtet ist. Die runde Form unterstreicht dieses Konzept. Man heftet die Kameraeinheit einfach an die gewünschte Stelle, es gibt kein Oben, Unten, Rechts oder Links welche beim Anheften zu beachten wären. Zusätzlich vereinfacht die runde Form das Ablegen der Kameraeinheit in eine Ladeschale. Eine mechanisch stabile und zugleich präzise Ausrichtung zum drahtlosen Laden wird durch die runde Form erreicht.
Erfindungsgemäß weist die Kameraeinheit einen radial inneren Bereich und einen radial äußeren Bereich auf, wobei der radial innere Bereich gegenüber dem radial äußeren Bereich in axialer Richtung zurückgesetzt ist. Dies hat den Vorteil, daß die im radial inneren Bereich angeordnete Kamera der Kameraeinheit vor Umwelteinflüssen, insbesondere mechanischen Krafteinwirkungen, geschützt ist. Sie ragt in axialer Richtung nicht über den radial äußeren Bereich hinaus.
Gemäß einer alternativen Variante der Erfindung ragt der radial innere Bereich axial über den radial äußeren Bereich hinaus. Dies hat den Vorteil, daß ein größerer Winkelbereich von der Kamera der Kameraeinheit einsehbar ist. Bei Verwendung von zwei Kameras, die jeweils 180° Blickwinkel haben, lässt sich ein nahezu kompletter Rundumblick erreichen.
Bei der alternativen Variante wird vorteilhafterweise die Funkschnittstelle in einem Bereich der Kameraeinheit angeordnet, der vom radial äußeren Bereich axial weit beanstandet ist. Dies ermöglicht eine verbesserte Ausbreitungsbedingungen für die drahtlose Informationsübertragung. Der radial innere Bereich dient somit als „Funkmast“ für die Funkschnittstelle.
Die erfindungsgemäße Kameraeinheit weist eine Umhüllung auf, die sie gegen Umwelteinflüsse wie Flüssigkeit, Staub, mechanische Beanspruchung etc. abschirmt, wobei eine Benutzerschnittstelle innerhalb dieser Umhüllung angeordnet ist. Als Umhüllung ist beispielsweise eine Gummihülle vorgesehen. Die Benutzerschnittstelle ist im einfachsten Fall ein mechanischer Schalter, der sich hinter der Gummierung befindet. Hinter einem transparenten Gehäusefensters für die Kamera ist vorteilhafterweise eine Infrarotreflexlichtschranke, ein anderer optischer Sensor oder eine andere Art von Näherungssensor angeordnet, mittels dessen Befehle drahtlos durch die Umhüllung gelangen können. Ein Leuchtelement, beispielsweise eine Leuchtdiode, kann optische Rückmeldungen an den Benutzer aussenden. Auch ein in die Kameraeinheit integrierter Beschleunigungssensor kann vorteilhafterweise als Benutzerschnittstelle eingesetzt werden. Hier werden Benutzereingaben beispielsweise durch Schütteln oder andere Bewegungen der Kameraeinheit, die ein detektierbares Beschleunigungssensormuster erzeugen, realisiert.
Die Kameraeinheit weist vorzugsweise eine Fischaugenoptik auf. Dadurch ist ein großer Winkelbereich, beispielsweise von 180°, einsehbar. Ein Bildprozessor dient zum Entzerren, Schwenken oder Rotieren des von der Videokamera der Kameraeinheit abgegebenen Bildes, sodaß dieses unabhängig von der Ausrichtung der Kameraeinheit dem Benutzer auf sinnvolle Art und Weise dargestellt wird. So werden oben und unten, links und rechts mittels Rotation oder Verschwenkung so korrigiert, daß sie für den Nutzer intuitiv verständlich sind. Der Bildprozessor kann sowohl in der Kameraeinheit angeordnet sein als auch getrennt davon, beispielsweise in einer Basiseinheit des Rückfahrkamerasystems, im mit dem Rückfahrkamerasystem ausgerüsteten Fahrzeug, oder in einem externen, vorzugsweise mobilen Gerät, beispielsweise einem Smartphone, Tablet oder einer anderen mobilen Computereinheit. Dabei ist der Bildprozessor in Hardware realisiert, in Software, in einer Mischform daraus oder in einer anderen, dem Fachmann bekannten und geeignet erscheinenden Ausführung.
Die Kameraeinheit weist erfindungsgemäß einen Beschleunigungssensor auf. Dieser liefert Informationen zur Orientierung der Kameraeinheit im Raum, welche zum Entzerren, Rotieren oder Verschwenken des Bildes genutzt werden können. Weiterhin werden die Signale des Beschleunigungssensors gemäß einer Variante als Benutzerschnittstelle genutzt.
Eine Befestigungseinrichtung für ein erfindungsgemäßes Rückfahrkamerasystem weist einen Dauermagneten auf, der mit einer Gummierung überzogen ist. Die Befestigungseinheit ist dabei entweder integraler Bestandteil der Kameraeinheit, oder wird mit einer separaten Kameraeinheit kombiniert. Als separate Kameraeinheit ist vorzugsweise eine Webcam vorgesehen, es kann hier aber auch eine andere mobile Kamera eingesetzt werden, beispielsweise diejenige eines Smartphones.
Auch ist es hier möglich, die Kameraeinheit eines elektronischen Fahrzeugspiegels zu verwenden, sofern diese nicht fest am Fahrzeug angebracht ist. Mittels des Dauermagneten ist die Befestigungseinrichtung bzw. die mit ihr ausgestattete Kameraeinheit problemlos an allen möglichen metallischen Flächen eines Fahrzeugs oder dessen Anbaugerät anbringen bei, sofern dieses aus einem magnetischen Werkstoff besteht. Dies ist bei der Mehrzahl der derzeit im Nutzfahrzeugbau verwendeten Materialien der Fall.
Für unmagnetische Werkstoffe weist die Befestigungseinrichtung erfindungsgemäß ein Adapterelement auf, welches eine im wesentlichen runde metallische Scheibe aufweist, deren eine Seite der kameraabgewandten Seite der Kameraeinheit entsprechend geformt ist. An dieser ist die Kameraeinheit optimal anbringbar. Zumindest eine der anderen Seiten des Adapterelements weist zumindest ein Befestigungselement auf, mittels dessen es an unmagnetischen Werkstoffen befestigt werden kann, oder bei denen eine sichere Befestigung mittels Magnetkraft nicht sichergestellt ist. Als Befestigungselement ist beispielsweise ein Haken vorgesehen, der in entsprechende am Fahrzeug vorhandene Ösen oder Öffnungen einhakt. Auch Schnüre zum Festbinden oder Verzurren in entsprechenden Ausnehmungen können hier sinnvoll eingesetzt werden. Klettverschlußelemente dienen dazu, das Adapterelement in mit entsprechenden Klettelementen ausgestatteten Bereichen des Fahrzeugs angeordnet zu werden.
Eine erfindungsgemäße Energieübertragungseinheit weist eine Ladeschale auf, die mit zumindest einer integrierten Antenne zum induktiven Laden versehen ist. Dies dient zum induktiven Laden der Kameraeinheit. Die Ladeschale hat eine Aufnahmefläche, die der Fläche der kameraabgewandten Seite der Kameraeinheit entspricht und weist einen erhöhten Randbereich auf, sodaß die Kameraeinheit sicher in der Energieübertragungseinheit angeordnet werden kann.
Erfindungsgemäß ist die Energieübertragungseinheit dazu geeignet und ausgebildet, an einer Außenwand eines Fahrzeugs angebracht zu werden. Dies hat den Vorteil, daß sie gleichzeitig auch als Halterung für die Kameraeinheit in einer Betriebssituation dient, in der die Kameraeinheit gleichzeitig mit Energie versorgt wird. Vorzugsweise wird hier eine häufig genutzte Stelle des Fahrzeugs gewählt.
Die Energieübertragungseinheit weist erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes auf, welches demjenigen des Permanentmagneten der Befestigungseinrichtung entgegengesetzt ist. Dieses Magnetfeld wird kurzfristig erzeugt, um ein Entnehmen der Kameraeinheit aus der Energieübertragungseinheit zu erleichtern. Die Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds kann ebenso dazu genutzt werden, die Kameraeinheit in der Energieübertragungseinheit sicher zu halten, wenn diese keine mit dem Magnet der Befestigungseinrichtung zusammenwirkende magnetische Fläche hat. Die magnetische Kopplung wird in diesem Fall über die Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds sichergestellt.
Eine erfindungsgemäße Basiseinheit für ein Rückfahrkamerasystem weist eine Prozessoreinheit auf, die zum Aufbereiten von Kamerarohdaten anhand von Kamerahilfsdaten dient. Die Kamerarohdaten sind die unverarbeiteten Signale des Bildsensors der Kamera, die von der Prozessoreinheit beispielsweise bezüglich Verschwenkung oder Rotation, aber auch bezüglich Bildverbesserung, Datenkompression und ähnlichem verarbeitet werden. Als Kamerahilfsdaten dienen beispielsweise die Signale eines Beschleunigungssensors, der zur Festlegung der Orientierung der Kameraeinheit im Raum dient. Dabei kann die Verkippung oder Verzerrung sowohl einmalig, beispielsweise beim Anbringen der Kameraeinheit an einem beliebigen Ort des Fahrzeugs, erfolgen, als auch dauerhaft zum Ausgleich der durch die Fahrzeugbewegung hervorgerufenen Verkippung, Rotation, Verzerrung oder ähnlichem.
Vorteilhafterweise wird die Kameraeinheit erst dann in einen aktivierten Betriebszustand geschaltet, wenn eine Überschreitung eines Schwellwerts im von dem Beschleunigungssensor abgegebenen Signal detektiert wird. Erst dann erfolgt ein Aufbereiten des von der Kameraeinheit bereitgestellten Bildes entsprechend der vom Beschleunigungssensor abgegebenen Signale. Dies hat den Vorteil, daß sich die Kameraeinheit in einem Schlafmodus befindet, der wenig Energie verbraucht, solange sie nicht benötigt wird. Beim Anbringen der Kameraeinheit am Fahrzeug tritt üblicherweise ein Stoß auf, der eine Signalspitze im Signal des Beschleunigungssensors hervorruft, welches zum Auslösen der Aktivierung der Kamera genutzt wird. Auch das Anfahren des Fahrzeugs, dessen Anhalten oder andere Betriebszustände gehen mit detektierbaren Mustern im Beschleunigungssensorsignal einher und werden sinnvollerweise zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Kameraeinheit genutzt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Nutzer der Kameraeinheit ein bestimmtes Merkmal, beispielsweise einen Gegenstand, im Kamerabild markiert, auf den er besonderen Wert legt. Dieser wird dann in einem bevorzugten Bereich des Bildes, beispielsweise in dessen Mitte, dargestellt, unabhängig davon, ob er sich tatsächlich in der Mitte des Kamerabildes befindet, und unabhängig davon, ob die Kameraeinheit durch Bewegungen des Fahrzeugs oder eines an ihr angebrachten Anbaugeräts relativ zu dem markierten Gegenstand bewegt wird. Der Nutzer kann damit den für ihn in der gegebenen Betriebssituation des Fahrzeugs interessanten Gegenstand immer optimal im Blick behalten, unabhängig davon, ob dieser sich relativ zur Kameraposition verschiebt oder nicht.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt weist Instruktionen auf, die geeignet sind, auf einem Prozessor ausgeführt zu werden und diesen dabei in die Lage zu versetzen die Schritte eines der erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann dabei ein Programm für einen Computer, eine Applikation für ein mobiles Gerät ein programmierter Hardwarebaustein oder ähnliches sein. Auch ein Speichermedium mit einem entsprechenden Computerprogrammprodukt liegt im Rahmen der Erfindung.
Weitere Details und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Abbildungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 Mobile Kameraeinheit mit drahtloser Energieübertragungseinheit
2 Rückfahrkamerasystem
3 Mobile Kameraeinheit in unterschiedlichen Ausrichtungen
4 Kamerabild eines Rückfahrkamerasystems integriert in die Anzeige eines elektrischen Rückspiegels
5 Mobile Kameraeinheit mit drahtloser Energieübertragungseinheit
6 Mobile Kameraeinheit mit drahtloser Energieübertragungseinheit
7 Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
8 Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
9 Adapterelement
10 Mobile Kameraeinheit an Fahrzeug

1 zeigt eine mobile Kameraeinheit 1 mit einer drahtlosen Energieübertragungseinheit 2. Die mobile Kameraeinheit 1 weist eine zylindrische Form mit runder Grundfläche auf. In einem radial inneren Bereich befindet sich ein lichtdurchlässiges Fenster 110, hinter dem sich eine hier nicht sichtbare Videokamera befindet. Der radial äußeren Bereich 12 der Kameraeinheit 11 weist eine gegen Umwelteinflüsse abdichtende Umhüllung 120 auf, die aus einem Gummimaterial besteht. Diese Gummierung 122 wirkt sowohl stoßdämpfend, als auch Beschädigungen von Gegenständen vermeidend, mit denen die mobile Kameraeinheit 1 in Kontakt kommt. Im radial äußeren Bereich 12 ist ein Permanentmagnet 121 angeordnet (hier nicht sichtbar). Man erkennt, daß der radial innere Bereich 11 gegenüber dem radial äußeren Bereich 12 in axialer Richtung zurückgesetzt ist. Das Fenster 110 wird somit durch einen ringförmigen Vorsprung 123 vor Kontakt mit fremden Gegenständen geschützt. In einer Variante ist anstatt des gezeigten ebenen Fensters 110 eine nach oben hervorragende Glaskuppel vorgesehen, die einen Rundumblick von 180° und mehr ermöglicht.
Die drahtlose Energieübertragungseinheit 2 weist ebenfalls eine zylindrische Form mit runder Grundfläche auf. Ihr radial innerer Bereich 21 ist so geformt, daß er die mobile Kameraeinheit 1 aufnehmen kann. Der radial äußeren Bereich 22 der drahtlosen Energieübertragungseinheit 2 weist einen axial vorspringenden ringförmigen Vorsprung 223 auf, der für eine radiale Zentrierung der mobilen Kameraeinheit 1 in der drahtlosen Energieübertragungseinheit 2 sorgt. Die drahtlose Energieübertragungseinheit 2 weist Magnetelemente auf, die mit dem Permanentmagnet 121 zusammenwirken und damit die mobile Kameraeinheit 1 an der drahtlosen Energieübertragungseinheit 2 fixieren. Die drahtlose Energieübertragungseinheit 2 weist ein elektrisches Kontaktelement 20 auf, beispielsweise einen Stecker zur Verbindung mit einer 12V- oder 24V-Bordnetzanlage eines Kraftfahrzeugs oder einer 230V Netzstromversorgung. Elemente eines Netzteils können sowohl im elektrischen Kontaktelement 20 als auch an anderen geeigneten, dem Fachmann an sich bekannten Stellen angeordnet sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen der Permanentmagnet 121 und die Umhüllung 120 als Befestigungseinrichtung für die mobile Kameraeinheit 1. Sie sind einstückig mit dieser ausgeführt.
2 zeigt ein Rückfahrkamerasystem, welches eine mobile Kameraeinheit 1, eine drahtlose Energieübertragungseinheit 2 und eine Basiseinheit 3 aufweist. Diese sind hier schematisch dargestellt. Die mobile Kameraeinheit 1 ist geschnitten dargestellt. Man erkennt im radial äußeren Bereich 12 sowohl links als auch rechts jeweils einen Permanentmagneten 121, der von der Umhüllung 120 umgeben ist. In einer hier nicht gezeigten Variante ist der Permanentmagnet stärker im unteren, der Ladeschale 25 zugewandten Bereich angeordnet. Auf diese Weise beeinflußt er die Funktion der Antenne 141 und gegebenenfalls anderer, durch ein Magnetfeld beeinflußbarer Komponenten weniger, als in der dargestellten Variante.
Im oberen Bereich der Umhüllung 120 ist das Fenster 110 angeordnet, durch welches eine Videokamera 111 Licht von außerhalb der mobilen Kameraeinheit 1 empfängt. Die Videokamera 111 weist ein Fischaugenobjektiv 113 auf, welches hier nur schematisch angedeutet ist. Auch andere Objektivformen sind hier vorteilhaft verwendbar. Die Videokamera 111 gibt Bildsignale BS an eine zentrale Recheneinheit 13 ab. Diese weist einen Bildprozessor 130 auf, der zur Verarbeitung der Bildsignale BS dient. Der Bildprozessor 130 dient beispielsweise zum Entzerren des durch die Bildsignale BS übermittelten Kamerabildes KB, zum Rotieren des Kamerabildes KB oder zum Schwenken des Kamerabildes KB. Das verarbeitete Kamerabild KB wird an eine drahtlose Funkschnittstelle 14 übergeben, die mittels einer Antenne 141 mit einer Funkschnittstelle 34 der Basiseinheit 3 in Verbindung steht. Dazu weist die Funkschnittstelle 34 eine Antenne 341 auf. Die Basiseinheit 3 weist weiterhin eine zentrale Recheneinheit 33 auf, die mit einer Speichereinheit in Verbindung steht. Gemäß einer Variante der Erfindung befinden sich auf der Speichereinheit 32 Instruktionen, die die zentrale Recheneinheit 33 zum Ausführen von erfindungsgemäßen Verfahren in die Lage versetzt. Gemäß einer Variante der Erfindung werden entsprechende Instruktionen von der Speichereinheit 32 über die drahtlose Funkschnittstelle 34 an die zentrale Recheneinheit 13 der mobilen Kameraeinheit 1 weitergegeben. Auch diese ist dann in die Lage versetzt, eines oder mehrere der erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen.
Die mobile Kameraeinheit 1 weist als Benutzerschnittstelle 15 eine Fotodiode 151 auf sowie einen Schalter 152. Die Fotodiode 151 ist hinter dem Fenster 110 angeordnet und empfängt Infrarotsignale oder Lichtsignale, die von einer geeigneten Signalgebereinheit (hier nicht dargestellt) vom Benutzer abgegeben werden. Die Fotodiode 151 oder eine mit ihr kombinierte , hier nicht dargestellte Leuchtdiode, wird vorteilhafterweise auch als Sendeeinheit genutzt und kann somit eine Rückmeldung an die Signalgebereinheit abgeben. Alternativ dazu wird die Fotodiode 151 als Näherungssensor verwendet. Nähert sich beispielsweise die Hand des Benutzers dem Fenster 110 an, so wird ein Signal abgegeben, das ein Einschalten der Kameraeinheit 1 auslöst. Auch andere Arten von Näherungssensoren sind hier sinnvoll einsetzbar.
Die Fotodiode 151 steht mit der zentralen Recheneinheit 13 in Verbindung. Der Schalter 152 ist hinter der Gummierung angeordnet und kann von einem Benutzer aufgrund der Flexibilität der Gummierung 122 betätigt werden. Auch der Schalter 152 steht mit deren zentraler Recheneinheit 13 in Verbindung. Über die Benutzerschnittstelle 15,151,152 wird die mobile Kameraeinheit 1 ein- bzw. ausgeschaltet und kann gegebenenfalls in unterschiedliche Betriebszustände versetzt werden. Obwohl hier zwei Elemente als Benutzerschnittstelle 15 angegeben sind, liegt es im Ermessen des Fachmanns, nur eine Fotodiode 151, nur einen Schalter 152, nur ein anderes geeignetes Element oder eine Kombination zweier oder mehrerer als Benutzerschnittstelle 15 geeigneter Elemente vorzusehen. Es ist ebenfalls vorgesehen, eine optisches Bereitschafts- und Betriebsanzeigeelement hinter dem Fenster 110 anzuordnen, mittels dessen der Betriebszustand der Kameraeinheit angezeigt wird. Im einfachsten Fall ist dies eine Leuchtdiode. Eine Segmentanzeige oder ein Display ermöglichen detailliertere Informationen zum Betriebszustand, erhöhen allerdings auch die Komplexität des Aufbaus.
Die mobile Kameraeinheit 1 weist weiterhin einen Beschleunigungssensor 16 auf, der zur Bestimmung der Lage der mobilen Kameraeinheit 1,1' im Raum dient. Dazu wird vorzugsweise das Schwerefeld der Erde genutzt. Der Beschleunigungssensor 16 ist hier schematisch als eine Einheit dargestellt, in der Realisierung ist aber vorgesehen, daß zwei oder mehrere Sensorelemente an unterschiedlichen Stellen der mobilen Kameraeinheit 1 angeordnet sind, um eine möglichst genaue Lageposition ermitteln zu können. Hier kann auch zusätzlich ein Gyro-Sensor oder weitere Sensoren zum Bestimmen der Lage der Kameraeinheit 1 im Raum und/oder deren Veränderung vorgesehen sein. Anstatt oder zusätzlich zur Beschleunigung kann hier sinnvollerweise auch eine Lagepositionsbestimmung anhand des Erdmagnetfeldes, anhand von GPS-Informationen, anhand von bekannten Funksignalquellen, beispielsweise Basisstationen eines Mobilfunksystems, Basisstationen von WLAN-Netzen oder anderen geeigneten Einrichtungen, genutzt werden. Das Beschleunigungssensorsignal ASS wird an die zentrale Recheneinheit 13 weitergegeben. Dort wird es vom Bildprozessor 130 verwendet um das Kamerabild KB so auszurichten, daß es für den Benutzer in einer sinnvollen räumlichen Orientierung dargestellt wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn Gegenstände, die sich oberhalb von anderen Gegenständen befinden auch oberhalb von diesen im Kamerabild dargestellt werden, unabhängig davon welcher Teil des Bildsensors der Videokamera 111 tatsächlich nach oben ausgerichtet ist. Auf eine korrekte Orientierung bzw. Justierung der mobilen Kameraeinheit 1 kann somit verzichtet werden.
Das Beschleunigungssensorsignal ASS wird gemäß einer Variante der Erfindung als Teil der Kamerahilfsdaten KHD über die Funkschnittstelle 14 an die Basiseinheit 3 weitergegeben, die es ihrerseits auswertet. Alternativ zum in der mobilen Kameraeinheit 1 angeordneten Bildprozessor 130 ist vorgesehen, eine entsprechende Bildverarbeitung entweder als Software, die in der zentralen Recheneinheit 33 abläuft, oder über einen separaten Bildprozessor in der Basiseinheit 3 (hier nicht dargestellt) zu verarbeiten. Dies reduziert die konstruktiven Anforderungen und den Energieverbrauch der mobilen Kameraeinheit, erhöht aber die mittels Funk zu übertragende Datenmenge.
Gemäß einer Variante wird der Beschleunigungssensor 16 auch als Auslöser für das Umschalten zwischen Betriebszuständen der Kameraeinheit 1 genutzt: Bei Erkennen einer kurzen Bewegung der Kameraeinheit 1 sie von einem Schlaf- in einen Aktivzustand versetzt. In diesem werden softwarewaregestützt eine weitere Bewegung oder ein ganzes Bewegungsprofil erkannt, beispielsweise „Fahrzeug wird bewegt“, oder „keine weitere Bewegung“, die dann zum Aktivieren der Videokamera 111 und der Funkschnittstelle 14 führen, oder zum Zurückkehren in den Schlafmodus. Eine weitere Ausführungsform sieht vor: Einschalten erst nach stärkerer Bewegung, zum Beispiel nach kräftigem Schütteln der Kameraeinheit 1 zum Einschalten, mit implementierter Hysterese, damit die Kameraeinheit 1 nicht bei jeglicher Bewegung einschaltet, sondern nur nach einer definiert großen Bewegung.
Gemäß einem anderen Szenario werden folgende Situationen automatisch mittels Software erkannt: Das Anheften an, sowie das Abnehmen der Kameraeinheit 1 von einer Oberfläche. Der Permanentmagnet 121 muß aufgrund des Objektgewichtes und eines gewissen Sicherheitsanspruches relativ stark sein. Wird er an einer metallischen Oberfläche angebracht, so gibt es einen kurzen Ruck oder Stoß. Anschließend wird für einen kurzen Zeitraum nahezu keine Bewegung erfolgen. Dieses Szenario ist relativ leicht erkennbar. Folgende Profile sind zu detektieren: Der Benutzer bewegt oder trägt die Kameraeinheit 1. Dies geht mit leichter bis mittlerer Bewegung am Beschleunigungssensor 16 einher. Die Kameraeinheit 1 wird angeheftet. Dies beginnt mit starker Bewegung, anschließend erfolgt nahezu keine Bewegung. Die Kameraeinheit 1 wurde in diesem Fall unmittelbar angeheftet. Dieses Bewegungsprofil dient dazu, die Kameraeinheit 1 automatisch in einen Betriebszustand zu versetzen, in dem die Ausrichtung des Kamerabildes KB korrigiert, und die Funkschnittstelle 14 aktiviert wird. Zum Ausrichten ist vorteilhaft vorgesehen, eine Information zur vom Benutzer gewünschten Ausrichtung des Kamerabildes 1 über die Benutzerschnittstelle 15 einzuholen. Die Einschaltoptionen mittels Bewegungssensor 16 werden gemäß einer Variante auch dazu benutzt, um bei kürzerem Stillstand in einen temporären Stromsparmodus zu verfallen und bei erneuter Bewegung wieder automatisch aufzuwachen oder nach längerem Stillstand ganz abzuschalten.
Die mobile Kameraeinheit 1 weist eine drahtlose Energieempfangseinheit 17 auf, die über eine Antenne 18 Energie empfängt und diese Energie einem Energiespeicher 19 zuführt. Die Energieempfangseinheit 17, die Antenne 18 und der Energiespeicher 19 bilden die Energieversorgung 10 der mobilen Kameraeinheit 1.
Die Energieübertragungseinheit 2 weist eine Antenne 28 auf, die von einer Energiesendeeinheit 27 mit Energie versorgt wird. Das drahtlose Übertragen von Energie ist prinzipiell bekannt, und wird hier nicht weiter ausgeführt, es sei denn, es ist speziell auf die Erfindung abgestimmt.
Die drahtlose Energieübertragungseinheit 2 weist weiterhin Einrichtung 24 zum Erzeugen eines Magnetfeldes auf. Diese besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Spule 241, die von einer Ansteuerungseinheit 242 angesteuert wird. Die Spule dient zum einen zum Erzeugen eines Magnetfelds, mit dem die Permanentmagneten 121 der mobilen Kameraeinheit 1 angezogen werden. Zum anderen dient es, nach Umpolung des Magnetfelds der Spulen 241, zum Abstoßen der Permanentmagneten 121 und damit zum erleichterten Entnehmen der mobilen Kameraeinheit 1 aus der drahtlosen Energieübertragungseinheit 2. Alternativ ist zum dauerhaften Halten der permanent Magnete 121 an der Energieübertragungseinheit 2 vorgesehen, magnetisches Material in deren äußerem Bereich anzuordnen, welches von den Permanentmagneten 121 angezogen wird. Auf diese Art ist es nicht erforderlich, Energie zum Erzeugen eines elektromagnetischen Magnetfeldes aufzuwenden. Die Spulen 241 dienen in diesem Fall nur zum Abstoßen der Permanentmagneten 121 wenn Kameraeinheit 1 und Energieübertragungseinheit 2 voneinander getrennt werden sollen. Die Energieübertragungseinheit 2 ist in ihrem zur Aufnahme der mobilen Kameraeinheit 1 vorgesehenen oberen Bereich mit einer Ladeschale 25 versehen, die in ihrem radial äußeren Bereich einen erhöhten Randbereich 251 aufweist. Die Aufnahmefläche 253 entspricht in ihrer Form der Form der Fläche 153 der kameraabgewandten Seite der mobilen Kameraeinheit 1.
Gemäß einer Variante weist auch die mobile Kameraeinheit 1 eine oder mehrere Spulen 143 auf. In 2 ist eine solche beispielhaft angedeutet. Diese wird von einer Ansteuerungseinheit 142 angesteuert, und von dem Energiespeicher 19 mit Energie versorgt. Die Spulen 143 dienen in diesem Fall zum Kompensieren des Magnetfeldes des Permanentmagneten 121 beziehungsweise zum Reduzieren der Stärke des von diesem erzeugten Magnetfelds in Fahrzeugnähe. Sie werden aktiviert, wenn die Kameraeinheit 1 vom Fahrzeug, an dem sie mittels Magnetkraft befestigt ist, gelöst werden soll. Sie läßt sich dann ohne größere Kraftanstrengung lösen, wird aber ohne das kompensierende Magnetfeld sicher gegen Fahrtwind, im Fahrbetrieb auftretenden Erschütterungen und ähnliches am Fahrzeug gehalten.
Gemäß einer Variante wird die Ladeschale 25 auch als permanente Halterung verwendet. In diesem Fall wird die Ladeschale 25 mit einem längeren Kabel ausgestattet und als Halterung hinten an einem Fahrzeug oder dessen Anhänger oder Auflieger verschraubt. Dies ermöglicht eine dauerhafte Stromversorgung wobei dennoch ein schnelles Abnehmen der Kameraeinheit 1 ermöglicht ist. Dies dient dem Schutz vor Diebstahl. Dabei ist weiterhin eine flexible Nutzung und Positionierung ermöglicht, da die Kameraeinheit 1 weiterhin überall mit dem Permanentmagneten 121 positioniert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Ladeschale 25 auch für die Montage als Halterung besteht darin, daß sie gegen Schmutz, Wasser etc. robust implementiert ist, weil Sie ohne Steckkontakte sowie mechanische Verschraubung zwischen Kameraeinheit 1 und Halterung auskommt. Die Halterung selbst ist stabil befestigt, vorzugsweise verschraubt.
Die in der Kameraeinheit 1 befindliche Elektronik muß prinzipiell nicht gegen den Permanentmagnet 121 abgeschirmt werden. Die Antennen 18,28 und zum drahtlosen Laden dürfen allerdings nicht durch das Magnetfeld beeinträchtigt werden. Auch die Antennen 141, 341 der drahtlosen Funkschnittstellen 14, 34 nicht. Entsprechende Abschirmmaßnahmen beziehungsweise Aufbaukonzepte sind vorgesehen.
3 zeigt eine mobile Kameraeinheit 1 in Draufsicht in unterschiedlichen Ausrichtungen. Man erkennt das Fenster 110, welches vom ringförmigen Vorsprung 123 des radial äußeren Bereichs 12 umgeben ist. Hinter dem Fenster 110 erkennt man den Beschleunigungssensor 16 und den Bildsensor der Videokamera 111. Dieser ist in der linken Darstellung der Kameraeinheit 1 entgegen dem Uhrzeigersinn, also nach links, verkippt, in der rechten Darstellung der Kameraeinheit im Uhrzeigersinn, also nach rechts, verkippt dargestellt. Entsprechend verkippt sind die Kamerabilder KB. Der Bildprozessor 130 dreht das Kamerabild KB gemäß der vom Beschleunigungssensor 16 abgegebenen Beschleunigungssensorsignale ASS, um ein korrekt ausgerichtetes Kamerabild KB zu erzeugen. Dieses ist im mittleren Teil der 3 dargestellt.
4 zeigt das Kamerabild KB eines Rückfahrkamerasystems integriert in die Anzeige 41 eines elektronischen Rückfahrspiegels 4. Dieser weist im linken oberen Bereich das einem Hauptspiegel entsprechende Bild 411, im rechten oberen Bereich das Bild 412 eines Weitwinkelspiegels, und im linken unteren Bereich das Bild 413 das Bild 413 eines nach unten gerichteten Spiegels auf. Im rechten unteren Bereich ist das Kamerabild KB eingeblendet. Das zusätzliche Sichtfeld, welches durch die Kameraeinheit 1,1' des erfindungsgemäßen Rückfahrkamerasystems entsteht, wird vorteilhafterweise mit den Sichtfeldern des elektronischen Rückfahrspiegels 4 zu einer umfangreicheren Ansicht, ähnlich zu der unter dem Begriff „Surround View“ bekannten Ansicht, kombiniert. Dabei sind Kombinationen mit den Sichtfeldern für linke und rechte Seite bei LKWs oder auch bei PKWs eine Kombination mit dem Sichtfeld für den Innenspiegel sinnvolle Varianten.
5 zeigt eine andere Ausführungsform einer mobilen Kameraeinheit 1' mit drahtlose Energieübertragungseinheit 2. Die Energieübertragungseinheit 2 entspricht im wesentlichen der zuvor beschriebenen. Bei der mobilen Kameraeinheit 1' ragt der radial innere Bereich 11' axial über den radial äußeren Bereich 12' hinaus. Er verjüngt sich mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche des radial äußeren Bereichs 12' und weist im oberen Bereich Ausnehmungen 125 auf, in denen jeweils eine Videokamera 111' angeordnet ist. Die Videokameras 111' weisen in nahezu entgegengesetzte Richtung und decken somit einen nur geringfügig überlappenden Bereich von fast zweimal 180° ab. Mit Optiken die mehr als 180° Öffnungswinkel haben ist hier auch genügend Überlapp vorhanden, um eine vollständige 360°-Ansicht generieren zu können. Optiken, die 190° ermöglichen sind bereits kommerziell erhältlich, aber auch von solchen mit 240° und mehr wird dies demnächst erwartet. Sie erfassen durch ihren großen Öffnungswinkel nahezu die gesamte Umgebung. Im oberen Bereich des radial inneren Bereichs 11' ist eine Antenne 141' angeordnet, die hier nur schematisch dargestellt ist. Sie weist einen großen Abstand zum radial äußeren Bereich 12' der Kameraeinheit 1' auf und ist somit auch relativ weit von einem Fahrzeug oder einem anderen Gegenstand beanstandet, an den die mobile Kameraeinheit 1' mittels ihrer Permanentmagnete 121 angebracht wird. Von der Antenne 141' ausgesandte Funkwellen werden somit relativ wenig von dem Fahrzeug bzw. Gegenstand, an dem die mobile Kameraeinheit 1' angeordnet ist, beeinflußt.
6 zeigt eine mobile Kameraeinheit 1' mit Befestigungseinrichtung 5. Die Kameraeinheit 1' entspricht derjenigen zu 5 mit dem Unterschied, daß diejenige der 6 von der Befestigungseinrichtung 5 getrennt werden kann. Vorteilhafterweise ist die Kameraeinheit 1' diejenige, die auch für ein System eines elektronischen Rückspiegelsystems eines Fahrzeugs verwendet wird. Diese kann sowohl am Fahrzeug als Signalquelle für das elektrische Rückspiegelsystem eingesetzt werden als auch - in Verbindung mit der Befestigungseinrichtung 5 - als mobile Kameraeinheit 1' eines Rückfahrkamerasystems. Sollte die lösbare Verbindung der Kameraeinheit 1' zum Fahrzeug in deren Eigenschaft als Hauptrückspiegel aus Sicherheits- oder anderen Gründen nicht erwünscht sein, so tritt doch bei weitgehender Baugleichheit der jeweiligen Kameraeinheiten ein Skaleneffekt auf, der die entsprechenden Kameraeinheiten preislich vergünstigt
Die Befestigungseinrichtung 5 ist mit einer Gummierung 522 umgeben. Die Befestigungseinrichtung 5 weist einen radial äußeren Bereich 52 auf, der dem Bereich 12' der 5 entspricht. Im radial inneren Bereich 51 befindet sich eine Ausnehmung, in die ein Vorsprung 115 der Kameraeinheit 1' einfügbar ist. Führungsnuten 116 wirken dabei mit Führungsstegen 516 zusammen, um eine korrekte Orientierung zu erzielen. Arretierungsstifte 117 greifen in Arretierungsöffnungen 517 ein und arretieren dabei die mobile Kameraeinheit 1' fest an der Befestigungseinrichtung 5. Die Arretierungsstifte 117 sind vorteilhafterweise auch mit elektrischen Verbindungen versehen, um einen Austausch von Informationen bzw. Energie mit in der Befestigungseinrichtung 5 angeordneten elektrischen Bauteilen ausführen zu können. Im Hinblick auf den Schwerpunkt der Kombination aus Kameraeinheit 1' und Befestigungseinrichtung 5 sind zumindest die schwereren Bauteile, wie die Energieversorgung 10 und gegebenenfalls weitere Einheiten, in der Befestigungseinrichtung 5 angeordnet. Leichtere Bauteile, wie die Recheneinheit 13 und die Funkschnittstelle 14, sind in dem oberen Teil, der mobilen Kameraeinheit 1' angeordnet. Die Befestigungseinrichtung 5 ist im Ausführungsbeispiel mit einem Befestigungshaken 527 (hier nur schematisch dargestellt) versehen, sowie einem Klettverschlußelemente 528. Diese Befestigungselemente dienen zum Befestigung der Befestigungseinrichtung 5 an einem Fahrzeug oder ähnlichem. Alternative Befestigungselemente wie beispielsweise ein Saugnapf sind hier ebenfalls einsetzbar.
Die in 5 gezeigte Variante weist eine sich axial weit erstreckende Form auf. Alternativ ist eine hier nicht dargestellte bevorzugte Variante vorgesehen, bei der das Verhältnis der axialen Ausdehnung zur radialen Ausdehnung recht klein gehalten ist, insbesondere kleiner 1, vorzugsweise kleiner 1/10tel. Damit wird erreicht, daß die Kameraeinheit 1' in axialer Richtung kurz ist. Sie bietet damit dem Fahrtwind, der im allgemeinen senkrecht zur axialen Ausdehnung, also in radialer Richtung weht, nur eine geringe Angriffsfläche. Sie weist bevorzugt eine aerodynamisch optimierte Form auf, die durchaus unterschiedlich von den dargestellten Beispielen ausfallen kann. Weist die Kameraeinheit eine große Sockelfläche auf, so wird damit eine möglichst große Fläche zum magnetischen Halten erreicht. Diese sorgt auch für mechanische Stabilität gegen Verkippung und Ablösung durch Fahrtwind.
9 zeigt ein Adapterelement einer Befestigungseinrichtung 5' welches in seinem radial inneren Bereich 51' eine im wesentlichen runde metallische Scheibe 591 aufweist, die mit dem Permanentmagnet 121 der mobilen Kameraeinheit 1 der 1 oder der mobilen Kameraeinheit 1' der 5 zusammenwirkt. Das Adapterelement 59 weist einen Befestigungshaken 597 auf sowie ein Klettverschlußelement 598, mittels denen es an nichtmagnetischen Bauteilen eines Fahrzeugs oder eines anderen Gegenstandes befestigbar ist. Dabei ist die Aufnahmefläche 593 des Adapterelements 59 entsprechend der Unterfläche der mobilen Kameraeinheit 1,1' ausgebildet, um diese auf einfache Art und Weise aufnehmen zu können.
10 zeigt beispielhaft einen Lkw 61 und ein Baustellenfahrzeug 62, an denen eine mobile Kameraeinheit 1,1' an exponierter Position angebracht ist, um in einem bestimmten Betriebszustand einen optischen Einblick in einen bestimmten Sichtbereich zu ermöglichen. Hier ist die Kameraeinheit 1,1' jeweils an einem metallischen Bauteil über Magnetkraft befestigt. Der Lkw 61 weist eine Außenwand 611 auf, an der die Kameraeinheit 1,1' befestigt ist. Das Baustellenfahrzeug 62 weist ein bewegliches Anbauteil 621 auf, mit dessen Bewegung die Kameraeinheit 1,1' mitbewegt wird. Ihre Orientierung ändert sich daher laufend. Das dargestellte Kamerabild KB wird laufend an die geänderte Ausrichtung der Kameraeinheit 1,1' angepaßt, um dem Fahrzeugführer ein möglichst konstant orientiertes Kamerabild KB zu liefern.
7 zeigt ein Flußdiagramm zweier Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Bildprozessor 130 bzw. die Recheneinheit 33 erhält gemäß der ersten Variante im Schritt S71 eine Information bezüglich eines von einem Nutzer gekennzeichneten Merkmals des Kamerabildes KB. Dies geschieht beispielsweise durch das Anklicken eines das Merkmal darstellenden Bereichs einer Anzeigeeinheit mittels Maus, Fingerberührung, oder anderer geeigneter Eingabemethode.
Im Schritt S72 wird geprüft, ob sich das gekennzeichnete Merkmal im Kamerabild KB befindet. Ist dies der Fall, so werden dessen Koordinaten XM, YM bestimmt. Im Schritt S73 wird der darzustellende Bildausschnitt so gewählt, daß das gekennzeichnete Merkmal in dessen Mitte oder in einem bevorzugten Bereich des Bildausschnitts dargestellt wird. Soll die Darstellung in der Bildmitte erfolgen, so wird der hier mit den Koordinaten 0,0 angegebene Mittelpunkt des Koordinatensystems auf die Koordinaten XM, YM verschoben. Soll die Darstellung des Merkmals außerhalb des Mittelpunktes erfolgen, so werden noch Korrekturkoordinaten XB und YB subtrahiert.
Gemäß der zweiten Variante wird im Schritt S70 eine Auswertung von aufeinanderfolgenden Kamerabildern KB im Hinblick auf den optische Fluß OF vorgenommen. Der Bildprozessor 130 bzw. die Recheneinheit 33 detektiert im Schritt S71 einen Bereich M des Kamerabildes KB, auf den sich der optische Fluß OF konzentriert. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt, und werden daher hier nicht näher detailliert.
Im Schritt S72 werden die dessen Koordinaten XM, YM des Bereichs M bestimmt. Im Schritt S73 wird der darzustellende Bildausschnitt so gewählt, daß der detektierte Bereich M in dessen Mitte oder in einem bevorzugten Bereich des Bildausschnitts dargestellt wird. Soll die Darstellung in der Bildmitte erfolgen, so wird der hier mit den Koordinaten 0,0 angegebene Mittelpunkt des Koordinatensystems auf die Koordinaten XM, YM verschoben. Soll die Darstellung des Bereichs M außerhalb des Mittelpunktes erfolgen, so werden noch Korrekturkoordinaten XB und YB subtrahiert.
8 zeigt ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Schritt S81 wird ein Beschleunigungssensorsignal ASS bereitgestellt. Im Schritt S82 wird geprüft, ob das Signal ASS einen Schwellwert THR überschreitet. Ist dies nicht der Fall, so wird zu Schritt S81 verzweigt. Andernfalls wird in Schritt S83 die Kameraeinheit 1,1' aktiviert. Im Schritt S84 wird das Kamerabild KB entsprechend des vom Beschleunigungssensor 16 abgegebenen Signals ASS aufbereitet. Dies bedeutet, daß das Kamerabild entsprechend gedreht, verzerrt oder auf sonstige Weise aufbereitet wird. Im Schritt S85 wird ein Bildausschnitt bereitgestellt, der zur Integration in die Anzeige 41 des elektronischen Rückspiegels 4 geeigneten Bildausschnitts. Dabei wird das Kamerabild entweder so zugeschnitten, daß es in den verbleibenden Bereich des elektronischen Rückspiegels paßt, oder es wird entsprechend gestaucht oder gedehnt.
Die Erfindung geht aus von schnurlosen Kameras, die im professionellen und privaten Bereich bereits breite Anwendung finden. Eine Vielzahl dieser Produkte ist kommerziell erhältlich. Diese Kameras sind häufig per WLAN (IEEE802.x) angebunden und über eine feste Spannungsversorgung versorgt. Batterie- bzw. akkubetriebene Varianten sind ebenso erhältlich. Insbesondere im Anwendungsbereich Rückfahrhilfe sind Kameras mit fester Stromversorgung und fester oder drahtloser Bildübertragung zu finden. Damit sind diese aufwendig zu installieren und fest an ein einzelnes Fahrzeug gebunden. Ein schneller Wechsel an evtl. andere Fahrzeuge oder an andere zu erfassende Sichtbereiche ist kaum oder nur mit erheblichen Installationsaufwand möglich. Nachrüstsysteme sind darüber hinaus häufig mittels mechanischer Gelenke zunächst aufwendig auszurichten und dann zu fixieren. Der Anwendungsbereich beschränkt sich damit faktisch auf den genau zuvor festgelegten Bereich.
Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet aufwendige Installations- und Justierungsmaßnahmen. Ihr Sichtbereich ist nicht ausschließlich auf einen zuvor festgelegten Bereich und auf eine feste Installation beschränkt, sondern ist insbesondere für neue Gegebenheiten positionierbar und einfach adaptierbar.
Einfache Fixierung und Betrieb ohne feste mechanische Halterung oder elektrische Verdrahtung erfolgt vorzugsweise folgendermaßen: Das Gehäuse der mobilen Kameraeinheit 1 ist als dünner runder Zylinder bzw. durch seine geringe Höhe als nur wenige Zentimeter dicke Scheibe ausgeführt. Das Gehäuse ist gemäß einer bevorzugten Variante ohne mechanischen Schalter ausgeführt und besitzt keinerlei Steckverbindung nach außen um die Wasserdichtigkeit möglichst einfach zu gewährleisten.
Die Kameraeinheit ist ausgestattet mit einem starken integrierten Permanentmagneten 121, der das gesamte Produkt sicher trägt. Hierdurch kann es ohne mechanische Verschraubung an metallischen Gegenständen fixiert werden. Das Gehäuse der Kameraeinheit 1 ist darüber hinaus mit einer Gummierung 122 überzogen, damit es beim Anheften an Fahrzeuge oder andere metallische Gegenstände keine Kratzspuren hinterläßt. Das Produkt ist mit einem Energiespeicher 19, der vorzugsweise als integrierter, ladbarer Akkumulator ausgeführt ist als Stromversorgung ausgestattet. Hierdurch wird keinerlei fest verdrahtete Stromversorgung benötigt. Weiter wird der Akkumulator drahtlos geladen. Hierzu weist das Produkt eine integrierte Antenne 18 für drahtloses Laden auf. Das Produkt wird zum Laden in eine zugehörige Ladeschale 25 gelegt. Der Ladevorgang erfolgt rein induktiv.
Die Kameraeinheit 1 ist in einer Ausführung mit einem Fischaugenobjektiv 113 ausgestattet, welches einen Öffnungswinkel von 180° oder größer besitzt. Hierdurch wird ein sehr großer Sichtbereich ermöglicht. Die Videokamera 111 verfügt idealerweise über einen HDR (High Dynamic Range) Bildsensor, beispielsweise einen HDR-CMOS-Imager, und einen zugehörigen Bildprozessor 130. Die Kombination aus HDR-Bildsensor und Bildprozessor 130 ermöglichen einen möglichst hohen Dynamikbereich der Kameraeinheit 1. Der Bildprozessor 130 erzeugt aus den einzelnen Pixeln des HDR-Bildsensors ein darstellbares Kamerabild KB. Der Bildprozessor 130 erzeugt aus dem verzerrten Bild des Fischaugenobjektivs 113 ein entzerrtes Kamerabild KB. Ebenso werden vorteilhafterweise einzelne Teilbereiche des Kamerabildes KB ausgeschnitten oder „geschwenkt“ bzw. skaliert vergrößert/verkleinert. Der Bildprozessor 130 dient darüber hinaus auch dazu, das Kamerabild KB zu rotieren.
Das Produkt weist einen integrierten Mikrocontroller als zentrale Recheneinheit 13 auf, der verschiedene Aufgaben in Software realisiert. Das Produkt verfügt über ein Kommunikationsmodul, welches drahtlos mit anderen Endgeräten kommunizieren kann. Über die Drahtlosverbindung werden die Kamerabilder KB als Einzelbilder und/oder als Videodatenstrom an ein Endgerät, beispielsweise die Basiseinheit 3, übertragen. Weiter wird über dieses Endgerät die Größe oder Lage des Bildbereiches beeinflußt.
Das Produkt verfügt über einen Beschleunigungssensor 16. Mithilfe des Beschleunigungssensors 16 wird die Orientierung des Bildsensors der Videokamera 111 um die Z-Achse anhand der Erdbeschleunigung ermittelt. So kann der Kippwinkel des Bildsensors durch den Bildprozessor 130 korrigiert werden. Dies ist vergleichbar mit der Generierung eines künstlichen Horizonts. Auf dem Endgerät wird dann das korrigierte Kamerabild KB dargestellt, ohne daß der Benutzer dieses manuell ausrichten müßte.
Darüber hinaus wertet der Bildprozessor 130 gemäß einer Ausführungsform zusätzlich die Signale des Beschleunigungssensors 16 zu x- und y-Achse aus und korrigiert auch um diese Achsen die jeweilige Ausrichtung des Kamerabildes KB entsprechend.
Neben den automatischen Ausrichtungen per Beschleunigungssensor 16 sind noch weitere Varianten zur automatischen Ausrichtungen möglich. Dazu zählen die Auswertung des optischen Flusses, also die Analyse des Bildinhaltes, die Selektion und Nachverfolgung von verschiedenen Merkmalen im Bild, oder die Automatische Ausrichtung/Verfolgung durch Objekterkennung.
Die Ausrichtung/Nachführung erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, oder einmalig auf Anforderung des Benutzers, oder durch Setzen von verschiedenen Bedingungen, wie Trigger oder Toleranzschwellen. Dies erfolgt jeweils beispielsweise durch Bedienung von der Basiseinheit 3 aus. Wird die Kameraeinheit 1 hinten z.B. an einem Anhänger eines Lkw 61 befestigt, so dient dies der Verfolgung der Straße.
Erfolgt eine Montage der Kameraeinheit 1 am Baggerarm oder der Baggerschaufel als bewegliches Anbauteil 621 eines Baustellenfahrzeugs 62, so wird vorzugsweise eine Markierung eines Merkmals M im Kamerabild KB vorgenommen. Dies erfolgt entweder durch Markierung der gewünschten Position im Kamerabild KB und die automatische Erkennung von umliegenden Merkmalen, die gut nachverfolgt werden können. Oder die gut verfolgbaren Merkmale werden im Bild eingeblendet oder markiert und werden dann vom Nutzer selektiert. Nach Selektion wird der gewünschte Punkt soweit möglich versucht im angezeigten Bildausschnitt zu halten. Auch eine Verfolgung von Autos, Scheinwerfen, Nummernschildern etc. liegt im Rahmen der Erfindung.
Ein besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Rückfahrkamerasystems ist es, dem Benutzer eine Erweiterung seines Sichtfeldes um bisher verdeckte Sichtbereiche primär im Umfeld von Fahrzeugen 61,62, aber nicht darauf beschränkt, zu ermöglichen, die ohne weitere Hilfsmittel nur schwer einsehbar sind. Das Rückfahrkamerasystem kann daher auch als ein flexibles System zum Anzeigen eines von einer Bedienperson nicht direkt einsehbaren Aktionsbereichs bezeichnet werden, wird aber der Einfachheit halber hier meist mit der kürzeren Bezeichnung Rückfahrkamerasystem bezeichnet.
Der Fokus der erfindungsgemäßen Lösung liegt auf den vielseitigen Einsatzmöglichkeiten und einer sehr schnellen und einfachen Anpassung an neue Gegebenheiten. Die Kameraeinheit 1 ist klein und handlich aber dennoch sehr robust, sodaß sie im rauhen Fahrzeugumfeld mit Beeinträchtigung durch Spritzwasser und Schmutz problemlos eingesetzt werden kann. Man kann die Kameraeinheit 1 leicht mitführen. Durch die kleine Bauform, den integrierten Energiespeicher 19 und die Ladeschale 25 mit Möglichkeit zur Versorgung über das Fahrzeug 61,62, ist sie stets einsatzbereit. Sie kann einfach aus der Ladeschale 25 entnommen werden, da keine Steckverbinder vorhanden sind, und durch den integrierten Permanentmagneten 121 problemlos an einem neuen Einsatzort einfach und sekundenschnell angeheftet werden. Die einzige Voraussetzung ist ein magnetischer Untergrund. Die genaue Ausrichtung spielt dabei mit Absicht eine eher untergeordnete Rolle. Dazu besitzt die Kameraeinheit 1 ein Fischaugenobjektiv 113 mit möglichst großem Öffnungswinkel und kann bereits einen sehr weiten Bereich erfassen. Weiter braucht der Benutzer keine besondere Sorgfalt zu betreiben um die Kamera möglichst waagerecht auszurichten, damit der Sichtbereich optimal angezeigt wird. Daher wird die Bauform auch als runde Scheibe vorgeschlagen. Bei dieser gibt es keine obere/untere bzw. rechte/linke Seite. Der Benutzer heftet die als „Disk“ ausgeführte Kameraeinheit 1 einfach an die gewünschte Position. Die automatische Korrektur des Kippwinkels wird durch die Kameraeinheit 1 selbst erledigt. Selbst wenn dies im Ergebnis nicht in jedem Anwendungsfall die ideale finale Ausrichtung ist, beispielsweise wenn das Fahrzeug waagerecht geneigt steht, ist dies in vielen Fällen bereits eine gute Näherung und ermöglicht eine deutlich schnellere manuelle Feinjustierung, falls erforderlich. In den überwiegenden Fällen werden allerdings auch ohne Feinjustierung sehr gute Ergebnisse erzielt, da die schnelle und unkomplizierte Benutzung im Vordergrund steht. Gemäß einer Variante ist die Ausrichtung über die Basiseinheit 3 auswählbar bzw. konfigurierbar. Ist die Basiseinheit 3 ein Smartphone, so wird vorzugsweise über die etablierten Gesten gezoomt, gedreht, geschwenkt etc. Insbesondere die Option, einen Punkt im Bild anzuvisieren, erweitert die Möglichkeiten erheblich. Siehe dazu das Beispiel einer Baggerschaufel als bewegliches Anbauteil 621.
Gemäß einer Variante besitzt die Basiseinheit 3 eine Anbindung an das Fahrzeugbussystem. In diesem Fall erfolgt vorzugsweise eine Trajektorienberechnung und die Nachführung wird unter Berücksichtigung der Informationen zu Lenkwinkel, Geschwindigkeit etc. vorgenommen.
Eine Kombination mit zwei Videokameras 111' zur Vergrößerung des Sichtfeldes auf mehr als 180° erfordert eine leicht modifizierte Bauform der Kameraeinheit 1 mit Erhöhung zur Schaffung freier Sichtbereiche für die Optik. Die zu 5 beschriebene Variante zeigt eine relativ große derartige Erhöhung. Auch gänzlich andere Formen liegen hier im Rahmen der Erfindung um beispielsweise 360°-Ansichten zu ermöglichen.
Es versteht sich, daß die in den einzelnen Ausführungsbeispielen und in der Beschreibungseinleitung genannten Maßnahmen auch in anderen als den dargestellten Kombinationen sinnvoll verwendbar sind, und Weiterbildungen im Ermessen des Fachmanns stehen.
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

US 2006/0098094 A1 [0002]
US 6542182 B1 [0003]
US 2015/0172518 A1 [0004]
CN 2850160 Y [0005]

Claims

Rückfahrkamerasystem, aufweisend - eine mobile Kameraeinheit (1,1') mit einer drahtlosen Funkschnittstelle (14), einer Videokamera (111), einer Befestigungseinrichtung (5,5') und einer Energieversorgung (10) mit einem Energiespeicher (19), und - eine Basiseinheit (3) mit einer drahtlosen Funkschnittstelle (34), dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung (10) der mobilen Kameraeinheit (1,1') eine drahtlose Energieempfangseinheit (17), und das Rückfahrkamerasystem eine drahtlose Energieübertragungseinheit (2) aufweist.
Mobile Kameraeinheit für ein Rückfahrkamerasystem (), aufweisend -- eine drahtlosen Funkschnittstelle (14) -- eine Videokamera (111), -- eine Befestigungseinrichtung (5,5') und -- eine Energieversorgung (10) mit einem Energiespeicher (19), dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung (10) der mobilen Kameraeinheit (1,1') eine drahtlose Energieempfangseinheit (17) aufweist, die dazu ausgebildet ist, mit einer Energieübertragungseinheit (2) zusammenzuwirken.
Kameraeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - die Kameraeinheit (1,1') eine zylindrische Form mit runder Grundfläche aufweist.
Kameraeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraeinheit (1,1') einen radial inneren Bereich (11) und einen radial äußeren Bereich (12) aufweist, wobei der radial innere Bereich (11) gegenüber dem radial äußeren Bereich (12) in axialer Richtung zurückgesetzt ist.
Kameraeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraeinheit (1,1') einen radial inneren Bereich (11') und einen radial äußeren Bereich (12') aufweist, wobei der radial innere Bereich (11') über den radial äußeren Bereich (12') in axialer Richtung hinausragt.
Kameraeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antenne (141') der Funkschnittstelle (14) in dem dem radial äußeren Bereich (12') abgewandten Ende der Kameraeinheit (1') angeordnet ist.
Kameraeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gegen Umwelteinflüsse abdichtende Umhüllung (120) aufweist, und eine Benutzerschnittstelle (15) innerhalb dieser Umhüllung (120) angeordnet ist.
Kameraeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Fischaugenobjektiv (113) aufweist und daß ein Bildprozessor (130) zum Entzerren oder Schwenken oder Rotieren des Kamerabildes (KB) vorgesehen ist.
Kameraeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Beschleunigungssensor (16) aufweist.
Befestigungseinrichtung für ein Rückfahrkamerasystem gemäß Anspruch 1 oder für eine Kameraeinheit (1,1') gemäß einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Permanentmagnet (121) aufweist, der mit einer Gummierung (522) überzogen ist.
Befestigungseinrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Adapterelement (59) aufweist, welches eine im wesentlichen runde metallische Scheibe (591) aufweist, deren eine Seite eine Aufnahmefläche (593) aufweist, die der kameraabgewandten Seite der Kameraeinheit (1,1') entsprechend geformt ist, wobei zumindest eine von deren anderen Seiten zumindest ein Befestigungselement (527,528) aufweist.
Energieübertragungseinheit zur Energieversorgung einer mobilen Kameraeinheit (1,1') eines Rückfahrkamerasystems, wobei diese eine Ladeschale (25) aufweist, die mit zumindest einer integrierten Antenne (28) für induktives Laden versehen ist, und eine der kameraabgewandten Seite der Kameraeinheit (1,1') entsprechend geformte Aufnahmefläche (252) aufweist, die mit einem erhöhten Randbereich (251) versehen ist.
Energieübertragungseinheit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie geeignet und dazu ausgebildet ist, an einer Außenwand (611) eines Fahrzeugs (61) angebracht zu werden.
Energieübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (24) zum Erzeugen eines dem Magnetfeld des Permanentmagneten (121) einer in der Ladeschale (25) befindlichen Kameraeinheit (1,1') entgegengesetzten Magnetfelds aufweist.
Basiseinheit für ein Rückfahrkamerasystem, aufweisend eine Prozessoreinheit (33) zum Aufbereiten von Kamerarohdaten (BS,KB) anhand von Kamerahilfsdaten (KHD).
Verfahren zum Betreiben einer Kameraeinheit (1,1') gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Schritte - Detektieren (S82) einer Überschreitung eines Schwellwerts (THR) im vom Beschleunigungssensor (16) abgegebenen Signal (ASS), - Aktivieren (S83) der Kameraeinheit (1,1') nach Detektion einer entsprechenden Überschreitung, und - Aufbereiten (S84) eines von der Kameraeinheit (1,1') bereitgestellten Kamerabildes (KB) entsprechend des vom Beschleunigungssensor (16) abgegebenen Signals (ASS).
Verfahren zum Darstellen eines von einer Kameraeinheit (1,1') eines Rückfahrkamerasystems abgegebenen Kamerabildes (KB), insbesondere nach Anspruch 16, aufweisend die Schritte - Erhalten (S71) einer Information bezüglich eines von einem Nutzer gekennzeichneten Merkmals (M) des Kamerabildes (KB), - Auswerten (S72) des Kamerabildes (KB) auf Vorhandensein des gekennzeichneten Merkmals (M), - Auswählen (S73) des darzustellende Bildausschnitts so, daß das gekennzeichnete Merkmal (M) in dessen Mitte ((0,0)) oder in einem bevorzugten Bereich ((XB,YB)) des Bildausschnitts dargestellt wird.
Verfahren zum Darstellen eines von einer Kameraeinheit (1,1') eines Rückfahrkamerasystems abgegebenen Kamerabildes (KB), insbesondere nach Anspruch 16, aufweisend die Schritte - Auswerten (S70) von aufeinanderfolgenden Kamerabildern (KB) im Hinblick auf den optische Fluß (OF), - Detektieren (S71) eines Bereichs (M) des Kamerabildes (KB) auf den sich der optische Fluß (OF) konzentriert, - Auswerten (S72) des Kamerabildes (KB) auf die Position des detektierten Bereichs (M), - Auswählen (S73) des darzustellende Bildausschnitts so, daß der detektierte Bereich (M) in dessen Mitte ((0,0)) oder in einem bevorzugten Bereich ((XB,YB)) des Bildausschnitts dargestellt wird.
Verfahren zum Darstellen eines von einer Kameraeinheit (1,1') eines Rückfahrkamerasystems abgegebenen Kamerabildes (KB), insbesondere nach Anspruch 16, aufweisend den Schritt - Bereitstellen (S85) eines zur Integration in eine Anzeige (41) eines elektronischen Rückspiegels (4) geeigneten Bildausschnitts.
Computerprogrammprodukt mit Instruktionen die geeignet sind, auf einem Prozessor (33,130) ausgeführt zu werden und diesen in die Lage versetzen, die Schritte eines der Verfahren gemäß Anspruch 16, 17 oder 18 auszuführen.
Speichermedium enthaltend ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 20.