DE102019130316B3 - Vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle - Google Patents

Vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle Download PDF

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Christian Lottermann
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Kamerasystem zur optischen Abtastung einer Umgebung des Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist eine beheizte Scheibe mit Heizdrähten auf. Die Heizdrähte sind im Sichtfeld des Kamerasystems angeordnet. Das Kamerasystem weist ein Objektiv auf, wobei das Objektiv eine hyperfokale Entfernung von mindestens 1 m, eine Blendenzahl von maximal 8,0 und eine effektive Brennweite von mindestens 3 mm aufweist. Der Sichtbereich des Kamerasystems weist in horizontaler Ausrichtung zumindest 50° auf.The invention relates to a vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle. The vehicle has a heated window with heating wires. The heating wires are arranged in the field of view of the camera system. The camera system has a lens, the lens having a hyperfocal distance of at least 1 m, an aperture number of at most 8.0 and an effective focal length of at least 3 mm. The field of view of the camera system is at least 50 ° in a horizontal orientation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Kamerasystem zur optischen Abtastung einer Umgebung des Fahrzeugs.The invention relates to a vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle.

Mit einer solchen optischen Abtastung wird eine Abbildung der Umgebung des Fahrzeuges erzeugt. Heutzutage benutzen Fahrzeuge oftmals ein Kamerasystem mit mehreren Kameras, um eine 360°-Rundumsicht zu erzeugen. Besonders wichtig ist jedoch die Abbildung des Bereichs in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug.With such an optical scanning, an image of the surroundings of the vehicle is generated. Nowadays, vehicles often use a camera system with multiple cameras to create a 360 ° all-round view. However, it is particularly important to map the area in front of the vehicle in the direction of travel.

Die optische Abtastung der Umgebung kann verschiedene Gründe haben, wie z.B. das Aufzeichnen dieser optischen Abtastung zum Protokollieren eines Unfalls. Auch beim an Bedeutung zunehmendem autonomen Fahren, als Unterstützung beim Parken, als Spurhalteassistent oder für eine Verkehrsschildererkennung ist eine optische Abtastung der Fahrzeugumgebung durch Kamerasysteme wichtig.The optical scanning of the surroundings can have various reasons, e.g. recording this optical scan to log an accident. Even when autonomous driving is gaining in importance, as support for parking, as a lane departure warning system or for traffic sign recognition, an optical scanning of the vehicle surroundings by camera systems is important.

Bei sogenannten Dash Cams kann während der Fahrt eines Fahrzeuges das Lichtfeld vor dem Fahrzeug aufgezeichnet werden. Hierbei wird eine Kamera im Bereich des Rückspiegels angebracht und die Kamera blickt durch die Frontscheibe des Fahrzeuges auf die Straße. So wird das Fahrverhalten des Fahrers und der anderen Verkehrsteilnehmer aufgezeichnet, um als Beweis später vorgelegt zu werden.With so-called dash cams, the light field in front of the vehicle can be recorded while a vehicle is traveling. A camera is attached in the area of the rear-view mirror and the camera looks through the windscreen of the vehicle onto the road. The driving behavior of the driver and other road users is recorded so that it can be presented later as evidence.

Des Weiteren sind Kamerasysteme zur Navigationserleichterung bekannt. Von der Kamera aufgenommene Bilder werden mit Navigationsinformation überlagert und auf einem Display dargestellt. Hierbei wird ebenfalls eine Kamera oben mittig an der Frontscheibe angebracht. Die Navigation wird dadurch erleichtert, dass der Fahrer seine Sicht mit der Navigationsanzeige abgleichen kann.Furthermore, camera systems for facilitating navigation are known. Images taken by the camera are overlaid with navigation information and shown on a display. Here, too, a camera is attached to the center of the windscreen. Navigation is made easier by the fact that the driver can compare his view with the navigation display.

Das Problem bei den oben beschriebenen Kamerasystemen ist, dass unter gewissen Temperaturbedingungen, wie zum Beispiel Frost im Winter oder erhöhte Luftfeuchtigkeit die Scheibe zufrieren und/oder beschlagen kann. Bei einer beschlagenen Frontscheibe kondensiert Wasser bzw. Wasserdampf auf der Frontscheibe. Hierdurch ist der Kamera die Sicht getrübt.The problem with the camera systems described above is that under certain temperature conditions, such as frost in winter or increased air humidity, the pane can freeze and / or mist up. If the windshield is fogged up, water or steam condenses on the windshield. This obscures the view of the camera.

Auf einer Frontscheibe eines Fahrzeuges kondensiertes und/oder gefrorenes Wasser kann mit einem warmen Luftstrom, welcher von einer Scheibenlüftung bereitgestellt wird, verdampft werden. Eine solche Scheibenlüftung ist jedoch zumeist derart eingestellt, dass die Scheiben in einem unteren Bereich der Scheibe entfeuchtet werden. Der Bereich, in dem Kamerasysteme installiert sind, wird, wenn überhaupt, erst zu einem späteren Zeitpunkt entfeuchtet. Zudem kann warme Luft erst mit einer beträchtlichen Verzögerung nach Fahrtantritt bereitgestellt werden.Water condensed and / or frozen on a windshield of a vehicle can be evaporated with a warm air flow provided by a window ventilation. However, such a window ventilation is usually set such that the windows are dehumidified in a lower area of the window. The area in which camera systems are installed is only dehumidified at a later time, if at all. In addition, warm air can only be provided with a considerable delay after the start of the journey.

Es sind auch Scheibenheizungen bekannt, die ein schnelles und zuverlässiges Entfeuchten bzw. Enteisen der Scheibe bewirken. Es werden zwei verschiedene Scheibenheizungen verwendet. Zum einen kann eine Scheibenheizung durch bestromte, flächig aufgetragene metallische Schicht realisiert sein. Der Vorteil dieser Heiztechnologie ist, dass sie optisch kaum sichtbar ist. Allerdings ist eine flächig aufgetragene metallische Heizschicht teuer und fehleranfällig.Disc heaters are also known which cause the disc to be dehumidified or defrosted quickly and reliably. Two different disc heaters are used. On the one hand, pane heating can be realized by energized, applied metallic layer. The advantage of this heating technology is that it is barely visible. However, a metallic heating layer applied over a large area is expensive and prone to errors.

Meistens sind Scheibenheizungen als Heizdrähte ausgebildet. Diese werden entweder auf die Scheibe aufgedruckt oder zwischen zwei Lagen der Scheibe eingebunden. Solche Heizdrähte sind robust und können eine hohe Heizleistung an die umgebende Scheibe abgeben. Nachteilig an diesen Heizdrähten ist, dass diese sichtbar sind und von den oben beschriebenen Kamerasystemen ebenfalls mit aufgenommen werden. Diese erscheinen dann im aufgenommenen Bild als Linien. Dies wirkt störend für einen Betrachter des Bildes und behindert die autonome Auswertung der Bilder. Im schlimmsten Fall können einem Betrachter so auch wichtige Informationen entgehen.Most disc heaters are designed as heating wires. These are either printed on the pane or integrated between two layers of the pane. Such heating wires are robust and can deliver a high heating output to the surrounding pane. A disadvantage of these heating wires is that they are visible and are also recorded by the camera systems described above. These then appear as lines in the captured image. This is disturbing for a viewer of the picture and hinders the autonomous evaluation of the pictures. In the worst case, an observer can also miss important information.

Eine Möglichkeit wäre es, diese aufgenommenen Heizdrähte digital zu entfernen, zum Beispiel durch eine digitale Aufhellung oder Interpolation. Diese digitalen Filter benötigen jedoch sehr leistungsfähige Steuergeräte und können, abhängig von den optischen Eigenschaften der Heizdrähte, einige Szenarien typischerweise nicht ohne sichtbare Degradation oder Artefakte korrigieren.One possibility would be to remove these recorded heating wires digitally, for example by digital brightening or interpolation. However, these digital filters require very powerful control devices and, depending on the optical properties of the heating wires, typically cannot correct some scenarios without visible degradation or artifacts.

Aus der WO 2009/012771 A1 geht ein optisches Erkennungssystem zur Überwachung des Fahrzeugumfeldes hervor. Hierbei ist ein Kamerasystem vor einer Fahrzeugscheibe angeordnet. Heizdrähte umlaufen einen Sichtbereich der Kamera ohne dass sie im Blickfeld der Kamera angeordnet sind. Nachteilig hierbei ist, dass der Mittelpunkt des Sichtbereichs die geringste Heizleistung erhält, was z.B. die Enteisungszeit erheblich verlängert, wobei gerade dieser Mittelpunkt am kritischsten für eine Erkennung ist.From the WO 2009/012771 A1 an optical detection system for monitoring the vehicle environment emerges. A camera system is arranged in front of a vehicle window. Heating wires run around a field of view of the camera without being arranged in the field of view of the camera. The disadvantage here is that the center of the viewing area receives the lowest heating power, which, for example, considerably increases the defrosting time, with this center being the most critical for detection.

In der DE 10 2018 22 27 40 A1 ist eine Kamera mit Heizeinrichtung für Fahrzeuge offenbart. Die Heizeinrichtung ist eine Heizplatte und ist gegenüber einer Scheibe angeordnet. Die Kamera befindet sich zwischen Scheibe und Heizeinrichtung seitlich versetzt. Dadurch wird das Sichtfeld nicht durch die Heizplatte beeinträchtigt. Die Heizplatte erhitzt durch Wärmestrahlung die Scheibe und die Kamera. Nachteilig ist, dass nur eine geringe Heizleistung an die Scheibe gelangt. Der Aufbau der Heizeinrichtung ist vergleichsweise mit klassischen Heizdrähten aufwendig.In the DE 10 2018 22 27 40 A1 discloses a camera with a heater for vehicles. The heating device is a heating plate and is arranged opposite a disc. The camera is laterally offset between the pane and the heater. This means that the field of vision is not affected by the heating plate. The heating plate heats the pane and the camera by heat radiation. It is disadvantageous that only a small amount of heating power reaches the pane. The construction of the heating device is expensive compared to classic heating wires.

In der DE 10 2006 010 672 A1 ist eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine auf eine Fahrzeugscheibe gerichtete Kamera und mindestens eine elektrische Leiterstruktur aufweist, die direkt oder indirekt mit der Fahrzeugscheibe verbunden ist. Die Leiterstruktur ist im Erfassungsbereich der Kamera angeordnet.In the DE 10 2006 010 672 A1 a camera arrangement for a motor vehicle is known which has a camera directed at a vehicle window and at least one electrical conductor structure which is connected directly or indirectly to the vehicle window. The conductor structure is arranged in the detection area of the camera.

In der DE 10 2010 023 591 A1 ist ein Stereokamerasystem beschrieben, das zum Einsatz in Kraftfahrzeugen hinter einer geneigten Windschutzscheibe ausgebildet ist. Mindestens eines von beispielsweise zwei Kameramodulen weist ein zusätzliches, partiell angeordnetes, zeitweise zugeführtes oder als Strahlteiler wirkendes optisches Element auf. Es kann dadurch als bifokales optisches Kameramodul mit mindestens zwei unterschiedlichen Schärfentiefenbereichen auf einem Bildsensor verwendet werden.In the DE 10 2010 023 591 A1 describes a stereo camera system which is designed for use in motor vehicles behind an inclined windshield. At least one of, for example, two camera modules has an additional, partially arranged, temporarily supplied or acting as a beam splitter optical element. As a result, it can be used as a bifocal optical camera module with at least two different depth of field ranges on an image sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Kamerasystem zu schaffen, bei dem das Kamerasystem kostengünstig und temperaturunabhängig ohne Sichtbeeinträchtigung die Umgebung des Fahrzeuges zuverlässig überwacht. The object of the invention is to create a vehicle with a camera system in which the camera system reliably monitors the surroundings of the vehicle in a cost-effective and temperature-independent manner without impairing the view.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the subject matter of the independent claim. Advantageous further developments and preferred embodiments form the subject of the subclaims.

Ein Fahrzeug mit einem Kamerasystem zur optischen Abtastung einer Umgebung des Fahrzeuges weist eine beheizte Scheibe mit Heizdrähten auf. Die Heizdrähte sind im Sichtfeld des Kamerasystems angeordnet. Das Kamerasystem weist ein Objektiv auf, wobei das Objektiv eine hyperfokale Entfernung von mindestens 1 m, eine Blendenzahl von maximal 8,0 und eine effektive Brennweite von mindestens 3 mm aufweist.A vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle has a heated window with heating wires. The heating wires are arranged in the field of view of the camera system. The camera system has a lens, the lens having a hyperfocal distance of at least 1 m, an aperture number of at most 8.0 and an effective focal length of at least 3 mm.

Dadurch, dass die hyperfokale Entfernung mindestens 1 m, die Blendenzahl maximal 8,0 und die effektive Brennweite mindestens 3 mm beträgt, werden Objekte, wie hier die Heizdrähte, in einem Nahbereich unscharf dargestellt. Der Nahbereich ist der Bereich in unmittelbarer Nähe des Objektives (z.B. mit einem Abstand kleiner als 10 cm), in dem die Scheibe mit den Heizdrähten angeordnet werden kann. Die Lichtstrahlen, die von außen in das Fahrzeuginnere scheinen, werden weiterhin von den Heizdrähten geblockt. Die Abbildungen der Heizdrähte sind derart unscharf, dass sie in der Breite einen Großteil des Bildes ausfüllen oder sogar darüber hinausgehen. Je unschärfer das Abbilden der Heizdrähte ist, desto breiter und durchscheinender erscheinen diese in der so erzeugten Abbildung. Es hat sich überaschenderweise heraus gestellt, dass wenn das Objektiv eine hyperfokale Entfernung von mindestens 1 m, eine Blendenzahl von maximal 8,0 und eine effektive Brennweite von mindestens 3 mm aufweist, die Abbildung der Heizdrähte so breit und durchscheinend ist, dass sie einen von einem Betrachter nicht mehr wahrnehmbaren Graufilm bildet. Damit das Kamerasystem zur optischen Abtastung der Umgebung des Fahrzeuges eingesetzt werden kann, genügt es, Objekte, die sich zumindest 1 m von dem Kamerasystem entfernt befinden, scharf darzustellen. Dies haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt.Due to the fact that the hyperfocal distance is at least 1 m, the maximum number of f-stops is 8.0 and the effective focal length is at least 3 mm, objects, such as the heating wires, are displayed in a close-up range. The close range is the area in the immediate vicinity of the lens (e.g. at a distance of less than 10 cm) in which the disc with the heating wires can be arranged. The rays of light that shine into the vehicle from the outside continue to be blocked by the heating wires. The images of the heating wires are so blurred that they fill up a large part of the image in width or even go beyond it. The less sharp the heating wires are, the wider and more translucent they appear in the resulting image. Surprisingly, it has been found that if the lens has a hyperfocal distance of at least 1 m, an aperture of maximum 8.0 and an effective focal length of at least 3 mm, the image of the heating wires is so wide and translucent that it is one of forms a gray film that is no longer perceptible to a viewer. So that the camera system can be used for the optical scanning of the surroundings of the vehicle, it is sufficient to display objects that are at least 1 m away from the camera system in sharp focus. The inventors of the present invention have recognized this.

Die robusten, zuverlässigen und leistungsstarken Heizdrähte sorgen für ein schnelles Verdampfen und/oder Enteisen der Scheibe im Bereich der Kamera. Durch die oben beschriebene Einstellung des Kamerasystems werden dennoch nicht die aufgenommenen Bilder des Kamerasystems durch mitaufgenommene Heizdrähte gestört. Eine optische Abtastung einer Umgebung des Fahrzeuges ist somit wetter- und temperaturunabhängig.The robust, reliable and powerful heating wires ensure rapid evaporation and / or defrosting of the glass in the area of the camera. Due to the setting of the camera system described above, the recorded images of the camera system are not disturbed by the heating wires that are also included. Optical scanning of the surroundings of the vehicle is therefore independent of weather and temperature.

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem Objektiv und der Scheibe nicht größer als 100 mm, vorzugsweise nicht größer als 75 mm und insbesondere nicht größer als 50 mm. Der Abstand ist hier definiert zwischen dem äußeren Rand des Objektivs und der Innenseite der Scheibe.The distance between the lens and the pane is preferably not greater than 100 mm, preferably not greater than 75 mm and in particular not greater than 50 mm. The distance is defined here between the outer edge of the lens and the inside of the lens.

Das Objektiv kann auch eine asphärische Linse aufweisen. Asphärische Linsen sind optische Linsen, bei denen mindestens eine brechende Oberfläche von der Kugel- oder planen Form abweicht. Bei dem vorliegenden Objektiv kann der Randbereich der asphärischen Linse zumindest in horizontaler Richtung stärker gekrümmt sein, wodurch die Brennweite in diesem Randbereich abnimmt und der Sichtbereich zunimmt. Durch die asphärische Linse kann der Sichtbereich des Kamerasystems in horizontaler Ausrichtung bei zumindest 50° liegen. Wäre das Sichtfeld kleiner, wäre dies nicht ausreichend zur optischen Abtastung einer Umgebung. Es würde die Gefahr bestehen, dass wichtige Bereiche in der Umgebung, wie zum Beispiel Fußgängerwege, nicht mehr von dem Kamerasystem aufgenommen werden können, wodurch von dort drohende Gefahren nicht detektiert werden können. Zwar wird durch eine asphärische Linse das aufgenommene Bild des Kamerasystems unnatürlich gekrümmt, d.h., anders als die Linse des menschlichen Auges. Der Vorteil hierbei ist jedoch, dass der Sichtbereich des Kamerasystems sowohl in horizontaler als auch vertikaler Ausrichtung sich vergrößert. Ein aufgenommenes Bild wirkt hierbei in den Randbereichen gestaucht.The objective can also have an aspherical lens. Aspherical lenses are optical lenses in which at least one refractive surface deviates from the spherical or flat shape. In the present objective, the edge region of the aspherical lens can be more curved at least in the horizontal direction, as a result of which the focal length in this edge region decreases and the field of vision increases. Due to the aspherical lens, the field of vision of the camera system can be at least 50 ° in a horizontal orientation. If the field of view were smaller, this would not be sufficient for optically scanning an environment. There would be a risk that important areas in the area, such as pedestrian paths, could no longer be recorded by the camera system, which would mean that the danger from there could not be detected. The aspherical image of the camera system is curved unnaturally by an aspherical lens, i.e. different from the lens of the human eye. The advantage here, however, is that the field of view of the camera system increases in both horizontal and vertical alignment. A captured image appears squashed in the peripheral areas.

Der Sichtbereich weist vorzugsweise ein Seitenverhältnis zwischen horizontaler und vertikaler Ausrichtung von mindestens 64:27, vorzugsweise von mindestens 16:9 und insbesondere von mindestens 1:1 auf. Hierdurch kann die Umgebung des Fahrzeuges großflächig überwacht werden.The viewing area preferably has an aspect ratio between horizontal and vertical alignment of at least 64:27, preferably of at least 16: 9 and in particular of at least 1: 1. As a result, the area surrounding the vehicle can be monitored over a large area.

Die Scheibe kann eine Frontscheibe des Fahrzeuges sein. Hierbei ist die Kamera im vorderen Teil des Fahrzeuges angeordnet und das Kamerasystem nimmt in etwa denselben Bereich auf, wie ihn ein Fahrer des Fahrzeuges sieht.The pane can be a front pane of the vehicle. Here, the camera is arranged in the front part of the vehicle and the camera system records approximately the same area as a driver of the vehicle sees.

Das Kamerasystem kann im oberen Viertel, vorzugsweise im oberen Fünftel und insbesondere im oberen Sechstel von der Scheibe und insbesondere mittig angeordnet sein. Dies entspricht in etwa der Position des Rückspiegels im Fahrzeug. Ein Fahrer wird durch ein Kamerasystem in dieser Position wenig bis gar nicht abgelenkt und sein Sehbereich wird dadurch nicht beeinträchtigt.The camera system can be arranged in the upper quarter, preferably in the upper fifth and in particular in the upper sixth of the pane and in particular in the center. This corresponds approximately to the position of the rear-view mirror in the vehicle. A driver is distracted little or not at all by a camera system in this position and his visual range is not affected.

Eine optische Achse des Kamerasystems trifft vorzugsweise unter einem Winkel von maximal 90°, vorzugsweise von maximal 60° und insbesondere von maximal 30° auf die Scheibe. Die optische Achse des Kamerasystems ist eine Symmetrieachse, welche etwa quer zu den Oberflächen einer oder mehrerer im Kamerasystem enthaltenen Linsen verläuft. Der Winkel entsteht vor allem dadurch, dass die Frontscheibe eines Fahrzeuges gegenüber einer Horizontalen schräg ist, während das Kamerasystem im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.An optical axis of the camera system preferably hits the pane at an angle of at most 90 °, preferably at most 60 ° and in particular at most 30 °. The optical axis of the camera system is an axis of symmetry which extends approximately across the surfaces of one or more lenses contained in the camera system. The angle arises primarily from the fact that the front window of a vehicle is oblique with respect to a horizontal, while the camera system is oriented essentially horizontally.

Vorzugsweise weist eine Heizfläche, in der die Heizdrähte in der Scheibe angeordnet sind, eine Größe auf, die maximal 300%, vorzugsweise maximal 200% und insbesondere maximal 150% der Durchschaufläche entspricht, wobei die Durchschaufläche jene Fläche der Scheibe ist, welche im Sichtbereich des Kamerasystems liegt. Dadurch sind die Heizdrähte nur im Bereich der Kamera angeordnet. Ein Fahrer und/oder Beifahrer wird somit nicht durch die Heizdrähte irritiert. Dennoch ist ein schnelles Enteisen bzw. Entfeuchten im Bereich des Kamerasystems möglich.A heating surface, in which the heating wires are arranged in the pane, preferably has a size which corresponds to a maximum of 300%, preferably a maximum of 200% and in particular a maximum of 150% of the viewing area, the viewing area being the area of the pane which is in the visible range of the Camera system lies. As a result, the heating wires are only arranged in the area of the camera. A driver and / or front passenger is therefore not irritated by the heating wires. Nevertheless, quick defrosting or dehumidification is possible in the area of the camera system.

Das Objektiv des Kamerasystems weist vorzugsweise in einem zentralen Bereich eine effektive Brennweite von maximal 20 mm, vorzugsweise maximal 15 mm, vorzugsweise maximal 10 mm und insbesondere maximal 7 mm auf. Je kleiner die Brennweite im zentralen Bereich ist, größer wird der Sichtbereich des Kamerasystems.The lens of the camera system preferably has an effective focal length of at most 20 mm, preferably at most 15 mm, preferably at most 10 mm and in particular at most 7 mm in a central area. The smaller the focal length in the central area, the greater the field of view of the camera system.

Da das Objektiv bevorzugt eine asphärische Linse aufweist, kann die Brennweite im Randbereich zumindest in horizontaler Richtung kleiner sein als im zentralen Bereich. Dadurch kann, wie oben beschrieben, der Sichtbereich im Randbereich vergrößert werden.Since the objective preferably has an aspherical lens, the focal length in the edge region can be smaller, at least in the horizontal direction, than in the central region. As described above, this allows the viewing area in the edge area to be enlarged.

Im zentralen Bereich weist die asphärische Linse brechende Oberflächen auf, welche im Wesentlichen sphärisch bzw. planar sind. An den in horizontaler Richtung rechts und links angeordneten Randbereichen weist die asphärische Linse Abschnitte auf, bei welchen die brechenden Oberflächen asphärisch sind, d. h., dass sie von der sphärischen Form bzw. planaren Form abweichen. Die Größe des zentralen Bereichs kann derart gewählt werden, dass zumindest 40%, vorzugsweise zumindest 60% und insbesondere zumindest 80% des vom Kamerasystem aufgenommenen Bildes mit der Brennweite des zentralen Bereichs abgebildet wurde.In the central area, the aspherical lens has refractive surfaces that are essentially spherical or planar. At the edge regions arranged on the right and left in the horizontal direction, the aspherical lens has sections in which the refractive surfaces are aspherical, i.e. that is, they deviate from the spherical shape or planar shape. The size of the central area can be selected such that at least 40%, preferably at least 60% and in particular at least 80% of the image recorded by the camera system was imaged with the focal length of the central area.

Das Objektiv des Kamerasystems kann eine Blendenzahl von maximal 5,6, vorzugsweise maximal 2,8 und insbesondere maximal 1,8 aufweisen. Je kleiner die Blendenzahl, desto eher werden Objekte im Nahbereich unscharf dargestellt. Des Weiteren fällt mehr Licht durch das Objektiv auf den Kamerasensor.The lens of the camera system can have an aperture of at most 5.6, preferably at most 2.8 and in particular at most 1.8. The smaller the f-number, the more objects in the close-up area are blurred. Furthermore, more light falls through the lens onto the camera sensor.

Das Kamerasystem weist vorzugsweise einen Zerstreuungskreisdurchmesser von maximal 0,010 mm, vorzugsweise maximal 0,007 mm und vorzugsweise maximal 0,004 mm auf. Der Zerstreuungskreisdurchmesser beschreibt den maximalen tolerierbaren Durchmesser des Zerstreuungskreises. Der Zerstreuungskreis entsteht durch Unschärfe. Wird ein Punkt eines Objektes an der hyperfokalen Entfernung nicht exakt auf eine Sensorebene des Kamerasystems abgebildet, sondern kurz davor oder danach, erscheint dieser Punkt als Kreis auf der Sensorebene. Dieser wird Zerstreuungskreis genannt. Durch den räumlichen Abstand zwischen zwei Sensorpunkten ist ein gewisser Durchmesser des Zerstreuungskreises tolerierbar.The camera system preferably has a circle of confusion diameter of at most 0.010 mm, preferably at most 0.007 mm and preferably at most 0.004 mm. The circle of confusion diameter describes the maximum tolerable diameter of the circle of confusion. The circle of confusion is created by blurring. If a point of an object at the hyperfocal distance is not imaged exactly on a sensor level of the camera system, but shortly before or after, this point appears as a circle on the sensor level. This is called the circle of confusion. Due to the spatial distance between two sensor points, a certain diameter of the circle of confusion can be tolerated.

Vorzugsweise ist das Objektiv auf eine hyperfokale Entfernung von mindestens 2 m und insbesondere mindestens 4 m und vorzugsweise mindestens 6 m ausgebildet. Die hyperfokale Entfernung ist der Abstand zwischen dem Kamerasystem und dem vordersten Punkt der Schärfentiefe, wenn das Kamerasystem auf unendlich fokussiert ist.The objective is preferably configured at a hyperfocal distance of at least 2 m and in particular at least 4 m and preferably at least 6 m. The hyperfocal distance is the distance between the camera system and the foremost point of depth of field when the camera system is focused on infinity.

Je größer die hyperfokale Entfernung ist, desto eher werden Objekte im Nahbereich als unscharf dargestellt.The greater the hyperfocal distance, the more objects in the close range are displayed as out of focus.

Vorzugsweise beträgt die effektive Brennweite des Objektives zumindest 4 mm, vorzugsweise zumindest 5 mm und insbesondere zumindest 6 mm. Je länger die Brennweite des Objektives ist, desto eher werden Objekte im Nahbereich unscharf dargestellt.The effective focal length of the objective is preferably at least 4 mm, preferably at least 5 mm and in particular at least 6 mm. The longer the focal length of the lens is, the more objects in the close-up range are blurred.

Der Sichtbereich des Kamerasystems weist vorzugsweise in horizontaler Ausrichtung zumindest 50°, zumindest 60° und insbesondere zumindest 70° auf.The field of vision of the camera system preferably has at least 50 °, at least 60 ° and in particular at least 70 ° in a horizontal orientation.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. The invention is explained in more detail below using the examples shown in the drawings.

Die Zeichnungen zeigen schematisch:

  • 1 ein Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht,
  • 2 ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeuges aus 1 mit Kamerasystem, Scheibe und Heizdrähten,
  • 3 ein Diagramm über ein Bildkontrast gegen die vertikale Richtung von einem perfekt abgebildeten Heizdraht und das vom Kamerasystem aufgenommene Bild eines Heizdrahtes, und
  • 4 beispielhaftes aufgenommenes Bild durch das Kamerasystem.
The drawings show schematically:
  • 1 a motor vehicle in a side view,
  • 2nd a section of a motor vehicle 1 with camera system, disc and heating wires,
  • 3rd a diagram of an image contrast against the vertical direction of a perfectly imaged heating wire and the image of a heating wire recorded by the camera system, and
  • 4th exemplary image taken by the camera system.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges 1 erläutert (1 und 2).The following is an embodiment of a vehicle 1 explained ( 1 and 2nd ).

Das Fahrzeug 1 weist ein Kamerasystem 2 und eine Scheibe 3 auf, welche zu dem benachbarten Kamerasystem 2 angeordnet ist. Die Scheibe 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Windschutzscheibe und ist im vorderen Bereich des Fahrzeuges 1 angeordnet. Das Kamerasystem 2 ist im Inneren des Fahrzeuges 1 direkt vor der Scheibe mittig im Bereich eines Rückspiegels angeordnet.The vehicle 1 has a camera system 2nd and a disc 3rd on which to the neighboring camera system 2nd is arranged. The disc 3rd is a windshield in this embodiment and is in the front area of the vehicle 1 arranged. The camera system 2nd is inside the vehicle 1 arranged directly in front of the pane in the center of a rear-view mirror.

In anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch auch ein Kamerasystem 2 benachbart zu anderen Scheiben 3, wie beispielsweise eine Rückscheibe oder Seitenscheibe angeordnet sein.In other exemplary embodiments, however, a camera system can also be used 2nd adjacent to other disks 3rd , such as a rear window or side window.

Die Scheibe 3 weist mehrere horizontal verlaufende Heizdrähte 4 auf. Die Heizdrähte sind in diesem Ausführungsbeispiel in der Scheibe 3 zwischen zwei Verbundscheiben angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen können die Heizdrähte 4 auch auf der Scheibe 3 aufgedruckt sein. Die Heizdrähte 4 haben eine Breite von ≤ 0,4 mm. Die Heizdrähte 4 sind Heizwiderstände und wandeln durch ihren elektrischen Widerstand elektrische Energie in thermische Energie (Joulesche Wärme) um.The disc 3rd has several horizontal heating wires 4th on. The heating wires are in the disk in this embodiment 3rd arranged between two composite panes. In other embodiments, the heating wires 4th also on the disc 3rd be printed. The heating wires 4th have a width of ≤ 0.4 mm. The heating wires 4th are heating resistors and convert electrical energy into thermal energy (Joule heat) through their electrical resistance.

Das Kamerasystem 2 weist ein Objektiv 5 auf. Zumindest eine Linse des Objektives 5 ist eine asphärische Linse. Die asphärische Linse weist in einem zentralen Bereich eine effektive Brennweite von fZentral = 6,25 mm auf. Im zentralen Bereich weist die asphärische Linse brechende Oberflächen auf, welche im Wesentlichen sphärisch bzw. planar sind. An den in horizontaler Richtung rechts und links angeordneten Randbereichen weist die asphärische Linse Abschnitte auf, bei welchen die brechenden Oberflächen asphärisch sind, d. h., dass sie von der sphärischen Form bzw. planaren Form abweichen. Die sphärischen Abschnitte sind derart ausgebildet, dass die Brennweite in vertikaler Richtung (fRand, v = 6,25 mm) konstant bleibt, d. h., dass ein infinitesimal dünnes Linsensegment, das in vertikaler Richtung aus dem asphärischen Randbereich der Linse ausgeschnitten wird, diese Brennweite besitzt. In horizontaler Richtung nimmt hingegen durch die Abweichung der brechenden Oberflächen von der sphärischen Form die Brennweite nach außen hin zu bis zu einem maximalem Wert fRand, h = 3 mm zu. Entsprechende horizontale infinitesimal dünne Liniensegmente weisen brechende Oberflächen auf, mit einer zunehmend stärkeren Krümmung bezüglich einer Sphäre.The camera system 2nd has a lens 5 on. At least one lens of the lens 5 is an aspherical lens. The aspherical lens has an effective focal length of f central = 6.25 mm in a central area. In the central area, the aspherical lens has refractive surfaces that are essentially spherical or planar. At the edge regions arranged on the right and left in the horizontal direction, the aspherical lens has sections in which the refractive surfaces are aspherical, ie that they deviate from the spherical shape or planar shape. The spherical sections are designed such that the focal length remains constant in the vertical direction (f edge , v = 6.25 mm), that is to say that an infinitesimally thin lens segment which is cut out in the vertical direction from the aspherical edge region of the lens, this focal length owns. In the horizontal direction, however, the deviation of the refractive surfaces from the spherical shape increases the focal length to the outside up to a maximum value f edge, h = 3 mm. Corresponding horizontal infinitesimally thin line segments have refractive surfaces, with an increasingly greater curvature with respect to a sphere.

Durch diese spezielle Ausgestaltung der asphärischen Linse werden die mit dem Objektiv erzeugenden Abbildungen am Randbereich in horizontaler Richtung gestaucht, wie es in 4 anhand der äußeren Bäume 7 im Vergleich zu den inneren Bäumen 8 erkennbar ist.Due to this special configuration of the aspherical lens, the images generated with the lens are compressed in the horizontal direction at the edge area, as shown in FIG 4th based on the outer trees 7 compared to the inner trees 8th is recognizable.

In anderen Ausführungsbeispielen kann die Brennweite des vertikalen Randbereichs von der Brennweite des zentralen Bereiches abweichen und z.B. gleich der Brennweite des vertikalen Randbereichs sein.In other embodiments, the focal length of the vertical edge area may differ from the focal length of the central area and e.g. be equal to the focal length of the vertical edge area.

Das Kamerasystem 2 hat eine optische Achse 6, welche in etwa horizontal verläuft. Die Scheibe 3 ist gegenüber der optischen Achse 6 unter einem Scheibenwinkel γ geneigt. Der Scheibenwinkel γ beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 65°. Der Abstand des Kamerasystems 2 zur Scheibe 3 wird durch einen in horizontaler Richtung liegenden Scheibenabstand D beschrieben. Der Scheibenabstand D wird zwischen dem äußeren Rand des Objektives 5 und der Innenseite der Scheibe 3 gemessen. Dadurch, dass die Scheibe 3 unter einem Scheibenwinkel γ < 90° zur optischen Achse liegt, ist der Scheibenabstand D in einem Bereich zwischen einem minimalen Scheibenabstand Dmin und einem maximalen Scheibenabstand Dmax. Der minimale Scheibenabstand Dmin beträgt 3 mm. Der maximale Scheibenabstand Dmax beträgt 2 cm.The camera system 2nd has an optical axis 6 , which runs approximately horizontally. The disc 3rd is opposite to the optical axis 6 at a disc angle γ inclined. In this exemplary embodiment, the disk angle γ is approximately 65 °. The distance of the camera system 2nd to the disc 3rd is described by a disc distance D lying in the horizontal direction. The lens distance D is between the outer edge of the lens 5 and the inside of the disc 3rd measured. In that the disc 3rd is at a disk angle γ <90 ° to the optical axis, the disk distance D is in a range between a minimum disk distance Dmin and a maximum disk distance Dmax. The minimum disc distance Dmin is 3 mm. The maximum disc distance Dmax is 2 cm.

Ein Bereich entlang der optischen Achse 6, in dem sich die Scheibe mit den Heizdrähten befindet, wird Nahbereich N bezeichnet.An area along the optical axis 6 , in which the disc with the heating wires is located, is called near range N.

Ein Sichtbereich des Kamerasystems 2 beträgt in horizontaler Ausrichtung α = 50° und in vertikaler Ausrichtung β = 40° (4). Das Kamerasystem 2 ist derart eingestellt, dass eine hyperfokale Entfernung H von mindestens 4 m gegeben ist. Dies bedeutet, dass Objekte, die in einer Entfernung von H/2 = 2 m bis unendlich vom Kamerasystem 2 angeordnet sind, scharf dargestellt werden.A viewing area of the camera system 2nd is α = 50 ° in the horizontal orientation and β = 40 ° in the vertical orientation ( 4th ). The camera system 2nd is set such that there is a hyperfocal distance H of at least 4 m. This means that objects that are at a distance of H / 2 = 2 m to infinity from the camera system 2nd are arranged, are shown sharply.

Aus der Brennweite fZentral des zentralen Bereichs, die Blendenzahl k und der hyperfokale Entfernung H kann mit folgender Formel ein Zerstreuungskreisdurchmesser Z berechnet werden: Z = ( f Zentral f Zentral ) / ( ( H * k ) ( f Zentral * k ) ) .

Figure DE102019130316B3_0001
From the focal length f central of the central area, the f-number k and the hyperfocal Distance H, a circle of confusion diameter Z can be calculated using the following formula: Z = ( f Central f Central ) / ( ( H * k ) - ( f Central * k ) ) .
Figure DE102019130316B3_0001

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Brennweite fZentral = 6,25 mm, die Blendenzahl k = 1,9 und die hyperfokale Entfernung H = 4 m. Dies ergibt einen Zerstreuungskreisdurchmesser Z = 0,005 mm.In this exemplary embodiment, the focal length f central = 6.25 mm, the f-number k = 1.9 and the hyperfocal distance H = 4 m. This results in a circle of confusion diameter Z = 0.005 mm.

Mit einer ähnlichen Formel kann ein Unschärfekreisdurchmesser U berechnet werden, wobei M ein beliebiger Abstand ist: U = ( f Zentral * f Zentral ) / ( ( M * k ) ( f Zentral * k ) ) .

Figure DE102019130316B3_0002
A blur circle diameter U can be calculated with a similar formula, where M is any distance: U = ( f Central * f Central ) / ( ( M * k ) - ( f Central * k ) ) .
Figure DE102019130316B3_0002

Um die Unschärfe eines Punktes in Nahbereich einschätzen zu können, wird M = Dmax gewählt. Dies ergibt einen Unschärfekreisdurchmesser Umax = 1,495 mm.In order to be able to estimate the blurring of a point in the close range, M = Dmax is chosen. This results in a blur circle diameter Umax = 1.495 mm.

Der Unschärfekreisdurchmesser Umax beschreibt, wie groß der Durchmesser der Abbildung eines Punktes an dem maximale Scheibenabstand Dmax auf dem Kamerasensor ist. Der Unschärfekreisdurchmesser hat Ähnlichkeiten zum Zerstreuungskreisdurchmesser. Der Zerstreuungskreisdurchmesser beschränkt sich hier jedoch auf einen Punkt, bei dem die Entfernung N gleich der hyperfokalen Entfernung H ist.The uncertainty circle diameter Umax describes how large the diameter of the image of a point at the maximum disc distance Dmax on the camera sensor is. The circle of uncertainty diameter is similar to the circle of confusion diameter. However, the circle of confusion diameter is limited to a point at which the distance N is equal to the hyperfocal distance H.

Bei einem kleineren Abstand, z.B. beim minimalen Scheibenabstand Dmin = 3 mm, ist der Betrag des Unschärfekreisdurchmesser |Umin| = 6,326 mm.In the case of a smaller distance, for example the minimum disk distance Dmin = 3 mm, the amount of the unsharpness circle diameter is | U min | = 6.326 mm.

Ein Punkt im Nahbereich erscheint im Durchmesser somit 300 bis 1250 mal größer, als ein Punkt an der hyperfokalen Entfernung.A point in the near area thus appears 300 to 1250 times larger in diameter than a point at the hyperfocal distance.

Der Abstand von zwei Lichtsensorpunkten auf einem Kamerasensor liegt typischerweise bei ca. 0,005 mm. Somit wird ein Punkt an der hyperfokalen Entfernung scharf abgebildet. Ein Punkt im Nahbereich hingegen wird von mindestens Pi * (0,5 * (1,495 mm/0,005 mm))^2 = 70 215 Lichtsensorpunkten erfasst. Das bedeutet auch, dass die Abbildung des Punktes pro Lichtsensorpunkt, also welche Lichtinformationen zum Lichtsensorpunkt gelangen, um den Faktor 70 215 geschwächt ist. Der Punkt ist somit ausreichend unscharf.The distance between two light sensor points on a camera sensor is typically around 0.005 mm. Thus, a point on the hyperfocal distance is sharply imaged. A point in the close range, however, is detected by at least Pi * (0.5 * (1.495 mm / 0.005 mm)) ^ 2 = 70 215 light sensor points. This also means that the mapping of the point per light sensor point, i.e. which light information reaches the light sensor point, is weakened by a factor of 70 215. The point is therefore sufficiently out of focus.

Ein typischer Kamerasensor hat eine Höhe von 5,4 mm, wobei die Höhe die Dimension senkrecht zur Ausrichtung der Heizdrähte darstellt. Dies bedeutet, dass ein einzelner Punkt im Nahbereich bereits 28% bis 117% der Sensorhöhe bedeckt.A typical camera sensor has a height of 5.4 mm, the height representing the dimension perpendicular to the alignment of the heating wires. This means that a single point in the close range already covers 28% to 117% of the sensor height.

Durch den geringen Scheibenabstand D im Vergleich zur hyperfokalen Entfernung H werden Objekte im Nahbereich N, wie die Heizdrähte 4, sehr unscharf dargestellt. Due to the small slice distance D in comparison to the hyperfocal distance H, objects in the near range N, such as the heating wires, become 4th , very blurred.

Heizdrähte 4 können dann nicht mehr als solche in einer Abbildung erkannt werden. Wie in 3 schematisch gezeigt ist, ist der Kontrastunterschied zwischen einem realen Heizdraht 4 und einer Abbildung des Heizdrahtes 4 bei weniger als 20%. Das Bild des Kamerasystems 2 erscheint einem Betrachter so, als ob keine Heizdrähte 4 im Blickbereich des Kamerasystems 2 vorhanden wären.Heating wires 4th can then no longer be recognized as such in an image. As in 3rd is shown schematically, is the contrast difference between a real heating wire 4th and an illustration of the heating wire 4th at less than 20%. The image of the camera system 2nd appears to a viewer as if there were no heating wires 4th in the field of view of the camera system 2nd would be present.

Nachfolgend wird die Verwendung des oben beschriebenen Fahrzeuges 1 bzw. des vorgesehenen Kamerasystems 2 erläutert.Below is the use of the vehicle described above 1 or the intended camera system 2nd explained.

Durch die Heizdrähte 4 fließt ein elektrischer Strom. Sie geben Wärmeenergie an die umliegende Scheibe 3 ab. Dadurch kann der Sehbereich des Kamerasystems von Eis und Tau befreit werden.Through the heating wires 4th an electric current flows. They give thermal energy to the surrounding pane 3rd from. As a result, the visual area of the camera system can be cleared of ice and dew.

Das Kamerasystem 2 bildet die vordere Umgebung des Fahrzeuges ab (4). Die vom Kamerasystem 2 erzeugte Abbildung kann einer automatischen Bildverarbeitung zugeführt werden, welche von unterschiedlichen Funktionselementen im Fahrzeug 1 genutzt werden kann. Solche Funktionselemente sind beispielsweise eine automatische Verkehrszeichenerkennung, eine automatische Kollisionsdetektion, eine Einparkhilfe und/oder ein System zu autonomem Fahren des Fahrzeuges.The camera system 2nd depicts the front area of the vehicle ( 4th ). The camera system 2nd generated image can be fed to an automatic image processing, which of different functional elements in the vehicle 1 can be used. Such functional elements are, for example, automatic traffic sign recognition, automatic collision detection, parking assistance and / or a system for autonomous driving of the vehicle.

Objekte die weiter entfernt als die halbe hyperfokale Entfernung H/2 vom Kamerasystem 2 sind, werden scharf vom Kamerasystem 2 abgebildet. Je näher Objekte am Kamerasystem angeordnet sind, desto unschärfer werden sie in der Abbildung dargestellt.Objects farther than half the hyperfocal distance H / 2 from the camera system 2nd are sharp from the camera system 2nd pictured. The closer objects are to the camera system, the less clear they are shown in the picture.

Durch die asphärische Linse des Objektivs 5 wird das erzeugte Bild in horizontaler Richtung am Rand gestaucht. Objekte wirken hierbei schmaler, als sie es tatsächlich sind. Diese Stauchung kann durch eine Entzerrungsberechnung herausgerechnet werden.Through the aspherical lens of the lens 5 the generated image is compressed in the horizontal direction at the edge. Objects appear narrower than they actually are. This compression can be eliminated by an equalization calculation.

Das erfindungsgemäße Kamerasystem 2 ist somit auch in Situationen schnell einsatzfähig, bei welchen die Frontscheibe 3 des Fahrzeuges 1 beschlagen oder vereist ist, da sowohl der Beschlag, als auch das Eis durch Aufheizen des Abschnittes der Frontscheibe, welcher im Sichtbereich des Kamerasystems liegt, schnell entfernt werden kann. Durch die spezielle Ausbildung des Objektivs stören die Heizdrähte 4 nicht die so erzeugte Abbildung. Es können relativ breite Heizdrähte 4 verwendet werden, die kostengünstig herzustellen sind und eine lange Lebensdauer und eine gute Heizleistung aufweisen.The camera system according to the invention 2nd is therefore quickly usable even in situations where the windscreen 3rd of the vehicle 1 is fogged up or iced over, since both the fogging and the ice can be quickly removed by heating up the section of the windscreen that is in the field of view of the camera system. Due to the special design of the lens, the heating wires interfere 4th not the image created in this way. There can be relatively wide heating wires 4th are used, which are inexpensive to manufacture and have a long life and good heating performance.

Die im oben genannten Ausführungsbeispiel genannten Werte sind lediglich Beispiele. Je nach Anwendungsfall können die Werte variieren. Ist beispielsweise das Kamerasystem 2 weiter weg von der Scheibe, als im oben erläuterten Ausführungsbeispiel angeordnet, so dass der Scheibenabstand D größer ist, ändert sich auch der Nahbereich N. Damit die Heizdrähte weiterhin derart unscharf bleiben, dass sie nicht erkennbar sind, kann es sein, dass die Brennweiten fZentral, fRand, v und fRand, v entsprechend angepasst werden müssen. Dies kann auch der Fall sein, wenn sich der Scheibenwinkel γ ändert, da dann der minimale und maximale Scheibenabstand D und die Breite des Nahbereichs geändert wird.The values mentioned in the exemplary embodiment mentioned above are only examples. The values may vary depending on the application. For example, is the camera system 2nd farther away from the disk than in the exemplary embodiment explained above, so that the disk distance D is greater, the near range N also changes. So that the heating wires remain so blurred that they are not recognizable, the focal lengths f Central , f edge, v and f edge, v must be adjusted accordingly. This can also be the case if the disc angle γ changes, since the minimum and maximum disc spacing D and the width of the close range are then changed.

Sind die Heizdrähte 4 dünner als oben angegeben, können auch entsprechend größere Brennweiten, kleinere Brennweiten und/oder niedrigere hyperfokale Entfernungen gewählt werden. Die Abbildungen der Heizdrähte 4 sind dennoch so breit und durchscheinend, dass sie einen von einem Betrachter nicht mehr wahrnehmbaren Graufilm bilden.Are the heating wires 4th thinner than indicated above, correspondingly larger focal lengths, smaller focal lengths and / or lower hyperfocal distances can also be selected. The illustrations of the heating wires 4th are nevertheless so wide and translucent that they form a gray film that is no longer perceptible to a viewer.

Die Parameter der hyperfokale Entfernung H, Brennweite fZentral des zentralen Bereichs, die Blendenzahl k und der Zerstreuungskreisdurchmesser Z sind über die oben genannte Formel verknüpft. Wird einer oder mehrere dieser Parameter verändert, müssen eventuell die verbliebenen Parameter angepasst werden, damit das Sichtfeld nicht zu stark eingeschränkt wird oder die hyperfokale Entfernung H zu groß wird.The parameters of the hyperfocal distance H, focal length f central of the central area, the f-number k and the circle of confusion diameter Z are linked using the above-mentioned formula. If one or more of these parameters are changed, the remaining parameters may have to be adjusted so that the field of vision is not restricted too much or the hyperfocal distance H becomes too great.

Je nach Kamerasystem 2, insbesondere je nach asphärischer Linse kann das Sichtfeld des Kamerasystems 2 sowohl in horizontaler Ausrichtung als auch in vertikaler Ausrichtung variieren.Depending on the camera system 2nd , in particular depending on the aspherical lens, the field of view of the camera system 2nd vary both horizontally and vertically.

Insbesondere kann die Position des Kamerasystems 2 im Fahrzeug abgeändert werden. So können Kamerasysteme 2 auch in den Seitenscheiben oder der Heckscheibe des Fahrzeuges eingebaut sein. Es sind aber auch Kamerasysteme 2 denkbar, die eigene Scheiben mit Heizdrähten 4 aufweisen, die an beliebiger Position am Fahrzeug 1 befestigt sind. Beispielsweise hierfür sind Kamerasysteme fürs Rückwärtsfahren, die im Bereich einer hinteren Stoßstange angebracht sind. Ein anderes Beispiel sind Kamerasysteme zur Erfassung von 360-Grad-Ansichten aus der Straßenperspektive.In particular, the position of the camera system 2nd be modified in the vehicle. So can camera systems 2nd also be installed in the side windows or the rear window of the vehicle. But they are also camera systems 2nd conceivable the own washers with heating wires 4th have at any position on the vehicle 1 are attached. For example, there are camera systems for reversing that are mounted in the area of a rear bumper. Another example is camera systems for capturing 360-degree views from a street perspective.

BezugszeichenlisteReference list

11
Fahrzeugvehicle
22nd
KamerasystemCamera system
33rd
Scheibedisc
44th
HeizdrahtHeating wire
55
Objektivlens
66
optische Achseoptical axis
77
Baumtree
88th
Baumtree
αα
Sehbereich des Kamerasystems in horizontaler RichtungViewing area of the camera system in the horizontal direction
ββ
Sehbereich des Kamerasystems in vertikaler RichtungViewing area of the camera system in the vertical direction
γγ
ScheibenwinkelDisc angle
NN
NahbereichClose range
Dmin D min
minimaler Scheibenabstandminimum disc distance
DD
ScheibenabstandDisc spacing
Dmax D max
maximaler Scheibenabstandmaximum disc distance
HH
Hyperfokale EntfernungHyperfocal removal

Claims (13)

Fahrzeug mit einem Kamerasystem zur optischen Abtastung einer Umgebung des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine beheizten Scheibe mit Heizdrähten aufweist, welche im Sichtfeld des Kamerasystems angeordnet ist, wobei das Kamerasystem ein Objektiv aufweist, und wobei das Objektiv eine hyperfokale Entfernung von mindestens 1 m, eine Blendenzahl von maximal 8,0 und eine effektive Brennweite von mindestens 3 mm aufweist.Vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle, the vehicle having a heated window with heating wires, which is arranged in the field of view of the camera system, wherein the camera system has a lens, and the lens has a hyperfocal distance of at least 1 m, an aperture of maximum 8.0 and an effective focal length of at least 3 mm. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Objektiv und der Scheibe nicht größer als 100 mm, vorzugsweise nicht größer als 75 mm und insbesondere nicht größer als 50 mm ist.Vehicle after Claim 1 , characterized in that the distance between the lens and the disc is not greater than 100 mm, preferably not greater than 75 mm and in particular not greater than 50 mm. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv eine asphärische Linse aufweist und ein Sichtbereich des Kamerasystems in horizontaler Ausrichtung zumindest 50° beträgt.Vehicle after Claim 1 or 2nd , characterized in that the lens has an aspherical lens and a viewing area of the camera system in the horizontal orientation is at least 50 °. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichtbereich des Kamerasystems ein Seitenverhältnis zwischen horizontaler Ausrichtung und vertikaler Ausrichtung von mindestens 64:27, vorzugsweise von mindestens 16:9 und insbesondere von mindestens 1:1 aufweist.Vehicle according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the field of view of the camera system has an aspect ratio between horizontal alignment and vertical alignment of at least 64:27, preferably of at least 16: 9 and in particular of at least 1: 1. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe eine Frontscheibe des Fahrzeuges ist.Vehicle according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the window is a front window of the vehicle. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem im oberen Viertel, vorzugsweise im oberen Fünftel und insbesondere im oberen Sechstel vor der Scheibe angeordnet ist. Vehicle according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the camera system is arranged in the upper quarter, preferably in the upper fifth and in particular in the upper sixth in front of the pane. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Achse des Kamerasystems unter einem Winkel von maximal 90°, vorzugsweise von maximal 60° und insbesondere von maximal 30° auf die Scheibe trifft.Vehicle according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that an optical axis of the camera system strikes the window at an angle of at most 90 °, preferably at most 60 ° and in particular at most 30 °. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv des Kamerasystem in einem zentralen Bereich eine Brennweite von maximal 20 mm, vorzugsweise maximal 15 mm, vorzugsweise maximal 10 mm und insbesondere maximal 7 mm aufweist.Vehicle according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the lens of the camera system has a focal length of at most 20 mm, preferably at most 15 mm, preferably at most 10 mm and in particular at most 7 mm in a central area. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv des Kamerasystem eine Blendenzahl von maximal 5,6, vorzugsweise maximal 2,8 und insbesondere maximal 1,8 aufweist.Vehicle according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the lens of the camera system has an aperture of at most 5.6, preferably at most 2.8 and in particular at most 1.8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem einen Zerstreuungskreisdurchmesser von maximal 0,010 mm, vorzugsweise maximal 0,007 mm und vorzugsweise maximal 0,005 mm aufweist.Vehicle according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the camera system has a circle of confusion diameter of at most 0.010 mm, preferably at most 0.007 mm and preferably at most 0.005 mm. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv auf eine hyperfokale Entfernung von mindestens 2 m und insbesondere mindestens 4 m und vorzugsweise mindestens 6 m eingestellt ist.Vehicle according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that the lens is set to a hyperfocal distance of at least 2 m and in particular at least 4 m and preferably at least 6 m. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite zumindest 4 mm, vorzugsweise zumindest 5 mm und insbesondere zumindest 6 mm beträgt.Vehicle according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the focal length is at least 4 mm, preferably at least 5 mm and in particular at least 6 mm. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichtbereich des Kamerasystems in horizontaler Ausrichtung zumindest 50°, vorzugsweise zumindest 60° und insbesondere zumindest 70° aufweist.Vehicle according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that the field of view of the camera system has at least 50 °, preferably at least 60 ° and in particular at least 70 ° in a horizontal orientation.
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