DE102019130316B3 - Vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle - Google Patents
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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
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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 aus1 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.
-
1 a motor vehicle in a side view, -
2nd a section of amotor 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
Das Fahrzeug
In anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch auch ein Kamerasystem
Die Scheibe
Das Kamerasystem
Durch diese spezielle Ausgestaltung der asphärischen Linse werden die mit dem Objektiv erzeugenden Abbildungen am Randbereich in horizontaler Richtung gestaucht, wie es in
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
Ein Bereich entlang der optischen Achse
Ein Sichtbereich des Kamerasystems
Aus der Brennweite fZentral des zentralen Bereichs, die Blendenzahl k und der hyperfokale Entfernung H kann mit folgender Formel ein Zerstreuungskreisdurchmesser Z berechnet werden:
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:
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
Heizdrähte
Nachfolgend wird die Verwendung des oben beschriebenen Fahrzeuges
Durch die Heizdrähte
Das Kamerasystem
Objekte die weiter entfernt als die halbe hyperfokale Entfernung H/2 vom Kamerasystem
Durch die asphärische Linse des Objektivs
Das erfindungsgemäße Kamerasystem
Die im oben genannten Ausführungsbeispiel genannten Werte sind lediglich Beispiele. Je nach Anwendungsfall können die Werte variieren. Ist beispielsweise das Kamerasystem
Sind die Heizdrähte
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
Insbesondere kann die Position des Kamerasystems
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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019130316.8A DE102019130316B3 (en) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | Vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle |
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Family
ID=71615721
Family Applications (1)
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DE102019130316.8A Active DE102019130316B3 (en) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | Vehicle with a camera system for optically scanning an environment of the vehicle |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
DE102006010672A1 (en) | 2006-03-08 | 2007-09-13 | Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg | Camera arrangement for a motor vehicle |
WO2009012771A1 (en) | 2007-07-26 | 2009-01-29 | Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh | Viewing window for the arrangement of an optical sensor and/or detection system in a vehicle |
DE102010023591A1 (en) | 2010-06-12 | 2011-12-15 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Stereo Camera System |
DE102018222740A1 (en) | 2017-12-27 | 2019-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Photographing device for vehicle and heating device |
-
2019
- 2019-11-11 DE DE102019130316.8A patent/DE102019130316B3/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006010672A1 (en) | 2006-03-08 | 2007-09-13 | Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg | Camera arrangement for a motor vehicle |
WO2009012771A1 (en) | 2007-07-26 | 2009-01-29 | Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh | Viewing window for the arrangement of an optical sensor and/or detection system in a vehicle |
DE102010023591A1 (en) | 2010-06-12 | 2011-12-15 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Stereo Camera System |
DE102018222740A1 (en) | 2017-12-27 | 2019-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Photographing device for vehicle and heating device |
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