DE102019206588A1

DE102019206588A1 - Optical element for a camera device

Info

Publication number: DE102019206588A1
Application number: DE102019206588.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Zint
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft Optisches Element (1) für eine Kameravorrichtung (K), insbesondere eine Fahrzeugkamera, wobei das optische Element (1) in eine Öffnung (O) einer Blendenstufe der Kameravorrichtung (K) einbringbar ist. Das optische Element (1) weist zumindest einen Bereich (B2) mit zumindest einer lichtsensitiven Beschichtung auf, welche sich in Abhängigkeit der Lichtintensität verändert.The invention relates to an optical element (1) for a camera device (K), in particular a vehicle camera, the optical element (1) being insertable into an opening (O) of a diaphragm stage of the camera device (K). The optical element (1) has at least one area (B2) with at least one light-sensitive coating which changes as a function of the light intensity.

Description

Die Erfindung betrifft optisches Element für eine Kameravorrichtung, insbesondere eine Fahrzeugkamera.The invention relates to an optical element for a camera device, in particular a vehicle camera.

Aus dem Stand der Technik sind Kameravorrichtungen bzw. Fahrzeugkameras mit verschiedenen Linsenanordnungen für verschiedene Bedingungen bzw. mit mechanisch anpassbaren Blendenstufen für unterschiedliche Belichtungsverhältnisse bekannt.Camera devices or vehicle cameras with different lens arrangements for different conditions or with mechanically adjustable aperture levels for different exposure conditions are known from the prior art.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein optisches Element für eine Kameravorrichtung bereitzustellen, mittels welchem eine hohe Bildqualität sowie gleichzeitig eine hohe Schwachlichtsensitivität einer Kameravorrichtung gewährleistet wird.It is an object of the invention to provide an optical element for a camera device, by means of which a high image quality and, at the same time, a high level of weak light sensitivity of a camera device is ensured.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the subject matter of independent claim 1. Further refinements and advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der Trend für Fahrzeugkameras geht in Richtung von höherer Bildauflösung sowie besserer Schwachlichtintensität. Um eine höhere Auflösung zu erreichen werden bevorzugt Imager mit höherer Auflösung verwendet, was zu einer kleineren Pixelgröße führt, da die Vergrößerung des aktiven Bereichs des Imagers zusätzliche Kosten verursacht. Kleinere Pixelgrößen führen jedoch zu einer schlechteren Schwachlichtsensitivität. Dies könnte durch eine kleinere Blendenzahl (f-number) des eingebauten Linsensystems (Weitwinkelobjektiv) kompensiert werden. Allerdings ist eine hohe Bildqualität für Linsensysteme mit größeren Öffnungswinkeln schwieriger zu erreichen und auch teurer.The trend for vehicle cameras is in the direction of higher image resolution and better weak light intensity. In order to achieve a higher resolution, it is preferred to use imagers with higher resolution, which leads to a smaller pixel size, since the enlargement of the active area of the imager causes additional costs. However, smaller pixel sizes lead to poorer weak light sensitivity. This could be compensated by a smaller f-number (f-number) of the built-in lens system (wide-angle lens). However, high image quality is more difficult to achieve for lens systems with larger opening angles and also more expensive.

Erfindungsgemäß wird demnach ein optisches Element für eine Kameravorrichtung, insbesondere eine Fahrzeugkamera, vorgeschlagen, wobei das optische Element in eine Öffnung einer Blendenstufe der Kameravorrichtung einbringbar ist. Das optische Element weist dabei zumindest einen Bereich mit zumindest einer lichtsensitiven Beschichtung auf, welche sich in Abhängigkeit der Lichtintensität verändert.According to the invention, an optical element for a camera device, in particular a vehicle camera, is therefore proposed, the optical element being able to be introduced into an opening of a diaphragm stage of the camera device. The optical element has at least one area with at least one light-sensitive coating, which changes as a function of the light intensity.

Die Beschichtung ist derart ausgestaltet, dass je stärker die Lichtintensität ist desto stärker ist die Veränderung der Beschichtung. Lichtsensitiv bedeutet demnach in diesem Zusammenhang die Empfindlichkeit der Beschichtung gegenüber Licht. Die Veränderung der Beschichtung ist in dem vorliegenden Fall eine Verfärbung bzw. eine Eindunkelung des entsprechenden Bereichs, wobei der eingedunkelte Bereich lichtundurchlässig ist. Anstelle einer Beschichtung wäre auch eine entsprechende Dotierung des Glasmaterials denkbar. Hierfür würden in das Glasmaterial entsprechende lichtsensitive Partikel eingebracht werden, um den Eindunkelungseffekt zu erhalten.The coating is designed such that the stronger the light intensity, the greater the change in the coating. In this context, light-sensitive means the sensitivity of the coating to light. In the present case, the change in the coating is a discoloration or a darkening of the corresponding area, the darkened area being opaque. Instead of a coating, a corresponding doping of the glass material would also be conceivable. For this purpose, appropriate light-sensitive particles would be introduced into the glass material in order to obtain the darkening effect.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtung des optischen Elements eine photochrome Beschichtung.In a particularly preferred embodiment, the coating of the optical element is a photochromic coating.

Unter einer photochromen Beschichtung wird im Lichte der Erfindung eine Beschichtung verstanden, welche sich unter Lichteinstrahlung verfärbt bzw. eindunkelt. Besonders vorteilhaft bei einer photochromen Beschichtung ist, dass der Effekt reversibel ist, so dass nach Wegfall des Auslösers, in diesem Fall eine bestimmte Lichtintensität, der Ursprungszustand automatisch wiederhergestellt wird. Auf diese Weise kann eine passiv veränderbare Blendenöffnung erreicht werden, welche sich automatisch je nach Lichtintensität situativ anpasst.In the light of the invention, a photochromic coating is understood to mean a coating which changes color or darkens when exposed to light. It is particularly advantageous with a photochromic coating that the effect is reversible, so that after the release, in this case a certain light intensity, the original state is automatically restored. In this way, a passively variable aperture can be achieved, which automatically adapts to the situation depending on the light intensity.

Für die Beschichtung wäre es denkbar eine Folie zu verwenden, die beispielsweise organische oder anorganische Pigmente beinhaltet, welche die Verfärbung hervorrufen. Alternativ wäre es auch denkbar eine kristalline Substanz in der Beschichtung zu verwenden, wobei die kristalline Substanz mit sogenannten Aktivatoren, beispielsweise Silberhalogenide, angereichert ist. Denkbar wäre auch anstelle einer Beschichtung das optische Element direkt mit der kristallinen Substanz herzustellen, so dass keine nachträgliche Behandlung des optischen Elements notwendig ist.For the coating, it would be conceivable to use a film that contains, for example, organic or inorganic pigments that cause the discoloration. Alternatively, it would also be conceivable to use a crystalline substance in the coating, the crystalline substance being enriched with so-called activators, for example silver halides. Instead of a coating, it would also be conceivable to produce the optical element directly with the crystalline substance, so that no subsequent treatment of the optical element is necessary.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtung derart ausgestaltet, dass bei hoher Lichtintensität ein größerer Bereich eingedunkelt wird als bei niedriger Lichtintensität.In a further preferred embodiment, the coating is designed in such a way that a larger area is darkened at high light intensity than at low light intensity.

Weiter ist bevorzugt, dass eine Lichtsensitivität der Beschichtung vom Rand des optischen Elements zum Zentrum des optischen Elements hin abnimmt. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei einer niedrigen Lichtintensität nur ein Teil des Randbereiches eingedunkelt bzw. verfärbt wird und bei einer hohen Lichtintensität ein größerer Bereich eingedunkelt wird, da mit dieser Ausführungsform durch die Abnahme der Lichtsensitivität eine höhere Lichtstärke notwendig ist, um die Eindunkelung auszulösen. Bei hoher Lichtintensität und kleiner Blende (großer F-Zahl) erhält man ein sehr scharfes Bild (u. a. geringe Farbfehler) mit geringem Aufwand in Linsendesign. Bei niedriger Lichtintensität erhält man ein sehr lichtstarkes Objektiv mit Kompromissen bei der Bildschärfe. Die geringere Bildschärfe, insbesondere größere Farbfehler, sind bei dunklen Szenarien tolerierbar und gegenüber der Lichtstärke (z.B. Erkennung von Objekten in dunkler Umgebung) als weniger wichtiger einzuschätzen.It is further preferred that a light sensitivity of the coating decreases from the edge of the optical element towards the center of the optical element. In this way it is achieved that with a low light intensity only part of the edge area is darkened or discolored and with a high light intensity a larger area is darkened, since with this embodiment a higher light intensity is necessary to avoid the darkening due to the decrease in light sensitivity trigger. With high light intensity and a small aperture (large F-number), you get a very sharp image (including small color errors) with little effort in lens design. With low light intensity you get a very bright lens with compromises in image sharpness. The lower image sharpness, in particular larger color errors, can be tolerated in dark scenarios and assessed as less important compared to the light intensity (e.g. detection of objects in a dark environment).

Es wäre in diesem Zusammenhang denkbar, dass der Bereich lediglich einen Teil des optischen Elements umfasst und beispielsweise das Zentrum des Elements ohne Beschichtung ist, so dass nie das gesamte optische Element eingedunkelt werden kann. Allerdings wäre auch eine gesamte Eindunkelung denkbar, um so beispielsweise einen Blendschutzmodus zu realisieren. Hierfür könnte auch das Zentrum nicht bis zur vollständigen Lichtundurchlässigkeit eingedunkelt werden, sondern lediglich soweit, um die Lichtintensität entsprechend abzuschwächen.In this context it would be conceivable that the area only encompasses part of the optical element and, for example, the center of the element is without a coating, so that the entire optical element can never be darkened. However, a complete darkening would also be conceivable in order to implement a glare protection mode, for example. For this purpose, the center could not be darkened until it is completely opaque, but only so far as to reduce the light intensity accordingly.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der beschichtete Bereich in Teilbereiche mit unterschiedlicher Beschichtung unterteilt.In a further embodiment of the invention, the coated area is divided into partial areas with different coatings.

Bevorzugt unterscheiden sich die Beschichtungen der Teilbereiche in ihrer Lichtsensitivität. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine abnehmende Lichtsensitivität in Richtung des Zentrums leicht realisieren.The coatings of the subregions preferably differ in their light sensitivity. In this way, for example, a decreasing light sensitivity in the direction of the center can easily be realized.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das optische Element ein Glaselement oder eine Linse. Hierbei kann das optische Element als zusätzliche Linse ausgestaltet sein und als Teil der Linsenanordnung verbaut werden. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Element verbaut werden müsste, sondern nur eine Linse der Linsenanordnung erfindungsgemäß verändert werden muss. Alternativ kann das optische Element als einfaches Glaselement ausgestaltet sein und zusätzlich zu der Linsenanordnung in der Kameravorrichtung angeordnet sein. Ein derartiges Glaselement ist günstiger und einfacher zu produzieren als eine Linse.In a further preferred embodiment, the optical element is a glass element or a lens. In this case, the optical element can be designed as an additional lens and installed as part of the lens arrangement. This has the advantage that no additional element would have to be installed, but only one lens of the lens arrangement has to be changed according to the invention. Alternatively, the optical element can be designed as a simple glass element and can be arranged in the camera device in addition to the lens arrangement. Such a glass element is cheaper and easier to produce than a lens.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen finden sich in den Zeichnungen.Further advantageous configurations and embodiments can be found in the drawings.

Darin zeigen:

1a: eine Ausführungsform der Erfindung bei hoher Lichtintensität,
1b: eine Ausführungsform der Erfindung bei niedriger Lichtintensität,
2: eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Kameravorrichtung.

Show in it:

1a : an embodiment of the invention at high light intensity,
1b : an embodiment of the invention at low light intensity,
2 : a schematic representation of an exemplary structure of a camera device.

1a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bei hoher Lichtintensität. Das optische Element 1 weist dabei einen großen eingedunkelten Bereich B2 auf. Der übrige Bereich B1 ist dabei nicht eingedunkelt und kann beispielsweise auch unbeschichtet sein. Der Bereich B2 muss für die Eindunkelung zwangsweise beschichtet sein. Wie gezeigt weist das optische Element 1 einen kreisförmigen Querschnitt auf und die Bereiche B1 und B2 sind ebenfalls jeweils kreisförmig ausgestaltet und grenzen in radialer Richtung aneinander. 1a shows an embodiment of the invention at high light intensity. The optical element 1 shows a large darkened area B2 on. The rest of the area B1 is not darkened and can also be uncoated, for example. The area B2 must be coated for the darkening. As shown, the optical element 1 a circular cross-section and the areas B1 and B2 are also each designed circular and border one another in the radial direction.

1b zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bei niedriger Lichtintensität. In diesem Fall ist der eingedunkelte Bereich B2 kleiner als bei der Darstellung der 1a. Der nicht eingedunkelte Bereich B1 des optischen Elements 1 umfasst hierbei einen größeren Bereich als in 1a. Die beiden Darstellungen der 1a und 1b zeigen demnach eine abnehmende Lichtsensitivität der Beschichtung in Richtung des Zentrums des optischen Elements 1. 1b Figure 3 shows an embodiment of the invention at low light intensity. In this case it is the darkened area B2 smaller than when displaying the 1a . The not darkened area B1 of the optical element 1 covers a larger area than in 1a . The two representations of the 1a and 1b accordingly show a decreasing light sensitivity of the coating in the direction of the center of the optical element 1 .

2 offenbart eine schematische Ansicht eines beispielhaften Aufbaus einer Kameravorrichtung. Das optische Element 1 mit den entsprechenden Bereichen B2 bzw. B1 kann dabei in der Blendenstufe eingebracht werden. Alternativ wäre es möglich, die Beschichtung auf eine Linse 2 an der Seite 2a aufzubringen. Somit würde sich die Linse 2 je nach Lichtintensität entsprechend eindunkeln. Es wäre auch denkbar, sowohl das optische Element 1 als auch die Linse 2 jeweils zu einem Teil zu beschichten. 2 discloses a schematic view of an exemplary structure of a camera device. The optical element 1 with the relevant areas B2 or. B1 can be placed in the f-stop. Alternatively, it would be possible to apply the coating to a lens 2 on the side 2a to raise. Thus the lens would 2 darken accordingly depending on the light intensity. It would also be conceivable for both the optical element 1 as well as the lens 2 each to be coated one part.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: optisches Elementoptical element
22: Linselens
2a2a: LinsenflächeLens surface
B1B1: nicht eingedunkelter Bereichnot darkened area
B2B2: eingedunkelter Bereichdarkened area
KK: KameravorrichtungCamera device
OO: Öffnung der BlendenstufeOpening the f-stop

Claims

Optical element (1) for a camera device (K), in particular a vehicle camera, wherein the optical element (1) can be introduced into an opening (O) of a diaphragm stage of the camera device (K), characterized in that the optical element (1) at least has an area (B2) with at least one light-sensitive coating which changes as a function of the light intensity.

Optical element (1) according to Claim 1 , characterized in that the coating of the optical element (1) is a photochromic coating.

Optical element (1) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the coating is designed such that a larger area (B2) is darkened at high light intensity than at low light intensity.

Optical element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a light sensitivity of the coating from the edge of the optical element decreases towards the center of the optical element.

Optical element after Claim 1 , characterized in that the coated area is divided into sub-areas with different coatings.

Optical element after Claim 5 , characterized in that the coatings of the partial areas differ in their light sensitivity.

Optical element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element (1) is a glass element or a lens.