DE102020120626A1 - Glare-reduced camera monitor system - Google Patents
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Abstract
Kamera-Monitor-System, bei dem der ausgesendete oder reflektierte Lichtstrom eines Sichtfelds über einen Spiegel auf einen Kamerasensor reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerasensor außerhalb der zu erwartenden Hauptreflexionsrichtung der von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahlen zur Erfassung eines virtuellen Abbildes des Sichtfeldes angeordnet ist, wobei die Hauptreflexionsrichtung die Strahlenrichtung der vom Spiegel reflektierten Lichtstrahlen einer externen Lichtquelle mit dem höchsten Lichtstrom ist.Camera monitor system in which the emitted or reflected luminous flux of a field of view is reflected via a mirror onto a camera sensor, characterized in that the camera sensor is arranged outside of the expected main direction of reflection of the light beams reflected by the mirror for capturing a virtual image of the field of view , where the main direction of reflection is the direction of the rays of the light rays reflected by the mirror from an external light source with the highest luminous flux.
Description
Die Erfindung betrifft ein blendreduziertes Kamera-Monitor-System für Fahrzeuge, insbesondere für digitale Rückspiegel.The invention relates to a glare-reduced camera monitor system for vehicles, in particular for digital rear-view mirrors.
Stand der TechnikState of the art
Das Gebrauchsmuster
Das Problem der Blendung wird dabei nicht befriedigend gelöst. Eine lokale Dimmung, die ein sehr aufwändiges Verfahren zur Bestimmung des Blendquellen-Einfallswinkels und der Augenposition des Fahrzeugführers benötigt, um überhaupt zu funktionieren, löst eins der wesentlichen Blendprobleme nicht, nämlich eine starke Kontrastverringerung aufgrund des optisch-physikalischen Phänomens der Schleierleuchtdichte. Großflächige Dimmung kann zwar die direkte Blendung verringern, geht aber prinzipbedingt mit einer Kontrastverringerung einher.The problem of glare is not solved satisfactorily. Local dimming, which requires a very complex method of determining the glare source angle of incidence and the driver's eye position in order to work at all, does not solve one of the main glare problems, namely a strong contrast reduction due to the optical-physical phenomenon of haze luminance. Although large-area dimming can reduce direct glare, it is inherently associated with a reduction in contrast.
Das Gebrauchsmuster
Die Fahrzeugaußenspiegel können also durch ein Kamera-Monitor-System (KMS) ersetzt werden und werden daher auch „digitale Rückspiegel“ genannt. Die Übertragung des rückwärtigen Blickfeldes ins Fahrzeuginnere erfolgt über Monitore bzw. Displays. Die Vorteile eines KMS sind höhere Freiheitsgrade beim Design des Fahrzeugs, die Verbesserung des cw-Wertes (Strömungswiderstandskoeffizient) der Fahrzeugkarosserie und somit die Verbesserung der Akustik aufgrund geringerer Luftverwirbelungen, die Verringerung der notwendigen Antriebsenergie aufgrund des geringeren Luftwiderstandes sowie die Möglichkeit der Integration der Kamerabilder und/oder der Monitoranzeigen in die vorhandenen Fahrerassistenzsysteme (FAS). Jedoch ist aus augenoptischer Sicht kritisch zu betrachten, dass solch ein System mindestens ebenso kleine Mindestkontraste und eine mindestens gleichhohe Dynamik in der Leuchtdichtendetektion wie ein gesundes menschliches Auge haben sollte, damit auch unter schwierigen Lichtbedingungen eine mindestens ebenso hohe Wahrnehmungsfähigkeit besteht.The vehicle exterior mirrors can therefore be replaced by a camera monitor system (KMS) and are therefore also called "digital rear-view mirrors". The rearward field of vision is transmitted into the vehicle interior via monitors or displays. The advantages of a CMS are higher degrees of freedom in the design of the vehicle, the improvement of the cd value (drag coefficient) of the vehicle body and thus the improvement of the acoustics due to less air turbulence, the reduction of the necessary drive energy due to the lower air resistance as well as the possibility of integrating the camera images and /or the monitor displays in the existing driver assistance systems (FAS). However, from an ophthalmic point of view, it should be viewed critically that such a system should have at least as small minimum contrasts and at least as high dynamics in luminance detection as a healthy human eye, so that it can perceive at least as well even under difficult lighting conditions.
Aufgabe der Erfindungobject of the invention
Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein Kamera-Monitor-System (KMS) zu verbessern, insbesondere um auch unter schwierigen Lichtbedingungen eine hohe Wahrnehmungsfähigkeit sicherzustellen.It is therefore the object of the invention to improve a camera monitor system (CMS), in particular to ensure a high level of perception even under difficult lighting conditions.
Darstellung und Vorteile der ErfindungPresentation and advantages of the invention
Die Aufgabe wird durch ein Kamera-Monitor-System entsprechend den gegenständlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.The task is solved by a camera monitor system according to the subject features of
Zunächst folgt eine kurze Erläuterung der optischen Hintergründe, um den Effekt der Erfindung zu verstehen.First, a brief explanation of the optical background follows in order to understand the effect of the invention.
Ein Objekt sendet Licht aus oder reflektiert es. Der dadurch vorhandene Lichtstrom ist orts- und richtungsabhängig und wird als Leuchtdichte L bezeichnet. Ein Objekt mit der Leuchtdichte Lo muss einen bestimmten Mindestkontrast zu seinem Umfeld mit der Leuchtdichte Lu aufweisen, um erkannt zu werden. Je höher der Kontrast C des Objektes zu seinem Umfeld ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Objekt detektiert bzw. wahrgenommen wird. Für maximale Erkennbarkeit muss (2) erfüllt sein.
Eine blendende Lichtquelle verursacht Störlicht im Auge. Das Störlicht wird als „äquivalente Schleierleuchtdichte“ LSäq bezeichnet und setzt den wahrgenommenen Kontrast Cw herab. Um die Erkennbarkeit so hoch wie möglich zu erhalten, sollte Bedingung (5) erfüllt werden.
Die äquivalente Schleierleuchtdichte ist proportional zur Beleuchtungsstärke EB am Auge. Die Beleuchtungsstärke E gibt den auf eine Fläche, z. B. das Auge, einfallenden Lichtstrom wieder und wird auch als Lichtstromdichte bezeichnet.
Die Funktion f hängt vom Individuum und von der Blendgeometrie ab. Die Blendbeleuchtungstärke muss minimiert werden, um (5) zu erfüllen.
Dieses gilt auch für eine Kamera, da sich der Aufbau einer Kamera und Auge ähneln (Objektiv = Augenlinse und Glaskörper, Blende = Iris, Photodetektor = Netzhaut). Auch bei einer Kamera wird der detektierte Kontrast durch in das Objektiv eindringendes Störlicht reduziert.This also applies to a camera, since the structure of a camera and the eye are similar (objective = eye lens and vitreous body, aperture = iris, photodetector = retina). Even with a camera, the detected contrast is reduced by stray light penetrating the lens.
Die Erfindung betrifft ein Kamera-Monitor-System (KMS), vorzugsweise zum Erfassen und Darstellen eines heckseitigen oder frontseitigen Sichtfeldes für ein Fahrzeug. KMS sind aus dem Stand der Technik bekannt. Kameras sind vorzugsweise digitale Kameras, die einzelne Bilder mittels Lichtsensoren, auch Bildsensoren genannt, erfassen und speichern, weiterleiten oder darstellen. Bildsensoren können sich nach dem Prinzip der Sensoren und dem Auslesen der Daten unterscheiden, z. B. CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren, und sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Unter Monitor wird, neben den bekannten bilddarstellenden Displays, auch eine fahrzeugintegrierte Datenverarbeitung bzw. Auswertung verstanden, anhand derer dem Fahrer die Bilddaten unmittelbar oder in verarbeiteter Form ausgegeben werden. Eine verarbeitete Form ist beispielsweise die Integration in ein Fahrerassistenzsystem, welches den Fahrer mittels optischer, haptischer und/oder akustischer Ausgabe warnt.The invention relates to a camera monitor system (CMS), preferably for detecting and displaying a rear or front field of view for a vehicle. CMS are known from the prior art. Cameras are preferably digital cameras that capture and store, forward or display individual images by means of light sensors, also known as image sensors. Image sensors can differ according to the principle of the sensors and the readout of the data, e.g. B. CCD sensors or CMOS sensors, and are known in principle to those skilled in the art. In addition to the known image-presenting displays, a monitor is also understood to mean vehicle-integrated data processing or evaluation, by means of which the image data are output to the driver directly or in processed form. A processed form is, for example, the integration into a driver assistance system, which warns the driver by means of optical, haptic and/or acoustic output.
Angaben zur Orientierung, wie heckseitig oder frontseitig, beziehen sich auf die Fahrzeuglängsachse. Das frontseitige Sichtfeld entspricht somit dem Blick auf die Szenerie vor dem Fahrzeug, also dem, was der Fahrer durch die Frontscheibe erblickt, wobei das zu erfassende Sichtfeld nicht mit dem natürlichen Sichtfeld des Fahrers übereinstimmen muss. Die Hauptblickrichtung des Fahrers ist die Fahrtrichtung, wobei auch die entgegengesetzte Richtung, in den meisten Fällen zum Erblicken des heckseitigen Sichtfeldes, regelmäßig überwacht werden sollte. In diesen beiden Blickrichtungen sind regelmäßig entgegenkommende bzw. hinterherfahrende Verkehrsteilnehmer vorhanden, weshalb diese beiden Richtungen entsprechend anfällig für Blendsituationen sind. Das erfindungsgemäße KMS ist grundsätzlich auch für andere Blickrichtungen anwendbar, beispielsweise nach unten von einem LKW-Führerhaus aus. Diese Blickrichtungen sind jedoch hinsichtlich einer möglichen Blendbelastung eher unkritisch.Information on orientation, such as the rear or front, relates to the longitudinal axis of the vehicle. The front field of vision thus corresponds to the view of the scenery in front of the vehicle, that is to say what the driver sees through the windscreen, with the field of vision to be recorded not having to match the driver's natural field of vision. The driver's main line of sight is the direction of travel, although the opposite direction, in most cases to see the rear view, should also be monitored regularly. In these two viewing directions, oncoming or following road users are regularly present, which is why these two directions are correspondingly susceptible to glare situations. In principle, the CMS according to the invention can also be used for other viewing directions, for example downwards from a truck driver's cab. However, these viewing directions are not critical with regard to possible glare.
Das Kamera-Monitor-System weist eine Spiegelkammer mit einem Fahrzeuginnenabschnitt und einem Fahrzeugaußenabschnitt auf, wodurch sie teilweise innerhalb und teilweise außerhalb der Fahrzeughülle, z. B. Karosserieblech, angeordnet ist, allerdings ohne von der Fahrzeughülle physisch unterteilt werden zu müssen.The camera monitor system has a mirror chamber with a vehicle interior portion and a vehicle exterior portion, making it partly inside and partly outside the vehicle shell, z. B. body panel, is arranged, but without having to be physically divided from the vehicle shell.
Das Kamera-Monitor-System weist weiterhin eine dem Fahrzeugaußenabschnitt zugeordnete Eingangsoptik zum Empfangen von Licht von außerhalb des Fahrzeugs in die Spiegelkammer auf. Die Eingangsoptik kann eine Linse, ein Spiegel, ein Prisma, eine transparente Scheibe sein oder Mittel zum Einstellen der Transmission oder Reflexion des empfangenen Lichtes aufweisen. Die Eingangsoptik dient der Formung und/oder der Lenkung des empfangenen bzw. einfallenden Lichtes und ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.The camera monitor system further includes input optics associated with the vehicle exterior portion for receiving light from outside the vehicle into the mirror chamber. The input optics can be a lens, a mirror, a prism, a transparent pane or have means for adjusting the transmission or reflection of the received light. The input optics are used to shape and/or guide the received or incident light and are basically known from the prior art.
Das Kamera-Monitor-System weist weiterhin einen in der Spiegelkammer angeordneten Spiegel auf. Der Spiegel, der im Strahlenverlauf des durch die Eingangsoptik in die Spiegelkammer einfallenden Lichts hinter der Eingangsoptik liegt, ist vorzugsweise ein ebener Spiegel, kann aber auch ein gekrümmter oder andersartiger Spiegel sein, der hauptsächlich zur Reflexion, aber auch zur Formung des einfallenden Lichts dienen kann. Der Spiegel ist derart angeordnet, dass das aus Richtung Fahrzeugaußenabschnitt einfallende Licht in Richtung Fahrzeuginnenabschnitt reflektiert wird. Der Spiegel kann als voll-reflektierender Spiegel, als Teilerspiegel, als Einwegspiegel und/oder als Interferenzspiegel ausgeführt sein. Der Spiegel reflektiert auftreffendes Licht optisch sehr definiert mit wenig diffus reflektiertem Anteil.The camera-monitor system also has a mirror arranged in the mirror chamber. The mirror, which lies behind the entrance optics in the beam path of the light incident through the entrance optics into the mirror chamber, is preferably a flat mirror, but can also be a curved or other type of mirror, which can mainly be used for reflection, but also for shaping the incident light . The mirror is arranged in such a way that the light incident from the direction of the vehicle's outer section is reflected in the direction of the vehicle's inner section. The mirror can be designed as a fully reflecting mirror, as a splitter mirror, as a one-way mirror and/or as an interference mirror. The mirror reflects incident light optically in a very defined way with little diffusely reflected portion.
Das KMS weist weiterhin einen in der Spiegelkammer angeordneten und die von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahlen erfassenden Kamerasensor auf. Dieser entspricht dem oben beschriebenen Bildsensor.The CMS also has one located in the mirror chamber and those of the mirror camera sensor detecting reflected light rays. This corresponds to the image sensor described above.
Das Kamera-Monitor-System weist weiterhin eine Darstellungseinheit zur Darstellung des von dem Kamerasensor erfassten Lichteinfalls auf. Der auf der Darstellungseinheit, die dem oben beschriebenen Monitor entspricht, dargestellte Lichteinfall, auch als Bild bezeichnet, kann be- und/oder verarbeitet dargestellt werden. Eine Bearbeitung kann das gezielte Manipulieren ursprünglicher Bildbestandteile, z. B. Helligkeitsanpassungen besonders heller oder dunkler Bereiche, oder auch das Hinzufügen neuer Informationen, z. B. in Form eines (farbigen) Rahmens um ein Objekt von Interesse, sein. Eine Verarbeitung kann das gezielte Interpretieren oder Gewinnen von Informationen aus dem Bild sein, wobei eine Weiterverarbeitung in anderen Systemen möglich ist. Selbstverständlich kann ein Bild sowohl be- als auch verarbeitet werden, bspw. wenn identifizierte Objekte im Bild visuell hervorgehoben werden. Die Be- und/oder Verarbeitung des von dem Kamerasensor erfassten Lichteinfalls kann eine Objekterkennung, wie Verkehrsteilnehmer- oder Fahrbahnlinienerkennung, eine Übertragung an ein innerhalb des Fahrzeugs angeordnetes Fahrerassistenzsystem, eine Übertragung an eine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Darstellungs- bzw. Empfangseinheit oder auch ein Aufzeichnen zur nachträglichen Darstellung umfassen. Dementsprechend ist auch die Darstellung nicht beschränkt auf die reine (nicht be- oder verarbeitete) Bildwiedergabe, sondern kann auch be- oder verarbeitet erfolgen.The camera monitor system also has a display unit for displaying the incidence of light detected by the camera sensor. The incidence of light, also referred to as an image, displayed on the display unit, which corresponds to the monitor described above, can be processed and/or displayed. Editing can be the targeted manipulation of original image components, e.g. B. Brightness adjustments of particularly light or dark areas, or the addition of new information, e.g. B. in the form of a (colored) frame around an object of interest. Processing can be the targeted interpretation or extraction of information from the image, with further processing in other systems being possible. Of course, an image can be edited as well as processed, e.g. if identified objects in the image are visually highlighted. The treatment and/or processing of the incidence of light detected by the camera sensor can be object recognition, such as road user or lane line recognition, transmission to a driver assistance system arranged inside the vehicle, transmission to a display or reception unit arranged outside the vehicle, or also recording include for subsequent display. Accordingly, the representation is not limited to the pure (not edited or processed) image reproduction, but can also be edited or processed.
Das KMS ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerasensor außerhalb der zu erwartenden Hauptreflexionsrichtung der von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahlen zur Erfassung eines virtuellen Abbildes des Sichtfeldes angeordnet ist, wobei die Hauptreflexionsrichtung die Strahlenrichtung der vom Spiegel reflektierten Lichtstrahlen einer externen Lichtquelle mit dem höchsten Lichtstrom ist.The CMS is characterized in that the camera sensor is arranged outside the expected main direction of reflection of the light rays reflected by the mirror for capturing a virtual image of the field of view, the main direction of reflection being the direction of the rays of the light rays reflected by the mirror from an external light source with the highest luminous flux.
Die Hauptreflexionsrichtung ist die (theoretische) Richtung, in die geometrisch bedingt der betragsgemäß größte Anteil der einfallenden Beleuchtungsstärke (Lichtstrom pro Fläche) vom Spiegel reflektiert wird. Sie kann vektoriell als einzelner Strahl oder als Raumwinkel ausgedrückt werden. Trifft die Beleuchtungsstärke der Hauptreflexionsrichtung auf das Auge eines Fahrers oder die Linse einer Kamera, wirkt sie als Blendbeleuchtungsstärke und reduziert den wahrnehmbaren Kontrast. Die erwartete Hauptreflexionsrichtung ist die wahrscheinlichste Reflexionsrichtung entsprechend der Fahrzeugkonstruktion, z. B. Anbauhöhe und Winkel der Spiegel, der Fahrzeugausstattung, z. B. Höhe der Sitze oder Anordnung des Lenkrades, sowie des Fahrzeugumfeldes, wie der Straßenführung und andere feste oder bewegliche Lichtquellen.The main direction of reflection is the (theoretical) direction in which, due to the geometry, the largest proportion of the incident illuminance (luminous flux per surface) is reflected by the mirror. It can be expressed vectorially as a single ray or as a solid angle. When the illuminance of the main reflection direction hits a driver's eye or the lens of a camera, it acts as a glare illuminance and reduces the perceived contrast. The expected main direction of reflection is the most probable direction of reflection according to the vehicle design, e.g. B. mounting height and angle of the mirrors, the vehicle equipment, z. B. Height of the seats or arrangement of the steering wheel, as well as the vehicle environment, such as the road layout and other fixed or moving light sources.
Ein virtuelles Abbild ist ein vom Spiegel reflektiertes Abbild des heckseitigen oder frontseitigen Sichtfeldes, welches außerhalb der Hauptreflexionsrichtung der einfallenden Lichtstrahlen wahrnehmbar ist. Es wird in Blickrichtung als hinter dem Spiegel liegend wahrgenommen.A virtual image is a mirror-reflected image of the rear or front field of vision, which is perceptible outside the main direction of reflection of the incident light rays. It is perceived in the line of sight as lying behind the mirror.
Mit anderen Worten ist das KMS dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerasensor nicht im zu erwartenden Beleuchtungsstärkemaximum zur Erfassung des virtuellen Spiegelbildes angeordnet ist.In other words, the CMS is characterized in that the camera sensor is not arranged in the expected maximum illuminance for capturing the virtual mirror image.
Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemäße KMS die Erfassung des reflektierten Sichtfeldes mit einem höheren Kontrastumfang, da die auf den Bildsensor einfallende, für die Schleierleuchtdichte hauptursächliche Blendbeleuchtungsstärke minimiert wird. Dies führt zu einer Verbesserung der Wahrnehmungsfähigkeit des Kamera-Monitor-Systems auch unter schwierigen Lichtbedingungen, was wiederum zu einer deutlichen Erhöhung der Sicherheit sowie des dadurch ermöglichten Funktionsumfangs von Fahrerassistenzsystemen beiträgt.Advantageously, the CMS according to the invention enables the reflected field of view to be recorded with a higher contrast range, since the glare illuminance which is incident on the image sensor and is the main cause of the veiling luminance is minimized. This leads to an improvement in the perceptiveness of the camera-monitor system, even under difficult lighting conditions, which in turn contributes to a significant increase in safety and the range of functions made possible by driver assistance systems.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Kamera-Monitor-Systems sind der Spiegel und/oder der Kamerasensor bewegbar angeordnet. Sowohl Spiegel als auch Kamerasensor können demnach drehbar, schwenkbar und/oder verschiebbar, also in ihrer Lage zueinander, zum Fahrzeug und zum Fahrzeugumfeld veränderbar sein. Die Verstellung kann inkrementell oder kontinuierlich erfolgen. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine Anpassung der geometrischen Anordnungen der Bauteile zueinander und damit eine Verlagerung der erwarteten Hauptreflexionsrichtung relativ zum Kamerasensor bzw. eine Verlagerung des Kamerasensors relativ zur erwarteten Hauptreflexionsrichtung. Dies bewirkt eine weiter gesteigerte Sicherheit im assistierten oder autonomen Fahrbetrieb, da die Blendbeleuchtungsstärke noch zuverlässiger vom Kamerasensor abgelenkt und der erfassbare Kontrast weiter erhöht werden kann.In an advantageous development of the camera-monitor system, the mirror and/or the camera sensor are arranged so that they can move. Accordingly, both the mirror and the camera sensor can be rotatable, pivotable and/or displaceable, that is to say their position relative to one another, relative to the vehicle and relative to the vehicle environment can be changed. The adjustment can be incremental or continuous. Advantageously, this allows the geometric arrangements of the components to be adapted to one another and thus a shift in the expected main direction of reflection relative to the camera sensor or a shift in the camera sensor relative to the expected main direction of reflection. This brings about a further increase in safety in assisted or autonomous driving, since the glare illuminance can be deflected even more reliably from the camera sensor and the detectable contrast can be further increased.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Spiegel und/oder der Kamerasensor in Abhängigkeit eines von einer Erwartungseinheit bestimmten Umfeldes bewegbar. Die Erwartungseinheit kann in Form eines Steuergeräts ausgebildet sein, das von einer Umfelderfassungseinheit Signale oder Daten empfängt, verarbeitet und/oder in Form von Steuerbefehlen an ein Fahrerassistenzsystem oder Warnungen an einen Fahrer weitergibt. Die Erwartungseinheit ist dabei ausgebildet, die derzeit vorliegende Blendsituation anhand erkannter und verorteter Lichtquellen, z. B. andere Fahrzeuge, ortsfeste Lichtquellen oder die Sonne, zu interpretieren. Dies geschieht unter Nutzung von Daten fahrzeugeigener Umfelderfassungsmittel, wie Kameras, von Daten anderer Fahrzeuge, die mittels Vehicle-to-Vehicle-Kommunikation empfangen werden, oder auch von Daten aus digitalen Karten und Kalendern, um aus dem Straßenverlauf Bereiche mit zu erwartenden Lichtquellen auszuwählen, oder beispielsweise den zeit- und ortsabhängigen Sonnenstand zu bestimmen.In a further embodiment of the invention, the mirror and/or the camera sensor can be moved as a function of an environment determined by an expectation unit. The expectation unit can be embodied in the form of a control unit, which receives signals or data from an environment detection unit, processes them and/or forwards them to a driver assistance system or warnings to a driver in the form of control commands. The anticipation unit is designed to assess the current glare situation based on recognized and localized light sources, e.g. B. other vehicles, stationary light sources or the sun to interpret. This is done using data from the vehicle's own surroundings detection devices, such as cameras, data from other vehicles, which is received via vehicle-to-vehicle communication, or data from digital maps and calendars, in order to select areas with expected light sources from the course of the road, or, for example, to determine the time and location-dependent position of the sun.
Vorteilhafterweise können der Spiegel und/oder der Kamerasensor damit in Abhängigkeit der tatsächlichen Position der externen Lichtquelle in Kenntnis der optischen und geometrischen Zusammenhänge derart verstellt werden, dass der Kamerasensor nicht in der Hauptreflexionsrichtung der Lichtquelle angeordnet ist und somit das virtuelle Abbild kontrastreich erkannt wird.Advantageously, the mirror and/or the camera sensor can thus be adjusted, depending on the actual position of the external light source and with knowledge of the optical and geometric relationships, in such a way that the camera sensor is not arranged in the main direction of reflection of the light source and the virtual image is therefore recognized with high contrast.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kamera-Monitor-Systems weist die Spiegelkammer Öffnungen zum Empfangen von Störlicht auf. Die Spiegelkammer kann gezielt mit Öffnungen versehen werden, so dass das Störlicht nicht in Richtung Kamerasensor reflektiert werden kann. Der gesamte Aufbau des lichterfassenden Abschnittes des KMS kann kompakt ausgeführt werden und teilweise in die Fahrzeugaußenhülle versenkt werden, so dass die Kamera nicht mehr als in dem bisherigen Aufbau aufträgt und Bauraum einnimmt.In a particularly advantageous development of the camera-monitor system according to the invention, the mirror chamber has openings for receiving stray light. The mirror chamber can be provided with openings so that the stray light cannot be reflected in the direction of the camera sensor. The entire structure of the light-detecting section of the CMS can be made compact and partially sunk into the vehicle's outer shell, so that the camera is no more bulky than in the previous structure and takes up space.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der Spiegelkammer wenigstens ein weiterer Lichtsensor, vorzugsweise mehrere weitere Lichtsensoren angeordnet. Dieser neben dem Kamerasensor weitere Lichtsensor kann als einfacher Lichtsensor in Form einer Photodiode oder eines Photowiderstandes ausgeführt sein. Der weitere Lichtsensor, bzw. Beleuchtungssensor, ist ausgebildet zum Erfassen von Störlicht in der Spiegelkammer und/oder des vom Spiegel reflektierten Lichts. In Situationen, in denen schnelle oder häufige Lagewechsel der externen Lichtquelle geschehen, oder in geometrischen Spezialfällen der Lage der externen Lichtquelle zum Fahrzeug kann mittels des weiteren Lichtsensors noch genauer erkannt werden, wenn sich der Kamerasensor doch im Feld mit hoher Beleuchtungsstärke (Hauptreflexionsrichtung) befindet. Spiegel und Kamerasensor können durch alleinige oder abgestimmte Positionsänderungen den Kamerasensor aus der Hauptreflexionsrichtung bewegen. Auch kann das Verschieben der Hauptreflexionsrichtung frühzeitig erkannt werden, sodass präventiv eine Verstellung von Spiegel und/oder Kamerasensor stattfinden kann.In a further particularly advantageous development of the invention, at least one additional light sensor, preferably a plurality of additional light sensors, is arranged in the mirror chamber. This additional light sensor in addition to the camera sensor can be designed as a simple light sensor in the form of a photodiode or a photoresistor. The additional light sensor, or illumination sensor, is designed to detect stray light in the mirror chamber and/or the light reflected by the mirror. In situations in which the position of the external light source changes quickly or frequently, or in special geometric cases of the position of the external light source in relation to the vehicle, the additional light sensor can be used to detect even more precisely if the camera sensor is in the field with high illuminance (main reflection direction). Mirror and camera sensor can move the camera sensor out of the main direction of reflection by sole or coordinated position changes. The shifting of the main direction of reflection can also be detected early, so that a preventive adjustment of the mirror and/or camera sensor can take place.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Eingangsoptik in ihrer Brechungseigenschaft und/oder der Spiegel in seiner Reflexionseigenschaft (gekrümmt) zum Formen des empfangenen und/oder reflektierten Lichts veränderbar. Die Brechungseigenschaft der Eingangsoptik kann durch eine in der Krümmung veränderliche Linse verändert werden. Daraus resultiert ein anderer Austritts- und/oder Brechungswinkel des ein- und austretenden Lichtes sowie eine Veränderung der Brennweite. Die Reflexionseigenschaft des Spiegels kann ebenfalls durch Veränderung der Krümmung erfolgen. Dies kann auch mittels eines Mikro-Spiegel-Arrays (DMD - Digital Micromirror Device) erfolgen. Vorteilhafterweise kann damit der einfallende Lichtstrom gezielt geformt, gebündelt und/oder abgelenkt werden, um Störlicht weiter zu reduzieren und den Kamerasensor noch zuverlässiger aus der Hauptreflexionsrichtung zu bewegen.In a further embodiment of the invention, the entrance optics can be changed in their refraction property and/or the mirror in its reflection property (curved) for shaping the received and/or reflected light. The refractive property of the entrance optics can be changed by a lens with variable curvature. This results in a different exit and/or refraction angle of the incoming and outgoing light as well as a change in the focal length. The reflection property of the mirror can also be adjusted by changing the curvature. This can also be done using a micro-mirror array (DMD—Digital Micromirror Device). Advantageously, the incident luminous flux can thus be shaped, bundled and/or deflected in a targeted manner in order to further reduce stray light and to move the camera sensor even more reliably out of the main direction of reflection.
Ausführungsbeispielexample
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematisch dargestellten Zeichnungen.Further features, application possibilities and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the schematically illustrated drawings.
Hierbei zeigen:
-
1 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Kamera-Monitor-Systems mit dem erfindungsgemäßen Wirkprinzip und -
2 eine vorteilhafte Ausgestaltung mit Störlichtöffnungen und weiteren Lichtsensoren.
-
1 a partial view of the camera-monitor system according to the invention with the active principle according to the invention and -
2 an advantageous embodiment with stray light openings and other light sensors.
Zu erkennen ist, dass der Kamerasensor (8) nicht in der Hauptreflexionsrichtung angeordnet ist. Der größte Anteil des von der Blendlichtquelle (2) ausgesendeten und reflektierten Lichtstroms (4, 5) trifft somit nicht auf den Kamerasensor (8) und ruft keine Schleierleuchtdichte und damit keinen Kontrastverlust hervor. Das Blickfeld (9) der Kamera (8) ist dennoch in Richtung Spiegel (3) gerichtet. Dies ermöglicht das Erfassen des virtuellen Abbilds (6) der Blendlichtquelle (2) bzw. des Sichtfeldes. Die Vermeidung von Blendung ermöglicht also ein kontrast- und detailreiches Erfassen der Blendlichtquelle (2) sowie dazu gehörende oder umgebende Objekte.It can be seen that the camera sensor (8) is not arranged in the main direction of reflection. The largest part of the luminous flux (4, 5) emitted and reflected by the glare light source (2) therefore does not hit the camera sensor (8) and does not cause any veiling of luminance and thus no loss of contrast. The field of view (9) of the camera (8) is still directed towards the mirror (3). This enables the virtual image (6) of the glare light source (2) or the field of view to be recorded. The avoidance of glare thus enables a high-contrast and detailed detection of the glare light source (2) and associated or surrounding objects.
Die weiteren Lichtsensoren (12) können um den Kamerasensor (8) herum angeordnet sein, um eine Bewegung der Hauptreflexionsrichtung in Richtung Kamerasensor (8) rechtzeitig zu erfassen und eine präventive Verstellung der Eingangsoptik, des Spiegels (3) oder der Positioniereinheit des Kamerasensors (8) auszulösen. Die weiteren Lichtsensoren (12) können auch innerhalb der Spiegelkammer des Fahrzeugaußenspiegels (1) verteilt angeordnet sein, um die gesamte Lichtsituation in der Spiegelkammer zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich können weitere Lichtsensoren (12) in der Hauptreflexionsrichtung angeordnet sein, um Abweichungen von der erwarteten Richtung frühzeitig zu erfassen und ggf. Korrekturmaßnahmen einzuleiten.The additional light sensors (12) can be arranged around the camera sensor (8) in order to detect a movement in the main direction of reflection in the direction of the camera sensor (8) in good time and to preventive adjustment of the input optics, the mirror (3) or the positioning unit of the camera sensor (8 ) trigger. The additional light sensors (12) can also be distributed within the mirror chamber of the vehicle exterior mirror (1) in order to record the entire light situation in the mirror chamber. Alternatively or additionally, further light sensors (12) can be arranged in the main direction of reflection in order to detect deviations from the expected direction at an early stage and, if necessary, to initiate corrective measures.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugaußenspiegelvehicle exterior mirror
- 22
- Blendlichtquelleglare source
- 33
- Spiegelmirror
- 44
- ausgesendeter Lichtstromemitted luminous flux
- 55
- reflektierter Lichtstromreflected luminous flux
- 66
- virtuelles Abbild des Sichtfeldesvirtual image of the field of view
- 77
- Eingangsoptikinput optics
- 88th
- Kamerasensorcamera sensor
- 99
- Blickfeld Kamerafield of view camera
- 1010
- Fahrzeughüllevehicle shell
- 1111
- Störlichtöffnungenstray light openings
- 1212
- Lichtsensorenlight sensors
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 202016005453 U1 [0002]DE 202016005453 U1 [0002]
- DE 29705054 U1 [0004]DE 29705054 U1 [0004]
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WO2023237345A1 (en) * | 2022-06-07 | 2023-12-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Camera-monitor system for a vehicle, and method for controlling such a camera-monitor system |
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-
2020
- 2020-08-05 DE DE102020120626.7A patent/DE102020120626B4/en active Active
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