DE102021003160A1

DE102021003160A1 - Gated-Kamera, Kraftfahrzeug mit einer solchen Gated-Kamera und Verfahren zum Betreiben einer solchen Gated-Kamera

Info

Publication number: DE102021003160A1
Application number: DE102021003160.1A
Authority: DE
Inventors: Fridtjof Stein
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2022-12-22
Also published as: CN117546474A; US20240196100A1; WO2022263432A1; EP4356599A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gated-Kamera (1) mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung (3) und einem optischen Sensor (5), wobei die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) mindestens einen Freiheitsgrad aufweist, sodass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) in Bezug auf mindestens eine Drehachse (7) relativ zu dem optischen Sensor (5) drehbar gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gated-Kamera, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Gated-Kamera und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Gated-Kamera.
Bei bekannten Gated-Kameras und/oder bei bekannten Verfahren zum Betreiben einer Gated-Kamera wird viel Energie, insbesondere Energie in Form von Lichtimpulsphotonen, aufgrund von nicht angepassten Komponenten - insbesondere von nicht angepassten Beleuchtungseinrichtungen - verschwendet.
Zur Verbesserung einer Gated-Kamera können ein lichtempfindlicherer optischer Sensor und/oder ein lichtempfindlicheres Objektiv verwendet werden. Nachteilig daran ist, dass diese Komponenten einer Gated-Kamera größer und teurer werden, je lichtempfindlicher diese ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann eine lichtstärkere Beleuchtungseinrichtung zur Verbesserung einer Gated-Kamera verwendet werden. Nachteilig daran ist, dass die Beleuchtungseinrichtung größer und teurer wird, je lichtstärker diese ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gated-Kamera, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Gated-Kamera und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Gated-Kamera zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Gated-Kamera mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung und einem optischen Sensor geschaffen wird. Die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung weist mindestens einen Freiheitsgrad auf, sodass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung in Bezug auf mindestens eine Drehachse relativ zu dem optischen Sensor drehbar gelagert ist.
Vorteilhafterweise ist es damit möglich, mittels der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung benutzerdefinierte Bereiche einer objektseitigen Szenerie zu beleuchten und damit mittels der Gated-Kamera die benutzerdefinierten Bereiche der objektseitigen Szenerie aufzunehmen. Zusätzlich dazu kann vorteilhafterweise ein Öffnungswinkel der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung reduziert werden, um damit ein Beleuchtungs-Frustum der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung auf den benutzerdefinierten Bereich der objektseitigen Szenerie auszurichten. Damit ist es vorteilhafterweise möglich, die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung kleiner und kostengünstiger auszubilden als eine konventionelle Beleuchtungseinrichtung. Alternativ kann die Strahlstärke der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung mittels der Reduzierung des Öffnungswinkels erhöht werden. Damit kann dann vorteilhafterweise eine Detektionsgenauigkeit der Gated-Kamera erhöht werden.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ist eine konventionelle Beleuchtungseinrichtung derart in der Gated-Kamera angeordnet, dass diese relativ zu dem optischen Sensor nicht verlagerbar ist. Der Öffnungswinkel der konventionellen Beleuchtungseinrichtung bestimmt daher einen beleuchtbaren Bereich der objektseitigen Szenerie.
Mittels einer Gated-Kamera wird insbesondere ein Verfahren zur Erzeugung von Aufnahmen mittels einer zeitlich abgestimmten Ansteuerung der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und des optischen Sensors durchgeführt. Ein solches Verfahren ist insbesondere als ein Gated-Imaging-Verfahren bekanntes Verfahren; insbesondere ist der optische Sensor eine Kamera, die nur in einem bestimmten, eingeschränkten Zeitbereich empfindlich geschaltet wird, was als „Gated-Ansteuerung“ bezeichnet wird. Auch die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung wird entsprechend zeitlich nur in einem bestimmten, ausgewählten Zeitintervall angesteuert, um eine objektseitige Szenerie, insbesondere einen sichtbaren Abstandsbereich, auszuleuchten.
Insbesondere ist die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung eingerichtet, um eine vordefinierte Anzahl von Lichtimpulsen auszusenden, vorzugsweise mit einer Dauer zwischen 5 ns und 20 ns. Zusätzlich ist insbesondere der optische Sensor derart eingerichtet, dass ein Beginn und ein Ende der Belichtung des optischen Sensors an die Anzahl und die Dauer der abgegebenen Lichtimpulse und einen Start der Beleuchtung gekoppelt sind. Daraus resultierend kann ein bestimmter sichtbarer Abstandsbereich durch die zeitliche Ansteuerung einerseits der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und andererseits des optischen Sensors mit entsprechend definierter örtlicher Lage, das heißt insbesondere in bestimmten Abständen einer nahen und einer entfernten Grenze des sichtbaren Abstandsbereichs von dem optischen Sensor, durch den optischen Sensor erfasst werden. Aus dem Aufbau der Gated-Kamera ist eine örtliche Lage des optischen Sensors und der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung bekannt. Vorzugsweise ist außerdem ein örtlicher Abstand zwischen der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und dem optischen Sensor bekannt und klein im Vergleich zu dem Abstand der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung bzw. des optischen Sensors zu dem sichtbaren Abstandsbereich. Damit ist im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ein Abstand zwischen dem optischen Sensor und dem sichtbaren Abstandsbereich gleich einem Abstand zwischen der Gated-Kamera und dem sichtbaren Abstandsbereich.
Der sichtbare Abstandsbereich ist dabei derjenige - objektseitige - Bereich im dreidimensionalen Raum, welcher durch die Anzahl und die Dauer der Lichtimpulse der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und dem Start der Beleuchtung in Verbindung mit dem Start und dem Ende der Belichtung des optischen Sensors mittels des optischen Sensors in einer zweidimensionalen Aufnahme auf einer Bildebene des optischen Sensors abgebildet wird.
Soweit hier und im Folgenden von „objektseitig“ die Rede ist, ist ein Bereich im realen Raum angesprochen. Soweit hier und im Folgenden von „bildseitig“ die Rede ist, ist ein Bereich auf der Bildebene des optischen Sensors angesprochen. Der sichtbare Abstandsbereich ist dabei objektseitig gegeben. Dies entspricht einem durch die Abbildungsgesetze sowie die zeitliche Ansteuerung der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und des optischen Sensors zugeordneten bildseitigen Bereich auf der Bildebene.
Abhängig von dem Start und dem Ende der Belichtung des optischen Sensors nach dem Beginn der Beleuchtung durch die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung treffen Lichtimpulsphotonen auf den optischen Sensor. Je weiter der sichtbare Abstandsbereich von der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und dem optischen Sensor entfernt ist, desto länger ist die zeitliche Dauer bis ein Photon, welches in diesem reflektiert wird, auf den optischen Sensor trifft. Dabei verlängert sich der zeitliche Abstand zwischen einem Ende der Beleuchtung und einem Beginn der Belichtung, je weiter der sichtbare Abstandsbereich von der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und von dem optischen Sensor entfernt ist.
Die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung weist in einer bevorzugten Ausgestaltung mindestens einen Oberflächenemitter, insbesondere einen sogenannten VCSE-Laser, auf. Alternativ oder zusätzlich ist der optische Sensor bevorzugt eine Kamera.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Drehachse orthogonal zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs und parallel zu einer Straße, auf welcher das Kraftfahrzeug fährt, ausgerichtet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen die Gated-Kamera in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Lastkraftwagen, insbesondere in einem autonom fahrenden Lastkraftwagen, zu nutzen, um ein Objekt mit einer Höhe von höchstens 1 m in einer Entfernung von höchstens 100 m zu beleuchten. Weiterhin ist vorzugsweise die mindestens eine Drehachse orthogonal zu der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs und parallel zu der Straße, auf welcher das Kraftfahrzeug fährt, ausgerichtet. Daraus ergibt sich, dass vorzugsweise die entfernte Grenze des sichtbaren Abstandsbereich einen Abstand von höchstens 100 m zu dem optischen Sensor aufweist. In einer statischen Szenerie - insbesondere bei einem waagerechten Verlauf der Straße - ergibt sich damit ein vertikaler Mindest-Öffnungswinkel α_min der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung von ungefähr 0,6°. In einer dynamischen Szenerie wird zur weiteren Berechnung eines vertikalen Öffnungswinkels α_fix vorzugsweise angenommen, dass das Kraftfahrzeug bei einer Vollbremsung einen Neigungswinkel γ_N von höchstens 1° aufweist. Zusätzlich wird angenommen, dass eine Straßensteigung β der Straße um höchstens 1,5° ausgehend von einem waagerechten Verlauf variieren kann. Unter Berücksichtigung dieser Rahmenbedingungen und eines Einbauwinkels µ ergibt sich für eine konventionelle Beleuchtungseinrichtung $α_{f i x} = α_{m i n} + 2 β + γ_{N} - μ = 4,6 ° - μ$
als vertikaler Öffnungswinkel α_fix. Vorzugsweise beträgt der Einbauwinkel µ von mindestens 0° bis höchstens 0,5°. Für eine Gated-Kamera, die mindestens eine um eine horizontale Drehachse in Bezug auf den optischen Sensor drehbar gelagerte Beleuchtungseinrichtung aufweist, ist es nicht notwendig, die vorhergehenden Rahmenbedingungen bezüglich des Neigungswinkels γ_N, der Straßensteigung β und des Einbauwinkels µ zu beachten, da die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung mittels Drehung um die Drehachse an diese Rahmenbedingungen angepasst werden kann. Unter Hinzunahme eines Sicherheitswinkelbereichs von 0,4° bei der erfindungsgemäßen Gated-Kamera ist es vorteilhafterweise möglich die Effizienz der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung um den Faktor 4 zu erhöhen. Insbesondere kann vorzugsweise durch die Reduzierung des vertikalen Öffnungswinkels des Beleuchtungs-Frustums eine Lichtimpulsphotonen-Dichte in dem Beleuchtungs-Frustum mindestens um den Faktor 4 erhöht werden. Alternativ kann vorzugsweise bei festgehaltener Lichtimpulsphotonen-Dichte eine Anzahl an Lichtimpulsphotonen in dem Beleuchtungs-Frustum um den Faktor 4 reduziert werden.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird unter mit dem Begriff „Straßensteigung“ sowohl eine Steigung, als auch ein Gefälle der Straße verstanden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorzugsweise die Drehachse orthogonal zu der Straße ausgerichtet. In Abhängigkeit von einer Straßenkrümmung - insbesondere bei einer Rechtskurve oder Linkskurve - kann vorzugsweise ein horizontaler Öffnungswinkel der mindestens einen drehbaren Beleuchtungseinrichtung um den Faktor 2 kleiner gewählt werden als der horizontale Öffnungswinkel einer konventionellen Beleuchtungseinrichtung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gated-Kamera eine Bewegungsvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung um die mindestens eine Drehachse relativ zu dem optischen Sensor zu drehen. Vorteilhafterweise ist es mittels der Bewegungsvorrichtung möglich, die benutzerdefinierten Bereiche der objektseitigen Szenerie dynamisch zu beleuchten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bewegungsvorrichtung einen Aktuator und ein Gelenk auf, wobei der Aktuator und das Gelenk mit der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung derart verbunden sind, dass diese mittels einer Längenänderung des Aktuators in Verbindung mit dem Gelenk drehbar ist.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist die Bewegungsvorrichtung den Aktuator und eine Stange auf, wobei die Stange entlang der Drehachse verläuft, wobei die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung auf der Stange angeordnet und der Aktuator zur Drehung der Stange eingerichtet ist. Damit wird die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung bei einer Drehung der Stange mittels des Aktuators gedreht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung um zwei Drehachsen relativ zu dem optischen Sensor drehbar gelagert ist. Vorzugsweise sind eine erste Drehachse der zwei Drehachsen und eine zweite Drehachse der zwei Drehachsen orthogonal zueinander ausgerichtet. Vorteilhafterweise ist es damit möglich, die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung in zwei Richtungen zu drehen. Damit können vorzugsweise der vertikale Öffnungswinkel und der horizontale Öffnungswinkel des Beleuchtungs-Frustums verändert, insbesondere reduziert, und damit die Effizienz der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung zusätzlich gesteigert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Gated-Kamera, insbesondere die Bewegungsvorrichtung, zwei Aktuatoren zur Drehung der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung auf. insbesondere ist die Bewegungsvorrichtung als zweiachsiges Gimbalsystem ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gated-Kamera eine erste Beleuchtungseinrichtung und eine zweite Beleuchtungseinrichtung als die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung aufweist. Die erste Beleuchtungseinrichtung und die zweite Beleuchtungseinrichtung sind derart gekoppelt, dass sie simultan um jeweils mindestens eine Drehachse relativ zu dem optischen Sensor drehbar sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Beleuchtungseinrichtung um eine erste erste Drehachse drehbar und die zweite Beleuchtungseinrichtung ist um eine zweite erste Drehachse drehbar. Zusätzlich sind vorzugsweise die erste erste Drehachse und die zweite erste Drehachse parallel zueinander ausgerichtet, besonders bevorzugt sind die erste erste Drehachse und die zweite erste Drehachse identisch.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist sowohl die erste Beleuchtungseinrichtung als auch die zweite Beleuchtungseinrichtung in Bezug auf jeweils eine erste Drehachse und jeweils eine zweite Drehachse relativ zu dem optischen Sensor drehbar gelagert. Vorzugsweise ist die erste Beleuchtungseinrichtung um die erste erste Drehachse und eine erste zweite Drehachse drehbar. Zusätzlich ist vorzugsweise die zweite Beleuchtungseinrichtung um die zweite erste Drehachse und eine zweite zweite Drehachse drehbar. Zusätzlich sind vorzugsweise die erste erste Drehachse und die zweite erste Drehachse parallel zueinander ausgerichtet, besonders bevorzugt sind die erste erste Drehachse und die zweite erste Drehachse identisch. Alternativ oder zusätzlich sind die erste zweite Drehachse und die zweite zweite Drehachse parallel zueinander ausgerichtet, besonders bevorzugt sind die erste zweite Drehachse und die zweite zweite Drehachse identisch.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Beleuchtungseinrichtung um die erste erste Drehachse und die erste zweite Drehachse drehbar. Zusätzlich ist vorzugsweise die zweite Beleuchtungseinrichtung um die zweite erste Drehachse und die zweite zweite Drehachse drehbar. Zusätzlich sind vorzugsweise die erste erste Drehachse und die zweite erste Drehachse identisch. Alternativ oder zusätzlich sind die erste zweite Drehachse und die zweite zweite Drehachse voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Beleuchtungseinrichtung um die erste erste Drehachse und die erste zweite Drehachse drehbar. Zusätzlich ist vorzugsweise die zweite Beleuchtungseinrichtung um die zweite erste Drehachse und die zweite zweite Drehachse drehbar. Zusätzlich sind vorzugsweise die erste erste Drehachse und die zweite erste Drehachse identisch und orthogonal zu der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs und parallel zu der Straße ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich sind die erste zweite Drehachse und die zweite zweite Drehachse orthogonal zu der Straße, voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Steuervorrichtung geschaffen wird, die eingerichtet ist, um abhängig von mindestens einem Parameter eine Drehung, insbesondere einen Drehwinkel, der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Gated-Kamera oder einer Gated-Kamera nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in Bezug auf die mindestens eine Drehachse vorzugeben und vorzugsweise einzustellen. Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise als Rechenvorrichtung, besonders bevorzugt als Computer, oder als Steuergerät, insbesondere als Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet. In Zusammenhang mit der Steuervorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Gated-Kamera erläutert wurden.
Die Steuervorrichtung ist bevorzugt eingerichtet, um mit der Gated-Kamera, insbesondere mit der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und dem optischen Sensor, wirkverbunden zu werden, und eingerichtet zu deren jeweiliger Ansteuerung. Zusätzlich ist die Steuervorrichtung bevorzugt eingerichtet, um mit der Bewegungsvorrichtung wirkverbunden zu werden, und eingerichtet zu deren Ansteuerung.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Gated-Kamera-Vorrichtung geschaffen wird, die eine erfindungsgemäße Gated-Kamera oder eine Gated-Kamera nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung oder eine Steuervorrichtung nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. In Zusammenhang mit der Gated-Kamera-Vorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Gated-Kamera und der Steuervorrichtung erläutert wurden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Gated-Kamera-Vorrichtung zusätzlich die Bewegungsvorrichtung auf.
Die Steuervorrichtung ist bevorzugt mit der Gated-Kamera, insbesondere mit der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung und dem optischen Sensor, wirkverbunden und eingerichtet zu deren jeweiliger Ansteuerung. Zusätzlich ist die Steuervorrichtung bevorzugt mit der Bewegungsvorrichtung wirkverbunden und eingerichtet zu deren Ansteuerung.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Gated-Kamera oder einer Gated-Kamera nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und einer Steuervorrichtung geschaffen wird. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, um abhängig von mindestens einem Parameter die Drehung, insbesondere den Drehwinkel, der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung in Bezug auf die mindestens eine Drehachse vorzugeben. Alternativ weist das Kraftfahrzeug eine erfindungsgemäße Gated-Kamera-Vorrichtung oder eine Gated-Kamera-Vorrichtung nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Gated-Kamera erläutert wurden.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Parameter ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs, einem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs, der Straßensteigung, und der Straßenkrümmung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kraftfahrzeug als autonom fahrendes Kraftfahrzeug ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise als Lastkraftwagen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Kraftfahrzeug als ein Personenkraftwagen, ein Nutzfahrzeug, oder ein anderes Kraftfahrzeug ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Gated-Kamera oder einer Gated-Kamera nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug geschaffen wird. Dabei wird mindestens ein Parameter des Kraftfahrzeugs und/oder der Straße bestimmt, wobei auf Grundlage des mindestens einen Parameters eine Drehung, insbesondere ein Drehwinkel, der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung in Bezug auf die mindestens eine Drehachse vorgegeben und/oder eingestellt wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Gated-Kamera, der Steuervorrichtung, der Gated-Kamera-Vorrichtung und dem Kraftfahrzeug erläutert wurden. Vorteilhafterweise kann mittels des Verfahrens eine Ausrichtung der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung basierend auf dem mindestens einen Parameter dynamisch an die Straße und/oder das Kraftfahrzeug angepasst werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Parameter ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus dem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs, dem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs, der Straßensteigung, und der Straßenkrümmung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Drehachse derart gewählt wird, dass sie orthogonal zu der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs und parallel zu der Straße ausgerichtet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Drehachse derart gewählt wird, dass sie orthogonal zu der Straße ausgerichtet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung um einen ersten Drehwinkel in Bezug auf die erste Drehachse in Abhängigkeit von dem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs und/oder der Straßensteigung gedreht wird. Alternativ oder zusätzlich wird die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung um einen zweiten Drehwinkel in Bezug auf die zweite Drehachse in Abhängigkeit von dem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs und/oder der Straßenkrümmung gedreht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gated-Kamera,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Gated-Kamera,
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Gated-Kamera,
4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs,
5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Kraftfahrzeugs, und
6 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Gated-Kamera.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gated-Kamera 1. Die Gated-Kamera 1 weist mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 und einen optischen Sensor 5 auf. Die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 weist mindestens einen Freiheitsgrad auf, sodass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 in Bezug auf mindestens eine Drehachse 7 relativ zu dem optischen Sensor drehbar gelagert ist. Die mindestens eine Drehachse 7 steht in 1 senkrecht auf der Zeichenebene. Dass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 drehbar ist, wird mittels eines Pfeils 9 dargestellt.
In 1 ist außerdem ein Beleuchtungs-Frustum 11 der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung 3 und ein Beobachtungsbereich 13 des optischen Sensors 5 dargestellt.
Vorzugsweise weist die Gated-Kamera 1 eine Bewegungsvorrichtung 15 auf, die eingerichtet ist, um die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 in Bezug auf die mindestens eine Drehachse 7 zu verlagern. Besonders bevorzugt weist die Bewegungsvorrichtung 15 des ersten Ausführungsbeispiels der Gated-Kamera 1 einen Aktuator 17 und ein Gelenk 19 auf. Eine Längenänderung des Aktuators 17 in einer vertikalen Richtung wird mittels des Gelenks 19 in eine Drehung der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung 3 um die mindestens eine Drehachse 7 umgewandelt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Gated-Kamera 1.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Vorzugsweise weist die Bewegungsvorrichtung 15 den Aktuator 17 und eine Stange 21 auf. Die Stange 21 ist bevorzugt entlang der mindestens einen Drehachse 7 angeordnet und zusätzlich ist die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 an der Stange 21 befestigt. Mittels des Aktuators 17 wird die Stange 21 gedreht, wodurch ebenfalls die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 gedreht wird.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 einen Oberflächenemitter 23, insbesondere einen Laser, insbesondere einen VCSE-Laser, auf.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Gated-Kamera 1.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 in Bezug auf zwei Drehachsen 7 drehbar gelagert. Besonders bevorzugt sind eine erste Drehachse 7.1 der zwei Drehachsen 7 und eine zweite Drehachse 7.2 der zwei Drehachsen 7 orthogonal zueinander ausgerichtet.
Besonders bevorzugt ist die Bewegungsvorrichtung 15 als zweiachsiges Gimbalsystem ausgebildet. Dabei weist die Bewegungsvorrichtung 15 vorzugsweise eine erste Stange 21.1, welche entlang der ersten Drehachse 7.1 angeordnet ist, und eine zweite Stange 21.2, welche entlang der zweiten Drehachse 7.2 angeordnet ist, auf. Die erste Stange 21.1 wird mittels eines ersten Aktuators 17.1 und die zweite Stange 21.2 mittels eines zweiten Aktuators 17.2 gedreht.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 25 mit einem vierten Ausführungsbeispiel der Gated-Kamera 1 und einer Steuervorrichtung 27.
Die Steuervorrichtung 27 ist in einer nicht explizit dargestellten Weise mit der Gated-Kamera 1 wirkverbunden und eingerichtet zu deren Ansteuerung. Zusätzlich ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um abhängig von mindestens einem Parameter eine Drehung, insbesondere einen Drehwinkel, der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung 3 in Bezug auf die mindestens eine Drehachse 7 vorzugeben.
Zusätzlich zu dem Beleuchtungs-Frustum 11 der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung 3 ist ein konventionelles Beleuchtungs-Frustum 11' einer konventionellen Beleuchtungseinrichtung eingezeichnet. Dabei zeigt sich, dass ein vertikaler Öffnungswinkel des Beleuchtungs-Frustums 11 aufgrund der Drehbarkeit der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung 3 kleiner gewählt werden kann als ein vertikaler Öffnungswinkel des konventionellen Beleuchtungs-Frustums 11'.
Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 in Bezug auf die erste Drehachse 7.1 und die zweite Drehachse 7.2 drehbar gelagert. Zusätzlich ist vorzugsweise die erste Drehachse 7.1 orthogonal zu einer Fahrtrichtung 29 des Kraftfahrzeugs 25 und parallel zu einer Straße 31 ausgerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise die zweite Drehachse 7.2 orthogonal zu der Straße 31 ausgerichtet.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Kraftfahrzeugs 25 mit einem fünften Ausführungsbeispiel der Gated-Kamera 1 und der Steuervorrichtung 27.
Die Gated-Kamera 1 weist eine erste Beleuchtungseinrichtung 3.1 und eine zweite Beleuchtungseinrichtung 3.2 als die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 auf. Besonders bevorzugt sind die erste Beleuchtungseinrichtung 3.1 und die zweite Beleuchtungseinrichtung 3.2 derart gekoppelt, dass sie simultan um jeweils mindestens eine Drehachse 7 - insbesondere die erste Drehachse 7.1 und/oder die zweite Drehachse 7.2 - drehbar sind.
Insbesondere weist die erste Beleuchtungseinrichtung 3.1 die erste Drehachse 7.1 und eine erste zweite Drehachse 7.2 auf. Zusätzlich weist insbesondere die zweite Beleuchtungseinrichtung 3.2 die erste Drehachse 7.1 und eine zweite zweite Drehachse 7.2' auf. Vorzugsweise sind die erste zweite Drehachse 7.2 und die zweite zweite Drehachse 7.2' parallel zueinander ausgerichtet.
Die erste Beleuchtungseinrichtung 3.1 erzeugt vorzugsweise ein erstes Beleuchtungs-Frustum 11.1. Alternativ oder zusätzlich erzeugt vorzugsweise die zweite Beleuchtungseinrichtung 3.2 ein zweites Beleuchtungs-Frustum 11.2.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung 27 in einer nicht explizit dargestellten Weise sowohl mit der ersten Beleuchtungseinrichtung 3.1 als auch mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung 3.2 wirkverbunden und eingerichtet zu deren jeweiliger Ansteuerung.
Die Steuervorrichtung 27 ist bevorzugt eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben der Gated-Kamera.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Betreiben der Gated-Kamera 1 in einem Kraftfahrzeug 25.
In einem ersten Schritt a) wird mindestens ein Parameter 33 des Kraftfahrzeugs 25 und/oder der Straße 31 bestimmt. Vorzugsweise ist der mindestens eine Parameter 33 ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs 25, einem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs 25, einer Straßensteigung, und einer Straßenkrümmung.
In einem zweiten Schritt b) wird auf Grundlage des mindestens einen Parameters 33 eine Drehung, insbesondere ein Drehwinkel 35, der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung 3 in Bezug auf die mindestens eine Drehachse 7 vorgegeben und/oder eingestellt.
Vorzugsweise wird die erste Achse 7.1 derart gewählt, dass sie orthogonal zu der Fahrtrichtung 29 des Kraftfahrzeugs 25 und parallel zu der Straße 31 ausgerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich wird die zweite Achse 7.2 derart gewählt, dass sie orthogonal zu der Straße 31 ausgerichtet ist.
Besonders bevorzugt wird in dem dritten Schritt c) die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 um einen ersten Drehwinkel 35.1 in Bezug auf die erste Drehachse 7.1 in Abhängigkeit von dem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs 25 und/oder der Straßensteigung gedreht. Alternativ oder zusätzlich wird besonders bevorzugt die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 3 um einen zweiten Drehwinkel 35.2 in Bezug auf die zweite Drehachse 7.2 in Abhängigkeit von dem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs 25 und/oder der Straßenkrümmung gedreht.

Claims

Gated-Kamera (1) mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung (3) und einem optischen Sensor (5), wobei die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) mindestens einen Freiheitsgrad aufweist, sodass die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) in Bezug auf mindestens eine Drehachse (7) relativ zu dem optischen Sensor (5) drehbar gelagert ist.
Gated-Kamera (1) nach Anspruch 1 mit einer Bewegungsvorrichtung (15), wobei die Bewegungsvorrichtung eingerichtet ist, um die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) in Bezug auf die mindestens eine Drehachse (7) zu verlagern.
Gated-Kamera (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) in Bezug auf zwei Drehachsen (7) drehbar gelagert ist, wobei vorzugsweise eine erste Drehachse (7.1) der zwei Drehachsen (7) und eine zweite Drehachse (7.2) der zwei Drehachsen (7) orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
Gated-Kamera (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer ersten Beleuchtungseinrichtung (3.1) und einer zweiten Beleuchtungseinrichtung (3.2) als die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3), wobei die erste Beleuchtungseinrichtung (3.1) und die zweite Beleuchtungseinrichtung (3.2) derart gekoppelt sind, dass sie simultan um jeweils mindestens eine Drehachse (7) drehbar sind.
Kraftfahrzeug (25) mit einer Gated-Kamera (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Steuervorrichtung (27), die eingerichtet ist, um abhängig von mindestens einem Parameter (33) eine Drehung, insbesondere einen Drehwinkel (35), der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung (3) in Bezug auf die mindestens eine Drehachse (7) vorzugeben.
Verfahren zum Betreiben einer Gated-Kamera (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug (25), wobei mindestens ein Parameter (33) des Kraftfahrzeugs (25) und/oder der Straße (31) bestimmt wird, wobei auf Grundlage des mindestens einen Parameters (33) die Drehung, insbesondere der Drehwinkel (35), der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung (3) in Bezug auf die mindestens eine Drehachse (7) vorgegeben und/oder eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der mindestens eine Parameter (33) ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs (25), einem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs (25), einer Straßensteigung, und einer Straßenkrümmung.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine erste Drehachse (7.1) der mindestens einen Drehachse (7) derart gewählt wird, dass sie orthogonal zu einer Fahrtrichtung (29) des Kraftfahrzeugs (25) und parallel zu der Straße (31) ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine zweite Drehachse (7.2) der mindestens einen Drehachse (7) derart gewählt wird, dass sie orthogonal zu der Straße (31) ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) um einen ersten Drehwinkel (35.1) in Bezug auf die erste Drehachse (7.1) in Abhängigkeit von dem Nickwinkel des Kraftfahrzeugs (25) und/oder der Straßensteigung gedreht wird, und/oder wobei die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (3) um einen zweiten Drehwinkel (35.2) in Bezug auf die zweite Drehachse (7.2) in Abhängigkeit von dem Gierwinkel des Kraftfahrzeugs (25) und/oder der Straßenkrümmung gedreht wird.