DE102021107287A1

DE102021107287A1 - Optical detection device, optical imaging system for an optical detection device, optical sensor unit for an optical detection device and vehicle with at least one optical detection device

Info

Publication number: DE102021107287A1
Application number: DE102021107287.5A
Authority: DE
Inventors: Donald Peyrot; Marek Sytny; Zdenek Plhak; Alexander Staiger
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2022-09-29

Abstract

Es werden eine Detektionsvorrichtung (12) zur Überwachung eines ein Fahrzeug (10) umgebenden Überwachungsbereichs (16), ein optisches Abbildungssystem (22, eine optische Sensoreinheit und ein Fahrzeug mit wenigstens einer optischen Detektionsvorrichtung (12) beschrieben. Die optische Detektionsvorrichtung (12) umfasst wenigstens ein optisches Abbildungssystem (22) zur Abbildung von Licht (50) aus dem Überwachungsbereich (16) auf wenigstens einen optischen Sensor (24), wenigstens einen optischen Sensor (24) zur Umwandlung von Licht (50) in elektrische Signale. Wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung (40) ist im Strahlengang (42) zwischen dem Licht (50) Einlass (38) des wenigstens einen optischen Abbildungssystems (22) und dem wenigstens einen optischen Sensor (24) angeordnet.A detection device (12) for monitoring a surveillance area (16) surrounding a vehicle (10), an optical imaging system (22), an optical sensor unit and a vehicle with at least one optical detection device (12) are described. The optical detection device (12) comprises at least one optical imaging system (22) for imaging light (50) from the monitored area (16) onto at least one optical sensor (24), at least one optical sensor (24) for converting light (50) into electrical signals, at least one optical Deflection device (40) is arranged in the beam path (42) between the light (50) inlet (38) of the at least one optical imaging system (22) and the at least one optical sensor (24).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft eine optische Detektionsvorrichtung zur Überwachung eines ein Fahrzeug umgebenden Überwachungsbereichs, mit wenigstens einem optischen Abbildungssystem zur Abbildung von Licht aus dem Überwachungsbereich auf wenigstens einen optischen Sensor und mit wenigstens einem optischen Sensor zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale.The invention relates to an optical detection device for monitoring a surveillance area surrounding a vehicle, with at least one optical imaging system for imaging light from the surveillance area onto at least one optical sensor and with at least one optical sensor for converting light into electrical signals.

Ferner betrifft die Erfindung ein optisches Abbildungssystem für eine optische Detektionsvorrichtung zur Überwachung eines ein Fahrzeug umgebenden Überwachungsbereichs, welches wenigstens ein optisches Abbildungselement zur Abbildung von Licht aus dem Überwachungsbereich auf wenigstens einen optischen Sensor aufweist.Furthermore, the invention relates to an optical imaging system for an optical detection device for monitoring a monitored area surrounding a vehicle, which has at least one optical imaging element for imaging light from the monitored area onto at least one optical sensor.

Außerdem betrifft die Erfindung eine optische Sensoreinheit für eine optische Detektionsvorrichtung zur Überwachung eines ein Fahrzeug umgebenden Überwachungsbereichs, mit wenigstens einem optischen Sensor zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale.The invention also relates to an optical sensor unit for an optical detection device for monitoring a monitoring area surrounding a vehicle, having at least one optical sensor for converting light into electrical signals.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer optischen Detektionsvorrichtung zur Überwachung eines ein Fahrzeug umgebenden Überwachungsbereichs, wobei die wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung wenigstens ein optisches Abbildungssystem zur Abbildung von Licht aus dem Überwachungsbereich auf wenigstens einen optischen Sensor und wenigstens einen optischen Sensor zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale aufweist.Furthermore, the invention relates to a vehicle with at least one optical detection device for monitoring a surveillance area surrounding a vehicle, wherein the at least one optical detection device has at least one optical imaging system for imaging light from the surveillance area onto at least one optical sensor and at least one optical sensor for converting Having light into electrical signals.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2008 027 307 A1 ist eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Fahrzeugscheibe durchblickenden Kamera bekannt, wobei in den Strahlengang zwischen der Fahrzeugscheibe und dem Kameraobjektiv eine Prismenanordnung eingebracht ist, die mindestens zwei hintereinander angeordnete Prismen aus optisch transparenten Materialien aufweist, die zusammenwirkend farbfehlerkompensierende Eigenschaften aufweisen, wobei die Prismen derart orientiert sind, dass sie entgegengesetzte Brechungsrichtungen aufweisen und ihre einander zugewandten Flächen nichtparallel verlaufen und wobei der Strahlengang durch ein zwischen den Prismen befindliches nichtkondensiertes optisches Medium verläuft.From the DE 10 2008 027 307 A1 discloses a camera arrangement for a motor vehicle with a camera that looks through a vehicle window, with a prism arrangement being introduced in the beam path between the vehicle window and the camera lens, which has at least two prisms arranged one behind the other and made of optically transparent materials, which together have chromatic aberration-compensating properties, the prisms are oriented to have opposite directions of refraction and their facing surfaces are non-parallel and the optical path passes through an uncondensed optical medium located between the prisms.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine optische Detektionsvorrichtung, ein optisches Abbildungssystem, eine optische Sensoreinheit und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen das wenigstens eine optische Abbildungssystem und der wenigstens eine optische Sensor flexibler relativ zueinander angeordnet sein können.The invention is based on the object of designing an optical detection device, an optical imaging system, an optical sensor unit and a vehicle of the type mentioned at the outset, in which the at least one optical imaging system and the at least one optical sensor can be arranged more flexibly relative to one another.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Aufgabe der Erfindung wird bei der optischen Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung im Strahlengang zwischen dem Lichteinlass des wenigstens einen optischen Abbildungssystems und dem wenigstens einen optischen Sensor angeordnet ist.The object of the invention is achieved in the optical detection device in that at least one optical deflection device is arranged in the beam path between the light inlet of the at least one optical imaging system and the at least one optical sensor.

Erfindungsgemäß ist wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung zwischen dem wenigstens einen optischen Abbildungssystem und wenigstens einem optischen Sensor angeordnet. Mit der wenigstens einen optischen Ablenkeinrichtung kann das Licht von der optischen Eintrittsachse des optischen Abbildungssystems abgelenkt werden. Mit der wenigstens einen optischen Umlenkeinrichtung kann der Strahlengang gefaltet werden. Auf diese Weise ist es möglich, den wenigstens einen optischen Sensor außerhalb der optischen Eintrittsachse des optischen Abbildungssystems zu platzieren. Dies ermöglicht mehr Flexibilität bei der Gestaltung der optischen Detektionsvorrichtung. Durch die Ablenkung der optischen Achse des Abbildungssystems kann die gesamte Detektionsvorrichtung platzsparend an unterschiedlich geformte Montageorte angepasst werden. Insbesondere kann eine optische Detektionsvorrichtung zur platzsparenden Anordnung an einem schrägen Fenster vorgesehen werden, wobei Licht aus dem Überwachungsbereich schräg durch das Fenster fällt, d.h. mit einem von 0° und 90° verschiedenen Winkel, insbesondere mit einem Winkel zwischen 10° und unter 90°. Durch die Umlenkung des Lichts zwischen dem optischen Abbildungssystem und dem wenigstens einen optischen Sensor ist es möglich, den wenigstens einen optischen Sensor platzsparend in einem Winkel zur Lichteinfallsrichtung auszurichten.According to the invention, at least one optical deflection device is arranged between the at least one optical imaging system and at least one optical sensor. With the at least one optical deflection device, the light can be deflected from the optical entry axis of the optical imaging system. The beam path can be folded with the at least one optical deflection device. In this way it is possible to place the at least one optical sensor outside of the optical entry axis of the optical imaging system. This allows more flexibility in designing the optical detection device. By deflecting the optical axis of the imaging system, the entire detection device can be adapted to differently shaped mounting locations in a space-saving manner. In particular, an optical detection device for space-saving arrangement can be provided on a sloping window, with light from the surveillance area falling through the window at an angle, i.e. at an angle different from 0° and 90°, in particular at an angle between 10° and less than 90°. By deflecting the light between the optical imaging system and the at least one optical sensor, it is possible to align the at least one optical sensor at an angle to the direction of light incidence in a space-saving manner.

Durch die flexiblere Anordnung des wenigstens einen optischen Sensors kann eine Verbindung zu anderen elektronischen Bauteilen der Detektionsvorrichtung vereinfacht werden. Insbesondere kann ein Bedarf an Zwischenverbindungen, insbesondere an flexiblen Verbindungskabeln und/oder internen Steckern, reduziert werden.Due to the more flexible arrangement of the at least one optical sensor, a connection to other electronic components of the detection device can be simplified. In particular, a need for intermediate connections, in particular for flexible connecting cables and/or internal plugs, can be reduced.

Insgesamt kann durch die Erfindung der erforderliche Aufwand an Bauteilen, Montage und Ausrichtung reduziert werden. Der eingesparte Aufwand kann für Bauteile mit höherer Leistung genutzt werden. Insbesondere kann der eingesparte Platz für größere Bauteile genutzt werden.Overall, the required outlay on components, assembly and alignment can be reduced by the invention. The effort saved can be used for components with higher performance will. In particular, the space saved can be used for larger components.

Vorteilhafterweise kann der optische Sensor ein Bildsensor sein. Ein Bildsensor kann zweidimensionale Bilder erfassen. Vorteilhafterweise kann der optische Sensor so ausgelegt sein, dass dieser auch drei Dimensionen oder mehr als drei Dimensionen erfasst.The optical sensor can advantageously be an image sensor. An image sensor can capture two-dimensional images. The optical sensor can advantageously be designed in such a way that it also detects three dimensions or more than three dimensions.

Vorteilhafterweise kann der optische Sensor ein sogenannter Imager sein. Ein Imager kann ein Kamerachip oder ein Bildsensor einer Kamera sein.The optical sensor can advantageously be a so-called imager. An imager can be a camera chip or an image sensor of a camera.

Mit dem wenigstens einen optischen Sensor kann Licht in elektrische Signale umgewandelt werden. Die elektrischen Signale können mit elektrischen Einrichtungen, wie beispielsweise elektrischen Prozessoren oder dergleichen, verarbeitet werden. Wenigstens ein optischer Sensor kann wenigstens einen Detektor, insbesondere einen Punktsensor, einen Zeilensensor oder einen Flächensensor, insbesondere eine (Avalanche) Photodiode, eine Photodiodenzeile, einen CCD-Sensor, einen aktiven Pixelsensor, insbesondere einen CMOS-Sensor oder dergleichen, aufweisen oder daraus bestehen.With the at least one optical sensor, light can be converted into electrical signals. The electrical signals can be processed with electrical devices such as electrical processors or the like. At least one optical sensor can have or consist of at least one detector, in particular a point sensor, a line sensor or an area sensor, in particular an (avalanche) photodiode, a photodiode line, a CCD sensor, an active pixel sensor, in particular a CMOS sensor or the like .

Die Erfindung kann für optische Detektionsvorrichtungen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Die optischen Detektionsvorrichtungen können vorzugsweise zur Überwachung von Umgebungsbereichen der Fahrzeuge eingesetzt werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung für Landfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Motorräder oder dergleichen, Luftfahrzeuge und/oder Wasserfahrzeuge eingesetzt werden. Die Erfindung kann auch für optische Detektionsvorrichtungen von Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Fahrzeuge beschränkt. Sie kann auch im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden.The invention can be used for optical detection devices of vehicles, in particular motor vehicles. The optical detection devices can preferably be used to monitor areas surrounding the vehicles. The invention can advantageously be used for land vehicles, in particular passenger cars, trucks, buses, motorcycles or the like, aircraft and/or water vehicles. The invention can also be used for optical detection devices in vehicles that can be operated autonomously or partially autonomously. However, the invention is not limited to vehicles. It can also be used in stationary operation, in robotics and/or in machines, in particular construction or transport machines such as cranes, excavators or the like.

Die optische Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einem elektronischen Steuergerät eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem, verbunden oder Teil davon sein. Auf diese Weise kann ein autonomer oder teilautonomer Betrieb des Fahrzeugs oder der Maschine ermöglicht werden.The optical detection device can advantageously be connected to at least one electronic control unit of a vehicle or a machine, in particular a driver assistance system, or be part thereof. In this way, autonomous or semi-autonomous operation of the vehicle or machine can be made possible.

Die optische Detektionsvorrichtung kann zur Erkennung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Hindernissen, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Freiflächen, insbesondere Parkplätzen, Niederschlägen oder dergleichen verwendet werden.The optical detection device can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, obstacles, bumps in the roadway, in particular potholes or stones, roadway boundaries, open spaces, in particular parking lots, precipitation or the like.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung wenigstens ein refraktives optisches Element und/oder wenigstens ein reflektives optisches Element und/oder wenigstens ein diffraktives optisches Element und/oder wenigstens ein optisches Prisma und/oder wenigstens ein optisches Hologramm aufweisen. Auf diese Weise kann Licht effizient umgelenkt werden. Die wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung kann ein beliebiges optisches Element sein oder umfassen, dass eine Änderung des Austrittslichtwinkels gegenüber dem Eintrittslichtwinkel bewirkt.In an advantageous embodiment, at least one optical deflection device can have at least one refractive optical element and/or at least one reflective optical element and/or at least one diffractive optical element and/or at least one optical prism and/or at least one optical hologram. In this way, light can be deflected efficiently. The at least one optical deflection device can be or comprise any optical element that causes a change in the exit light angle compared to the entrance light angle.

Vorteilhafterweise können optische Elemente, die nach dem Snellius-Gesetz den Winkel des Lichts zwischen 0° bis 80° verändern, als optische Umlenkeinrichtungen verwendet werden.Advantageously, optical elements that change the angle of the light between 0° and 80° according to Snell's law can be used as optical deflection devices.

Wenigstens ein reflektives optisches Element kann durch Beschichtung eines lichtdurchlässigen Körpers mit lichtreflektierendem Material, insbesondere Metall, wie Aluminium, Silber, oder dergleichen, realisiert werden.At least one reflective optical element can be implemented by coating a light-transmitting body with light-reflecting material, in particular metal such as aluminum, silver or the like.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung wenigstens ein reflektives Prisma aufweisen. Auf diese Weise erleiden die Lichtstrahlen keine Streuung durch einen längeren Weg beim Eintritt an einer Kante des Prismas im Vergleich zum Eintritt ein der anderen Kante.The at least one optical deflection device can advantageously have at least one reflective prism. In this way, the light rays do not suffer scattering due to a longer path entering at one edge of the prism compared to entering at the other edge.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung wenigstens ein diffraktives Hologramm aufweisen. Diffraktive Hologramme können individuell an ihren Anwendungsbereich angepasst werden.At least one optical deflection device can advantageously have at least one diffractive hologram. Diffractive holograms can be individually adapted to their area of application.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein optisches Abbildungssystem wenigstens ein refraktives optisches Element und/oder wenigstens ein reflektives optisches Element und/oder wenigstens ein diffraktives optisches Element aufweisen. Mit derartigen optischen Elementen kann das Licht beeinflusst werden. Insbesondere kann Licht auf den wenigstens einen optischen Sensor fokussiert werden.In a further advantageous embodiment, at least one optical imaging system can have at least one refractive optical element and/or at least one reflective optical element and/or at least one diffractive optical element. The light can be influenced with such optical elements. In particular, light can be focused onto the at least one optical sensor.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein optisches Abbildungssystem ein Objektiv sein. Das Objektiv kann wenigstens eine optische Linse und/oder wenigstens ein reflektives optisches Element aufweisen. Mit dem Objektiv kann ein reales optisches Abbild von Objekten erzeugt werden.At least one optical imaging system can advantageously be an objective. The objective can have at least one optical lens and/or at least one reflective optical element. A real optical image of objects can be generated with the lens.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein optisches Abbildungssystem eine reflektive Objektivlinse sein. Reflektive Objektivlinsen können einstückig realisiert werden.At least one optical imaging system can advantageously be a reflective objective lens be. Reflective objective lenses can be realized in one piece.

Vorteilhafterweise kann eine reflektive Objektivlinse aus einem Monolithen aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere Glas und/oder Plastik, bestehen. Die Oberflächen des Monolithen können individuell geformt sein, insbesondere durch schnitzen, schneiden oder ein anderes Formgebungsverfahren. Einige Oberflächen des Monolithen können mit einer lichtreflektierenden Schicht, wie Metall, insbesondere Aluminium, Silber oder einem anderen reflektierenden Metall, beschichtet sein. Die beschichteten Oberflächen können als Spiegel wirken. Mit einem geeigneten Satz gekrümmter und/oder beschichteter Oberflächen kann ein Bild auf den wenigstens einen Sensor projiziert werden. Diese Spiegelflächen können alle auf der Oberfläche eines Stückes optischen Mediums, insbesondere Glas und/oder Kunststoff, mikroproduziert werden. Eine reflektive Oberfläche in der Nähe des optischen Sensors kann entweder vollständig oder teilweise reflektiv sein. Auf diese Weise können verschiedene Arten von optischen Sensoren an der reflektiven Objektlinse angebracht werden.A reflective objective lens can advantageously consist of a monolith made of light-transmitting material, in particular glass and/or plastic. The surfaces of the monolith can be shaped individually, in particular by carving, cutting or other shaping process. Some surfaces of the monolith can be coated with a light-reflecting layer such as metal, especially aluminum, silver or another reflective metal. The coated surfaces can act as mirrors. With a suitable set of curved and/or coated surfaces, an image can be projected onto the at least one sensor. These mirror surfaces can all be micro-produced on the surface of a piece of optical medium, in particular glass and/or plastic. A reflective surface near the optical sensor can be either fully or partially reflective. In this way, various types of optical sensors can be attached to the reflective object lens.

Vorteilhafterweise kann die reflektive Objektivlinse, die durch die reflektiven Flächen gebildet wird, auch dazu dienen, Bilder von herkömmlichen reflektiven Objektivlinsen zu liefern.Advantageously, the reflective objective lens formed by the reflective surfaces can also serve to provide images from conventional reflective objective lenses.

Vorteilhafterweise kann eine reflektive Objektivlinse mit reflektiven Objektivlinsen kombiniert werden. Auf diese Weise können herkömmliche reflektiven Objektivlinsen verwendet werden, ohne dass diese modifiziert werden müssen. Die reflektive Objektivlinse kann als optisches Bindeglied zwischen der reflektiven Objektivlinse und dem optischen Sensor fungieren.A reflective objective lens can advantageously be combined with reflective objective lenses. In this way, conventional reflective objective lenses can be used without having to be modified. The reflective objective lens can function as an optical link between the reflective objective lens and the optical sensor.

Da die reflektive Objektivlinse aus einem einzigen Teil bestehen und aus einem Material gefertigt sein kann, gibt es keine Probleme mit unterschiedlichen thermischen Verformungen der verschiedenen Materialien, wie es bei Abbildungssystemen mit mehreren Linsen der Fall ist. Daher sind die Auswirkungen der thermischen Deformationen viel besser vorhersehbar und eine Ausrichtung kann vereinfacht werden.Because the reflective objective lens can be a single piece and made of one material, there are no problems with differential thermal deformation of the different materials, as is the case with multi-lens imaging systems. Therefore, the effects of the thermal deformations are much more predictable and alignment can be simplified.

Vorteilhafterweise kann die reflektive Linse direkt am optischen Sensor angebracht werden, insbesondere durch Kleben. Auf diese Weise kann das Risiko einer Verschmutzung des Sensors während der gesamten Lebensdauer der Sensoreinheit minimiert werden.Advantageously, the reflective lens can be attached directly to the optical sensor, in particular by gluing. In this way, the risk of contamination of the sensor can be minimized over the entire service life of the sensor unit.

Vorteilhafterweise ist die reflektive optische Linse achromatisch. Eine Korrektur chromatischer Aberration ist daher nicht erforderlich.Advantageously, the reflective optical lens is achromatic. A correction of chromatic aberration is therefore not necessary.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Teil wenigstens einer optischen Umlenkeinrichtung in wenigstens ein optisches Abbildungssystem integriert sein und/oder wenigstens ein Teil wenigstens einer optischen Umlenkeinrichtung kann von wenigstens einem Teil wenigstens eines optischen Abbildungssystems getrennt sein. Durch Integration wenigstens eines Teils der wenigstens einen optischen Umlenkeinrichtung kann eine Herstellung, ein Zusammenbau und/oder eine Ausrichtung des wenigstens einen Abbildungssystems mit der wenigstens einen Umlenkeinrichtung vereinfacht werden.In a further advantageous embodiment, at least part of at least one optical deflection device can be integrated into at least one optical imaging system and/or at least part of at least one optical deflection device can be separated from at least part of at least one optical imaging system. By integrating at least part of the at least one optical deflection device, manufacture, assembly and/or alignment of the at least one imaging system with the at least one deflection device can be simplified.

Durch realisieren der optischen Umlenkeinrichtung getrennt von dem optischen Abbildungssystem können die Teile individueller hergestellt werden.By realizing the optical deflection device separately from the optical imaging system, the parts can be manufactured more individually.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Umlenkeinrichtung wenigstens zwei Umlenkelemente aufweisen. Auf diese Weise können sich unerwünschte optische Effekte der Umlenkelemente gegenseitig kompensieren.In a further advantageous embodiment, at least one deflection device can have at least two deflection elements. In this way, undesired optical effects of the deflection elements can compensate each other.

Vorteilhafterweise kann eine optische Linse mit Umlenkeigenschaften mit einem Prisma kombiniert sein. Die Umlenkeigenschaften der optischen Linse ermöglichen die Verwendung eines Prismas mit homogenem Reflexionsindex. Derartige Prismen sind weniger teuer als Prismen mit einem Brechungsindex-Gradienten.An optical lens with deflection properties can advantageously be combined with a prism. The deflection properties of the optical lens allow the use of a prism with a homogeneous reflection index. Such prisms are less expensive than prisms with a refractive index gradient.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine umgelenkte optische Achse wenigstens einer optischen Umlenkeinrichtung in einem Winkel zu der optischen Eintrittsachse von etwa zwischen 10° und 80° verlaufen und/oder die umgelenkte optische Achse wenigstens optischen Umlenkeinrichtung kann etwa senkrecht zu einer Bildebene des wenigstens einen optischen Sensors verlaufen. Auf diese Weise kann der wenigstens eine optische Sensor platzsparend außerhalb der optischen Eintrittsachse angeordnet werden. Ferner kann das Bild verzerrungsfrei auf den wenigstens einen optischen Sensor projiziert werden.In a further advantageous embodiment, a deflected optical axis of at least one optical deflection device can extend at an angle to the optical entry axis of between approximately 10° and 80° and/or the deflected optical axis of at least one optical deflection device can be approximately perpendicular to an image plane of the at least one optical sensors run. In this way, the at least one optical sensor can be arranged outside the optical entry axis in a space-saving manner. Furthermore, the image can be projected onto the at least one optical sensor without distortion.

Die Bildebene ist die Ebene des optischen Sensors, in die ein Bild eines Objekts im Überwachungsbereich mit dem Abbildungssystem projiziert wird.The image plane is the plane of the optical sensor into which an image of an object in the surveillance area is projected with the imaging system.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung wenigstens teilweise an wenigstens einem Abschnitt des wenigstens ein optischen Abbildungssystems befestigt sein und/oder wenigstens eine Umlenkeinrichtung kann wenigstens teilweise an wenigstens einem Abschnitt wenigstens eines optischen Sensors befestigt sein und/oder wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung kann wenigstens teilweise an wenigstens einem Abschnitt wenigstens eines Trägers des wenigstens einen optischen Sensors befestigt sein. Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität des gesamten Systems verbessert werden.In a further advantageous embodiment, at least one optical deflection device can be at least partially attached to at least one section of the at least one optical imaging system and/or at least one deflection device can be at least partially attached to at least one section of at least one optical sensor and/or at least an optical deflection device can be attached at least partially to at least one section of at least one carrier of the at least one optical sensor. In this way, the mechanical stability of the entire system can be improved.

Die Anlage kann mittels einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Klebe-, Steck-, Klemm-, Clip-, Schnapp-, Schraubverbindung oder dergleichen, realisiert sein.The system can be implemented by means of a materially bonded and/or form-fitting and/or non-positive connection, in particular an adhesive, plug-in, clamp, clip, snap-in, screw connection or the like.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung wenigstens teilweise an wenigstens einem Abschnitt des wenigstens einen optischen Abbildungssystems befestigt sein. Auf diese Weise kann eine Ausrichtung vereinfacht werden.At least one optical deflection device can advantageously be attached at least partially to at least one section of the at least one optical imaging system. In this way, alignment can be simplified.

Vorteilhafterweise können die wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung und das wenigstens eine optische Abbildungssystem Teil eines einzigen Montageelements sein. Auf diese Weise kann die Montage der wenigstens einen optischen Umlenkeinrichtung und des wenigstens einen optischen Abbildungssystems beim Zusammenbau der optischen Detektionsvorrichtung vereinfacht werden.The at least one optical deflection device and the at least one optical imaging system can advantageously be part of a single assembly element. In this way, the assembly of the at least one optical deflection device and the at least one optical imaging system can be simplified when assembling the optical detection device.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Träger für wenigstens einen optischen Sensor eine Leiterplatte sein. Auf diese Weise können elektrische Anschlüsse für den wenigstens einen optischen Sensor am Träger realisiert werden.At least one carrier for at least one optical sensor can advantageously be a printed circuit board. In this way, electrical connections for the at least one optical sensor can be implemented on the carrier.

Vorteilhafterweise können wenigstens ein optischer Sensor und wenigstens ein Träger in einem Gehäuse der optischen Detektionsvorrichtung angeordnet sein. Auf diese Weise können die Bauteile vor der Umgebung geschützt werden. Vorteilhafterweise kann das Gehäuse Ingress-geschützt sein. Auf diese Weise können die Bauteile vor Feuchtigkeit und Staub geschützt werden.At least one optical sensor and at least one carrier can advantageously be arranged in a housing of the optical detection device. In this way, the components can be protected from the environment. Advantageously, the housing may be ingress protected. In this way, the components can be protected from moisture and dust.

Vorteilhafterweise kann ein Gehäuse der optischen Detektionsvorrichtung an den wenigstens einen Träger angepasst sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Träger platzsparend in dem Gehäuse angeordnet werden.A housing of the optical detection device can advantageously be adapted to the at least one carrier. In this way, the at least one carrier can be arranged in the housing in a space-saving manner.

Vorteilhafterweise kann das Gehäuse eine Aufnahme für wenigstens ein optisches Abbildungssystem aufweisen. So kann das wenigstens eine optische Abbildungssystem präzise am Gehäuse montiert werden.The housing can advantageously have a receptacle for at least one optical imaging system. In this way, the at least one optical imaging system can be mounted precisely on the housing.

Vorteilhafterweise können wenigstens ein optisches Abbildungssystem und wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung während einer aktiven Ausrichtung am Gehäuse, insbesondere an einer Aufnahme des Gehäuses, fixiert werden. Die Fixierung kann durch Kleben realisiert werden. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher Ingress-Schutz erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich können wenigstens einige Teile der Detektionsvorrichtung durch Schraubverbindungen und/oder andersartige Verbindungen miteinander verbunden sein.Advantageously, at least one optical imaging system and at least one optical deflection device can be fixed to the housing, in particular to a receptacle of the housing, during active alignment. The fixation can be realized by gluing. In this way, additional ingress protection can be achieved. Alternatively or additionally, at least some parts of the detection device can be connected to one another by screw connections and/or other types of connections.

Vorteilhafterweise kann eine Achse einer Aufnahme für wenigstens ein optisches Abbildungssystem zu einer Erstreckungsebene wenigstens eines Trägers geneigt sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Träger schräg zu einer Hauptachse des Sichtfeldes der optischen Detektionsvorrichtung angeordnet werden. So kann die optische Detektionsvorrichtung an einer Scheibe, insbesondere einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, montiert werden, wobei die Blickrichtung der optischen Detektionsvorrichtung zur Scheibe geneigt ist. Auf diese Weise kann die optische Detektionsvorrichtung an einer schrägen Scheibe mit einer räumlich horizontalen Blickrichtung montiert werden. Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung an der Innenseite einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs zur Überwachung eines Bereichs vor dem Fahrzeug montiert werden.Advantageously, an axis of a mount for at least one optical imaging system can be inclined relative to an extension plane of at least one carrier. In this way, the at least one carrier can be arranged at an angle to a main axis of the field of view of the optical detection device. The optical detection device can thus be mounted on a pane, in particular a windshield of a vehicle, with the viewing direction of the optical detection device being inclined towards the pane. In this way, the optical detection device can be mounted on a slanted pane with a spatially horizontal viewing direction. Advantageously, the detection device can be mounted on the inside of a windshield of a vehicle to monitor an area in front of the vehicle.

Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine optische Sensor auf demselben Träger angeordnet sein wie andere elektronische Bauteile der optischen Detektionsvorrichtung, wie insbesondere Prozessorbauteilen, Stromversorgungsbauteile und/oder Schnittstellenbauteile. Auf diese Weise sind keine Zwischenverbindungen, insbesondere flexible Verbindungen und/oder interne Steckverbinder, zwischen dem wenigstens einen optischen Sensor und den anderen elektronischen Bauteilen erforderlich.The at least one optical sensor can advantageously be arranged on the same carrier as other electronic components of the optical detection device, such as in particular processor components, power supply components and/or interface components. In this way, no intermediate connections, in particular flexible connections and/or internal connectors, are required between the at least one optical sensor and the other electronic components.

Die Detektionsvorrichtung, insbesondere der wenigstens eine Träger mit elektrischen Bauteilen, kann Mittel zur nachträglichen Videobearbeitung, Erzeugung von Produktfunktionalitäten aus der Videobearbeitung, Senden der Ergebnisse über Schnittstellebauteile, Mittel zur allgemeinen Kommunikation mit externen Schnittstellen, insbesondere Fahrzeugschnittstellen und/oder Schnittstellen von Fahrerassistenzsystemen, umfassen.The detection device, in particular the at least one carrier with electrical components, can include means for subsequent video processing, generating product functionalities from the video processing, sending the results via interface components, means for general communication with external interfaces, in particular vehicle interfaces and/or interfaces of driver assistance systems.

Vorteilhafterweise kann die optische Detektionsvorrichtung nur einen einzigen Träger, insbesondere eine Leiterplatte, umfassen, der den wenigstens einen optischen Sensor und alle anderen elektronischen Bauteile trägt. Dadurch kann der Platzbedarf, der Bauteilaufwand und/oder der Montageaufwand weiter reduziert werden.Advantageously, the optical detection device can include only a single carrier, in particular a printed circuit board, which carries the at least one optical sensor and all other electronic components. As a result, the space requirement, the component outlay and/or the assembly outlay can be further reduced.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer optischen Umlenkeinrichtung wenigstens einen Abschnitt wenigstens eines optischen Sensors abdecken. Auf diese Weise kann der wenigstens eine optische Sensor mit der wenigstens einen optischen Umlenkeinrichtung geschützt werden. So kann der optische Sensor gegen Staub und/oder Feuchtigkeit geschützt werden.In a further advantageous embodiment, at least one section of at least one optical deflection device can cover at least one section of at least one optical sensor cken. In this way, the at least one optical sensor can be protected with the at least one optical deflection device. In this way, the optical sensor can be protected against dust and/or moisture.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer optischen U mlenkeinrichtung ein lichtdurchlässiges Abdeck-Lichtmodul mit optischen Umlenkeigenschaften sein. Mit einem Abdeck-Lichtmodul kann der wenigstens eine Abschnitt des wenigstens einen optischen Sensors geschützt werden.Advantageously, at least one section of at least one optical deflection device can be a transparent cover light module with optical deflection properties. The at least one section of the at least one optical sensor can be protected with a covering light module.

Vorteilhafterweise kann das Abdeck-Lichtmodul aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere Glas oder Plastik, bestehen.Advantageously, the covering light module can consist of light-transmitting material, in particular glass or plastic.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Abdeckelement eine Seite des wenigstens einen optischen Sensors freilassen. Auf diese Weise kann die freie Seite des wenigstens einen optischen Sensors an einem Träger befestigt werden.At least one cover element can advantageously leave one side of the at least one optical sensor free. In this way, the free side of the at least one optical sensor can be attached to a carrier.

Vorteilhafterweise kann das Abdeck-Lichtmodul etwa keilförmig sein. Auf diese Weise kann ein Einlass des Abdeck-Lichtmoduls zu einer Bildebene des wenigstens einen optischen Sensors geneigt sein.Advantageously, the covering light module can be approximately wedge-shaped. In this way, an inlet of the cover light module can be inclined to an image plane of the at least one optical sensor.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein optischer Sensor mittels einer dichten Verbindung an dem Abdeck-Lichtmodul befestigt sein. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine optische Sensor eingeformt, eingelegt und/oder eingeklebt sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine optische Sensor in sauberer Umgebung bleiben.At least one optical sensor can advantageously be attached to the cover light module by means of a sealed connection. The at least one optical sensor can advantageously be moulded, inserted and/or glued in. In this way, the at least one optical sensor can remain in a clean environment.

Vorteilhafterweise kann eine Form, eine Dimension und eine optische Eigenschaft wenigstens eines optischen Abdeck-Lichtmoduls bewirken, dass die Schmutzumgebung hinter dem Abdeck-Lichtmodul minimale oder vernachlässigbare Auswirkungen auf die Bildqualität hat, die noch Bildqualitätsanforderungen entspricht.Advantageously, a shape, dimension, and optical property of at least one optical cover light module can cause the dirt environment behind the cover light module to have minimal or negligible impact on image quality that still meets image quality requirements.

Zusätzlich oder alternativ kann das Abdeck-Lichtmodul an einem Träger befestigt sein, an dem der wenigstens eine Bildsensor befestigt ist.Additionally or alternatively, the cover light module can be attached to a carrier to which the at least one image sensor is attached.

Vorteilhafterweise kann die Verbindung des wenigstens einen optischen Sensors und des Abdeck-Lichtmoduls vor dem Prozess der Montage des wenigstens einen optischen Sensors und einem Träger erfolgen. Auf diese Weise kann der wenigstens eine optische Sensor bereits während des Montagevorgangs mit dem Abdeck-Lichtmodul geschützt werden.Advantageously, the at least one optical sensor and the cover light module can be connected before the process of assembling the at least one optical sensor and a carrier. In this way, the at least one optical sensor can already be protected with the cover light module during the assembly process.

Alternativ kann die Verbindung des wenigstens einen optischen Sensors und des Abdeck-Lichtmoduls nach einem Prozess der Montage des wenigstens einen optischen Sensors und dem Träger erfolgen.Alternatively, the at least one optical sensor and the cover light module can be connected after a process of assembling the at least one optical sensor and the carrier.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein optischer Sensor an wenigstens einem Träger für elektronische Bauteile befestigt sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine optische Sensor mit den elektronischen Bauteilen verbunden werden.In a further advantageous embodiment, at least one optical sensor can be attached to at least one carrier for electronic components. In this way, the at least one optical sensor can be connected to the electronic components.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Träger für den wenigstens einen optischen Sensor eine Leiterplatte sein. Mit einer Leiterplatte können elektrische Verbindungen realisiert werden.At least one carrier for the at least one optical sensor can advantageously be a printed circuit board. Electrical connections can be realized with a printed circuit board.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die optische Detektionsvorrichtung eine Kamera, insbesondere eine Fahrzeugkamera und/oder eine Scheibenkamera, sein. Mit einer Kamera können Bilder des Überwachungsbereichs aufgenommen werden.In a further advantageous embodiment, the optical detection device can be a camera, in particular a vehicle camera and/or a window camera. A camera can be used to capture images of the surveillance area.

Eine Fahrzeugkamera kann verwendet werden, um eine Umgebung und/oder einen Innenraum eines Fahrzeugs zu überwachen. Eine Fahrzeugkamera kann eine Frontkamera, eine Heckkamera, eine Seitenkamera, eine Unterbodenkamera, eine Dachkamera oder eine Innenraumkamera sein.A vehicle camera can be used to monitor an environment and/or an interior of a vehicle. A vehicle camera can be a front camera, a rear camera, a side camera, an underbody camera, a roof camera or an interior camera.

Eine Scheibenkamera kann an einer Scheibe angeordnet sein und zur Überwachung des Überwachungsbereichs durch die Scheibe verwendet werden. Vorteilhafterweise kann eine Scheibenkamera eine Windschutzscheibenkamera sein. Eine Windschutzscheibenkamera kann an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angeordnet werden.A pane camera can be arranged on a pane and used to monitor the surveillance area through the pane. Advantageously, a windshield camera may be a windshield camera. A windshield camera can be placed on a windshield of a vehicle.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem optischen Abbildungssystem dadurch gelöst, dass das optische Abbildungssystem wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung aufweist, die in dem Strahlengang des optischen Abbildungssystems angeordnet ist.Furthermore, the object is achieved according to the invention with the optical imaging system in that the optical imaging system has at least one optical deflection device which is arranged in the beam path of the optical imaging system.

Mit der wenigstens einen optischen Umlenkeinrichtung kann der optische Strahlengang des wenigstens einen optischen Abbildungssystems umgelenkt werden. Auf diese Weise kann das optische Abbildungssystem zur Abbildung und zur Umlenkung der optischen Achse eingesetzt werden. Das wenigstens eine optische Abbildungssystem kann gemeinsam mit der wenigstens einen optischen Umlenkeinrichtung gefertigt und montiert werden. So kann eine Ausrichtung vereinfacht werden.The optical beam path of the at least one optical imaging system can be deflected with the at least one optical deflection device. In this way, the optical imaging system can be used for imaging and for deflecting the optical axis. The at least one optical imaging system can be manufactured and assembled together with the at least one optical deflection device. Alignment can thus be simplified.

Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der optischen Sensoreinheit dadurch gelöst, dass die optische Sensoreinheit wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung aufweist, die unmittelbar vor dem wenigstens einen optischen Sensor angeordnet ist.In addition, the object is achieved according to the invention with the optical sensor unit in that that the optical sensor unit has at least one optical deflection device which is arranged directly in front of the at least one optical sensor.

Erfindungsgemäß ist wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung unmittelbar vor wenigstens einem optischen Sensor angeordnet. Mit der wenigstens einen optischen Umlenkeinrichtung kann Licht auf eine Bildebene des wenigstens einen optischen Sensors umgelenkt werden.According to the invention, at least one optical deflection device is arranged directly in front of at least one optical sensor. With the at least one optical deflection device, light can be deflected onto an image plane of the at least one optical sensor.

Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass wenigstens eine optische Umlenkeinrichtung im optischen Strahlengang zwischen dem Lichteinlass des wenigstens einen optischen Abbildungssystems und dem wenigstens einen optischen Sensor angeordnet ist. Auf diese Weise kann die wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung flexibler an oder in dem Fahrzeug montiert werden.Furthermore, the object is achieved according to the invention in the vehicle in that at least one optical deflection device is arranged in the optical beam path between the light inlet of the at least one optical imaging system and the at least one optical sensor. In this way, the at least one optical detection device can be mounted more flexibly on or in the vehicle.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung an einer schrägen Scheibe eines Fahrzeugs angeordnet sein, wobei der wenigstens eine optische Sensor und/oder ein Träger für den wenigstens einen optischen Sensor platzsparend in einem Gehäuse der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung angeordnet sein können.The at least one optical detection device can advantageously be arranged on a sloping window pane of a vehicle, wherein the at least one optical sensor and/or a carrier for the at least one optical sensor can be arranged in a space-saving manner in a housing of the at least one optical detection device.

Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrassistenzsystem aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden.The vehicle can advantageously have at least one driver assistance system. With the driver assistance system, the vehicle can be operated autonomously or at least partially autonomously.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung mit wenigstens einem Fahrerassistenzsystem verbunden sein. Auf diese Weise können mit der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung gewonnene Informationen über den Überwachungsbereich von dem wenigstens einen Fahrerassistenzsystem zum autonomen oder wenigstens teilweise autonomen Betrieb des Fahrzeugs verwendet werden.At least one optical detection device can advantageously be connected to at least one driver assistance system. In this way, information about the monitoring area obtained with the at least one optical detection device can be used by the at least one driver assistance system for autonomous or at least partially autonomous operation of the vehicle.

Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen optischen Detektionsvorrichtung, dem erfindungsgemäßen optischen Abbildungssystem, der erfindungsgemäßen optischen Sensoreinheit und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug gezeigten Merkmale und Vorteile und deren jeweilige vorteilhafte Ausgestaltungen sinngemäß auch füreinander und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich miteinander kombiniert werden, wodurch sich weitere vorteilhafte Effekte ergeben können, die über die Summe der Einzeleffekte hinausgehen.Otherwise, the features and advantages shown in connection with the optical detection device according to the invention, the optical imaging system according to the invention, the optical sensor unit according to the invention and the vehicle according to the invention and their respective advantageous configurations also apply to one another and vice versa. The individual features and advantages can of course be combined with one another, which can result in further advantageous effects that go beyond the sum of the individual effects.

Figurenlistecharacter list

Die vorliegende Erfindung zusammen mit den oben genannten und anderen Gegenständen und Vorteilen kann am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen verstanden werden, die jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist, wobei schematisch dargestellt ist

1 ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und einer optischen Detektionsvorrichtung zu Überwachung eines Überwachungsbereichs in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug;
2 eine Schnittdarstellung der optischen Detektionsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel an der Innenseite der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs aus 1;
3 eine Schnittdarstellung eines optischen Abbildungssystems der optischen Detektionsvorrichtung aus 2;
4 eine Schnittdarstellung der optischen Detektionsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel an der Innenseite der Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs aus 1;
5 eine Schnittdarstellung eines optischen Abbildungssystems der optischen Detektionsvorrichtung aus 4;
6 eine Schnittdarstellung eines optischen Abbildungssystems einer optischen Detektionsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welches bei dem Kraftfahrzeug aus 1 verwendet werden kann;
7 eine Schnittdarstellung einer optischen Umlenkeinrichtung der optischen Detektionsvorrichtung aus 6;
8 eine Schnittdarstellung eines optischen Abbildungssystems einer optischen Detektionsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches bei dem Kraftfahrzeug aus 1 verwendet werden kann;
9 eine Schnittdarstellung eines optischen Abbildungssystems einer optischen Detektionsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, welches bei dem Kraftfahrzeug aus 1 verwendet werden kann;
10 eine isometrische Darstellung einer optischen Sensoreinheit mit einer optischen Umlenkeinrichtung und einem optischen Sensor einer optischen Detektionsvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, welches bei dem Kraftfahrzeug aus der 1 verwendet werden kann;
11 eine Schnittdarstellung der optischen Sensoreinheit aus der 10;
12 eine Draufsicht der optischen Sensoreinheit aus den 10 und 11;
13 eine Unteransicht der optischen Sensoreinheit aus den 10 bis 12;
14 eine Rückansicht der optischen Sensoreinheit aus den 10 bis 13;
15 eine Vorderansicht der optischen Sensoreinheit aus den 10 bis 14.

The present invention, together with the above and other objects and advantages, can be best understood from the following detailed description of the embodiments, which, however, is not limited to the embodiments illustrated schematically

1 a motor vehicle with a driver assistance system and an optical detection device for monitoring a monitoring area in the direction of travel in front of the motor vehicle;
2 a sectional view of the optical detection device according to a first embodiment on the inside of the windshield of the motor vehicle 1 ;
3 a sectional view of an optical imaging system of the optical detection device 2 ;
4 a sectional view of the optical detection device according to a second embodiment on the inside of the windshield of the motor vehicle 1 ;
5 a sectional view of an optical imaging system of the optical detection device 4 ;
6 a sectional view of an optical imaging system of an optical detection device according to a third embodiment, which in the motor vehicle from 1 can be used;
7 a sectional view of an optical deflection device of the optical detection device 6 ;
8th a sectional view of an optical imaging system of an optical detection device according to a fourth embodiment, which in the motor vehicle from 1 can be used;
9 a sectional view of an optical imaging system of an optical detection device according to a fifth embodiment, which in the motor vehicle from 1 can be used;
10 an isometric view of an optical sensor unit with an optical deflection device and an optical sensor of an optical detection device according to a sixth embodiment, which in the motor vehicle from the 1 can be used;
11 a sectional view of the optical sensor unit from FIG 10 ;
12 a top view of the optical sensor unit of FIGS 10 and 11 ;
13 a bottom view of the optical sensor unit from the figures 10 to 12;
14 a rear view of the optical sensor unit of Figures 10 to 13;
15 a front view of the optical sensor unit of FIGS 10 until 14 .

In den Zeichnungen wird auf gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen verwiesen. Die Zeichnungen sind lediglich schematische Darstellungen und nicht dazu bestimmt, spezifische Parameter der Erfindung darzustellen. Außerdem sollen die Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und sind daher nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung zu betrachten.In the drawings, the same or similar elements are referred to with the same reference numbers. The drawings are schematic representations only and are not intended to depict specific parameters of the invention. In addition, the drawings are intended to depict only typical embodiments of the invention and are therefore not to be considered as limiting the scope of the invention.

Ausführungsform(en) der Erfindungembodiment(s) of the invention

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht. 1 shows a motor vehicle 10 in the form of a passenger car in front view.

Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine optische Detektionsvorrichtung 12. Die optische Detektionsvorrichtung 12 ist beispielhaft an der Innenseite der Windschutzscheibe 14 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Mit der Detektionsvorrichtung 12 kann ein Überwachungsbereich 16 in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 10 auf Objekte hin überwacht werden.Motor vehicle 10 includes an optical detection device 12. Optical detection device 12 is arranged on the inside of windshield 14 of vehicle 10, for example. The detection device 12 can be used to monitor a monitoring area 16 in the direction of travel in front of the vehicle 10 for objects.

Die Detektionsvorrichtung 12 kann sich auch an anderer Stelle am Fahrzeug 10 befinden und anders ausgerichtet sein, um Bereiche um das Fahrzeug 10 herum zu überwachen. Bei den Objekten kann es sich um stehende oder sich bewegende Objekte handeln, beispielsweise andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, unebene Fahrbahnoberflächen, beispielsweise Schlaglöcher oder Steine, Straßenbegrenzungen, Verkehrsschilder, Freiflächen, beispielsweise Parkplätze, Niederschläge oder ähnliches.The detection device 12 may also be located elsewhere on the vehicle 10 and oriented differently to monitor areas around the vehicle 10 . The objects can be stationary or moving objects, for example other vehicles, people, animals, plants, obstacles, uneven road surfaces, for example potholes or stones, road boundaries, traffic signs, open spaces, for example parking lots, precipitation or the like.

Die Detektionsvorrichtung 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 18 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 18 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.The detection device 12 is connected to a driver assistance system 18 . The vehicle 10 can be operated autonomously or partially autonomously with the driver assistance system 18 .

Die Detektionsvorrichtung 12 ist als sogenannte Frontkamera ausgestaltet. Die 2 und 3 zeigen Details der Detektionsvorrichtung 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 zeigt einen seitlichen Schnitt durch die Detektionsvorrichtung 12.The detection device 12 is designed as a so-called front camera. the 2 and 3 show details of the detection device 12 according to a first embodiment. 2 shows a lateral section through the detection device 12.

Die Detektionsvorrichtung 12 umfasst ein Gehäuse 20, ein optisches Abbildungssystem 22, einen optischen Sensor 24, einen Träger 26 beispielhaft in Form einer Leiterplatte und mehrere elektronische Bauteile 28.The detection device 12 comprises a housing 20, an optical imaging system 22, an optical sensor 24, a carrier 26, for example in the form of a printed circuit board, and a plurality of electronic components 28.

Das Abbildungssystem 22 ist beispielhaft als Objektiv realisiert. Das Abbildungssystem 22 ist in einer Aufnahme 30 eines Gehäuseoberteils 58 des Gehäuses 20 angeordnet. 3 zeigt das Abbildungssystem 22 im Detail.The imaging system 22 is implemented as a lens, for example. The imaging system 22 is arranged in a receptacle 30 of a housing upper part 58 of the housing 20 . 3 shows the imaging system 22 in detail.

Das Abbildungssystem 22 umfasst ein Systemgehäuse 32 beispielhaft in Form eines Objektivtubus. In dem Systemgehäuse 32 sind beispielhaft fünf optische Linsen 34 in einer Linie angeordnet. Die Linsen 34 sind beispielhaft als refraktive Elemente realisiert. Die Linsen 34 bilden in ihrer Gesamtheit die optischen Abbildungseigenschaften des Abbildungssystems 22. Mit den Linsen 34 kann das eintretende Licht fokussiert werden. Die Linsen 34 definieren eine optische Eintrittsachse 36 und den Einlass 38 des Abbildungssystems 22.The imaging system 22 includes a system housing 32, for example in the form of a lens barrel. By way of example, five optical lenses 34 are arranged in a line in the system housing 32 . The lenses 34 are implemented as refractive elements, for example. The lenses 34 form the optical imaging properties of the imaging system 22 in their entirety. The entering light can be focused with the lenses 34 . The lenses 34 define an entrance optical axis 36 and the inlet 38 of the imaging system 22.

Hinter der letzten Linse 34 ist eine optische Umlenkeinrichtung 40 im optischen Strahlengang 42 des Abbildungssystems 22 angeordnet. Die Umlenkeinrichtung 40 ist beispielhaft als refraktives Element, beispielsweise als Prisma, realisiert. Alternativ kann die Umlenkeinrichtung 40 ein diffraktives Element, beispielsweise ein Hologramm oder eine Kombination wenigstens eines refraktiven Elements und wenigstens eines diffraktiven Elements, sein. In einer solchen Kombination können die chromatische Dispersion des diffraktiven Elements und des refraktiven Elements entgegengesetzt sein und sich gegenseitig kompensieren.An optical deflection device 40 is arranged behind the last lens 34 in the optical beam path 42 of the imaging system 22 . The deflection device 40 is implemented, for example, as a refractive element, for example as a prism. Alternatively, the deflection device 40 can be a diffractive element, for example a hologram or a combination of at least one refractive element and at least one diffractive element. In such a combination, the chromatic dispersion of the diffractive element and the refractive element can be opposite and compensate each other.

Mit der Umlenkeinrichtung 40 wird die optische Eintrittsachse 36 umgelenkt. Eine umgelenkte optische Achse 44 am Ausgang 46 des Abbildungssystems 22 verläuft in einem Umlenkwinkel 48 zu der optischen Eintrittsachse 36. Die Linsen 34 und die optische Umlenkeinrichtung 40 sind nach der Ausrichtung beispielsweise durch kleben in dem Systemgehäuse 32 gesichert. Bei der Ausrichtung werden die Linsen 34 und die optische Umlenkeinrichtung 40 so angeordnet, dass das Licht um den definierten Umlenkwinkel 48 abgelenkt wird.The optical entry axis 36 is deflected by the deflection device 40 . A deflected optical axis 44 at the output 46 of the imaging system 22 runs at a deflection angle 48 to the optical entry axis 36. The lenses 34 and the optical deflection device 40 are secured in the system housing 32 after alignment, for example by gluing. During the alignment, the lenses 34 and the optical deflection device 40 are arranged in such a way that the light is deflected by the defined deflection angle 48 .

Mit der Umlenkeinrichtung 40 kann Licht 44 von der optischen Eintrittsachse 36 in Richtung zu dem optischen Sensor 24 umgelenkt werden. Die Richtung des Lichts ist mit Pfeilen 50 angedeutet.With the deflection device 40, light 44 can be deflected from the optical entry axis 36 in the direction of the optical sensor 24. Arrows 50 indicate the direction of the light.

Der optische Sensor 24 ist beispielhaft als Bildsensor, einem sogenannten Imager, realisiert. Mit dem optischen Sensor 24 kann Licht in elektrische Signale umgewandelt werden. Elektrische Signale können mittels elektrischer Einrichtungen, beispielsweise elektrischer Prozessoren, verarbeitet werden. Der optische Sensor 24 kann ein zweidimensionales Bild erfassen. Der optische Sensor 24 kann wenigstens einen Detektor, zum Beispiel einen Punktsensor, Zeilensensor oder Flächensensor, zum Beispiel eine (Avalanche-) Fotodiode, eine Photodiodenzeile, einen CCD-Sensor, einen Active-Pixel Sensor, insbesondere einen CMOS Sensor oder dergleichen, aufweisen oder daraus bestehen.The optical sensor 24 is implemented, for example, as an image sensor, a so-called imager. With the optical sensor 24, light can be converted into electrical signals. Electrical signals can by means of electrical devices at for example electrical processors. The optical sensor 24 can capture a two-dimensional image. Optical sensor 24 can have at least one detector, for example a point sensor, line sensor or area sensor, for example an (avalanche) photodiode, a photodiode line, a CCD sensor, an active pixel sensor, in particular a CMOS sensor or the like consist of.

Der optische Sensor 24 ist im Strahlengang 42 hinter dem Abbildungssystem 22 angeordnet. Die umgelenkte optische Achse 44 erstreckt sich unter einem Sensorwinkel 52 von beispielsweise etwa 90° zur Bildebene 54 des optischen Sensors 24. Die Bildebene 54 ist die Ebene des optischen Sensors 24, in die ein Bild eines Objekts im Überwachungsbereich 16 mit dem Abbildungssystem 22 projiziert wird.The optical sensor 24 is arranged in the beam path 42 behind the imaging system 22 . The deflected optical axis 44 extends at a sensor angle 52 of, for example, approximately 90° to the image plane 54 of the optical sensor 24. The image plane 54 is the plane of the optical sensor 24 into which an image of an object in the surveillance area 16 is projected with the imaging system 22 .

Der optische Sensor 24 ist an einer Oberfläche des Träger 26 befestigt. Die Bildebene 54 verläuft parallel zu einer Erstreckungsebene 56 des Trägers 26. Ferner verläuft die Erstreckungsebene 56 unter dem Sensorwinkel 52 von etwa 90° zu der umgelenkten optischen Achse 44. Senkrecht zur Erstreckungsebene 56 betrachtet ist der Träger 26 beispielhaft annähernd rechteckig. Der optische Sensor 24 ist elektrisch mit Leiterbahnen des Träger 26 verbunden.The optical sensor 24 is attached to a surface of the carrier 26 . The image plane 54 runs parallel to an extension plane 56 of the carrier 26. Furthermore, the extension plane 56 runs at the sensor angle 52 of approximately 90° to the deflected optical axis 44. Viewed perpendicularly to the extension plane 56, the carrier 26 is, for example, approximately rectangular. The optical sensor 24 is electrically connected to conductor tracks on the carrier 26 .

Ferner sind die elektrischen Bauteile 28, wie Prozessorbauteile, Stromversorgungsbauteile und Schnittstellenbauteile, elektrisch mit Leiterbahnen des Trägers 26 verbunden. Die Schnittstellenbauteile sind mit dem Fahrerassistenzsystem 18 verbunden, sodass mit der Detektionsvorrichtung 12 ermittelte Informationen von dem Überwachungsbereich 16 an das Fahrerassistenzsystem 18 übermittelt werden können.Furthermore, the electrical components 28 such as processor components, power supply components and interface components are electrically connected to conductor tracks of the carrier 26 . The interface components are connected to the driver assistance system 18 so that information determined by the detection device 12 can be transmitted from the monitoring area 16 to the driver assistance system 18 .

Mit dem Fahrerassistenzsystem 18 können Funktionen des Fahrzeugs 10 abhängig von Umgebungsinformationen, die mit der Detektionsvorrichtung 12 gewonnen werden, gesteuert werden.With the driver assistance system 18 functions of the vehicle 10 can be controlled depending on environmental information that is obtained with the detection device 12 .

Der Träger 26 mit dem Sensor 24 ist beispielsweise mechanisch in einem Gehäuseoberteil 58 des Gehäuses 20 befestigt. Das Gehäuse 20 kann aus dem Gehäuseoberteil 58 und einem Gehäuseunterteil 59 zusammengesetzt sein. Das Gehäuse 20 ist beispielhaft Ingress-geschützt. Das Gehäuseoberteil 58 und das Gehäuseunterteil 59 erstrecken sich im Wesentlichen entsprechend der Erstreckung des Trägers 26. Eine Montageachse der Aufnahme 30 ist parallel zu der optischen Eintrittsachse 36 des Abbildungssystems 22. Die Montageachse und die optische Eintrittsachse 36 erstrecken sich unter einem Gehäuse-Neigungswinkel 60 zur Erstreckungsebene 56 des Träger 26. Der Gehäuse-Neigungswinkel 60 ist die Differenz zwischen dem Sensorwinkel 52 und dem Umlenkwinkel 48.The carrier 26 with the sensor 24 is fastened, for example, mechanically in a housing upper part 58 of the housing 20 . The housing 20 can be composed of the upper housing part 58 and a lower housing part 59 . The housing 20 is ingress-protected, for example. The upper housing part 58 and the lower housing part 59 extend essentially in accordance with the extension of the carrier 26. A mounting axis of the receptacle 30 is parallel to the optical entry axis 36 of the imaging system 22. The mounting axis and the optical entry axis 36 extend at a housing inclination angle 60 to Extension plane 56 of the carrier 26. The housing inclination angle 60 is the difference between the sensor angle 52 and the deflection angle 48.

Zur Herstellung der Detektionsvorrichtung 12 wird der Träger 26 zunächst mit dem optischen Sensor 24 und den elektrischen Bauteilen 28 bestückt.To produce the detection device 12 , the carrier 26 is first fitted with the optical sensor 24 and the electrical components 28 .

Anschließend wird der Träger 26 mit dem optischen Sensor 24 und den elektrischen Bauteilen 28 im Gehäuseoberteil 58 beispielsweise mit Schrauben befestigt.The carrier 26 with the optical sensor 24 and the electrical components 28 is then fastened in the housing upper part 58 with screws, for example.

Danach wird das optische Abbildungssystem 22 mit der optischen Umlenkeinrichtung 40 in der Aufnahme 30 aktiv ausgerichtet. Dazu wird das Systemgehäuse 32 in die richtige Position der Aufnahme 30 gesetzt und mit Klebstoff fixiert. Nach dem Aushärten hält der Klebstoff das Systemgehäuse 32 in der richtigen Position.Thereafter, the optical imaging system 22 is actively aligned with the optical deflection device 40 in the receptacle 30 . For this purpose, the system housing 32 is placed in the correct position of the mount 30 and fixed with adhesive. Once cured, the adhesive will hold the system housing 32 in place.

Danach wird das Gehäuseunterteil 59 an das Gehäuseoberteil 58 montiert.Thereafter, the lower housing part 59 is mounted on the upper housing part 58 .

Das Gehäuse 20 wird auf der Innenseite Windschutzscheibe 14 befestigt, beispielsweise durch kleben. Dabei ist das Abbildungssystem 22 auf die Windschutzscheibe 14 gerichtet. Die Windschutzscheibe ist beispielsweise zu einer Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs 10 geneigt. Das Gehäuse 20 wird so ausgerichtet, dass die optische Eintrittsachse 36 beispielsweise parallel zur Fahrzeuglängsachse verläuft. Dabei ist die optische Eintrittsachse 36 in einem Neigungswinkel 62 zur Windschutzscheibe 14 geneigt. The housing 20 is attached to the inside of the windshield 14, for example by gluing. In this case, the imaging system 22 is directed onto the windshield 14 . The windshield is inclined relative to a vehicle longitudinal axis of the vehicle 10, for example. The housing 20 is aligned in such a way that the optical entry axis 36 runs parallel to the longitudinal axis of the vehicle, for example. In this case, the optical entry axis 36 is inclined at an angle of inclination 62 to the windshield 14 .

Wegen der Umlenkung der optischen Eintrittsachse 36 mittels der Umlenkeinrichtung 40 können das Gehäuseoberteil 58 und das Gehäuseunterteil 59 mit dem Träger 26 um Platz zu sparen in einem spitzen Winkel zu der Windschutzscheibe 14 angeordnet werden.Due to the deflection of the optical entry axis 36 by means of the deflection device 40, the upper housing part 58 and the lower housing part 59 with the carrier 26 can be arranged at an acute angle to the windshield 14 in order to save space.

4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines optischen Abbildungssystems 22 mit einer optischen Umlenkeinrichtung 40 einer optischen Detektionsvorrichtung 12. Die Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 2 und 3 ähnlich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die letzte optische Linse 34-1 des optischen Abbildungssystems 22 vor der optischen Umlenkeinrichtung 40 Umlenkeigenschaften aufweist. Die letzte optische Linse 34-1 lenkt das auf die optische Umlenkeinrichtung 40 fallende Licht in einem definierten Winkel zur optischen Eintrittsachse 36 in entgegengesetzte Richtung zur umgelenkten optischen Achse 44 um. Auf diese Weise können die Anforderungen an die optische Umlenkeinrichtung 40 bezüglich des Reflexionsindexes reduziert werden. Beispielsweise kann eine optische Umlenkeinrichtung 40 mit einem homogenen Reflexionsindex verwendet werden. Auf diese Weise können die Kosten verringert werden. Außerdem können die Anforderungen an die Ausrichtgenauigkeit bei der Herstellung des optischen Abbildungssystems 22 mit der optischen Umlenkeinrichtung 40 reduziert werden. 4 and 5 show a second exemplary embodiment of an optical imaging system 22 with an optical deflection device 40 of an optical detection device 12. The elements which are those of the first exemplary embodiment from FIGS 2 and 3 are similar are provided with the same reference numerals. The second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the last optical lens 34 - 1 of the optical imaging system 22 before the optical deflection device 40 has deflection properties. The last optical lens 34-1 deflects the light falling on the optical deflection device 40 at a defined angle to the optical entry axis 36 in the opposite direction to the deflected optical axis 44. In this way, the requirements for optical redirection no direction 40 are reduced with respect to the reflection index. For example, an optical deflection device 40 with a homogeneous reflection index can be used. In this way, the cost can be reduced. In addition, the requirements for the alignment accuracy when manufacturing the optical imaging system 22 with the optical deflection device 40 can be reduced.

6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines optischen Abbildungssystems 22 mit einer optischen Umlenkeinrichtung 40 einer optischen Detektionsvorrichtung 12. Die Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 2 und 3 ähnlich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die optische Umlenkeinrichtung 40 ein Reflexionsprisma ist. Die Wirkungsweise des Reflexionsprismas beruht auf dem Effekt der Totalreflexion. 6 and 7 show a third exemplary embodiment of an optical imaging system 22 with an optical deflection device 40 of an optical detection device 12. The elements which are those of the first exemplary embodiment from FIGS 2 and 3 are similar are provided with the same reference numerals. The third exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the optical deflection device 40 is a reflection prism. The mode of operation of the reflection prism is based on the effect of total reflection.

Beispielhaft ist die Umlenkeinrichtung 40 ein Prisma mit der Grundfläche eines Trapezes, beispielhaft eines gleichschenkligen Trapezes. Eine Eintrittsfläche 64 des Prismas, die dem Lichteinlass 38 des optischen Abbildungssystems 22 zugewandt ist, steht etwa senkrecht zur optischen Eintrittsachse 36. Eine Austrittsfläche 66 des Prismas, die dem Ausgang 46 des optischen Abbildungssystems 22 zugewandt ist, steht etwa senkrecht auf der umgelenkten optischen Achse 44. Die große Grundfläche des Prismas zwischen der Eintrittsfläche 64 und der Austrittsfläche 66 dient als Reflexionsfläche 68. Das einfallende Licht wird an der Reflexionsfläche 68 total reflektiert.For example, the deflection device 40 is a prism with the base of a trapezium, for example an isosceles trapezium. An entry surface 64 of the prism, which faces the light inlet 38 of the optical imaging system 22, is approximately perpendicular to the optical entry axis 36. An exit surface 66 of the prism, which faces the exit 46 of the optical imaging system 22, is approximately perpendicular to the deflected optical axis 44. The large base area of the prism between the entry surface 64 and the exit surface 66 serves as a reflection surface 68. The incident light is totally reflected on the reflection surface 68.

Ein Prisma-Eintrittswinkel 70 zwischen der Eintrittsfläche 64 und der Reflexionsfläche 68 ist so festgelegt, dass Licht, das die Eintrittsfläche 64 passiert, an der Reflexionsfläche 68 total reflektiert wird. Ein Prisma-Austrittswinkel 72 zwischen der Austrittsfläche 66 und der Reflexionsfläche 68 ist so festgelegt, dass Licht, das die Eintrittsfläche 64 passiert, an der Reflexionsfläche 68 ohne Reflexionsverluste reflektiert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Prisma-Eintrittswinkel 70 gleich dem Prisma-Austrittswinkel 72. Auf diese Weise kann die Ausrichtung des Prismas am optischen Abbildungssystem 22 mit größerer Toleranz realisiert werden. Die Brennweite des optischen Abbildungssystems 22 berücksichtigt den Strahlengang im Prisma der Umlenkeinrichtung 40.A prism entrance angle 70 between the entrance surface 64 and the reflection surface 68 is set such that light passing through the entrance surface 64 is totally reflected at the reflection surface 68 . A prism exit angle 72 between the exit surface 66 and the reflection surface 68 is defined such that light which passes through the entry surface 64 is reflected at the reflection surface 68 without reflection losses. In the exemplary embodiment, the prism entrance angle 70 is equal to the prism exit angle 72. In this way, the alignment of the prism on the optical imaging system 22 can be realized with greater tolerance. The focal length of the optical imaging system 22 takes into account the beam path in the prism of the deflection device 40.

In der Konfiguration des optischen Abbildungssystems 22 mit der Umlenkeinrichtung 40 in Form eines Reflexionsprismas erfahren die Lichtstrahlen beim Eintritt an einer Kante des Prismas im Vergleich zum Eintritt an der anderen Kante des Prismas keine Dispersion aufgrund eines längeren Weges.In the configuration of the optical imaging system 22 with the bending device 40 in the form of a reflection prism, the light rays do not experience dispersion due to a longer path when entering at one edge of the prism compared to entering at the other edge of the prism.

8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines optischen Abbildungssystems 22 mit einer optischen Umlenkeinrichtung 40 einer optischen Detektionsvorrichtung 12. Die Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 2 und 3 ähnlich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das optische Abbildungssystem 22 und die optische Umlenkeinrichtung 40 durch eine einzige reflektive Linse 74 realisiert sind. Die reflektive Linse 74 ist unmittelbar an dem optischen Sensor 24 angebracht, beispielsweise durch kleben. So ist der Sensor 24 durch die reflektive Linse 74 geschützt. Durch die Befestigung der reflektive Linse 74 direkt an dem Sensor 24 wird die Gefahr der Verschmutzung des Sensors 24 während der gesamten Lebensdauer der Detektionsvorrichtung 12 abgeschwächt. 8th shows a fourth exemplary embodiment of an optical imaging system 22 with an optical deflection device 40 of an optical detection device 12. The elements which are those of the first exemplary embodiment from FIGS 2 and 3 are similar are provided with the same reference numerals. The fourth exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the optical imaging system 22 and the optical deflection device 40 are implemented by a single reflective lens 74 . The reflective lens 74 is attached directly to the optical sensor 24, for example by gluing. The sensor 24 is thus protected by the reflective lens 74 . By attaching the reflective lens 74 directly to the sensor 24, the risk of contamination of the sensor 24 throughout the life of the detection device 12 is mitigated.

Die reflektive Linse 74 besteht beispielhaft aus einem optischen Monolith, beispielsweise Glas oder Plastik. Die reflektive Linse 74 hat einen Eintrittsflächenbereich 76, einen Austrittsflächenbereich 78 und exemplarisch fünf Reflexionsflächenbereiche 80, 82, 84, 86 und 88. Die Flächenbereiche 76, 78, 80, 82, 84, 86 und 88 des Monolithen sind beispielsweise durch schnitzen realisiert.By way of example, the reflective lens 74 consists of an optical monolith, for example glass or plastic. The reflective lens 74 has an entry surface area 76, an exit surface area 78 and, for example, five reflection surface areas 80, 82, 84, 86 and 88. The surface areas 76, 78, 80, 82, 84, 86 and 88 of the monolith are realized, for example, by carving.

Die reflektive Linse 74 ist an der Außenseite in den Reflexionsflächenbereichen 80, 82, 84, 86 und 88 mit einer lichtreflektierenden Schicht, beispielsweise Aluminium, Silber oder einem anderen reflektierenden Metall, beschichtet. Diese beschichteten Bereiche wirken als Spiegel für das einfallende Licht. Diese Spiegelbereiche sind beispielhaft auf der Oberfläche des einteiligen optischen Monolithen mikrofabriziert.The reflective lens 74 is coated on the outside in the reflective surface areas 80, 82, 84, 86 and 88 with a light reflective layer such as aluminum, silver or other reflective metal. These coated areas act as mirrors for the incident light. These mirror areas are exemplary microfabricated on the surface of the one-piece optical monolith.

Der Eintrittsflächenbereich 76 ist dem Überwachungsbereich 16 zugewandt. Der Austrittsflächenbereich 78 ist an dem optischen Sensor 24 befestigt.The entry surface area 76 faces the monitoring area 16 . The exit surface area 78 is attached to the optical sensor 24 .

Der Eintrittsflächenbereich 76 ist von der Außenseite betrachtet konvex gekrümmt. Mit dem gekrümmte Eintrittsflächenbereich 76 wird Licht fokussiert. Der Eintrittsflächenbereich 76 definiert die optische Eintrittsachse 36 des Abbildungssystems 22.The entry surface area 76 is convexly curved when viewed from the outside. With the curved entry surface area 76, light is focused. The entrance surface area 76 defines the optical entrance axis 36 of the imaging system 22.

Ein erster Reflexionsflächenbereich 80 auf der optischen Eintrittsachse 36 gegenüber dem Eintrittsflächenbereich 76 ist relativ zur optischen Eintrittsachse 36 zum Austrittsflächenbereich 78 hin geneigt. Der erste Reflexionsflächenbereich 80 ist von dem Eintrittsflächenbereich 76 aus betrachtet leicht gekrümmt.A first reflection surface area 80 on the optical entry axis 36 opposite the entry surface area 76 is inclined relative to the optical entry axis 36 towards the exit surface area 78 . The first reflection surface area 80 is Slightly curved when viewed from the entry surface area 76.

Mit dem ersten Reflexionsflächenbereich 80 wird von dem Eintrittsflächenbereich 76 kommendes Licht zu einem zweiten Reflexionsflächenbereich 82 umgelenkt. Der zweite Reflexionsflächenbereich 82 befindet sich auf der gleichen Seite der reflektive Linse 74 wie der Eintrittsflächenbereich 76. Der zweite Reflexionsflächenbereich 82 befindet sich zwischen der optischen Eintrittsachse 36 und dem Austrittsflächenbereich 78.Light coming from the entry surface area 76 is deflected by the first reflection surface area 80 to a second reflection surface area 82 . The second reflection surface area 82 is located on the same side of the reflective lens 74 as the entry surface area 76. The second reflection surface area 82 is located between the optical entry axis 36 and the exit surface area 78.

Mit dem zweiten Reflexionsflächenbereich 82 wird von dem ersten Reflexionsflächenbereich 80 kommendes Licht zu einem dritten Reflexionsflächenbereich 84 umgelenkt. Der dritte Reflexionsflächenbereich 84 befindet sich auf der gleichen Seite der reflektive Linse 74 wie der erste Reflexionsflächenbereich 80. Der dritte Reflexionsflächenbereich 84 befindet sich zwischen dem ersten Reflexionsflächenbereich 80 und dem Austrittsflächenbereich 78.Light coming from the first reflection surface area 80 is deflected by the second reflection surface area 82 to a third reflection surface area 84 . The third reflection surface area 84 is located on the same side of the reflective lens 74 as the first reflection surface area 80. The third reflection surface area 84 is located between the first reflection surface area 80 and the exit surface area 78.

Mit dem dritten Reflexionsflächenbereich 84 wird von dem zweiten Reflexionsflächenbereich 82 kommendes Licht zu einem vierten Reflexionsflächenbereich 86 umgelenkt. Der vierte Reflexionsflächenbereich 86 befindet sich auf der gleichen Seite der reflektive Linse 74 wie der Eintrittsflächenbereich 76 und der zweite Reflexionsflächenbereich 82. Der vierte Reflexionsflächenbereich 86 befindet sich zwischen dem zweiten Reflexionsflächenbereich 82 und dem Austrittsflächenbereich 78. Der dritte Reflexionsflächenbereich 86 ist von dem dritten Reflexionsflächenbereich 84 aus betrachtet leicht konkav gekrümmt.Light coming from the second reflection surface area 82 is deflected to a fourth reflection surface area 86 by the third reflection surface area 84 . The fourth reflection surface area 86 is located on the same side of the reflective lens 74 as the entry surface area 76 and the second reflection surface area 82. The fourth reflection surface area 86 is located between the second reflection surface area 82 and the exit surface area 78. The third reflection surface area 86 is from the third reflection surface area 84 viewed from slightly concave.

Mit dem vierten Reflexionsflächenbereich 86 wird von dem dritten Reflexionsflächenbereich 84 kommendes Licht zu einem fünften Reflexionsflächenbereich 88 umgelenkt. Das Licht wird außerdem fokussiert. Der fünfte Reflexionsflächenbereich 88 befindet sich auf der gleichen Seite der reflektive Linse 74 wie der erste Reflexionsflächenbereich 80 und der dritte Reflexionsflächenbereich 84. Der fünfte Reflexionsflächenbereich 88 befindet sich zwischen dem dritten Reflexionsflächenbereich 84 und dem Austrittsflächenbereich 78. Der fünfte Reflexionsflächenbereich 86 ist annähernd eben.Light coming from the third reflection surface area 84 is deflected by the fourth reflection surface area 86 to a fifth reflection surface area 88 . The light is also focused. The fifth reflection surface area 88 is located on the same side of the reflective lens 74 as the first reflection surface area 80 and the third reflection surface area 84. The fifth reflection surface area 88 is located between the third reflection surface area 84 and the exit surface area 78. The fifth reflection surface area 86 is approximately flat.

Mit dem fünften Reflexionsflächenbereich 88 wird von dem vierten Reflexionsflächenbereich 86 kommendes Licht durch den Austrittsflächenbereich 78 der reflektive Linse 74 zu dem optischen Sensor 24 umgelenkt.With the fifth reflection surface area 88 , light coming from the fourth reflection surface area 86 is deflected through the exit surface area 78 of the reflective lens 74 to the optical sensor 24 .

Die reflektive Linse 74 lenkt das aus dem Überwachungsbereich 16 kommende Licht zur umgelenkten optischen Achse 44 am Ausgang 46 um. Die umgelenkte optische Achse 44 verläuft senkrecht zur Bildebene 54 des optischen Sensors 24.The reflective lens 74 deflects the light coming from the surveillance area 16 to the deflected optical axis 44 at the exit 46 . The deflected optical axis 44 runs perpendicular to the image plane 54 of the optical sensor 24.

Die reflektive Linse 74 ist mechanisch robust. Da die reflektive Linse 74 aus einem einzigen Teil besteht und aus einem Material gefertigt ist, gibt es keine Probleme mit unterschiedlichen thermischen Verformungen der verschiedenen Materialien, wie es bei Abbildungssystemen mit mehreren Linsen der Fall ist. Daher sind die Auswirkungen der thermischen Deformationen viel besser vorhersehbar und eine Ausrichtung kann vereinfacht werden. Ferner ist die reflektive Linse 74 achromatisch. Eine Korrektur von chromatischen Aberrationen ist daher nicht erforderlich.The reflective lens 74 is mechanically robust. Because the reflective lens 74 is a single piece and is made of one material, there are no problems with differential thermal deformation of the different materials, as is the case with multi-lens imaging systems. Therefore, the effects of the thermal deformations are much more predictable and alignment can be simplified. Furthermore, the reflective lens 74 is achromatic. A correction of chromatic aberrations is therefore not necessary.

Die 10 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines optischen Abbildungssystems 22 mit einer optischen Umlenkeinrichtung 40 einer optischen Detektionsvorrichtung 12. Die Elemente, die denen des vierten Ausführungsbeispiels aus der 8 ähnlich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vierten Ausführungsbeispiel dadurch, dass anstelle des Monolithen mit mehreren Reflexionsflächenbereichen exemplarisch drei separate Spiegel 180, 182 und 184 als Reflexionsflächen verwendet werden. Die Spiegel 180, 182 und 184 sind nach der Ausrichtung relativ zueinander in einer hier nicht interessierenden Weise fixiert.the 10 shows a fifth exemplary embodiment of an optical imaging system 22 with an optical deflection device 40 of an optical detection device 12. The elements which are those of the fourth exemplary embodiment from FIG 8th are similar are provided with the same reference numerals. The fifth exemplary embodiment differs from the fourth exemplary embodiment in that, instead of the monolith with a plurality of reflection surface areas, three separate mirrors 180, 182 and 184 are used as reflection surfaces. The mirrors 180, 182 and 184 are fixed relative to each other in a manner not of interest here after alignment.

Der erste Spiegel 180 befindet sich gegenüber dem Lichteinlass 38 des optischen Abbildungssystems 22 auf der optischen Eintrittsachse 36. Der erste Spiegel 180 hat von dem Lichteinlass 38 aus betrachtet eine konvexe Oberfläche. Die Oberfläche des ersten Spiegels 180 ist gegenüber der optischen Eintrittsachse 36 geneigt.The first mirror 180 is located opposite the light inlet 38 of the imaging optical system 22 on the entrance optical axis 36. The first mirror 180 has a convex surface when viewed from the light inlet 38. FIG. The surface of the first mirror 180 is inclined with respect to the entrance optical axis 36 .

Mit dem ersten Spiegel 180 wird vom Lichteinlass 38 kommendes Licht zu dem zweiten Spiegel 182 umgelenkt. Ferner wird das umgelenkte Licht aufgeweitet. Der zweite Spiegel 182 befindet sich außerhalb der optischen Eintrittsachse 36. Der zweite Spiegel 182 hat vom ersten Spiel 180 aus betrachtet eine konkave Oberfläche.Light coming from the light inlet 38 is deflected to the second mirror 182 by the first mirror 180 . Furthermore, the deflected light is expanded. The second mirror 182 is located off the entrance optical axis 36. The second mirror 182 has a concave surface when viewed from the first clearance 180. FIG.

Mit dem zweiten Spiegel 182 wird von dem ersten Spiegel 180 kommendes Licht zu dem dritten Spiegel 184 umgelenkt. Ferner wird das umgelenkte Licht parallel ausgerichtet. Der dritte Spiegel 184 befindet sich außerhalb der optischen Eintrittsachse 36 auf der dem zweiten Spiegel 182 gegenüberliegenden Seite. Der dritte Spiegel 182 hat vom zweiten Spiegel 182 aus betrachtet eine konkave Oberfläche.Light coming from the first mirror 180 is deflected to the third mirror 184 by the second mirror 182 . Furthermore, the deflected light is aligned in parallel. The third mirror 184 is located outside of the entrance optical axis 36 on the opposite side of the second mirror 182 . The third mirror 182 has a concave surface when viewed from the second mirror 182 .

Mit dem dritten Spiegel 184 wird vom zweiten Spiegel 182 kommendes Licht umgelenkt und auf den optischen Sensor 24 fokussiert. Eine Verbindungslinie zwischen dem Zentrum des dritten Spiegels 184 und dem Zentrum des optischen Sensors 24 definiert die umgelenkte optische Achse 44. Die umgelenkte optische Achse 44 erstreckt sich senkrecht zur Bildebene 54 des optischen Sensors 24.Light coming from the second mirror 182 is deflected by the third mirror 184 and focused onto the optical sensor 24 . A connecting line between the center of the third game gels 184 and the center of the optical sensor 24 defines the deflected optical axis 44. The deflected optical axis 44 extends perpendicularly to the image plane 54 of the optical sensor 24.

10 bis 15 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel einer optischen Umlenkeinrichtung 40 für eine optische Detektionsrichtung 12. Die Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 2 und 3 ähnlich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die optische Umlenkeinrichtung 40 als ein Abschnitt eines Abdeck-Lichtmoduls 90 realisiert ist. Der optische Sensor 24 ist an dem Abdeck-Lichtmodul 90 angebracht. Der optische Sensor 24 bildet mit dem Abdeck-Lichtmodul 90 eine optische Sensoreinheit für die optische Detektionsvorrichtung 12. 10 until 15 show a sixth exemplary embodiment of an optical deflection device 40 for an optical detection direction 12. The elements which are identical to those of the first exemplary embodiment from FIGS 2 and 3 are similar are provided with the same reference numerals. The sixth exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the optical deflection device 40 is implemented as a section of a covering light module 90 . The optical sensor 24 is attached to the cover light module 90 . Optical sensor 24 forms an optical sensor unit for optical detection device 12 with cover light module 90.

Das Abdeck-Lichtmodul 90 besteht aus lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Glas oder Plastik. Der optische Sensor 24 ist am Ausgang der Umlenkeinrichtung 40 an fünf Seiten umgeben. Die sechste Seite des optischen Sensors 24 ist mit dem Träger 26 verbunden.The cover light module 90 is made of light-transmitting material such as glass or plastic. The optical sensor 24 is surrounded on five sides at the exit of the deflection device 40 . The sixth side of the optical sensor 24 is connected to the carrier 26 .

Das Abdeck-Lichtmodul 90 ist annähernd keilförmig. Der Einlass 92 des Abdeck-Lichtmoduls 90 ist zur Bildebene 54 des optischen Sensors 24 geneigt. Die optische Eintrittsachse 36 verläuft senkrecht zum Einlass 92. Die umgelenkte optische Achse 44 ist senkrecht zur Bildebene 54 des optischen Sensors 24.The cover light module 90 is approximately wedge-shaped. The inlet 92 of the cover light module 90 is inclined to the image plane 54 of the optical sensor 24 . The entrance optical axis 36 is perpendicular to the inlet 92. The deflected optical axis 44 is perpendicular to the image plane 54 of the optical sensor 24.

Der optische Sensor 24 ist mittels einer dichten Verbindung an dem Abdeck-Lichtmodul 90 angeordnet. Beispielsweise kann der optische Sensor 24 in das Abdeck-Lichtmodul 90 eingegossen, eingesteckt und/oder eingeklebt sein. Auf diese Weise bleibt der optische Sensor 24 in einer sauberen Umgebung. Die Form, Dimension und optische Eigenschaft des Abdeck-Lichtmoduls 90 bewirken, dass die Verschmutzungsumgebung hinter dem Abdeck-Lichtmodul 90 minimale oder vernachlässigbare Auswirkungen auf die Bildqualität hat, die immer noch den Anforderungen an die Bildqualität entspricht. Zusätzlich oder alternativ kann das Abdeck-Lichtmodul 90 an dem Träger 26 befestigt sein.The optical sensor 24 is arranged on the cover light module 90 by means of a sealed connection. For example, the optical sensor 24 can be cast, inserted and/or glued into the covering light module 90 . In this way, the optical sensor 24 remains in a clean environment. The shape, dimension and optical property of the cover light module 90 causes the pollution environment behind the cover light module 90 to have minimal or negligible impact on the image quality that still meets the image quality requirements. Additionally or alternatively, the cover light module 90 can be attached to the carrier 26 .

Die Verbindung des optischen Sensors 24 und des Abdeck-Lichtmoduls 90 kann vor dem Montagevorgang des optischen Sensors 24 und des Träger 26 erfolgen. Auf diese Weise kann der optische Sensor 24 während des Montagevorgangs bereits mit dem Abdeck-Lichtmodul 90 geschützt werden. Alternativ kann die Verbindung des optischen Sensors 24 und des Abdeck-Lichtmoduls 90 nach dem Montagevorgang des optischen Sensors 24 und des Trägers 26 erfolgen.The connection of the optical sensor 24 and the cover light module 90 can take place before the assembly process of the optical sensor 24 and the carrier 26 . In this way, the optical sensor 24 can already be protected with the covering light module 90 during the assembly process. Alternatively, the optical sensor 24 and the cover light module 90 can be connected after the optical sensor 24 and the carrier 26 have been assembled.

Später kann der optische Sensor 24 mit dem Abdeck-Lichtmodul 90 vor Verschmutzung, beispielsweise Feuchtigkeit und Staub, geschützt werden. Je weiter entfernt die Verschmutzung ist, desto weniger Fehler erscheinen im endgültigen Bild auf dem optischen Sensor 24.The optical sensor 24 can later be protected against contamination, for example moisture and dust, with the covering light module 90 . The further away the contamination is, the fewer errors appear in the final image on the optical sensor 24.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102008027307 A1 [0005]

Claims

Optical detection device (12) for monitoring a monitoring area (16) surrounding a vehicle (10), having at least one optical imaging system (22) for imaging light (50) from the monitoring area (16) onto at least one optical sensor (24) and having at least one optical sensor (24) for converting light (50) into electrical signals, characterized in that at least one optical deflection device (40) in the beam path (42) between the light (50) inlet (38) of the at least one optical imaging system ( 22) and the at least one optical sensor (24) is arranged.

Optical detection device claim 1 , characterized in that the at least one optical deflection device (40) comprises at least one refractive optical element and/or at least one reflective optical element (74; 180, 182, 184) and/or at least one diffractive optical element and/or at least one optical prism and/or has at least one optical hologram.

Optical detection device claim 1 or 2 , characterized in that at least one optical imaging system (22) has at least one refractive optical element (34) and/or at least one reflective optical element (74) and/or at least one diffractive optical element.

Optical detection device according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of at least one optical deflection device (40) is integrated into at least one optical imaging system (22) and/or at least part of at least one optical deflection device (40) of at least one part an optical imaging system (22) is separated.

Optical detection device according to one of the preceding claims, characterized in that a deflected optical axis (44) of at least one optical deflection device (40) runs at an angle to the optical entry axis (36) of approximately between 10° and 80° and/or a deflected optical axis (44) of the at least optical deflection device (40) runs approximately perpendicular to an image plane (54) of the at least one optical sensor (24).

Optical detection device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one optical deflection device (40) is at least partially attached to at least one section of the at least one optical imaging system (22) and/or at least one deflection device (40; 74; 90) at least partially is attached to at least one section of at least one optical sensor (24) and/or at least one optical deflection device (40) is attached at least partially to at least one section of at least one carrier (26) of the at least one optical sensor (24).

Optical detection device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one section of at least one optical deflection device (40; 74; 90) covers at least one section of at least one optical sensor (24).

Optical detection device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one optical sensor (24) is attached to at least one carrier (26) for electronic components (28).

Optical detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical detection device (12) is a camera, in particular a vehicle camera and/or a window camera.

Optical imaging system (22) for an optical detection device (12) for monitoring a monitoring area (16) surrounding a vehicle (10), which has at least one optical imaging element (34) for imaging light (50) from the monitoring area (16) onto at least one optical sensor (24), characterized in that the optical imaging system (22) has at least one optical deflection device (40) which is arranged in the beam path (42) of the optical imaging system (22).

Optical sensor unit (90) for an optical detection device (12) for monitoring a monitoring area (16) surrounding a vehicle (10), with at least one optical sensor (24) for converting light (50) into electrical signals, characterized in that the optical sensor unit (90) has at least one optical deflection device (40) which is arranged directly in front of the at least one optical sensor (24).

Vehicle (10) with at least one optical detection device (12) for monitoring a monitoring area (16) surrounding a vehicle (10), the at least one optical detection device (12) having at least one optical imaging system (22) for imaging light (50). the monitoring area (16). has at least one optical sensor (24) and at least one optical sensor (24) for converting light (50) into electrical signals, characterized in that at least one optical deflection device (40) in the optical beam path (42) between the light (50) Inlet (38) of the at least one optical imaging system (22) and the at least one optical sensor (24) is arranged.