DE102021124746A1

DE102021124746A1 - Kameravorrichtung und fahrzeug

Info

Publication number: DE102021124746A1
Application number: DE102021124746.2A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Meyer
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Kameravorrichtung (4) für ein Fahrzeug (1) zur Aufnahme von Bilddaten einer Umgebung des Fahrzeugs (1), aufweisend:
ein Gehäuse (5),
ein Objektiv (6), welches zumindest teilweise in dem Gehäuse (5) angeordnet ist,
eine erste und eine zweite in dem Gehäuse (5) angeordnete Platine (9, 10), wobei eine Haupterstreckungsebene der ersten und zweiten Platine (9, 10) jeweils senkrecht zu einer optischen Achse (O) des Objektivs (6) angeordnet ist,
einen Bildsensor (12), der auf der ersten Platine (9) angebracht ist, und
einen Bildprozessor (13), der auf der ersten oder der zweiten Platine (9, 10) angebracht ist,
wobei ein Abstand (A₂) eines oberen Endes (14) der zweiten Platine (10) von der optischen Achse (O) größer ist als ein Abstand (A₁) eines oberen Endes (15) der ersten Platine (9) von der optischen Achse (O), und wobei das jeweilige obere Ende (14, 15) ein oberes Ende in Bezug auf einen eingebauten Zustand der Kameravorrichtung in dem Fahrzeug (1) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameravorrichtung für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einer solchen Kameravorrichtung.
Fahrzeuge werden zunehmend mit Kameras zur Überwachung der Fahrzeugumgebung ausgestattet. Ein Beispiel ist eine Frontkamera, welche auf der Innenseite der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs angebracht ist und einen Bereich vor dem Fahrzeug überwacht. Üblicherweise handelt es sich dabei um Kameras, bei denen eine Kameraoptik, ein Bildsensor, ein Bildprozessor und eine Fahrzeugschnittstelle in einem Gehäuse integriert sind, das aus Sicht des Fahrers hinter dem Rückspiegel angeordnet ist.
Der Bildsensor ist insbesondere auf einer senkrecht zur optischen Achse der Kameraoptik angeordneten Platine angebracht. Es sind Fahrzeug-Frontkameras bekannt, die nur eine einzige Platine aufweisen, auf der neben dem Bildsensor auch alle anderen notwendigen elektronischen Komponenten wie der Bildprozessor, Speichereinheiten und eine Fahrzeugschnittstelle angeordnet sind. Weiterhin sind Fahrzeug-Frontkameras bekannt, die neben einer senkrecht zur optischen Achse angeordneten Bildsensor-Platine eine weitere Platine aufweisen, auf der die weiteren elektronischen Komponenten wie der Bildprozessor, Speichereinheiten und die Fahrzeugschnittstelle angeordnet sind. Meist ist eine solche zweite Platine horizontal oder leicht geneigt gegenüber einer horizontalen Richtung des Fahrzeugs angeordnet. Weiterhin zeigt die US 2007/0292124 A1 eine Fahrzeugkamera mit zwei gleich großen, parallelen Platinen.
Es ist wünschenswert, den für eine Fahrzeug-Frontkamera benötigten Bauraum an der Innenseite der vorderen Windschutzscheibe möglichst klein zu halten, um die Sicht des Fahrers nicht unnötig einzuschränken.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Kameravorrichtung für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einer solchen Kameravorrichtung zu schaffen.
Demgemäß wird eine Kameravorrichtung für ein Fahrzeug zur Aufnahme von Bilddaten einer Umgebung des Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Kameravorrichtung weist auf:

ein Gehäuse,
ein Objektiv, welches zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet ist,
eine erste und eine zweite in dem Gehäuse angeordnete Platine, wobei eine Haupterstreckungsebene der ersten und zweiten Platine jeweils senkrecht zu einer optischen Achse des Objektivs angeordnet ist,
einen Bildsensor, der auf der ersten Platine angebracht ist, und
einen Bildprozessor, der auf der ersten oder der zweiten Platine angebracht ist,
wobei ein Abstand eines oberen Endes der zweiten Platine von der optischen Achse größer ist als ein Abstand eines oberen Endes der ersten Platine von der optischen Achse, und wobei das jeweilige obere Ende ein oberes Ende in Bezug auf einen eingebauten Zustand der Kameravorrichtung in dem Fahrzeug ist.

Die Kameravorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, hinter einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs montiert zu werden und Bilddaten eines Bereichs vor dem Fahrzeug aufzunehmen.
Dadurch, dass die Kameravorrichtung eine zweite Platine aufweist, können auch auf der zweiten Platine Elektronik-Bauteile angeordnet werden, wodurch die Kameravorrichtung kompakter wird. Dadurch, dass der Abstand des oberen Endes der zweiten Platine von der optischen Achse größer ist als der Abstand des oberen Endes der ersten Platine von der optischen Achse, ist das obere Ende der zweiten Platine im eingebauten Zustand der Kameravorrichtung in dem Fahrzeug höher angeordnet als das obere Ende der ersten Platine. Folglich kann ein Raum unter einer schrägen Windschutzscheibe besser genutzt werden.
Dadurch kann die Kameravorrichtung kompakt gestaltet werden und der von der Kameravorrichtung hinter der Windschutzscheibe verbrauchte Raum klein gehalten werden.
Die Haupterstreckungsebenen der ersten und zweiten Platine sind jeweils senkrecht zur optischen Achse des Objektivs angeordnet. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die erste und zweite Platine parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist die zweite Platine bezogen auf den Bildsensor insbesondere hinter der ersten Platine angeordnet.
Die erste und zweite Platine sind insbesondere elektrisch miteinander verbunden. Dadurch, dass die erste und zweite Platine parallel zueinander angeordnet sind, kann eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und zweiten Platine besonders einfach gestaltet werden. Beispielsweise kann sie durch einen Steckverbinder realisiert werden.
Weiterhin weist die Kameravorrichtung beispielsweise ein weiteres Verbindungselement zum Verbinden der Kameravorrichtung mit einem fahrzeugseitigen Verbindungselement auf. Das weitere Verbindungselement der Kameravorrichtung ist zum Beispiel auch ein Steckverbinder. Das fahrzeugseitige Verbindungselement ist zum Beispiel ein fahrzeugseitiger Steckverbinder.
Dadurch, dass die Kameravorrichtung die zweite Platine aufweist, kann zudem die erste Platine mit dem Bildsensor besser vor einer Positionsverschiebung geschützt werden, da zwischen ihr und beispielsweise einem Steckverbinder zum Verbinden der Kameravorrichtung mit einem fahrzeugseitigen Steckverbinder die zweite Platine angeordnet ist. Eine hohe Positionsgenauigkeit der ersten Platine mit dem Bildsensor relativ zu dem Kameraobjektiv ist insbesondere bei einer hochauflösenden Kamera von entscheidender Bedeutung für die Abbildungsqualität.
Die Kameravorrichtung ist dazu eingerichtet, Bilddaten einer Umgebung des Fahrzeugs, beispielsweise eines Bereichs vor dem Fahrzeug, aufzunehmen. Die Kameravorrichtung ist beispielsweise dazu eingerichtet, Bilddaten eines zentral vor dem Fahrzeug liegenden Bereichs aufzunehmen. Insbesondere ist die Kameravorrichtung dazu eingerichtet, Bilder und/oder Videos eines Bereichs vor dem Fahrzeug aufzunehmen. Die Kameravorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, einen Überwachungsbereich vor dem Fahrzeug zu überwachen. Insbesondere können ruhende oder bewegte Objekte in der vorderen Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden, wie beispielsweise Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten (z. B. Schlaglöcher oder Steine), Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen oder Freiräume (z. B. Parklücken).
Die Kameravorrichtung kann zum Beispiel für verschiedene Fahrunterstützungsfunktionen verwendet werden, wie beispielsweise für eine Geschwindigkeitsassistenz (adaptive Geschwindigkeitsregelung, Abstandsregelung, ACC: Adaptive Cruise Control), eine Lichtassistenz, eine Fernlichtassistenz, eine Spurassistenz, eine Spurhalteassistenz (LKA: Lane Keep Assist), eine Spurwechselassistenz, eine Notbremsassistenz (AEB: Automatic Emergency Braking), eine Lenkassistenz, eine Notlenkassistenz (AES: Automatic Emergency Steering), eine Stauassistenz (TJA: Traffic Jam Assist), einen Staupiloten (TJP, Traffic Jam Pilot), eine Autobahnassistenz (HWA, Highway Assist) und/oder einen Staupiloten (TJP, Traffic Jam Pilot).
Die Kameravorrichtung kann zum Beispiel für verschiedene Fahrunterstützungsfunktionen mit einem SAE-Automatisierungsgrad 1, 2, 3, 4 oder 5 verwendet werden. Die Kameravorrichtung kann zum Beispiel für Fahrunterstützungsfunktionen zum autonomen Fahren oder semi-autonomen Fahren verwendet werden, wobei das Fahrzeug teilautomatisch oder vollautomatisch gefahren/gesteuert wird.
Das SAE-Klassifikationssystem, das auf sechs verschiedenen Automatisierungsgraden basiert, wurde 2014 von SAE International, einer Standardisierungsorganisation für Kraftfahrzeuge, als J3016, „Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems“ veröffentlicht. Es berücksichtigt das Maß des erforderlichen Eingreifens des Systems und der erforderlichen Aufmerksamkeit des Fahrers. Die SAE Automatisierungsgrade reichen von Stufe 0, die einem vollständig manuellen System entspricht, bis Stufe 5, die einem vollautomatischen System entspricht, bei der kein Fahrer mehr erforderlich ist. Ein autonomes Fahrzeug (auch als fahrerloses Auto, selbstfahrendes Auto und robotisches Auto bekannt) ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und ohne menschliche Eingabe zu navigieren und es entspricht dem SAE-Automatisierungsgrad 5.
Das Fahrzeug ist zum Beispiel ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen und/oder ein Bus. Die Kameravorrichtung kann auch in Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder zumindest teilautonom betrieben werden können.
Die Kameravorrichtung weist den Bildsensor im Strahlengang des Objektivs auf. Der Bildsensor ist zum Beispiel eine CCD-Kamera (Charged Coupled Device) oder ein CMOS-Sensor. Beispielsweise ist der Bildsensor ein in CMOS-Technologie realisierter Aktiv-Pixel-Sensor (CMOS-APS, CMOS active pixel sensor).
Die Kameravorrichtung weist den Bildprozessor (z.B. Videoprozessor) auf. Der Bildprozessor ist insbesondere dazu eingerichtet, Bilddaten und/oder Videodaten, die mittels des Objektivs und des Bildsensors aufgenommen wurden, zu verarbeitet.
Der Bildsensor und der Bildprozessor sind jeweils insbesondere elektronische Bauteile, die auf der jeweiligen Platine montiert sind.
Die Kameravorrichtung weist insbesondere alle für eine Bildaufnahme und -verarbeitung erforderlichen optischen und elektronischen Komponenten innerhalb des Gehäuses auf. Insbesondere weist die Kameravorrichtung innerhalb ihres Gehäuses die Abbildungsoptik (Objektiv), den Bildsensor und den Bildprozessor auf. Zudem kann die Kameravorrichtung innerhalb ihres Gehäuses (z. B. auf der ersten oder zweiten Platine) beispielsweise auch weitere elektronische Komponenten aufweisen. Zum Beispiel kann die Kameravorrichtung auch einen oder mehrere Speichereinheiten aufweisen, um aufgenommene Bilddaten und/oder Videodaten zu speichern. Auf der/den Speichereinheit(en) können auch andere Informationen gespeichert werden, wie beispielsweise aus den aufgenommenen Bild-/Videodaten abgeleitete Analyseergebnisse, vorbestimmte Werte und/oder Programmcodes. Zum Beispiel kann die Kameravorrichtung auch eine Steuereinrichtung (Mikrocontroller) aufweisen zur Steuerung des Objektivs, des Bildsensors, des Bildprozessors und/oder anderer Einheiten der Kameravorrichtung. Auch die Speichereinheiten und Steuereinrichtung sind beispielsweise elektronische Bauteile, die auf der jeweiligen Platine montiert sind.
Das Gehäuse der Kameravorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, an einer Innenseite eines Fensters des Fahrzeugs angebracht zu werden. Das Gehäuse der Kameravorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, an einer Innenseite einer vorderen Windschutzscheibe des Fahrzeugs angebracht zu werden. Das Fenster, beispielsweise die vordere Windschutzscheibe, ist insbesondere aus Glas.
Die Kameravorrichtung umfasst beispielsweise Befestigungsmittel zur Anbringung des Gehäuses an dem Fenster (z.B. der vorderen Windschutzscheibe). Die Befestigungsmittel weisen zum Beispiel eine Anbringungsfläche auf. Die Anbringungsfläche ist zum Beispiel eine Klebefläche, welche dazu eingerichtet ist, an der Innenseite des Fensters (z.B. der vorderen Windschutzscheibe) angeklebt zu werden.
Die Anbringungsfläche ist beispielsweise eine äußere Fläche des Gehäuses. Die Kameravorrichtung kann auch eine Halterung zur Anbringung des Gehäuses an dem Fenster (z.B. der vorderen Windschutzscheibe) aufweisen. In diesem Fall ist die Anbringungsfläche beispielsweise eine äußere Fläche der Halterung. Wenn die Kameravorrichtung eine Halterung zur Anbringung des Gehäuses an dem Fenster aufweist, wird das Gehäuse der Kameravorrichtung beispielsweise an die Halterung geklemmt und/oder geklipst. Weiterhin wird die Halterung beispielsweise an dem Fenster angeklebt. Das Gehäuse und/oder die Halterung kann beispielsweise auch ein elastisches Element aufweisen zum Andrücken des Gehäuses an das Fenster.
Der eingebaute Zustand der Kameravorrichtung in dem Fahrzeug kann insbesondere an den Befestigungsmitteln erkannt werden. Insbesondere kann eine Einbau-Orientierung der Kameravorrichtung an den Befestigungsmitteln erkannt werden. Das jeweilige obere Ende der ersten und zweiten Platine ist insbesondere ein oberes Ende in Bezug auf den Einbauzustand der Kameravorrichtung in dem Fahrzeug.
Der Abstand des oberen Endes der zweiten Platine von der optischen Achse und der Abstand des oberen Endes der ersten Platine von der optischen Achse sind jeweils insbesondere Lotstrecken, d.h. jeweils eine Strecke, die auf der optischen Achse senkrecht steht. Mit anderen Worten sind der Abstand des oberen Endes der zweiten Platine von der optischen Achse und der Abstand des oberen Endes der ersten Platine von der optischen Achse jeweils die kürzesten Abstände von dem jeweiligen oberen Ende zu der optischen Achse.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Abmessung der zweiten Platine in ihrer Haupterstreckungsebene größer als eine Abmessung der ersten Platine in ihrer Haupterstreckungsebene.
Dadurch steht auf der zweiten Platine insbesondere mehr Raum zur Anbringung elektronischer Bauteile zur Verfügung als auf der ersten Platine.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist sowohl die erste Platine als auch die zweite Platine in ihrer jeweiligen Haupterstreckungsebene eine Höhe in Richtung des jeweiligen oberen Endes und eine dazu senkrechte Breite auf. Weiterhin ist die Höhe der zweiten Platine größer als die Höhe der ersten Platine. Ferner ist die Kameravorrichtung dazu eingerichtet, derart in dem Fahrzeug eingebaut zu werden, dass die Breite der ersten und zweiten Platine jeweils parallel zu einer Breitenrichtung des Fahrzeugs verläuft.
Dadurch steht auf der zweiten Platine insbesondere mehr Raum in Höhenrichtung der Platine zur Anbringung elektronischer Bauteile zur Verfügung als auf der ersten Platine. Da außerdem das obere Ende der zweiten Platine im eingebauten Zustand der Kameravorrichtung im Fahrzeug höher angeordnet ist als das obere Ende der ersten Platine, kann mehr Raum zur Anbringung elektronischer Bauteile auf der Platine zur Verfügung gestellt werden, ohne dass die zweite Platine und damit das Gehäuse der Kameravorrichtung im Fahrzeug zu weit nach unten vorsteht. Damit kann insbesondere verhindert werden, dass ein Blickfeld eines Fahrers des Fahrzeugs durch die Kameravorrichtung zu sehr eingeschränkt wird.
Die Höhe der ersten Platine bzw. der zweiten Platine ist insbesondere die Summe des Abstands ihres oberen Endes von der optischen Achse und eines Abstands ihres unteren Endes von der optischen Achse.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt ein Verhältnis der Höhe der zweiten Platine zu der Breite der zweiten Platine 1/2 oder kleiner, 1/3 oder kleiner und/oder 1/4 oder kleiner.
Dadurch kann die zweite Platine so breit wie möglich gestaltet werden, ohne dass das Gehäuse der Kameravorrichtung zu weit nach unten hervorsteht. Insbesondere kann die Kameravorrichtung vorteilhafterweise (z.B. vollständig) hinter einem Rückspiegel des Fahrzeugs angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kameravorrichtung Befestigungsmittel auf zur Befestigung an einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Außerdem ist das jeweilige obere Ende der ersten und zweiten Platine zwischen der optischen Achse und den Befestigungsmitteln angeordnet.
Insbesondere dienen die Befestigungsmittel zur Anbringung des Gehäuses der Kameravorrichtung an einer Innenseite der vorderen Windschutzscheibe des Fahrzeugs. Die vordere Windschutzscheibe ist insbesondere gegenüber einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs geneigt. Die vordere Windschutzscheibe ist insbesondere gegenüber der vertikalen Richtung des Fahrzeugs um 20° oder mehr und/oder 30° oder mehr geneigt.
Die Befestigungsmittel weisen zum Beispiel eine Anbringungsfläche auf, welche dazu eingerichtet ist, an der schräg verlaufenden Innenseite der vorderen Windschutzscheibe angebracht zu werden. Die Anbringungsfläche ist beispielsweise eine Klebefläche, welche dazu eingerichtet ist, an der Innenseite der vorderen Windschutzscheibe angeklebt zu werden.
Die Anbringungsfläche ist beispielsweise eine äußere Fläche des Gehäuses. Die Kameravorrichtung kann auch eine Halterung zur Anbringung des Gehäuses an der vorderen Windschutzscheibe aufweisen. In diesem Fall ist die Anbringungsfläche beispielsweise eine äußere Fläche der Halterung. Beispielsweise ist die Kameravorrichtung in diesem Fall an die Halterung geklemmt und/oder geklipst und ist die Halterung an ihrer äußeren Fläche an die Windschutzscheibe geklebt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kameravorrichtung einen Spannungsregler zur Regelung einer Eingangsspannung des Bildsensors auf, der auf der ersten Platine angebracht ist.
Dadurch, dass ein für den Bildsensor erforderlicher Spannungsregler auf der ersten Platine (d.h. der Bildsensorplatine) angeordnet ist - und nicht, wie herkömmlich, auf der zweiten Platine - können die beiden Platinen und damit die Kameravorrichtung noch kompakter gestaltet werden. Damit kann die Kameravorrichtung besser im begrenzten Bauraum (z.B. hinter dem Rückspiegel) untergebracht werden.
Der für den Bildsensor erforderliche Spannungsregler ist insbesondere ein elektronisches Bauteil, das auf der ersten Platine montiert sind.
In dieser Ausführungsform ist der Bildprozessor beispielsweise auf der zweiten Platine angebracht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kameravorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung des Bildsensors und/oder des Bildprozessors und/oder eine Datenübertragungsschnittstellen-Einheit zur Übertragung von Daten an ein Steuersystem des Fahrzeugs auf. Zudem ist/sind die Steuereinheit und/oder die Datenübertragungsschnittstellen-Einheit auf der ersten Platine angebracht.
Dadurch, dass die Steuereinheit und/oder die Datenübertragungsschnittstellen-Einheit auf der ersten Platine (d.h. der Bildsensorplatine) angeordnet ist - und nicht, wie herkömmlich, auf der zweiten Platine - können die beiden Platinen und damit die Kameravorrichtung als Ganzes noch kompakter gestaltet werden.
Die Steuereinheit und/oder die Datenübertragungsschnittstellen-Einheit sind insbesondere elektronische Bauteile, die auf der ersten Platine montiert sind.
Die Steuereinheit ist, zum Beispiel, eine Hauptsteuereinheit (Master-Steuereinheit) der Kameravorrichtung. Die Steuereinheit ist, zum Beispiel, dazu eingerichtet, Funktionen des Bildsensors und/oder des Bildprozessors (z.B. Videoprozessors) zu steuern.
Die Datenübertragungsschnittstellen-Einheit, zum Beispiel ein Bussystem, ist, insbesondere dazu eingerichtet, mittels des Objektivs und des Bildsensors aufgenommene Daten und mittels des Bildprozessors verarbeitete Daten an andere Systeme des Fahrzeugs zu übertragen. Zum Beispiel können mittels der Datenübertragungsschnittstellen-Einheit Daten an ein Bussystem des Fahrzeugs, an eine zentrale Recheneinheit (ECU) des Fahrzeugs und/oder an andere Systeme des Fahrzeugs (wie beispielsweise ein Scheinwerfersystem, ein Lenksystem, ein Bremssystem oder andere Steuersysteme des Fahrzeugs) übertragen werden.
In dieser Ausführungsform ist der Bildprozessor beispielsweise auf der zweiten Platine angebracht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Bildprozessor auf der ersten Platine angebracht.
Beispielsweise ist in dieser Ausführungsform auch eine Speichereinheit zum Speichern von Bilddaten, auf die der Bildprozessor zugreift, auf der ersten Platine angebracht.
Dadurch, dass der Bildprozessor nicht, wie herkömmlich, auf der zweiten Platine, sondern auf der ersten Platine (Bildsensorplatine) angebracht ist, kann die zweite Platine kleiner gestaltet werden. Zudem ist es nicht erforderlich, dass Bild-/Videodaten von der ersten Platine (insbesondere von dem Bildsensor auf der ersten Platine) auf die zweite Platine (insbesondere an einen Bildprozessor auf der zweiten Platine) übertragen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kameravorrichtung einen Spannungsregler zur Regelung einer Eingangsspannung des Bildprozessors auf, der auf der ersten Platine angebracht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kameravorrichtung lediglich eine einzige, mit dem Bildprozessor elektronisch verbundene, externe RAM-Speichereinheit zur Speicherung von Bilddaten auf, und ist die RAM-Speichereinheit auf der ersten oder zweiten Platine angebracht.
Der Bildprozessor ist beispielsweise ein Videoprozessor.
Die RAM-Speichereinheit ist insbesondere eine in Bezug auf den Bildprozessor (z.B. Videoprozessor) externe RAM-Speichereinheit. Mit anderen Worten sind die RAM-Speichereinheit und der Bildprozessor zwei separate elektronische Bauteile.
Beispielsweise ist die RAM-Speichereinheit auf derselben Platine angeordnet wie der Bildprozessor (z.B. Videoprozessor). Beispielsweise sind die RAM-Speichereinheit und der Videoprozessor auf der ersten Platine angeordnet. Alternativ können die RAM-Speichereinheit und der Videoprozessor auch auf der zweiten Platine angeordnet sein.
Durch Verbesserungen der Hardware (interner Speicher, Busse etc.) und der Software (Optimierungen) des Bildprozessors (z. B. Videoprozessor) kann ein besseres Verhältnis zwischen Rechenleistung/Funktionsperformance und Speicherzugriffen auf die externe RAM-Speichereinheit erreicht werden. Dadurch sind eine geringere Speicherbandbreite und somit weniger parallel genutzte Leitungen für diese Zugriffe nötig. Damit kann die Kameravorrichtung mit lediglich einer einzigen RAM-Speichereinheit zur Speicherung von Bilddaten auskommen. Dadurch ist eine kleinere Platinenfläche auf der jeweiligen Platine erforderlich und kann die Kameravorrichtung kompakt im begrenzt vorhandenen Bauraum untergebracht werden.
Die RAM-Speichereinheit ist beispielsweise ein einziger LPDDR4 RAM-Chip mit 32bit breitem Anschluss.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kameravorrichtung eine nicht-flüchtige Flash-Speichereinheit in NAND-Technik auf, die auf der ersten oder zweiten Platine angebracht ist.
Beispielsweise weist die Kameravorrichtung lediglich eine einzige nicht-flüchtige Flash-Speichereinheit in NAND-Technik auf, und ist diese auf der ersten oder zweiten Platine angebracht.
Bei einer Flash-Speichereinheit in NAND-Technik sind insbesondere Einzel-Speicherzellen (Floating-Gate-Transistoren oder Charge-Trapping-Speicherzellen) wie bei einem NAND-Gatter seriell verschaltet. Eine Flash-Speichereinheit in NAND-Technik verfügt insbesondere über eine größere Speicherkapazität und die Einzel-Speicherzellen sind kleiner. Als bei einer Flash-Speichereinheit in NOR-Technik.
Durch Verwendung einer Flash-Speichereinheit in NAND-Technik kann der Platzbedarf auf der jeweiligen Platine deutlich verringert werden im Vergleich zur Verwendung einer Flash-Speichereinheit in NOR-Technik. Zudem kann eine einzige Flash-Speichereinheit in NAND-Technik für die Kameravorrichtung ausreichen.
Dadurch ist eine kleinere Platinenfläche auf der jeweiligen Platine erforderlich.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug mit einer wie vorstehend beschriebenen Kameravorrichtung vorgeschlagen.
Die jeweilige Einheit, insbesondere der Bildsensor, der Bildprozessor, die Speichereinheiten, die Spannungsregler, die Datenschnittstellen-Einheit, ist insbesondere hardwaretechnisch implementiert. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Kameravorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2 zeigt die Kameravorrichtung aus 1 in einer Querschnittsansicht;
3 zeigt eine erste Platine der Kameravorrichtung aus 2 in einer Draufsicht; und
4 zeigt eine zweite Platine der Kameravorrichtung aus 2 in einer Draufsicht.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem Beispiel ein Personenkraftwagen. In anderen Beispielen kann das Kraftfahrzeug 1 auch ein Lastkraftwagen, Bus oder ein anderes Kraftfahrzeug sein. Auf einer Innenseite 2 (2) der vorderen Windschutzscheibe 3 des Kraftfahrzeugs 1 ist eine Kameravorrichtung 4 angebracht. Die Kameravorrichtung 4 in dem Beispiel ist dazu eingerichtet, einen vor dem Fahrzeug 1 liegenden Bereich zu überwachen. Die Kameravorrichtung 4 kann beispielsweise für verschiedene Fahrerassistenzfunktionen verwendet werden, wie beispielsweise für eine Objekterkennung, eine Spurhalteassistenz und eine Fernlichtassistenz.
Die Kameravorrichtung 4 weist ein Gehäuse 5 (2) und einen daraus hervorstehendes Objektiv 6 auf. Die Kameravorrichtung 4 ist an der Innenseite 2 der Windschutzscheibe 3 angebracht. Insbesondere weist die Kameravorrichtung 4 Befestigungsmittel 7 zur Anbringung an der Innenseite 2 der Windschutzscheibe 3 auf. In dem gezeigten Beispiel sind die Befestigungsmittel 7 in Form einer Klebefläche 7 realisiert. Die Klebefläche 7 dient zum Aufbringen von Klebstoff (nicht gezeigt) und zum Ankleben der Klebefläche 7 an der Innenseite 2 der Windschutzscheibe 3.
Wie in 2 gezeigt, kann die Kameravorrichtung 4 auch beispielsweise einen Rahmen oder eine Halterung 8 aufweisen, der/die zum Beispiel haftend an der Windschutzscheibe 3 befestigt ist. Insbesondere ist das Gehäuse 5 in diesem Fall an der Halterung 8 befestigt, beispielsweise an der Halterung 8 eingeklemmt und/oder eingeklipst. In dem Fall, dass die Kameravorrichtung 4 eine Halterung 8 aufweist, kann die Halterung 8 die Befestigungsmittel 7 aufweisen. Zum Beispiel kann die Halterung 8 die Klebefläche 7 aufweisen, welche mittels Klebstoffs an der Innenseite 2 der Windschutzscheibe 3 angeklebt wird.
Die Kameravorrichtung 4 weist außerdem eine erste Platine 9 und eine zweite Platine 10 auf, welche in dem Gehäuse 5 angeordnet sind. Die erste und zweite Platine 9, 10 sind parallel zueinander und in einem Abstand D voneinander angeordnet. Der Abstand D beträgt zum Beispiel zwischen 5 und 12 mm. Weiterhin sind die Haupterstreckungsebene der ersten Platine 9 und die Haupterstreckungsebene der zweiten Platine 10 jeweils senkrecht zu einer optischen Achse O des Objektivs 6 angeordnet. Die erste und zweite Platine 9, 10 sind mittels eines Verbindungselements 11 (z. B. ein Steckverbinder) elektrisch miteinander verbunden.
Die Kameravorrichtung 4 weist einen Bildsensor 12 auf, der auf der ersten Platine 9 (Bildsensorplatine, Bildaufnehmer-Leiterplatte) angebracht ist und sich im Strahlengang des Objektivs 6 befindet. Das Objektiv 6 zusammen mit dem Bildsensor 12 dient zum Beispiel dazu, ein Objektiv und/oder eine Szene vor dem Fahrzeug 1 zu erfassen und auf dem Bildsensor 12 abzubilden. Der Bildsensor 12 ist zum Beispiel eine CCD-Kamera (Charged Coupled Device) oder ein CMOS-Sensor. Beispielsweise ist der Bildsensor 12 ein in CMOS-Technologie realisierter Aktiv-Pixel-Sensor (CMOS-APS, CMOS active pixel sensor). Das Objektiv 6 ist beispielsweise mithilfe eines Objektivhalters (nicht gezeigt) mechanisch an der ersten Platine 9 befestigt, sodass es vor dem Bildsensor 12 angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Abstand zwischen dem Objektiv 6 und dem Bildsensor 12 in den Figuren rein zu Darstellungszwecken größer dargestellt ist als er in der Realität ist.
Die Kameravorrichtung 4 weist außerdem einen Bildprozessor 13 (z.B. Videoprozessor) auf, der auf der ersten oder der zweiten Platine 9, 10 angebracht ist. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist der Bildprozessor 13 auf der zweiten Platine 10 angebracht.
Wie in 2 zu sehen, sind die beiden parallelen Platinen 9 und 10 derart angeordnet, dass ein oberes Ende 14 der zweiten Platine 10 in 2 höher angeordnet ist als ein oberes Ende 15 der ersten Platine 9. Insbesondere ist das obere Ende 14 der zweiten Platine 10 höher in Bezug auf eine Höhenrichtung H (Z-Richtung) in 2 angeordnet als das obere Ende 15 der ersten Platine 9. Die Höhenrichtung H (Z-Richtung) ist insbesondere eine Richtung, die senkrecht zur optischen Achse O orientiert ist und von der optischen Achse O in Richtung der Befestigungsmittel 7 (z. B. Klebefläche 7) zeigt. Im eingebauten Zustand der Kameravorrichtung 4 in dem Fahrzeug 1 ist die Höhenrichtung H (Z-Richtung) beispielsweise eine Richtung, die senkrecht zur optischen Achse O orientiert ist und von der optischen Achse O in Richtung der Windschutzscheibe 3 zeigt.
In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die optische Achse O in dem dargestellten Querschnitt parallel zu einer horizontalen Richtung des Fahrzeugs 1 angeordnet. In diesem Fall ist die Höhenrichtung H parallel zu einer Höhenrichtung des Fahrzeugs 1.
In anderen Beispielen kann die optische Achse O in dem dargestellten Querschnitt auch relativ zur horizontalen Richtung des Fahrzeugs 1 leicht geneigt sein, z. B. um ± 5° oder weniger geneigt sein. In einem solchen Fall wäre die Höhenrichtung H nicht parallel zur Höhenrichtung des Fahrzeugs 1, sondern wäre leicht geneigt zur Höhenrichtung des Fahrzeugs 1.
Die Anordnung der beiden parallelen Platinen 9 und 10 kann auch derart beschrieben werden, dass ein Abstand A₂ (2) des oberen Endes 14 der zweiten Platine 10 von der optischen Achse O größer ist als ein Abstand A₁ des oberen Endes 15 der ersten Platine 9 von der optischen Achse O. Weiterhin ist das jeweilige obere Ende 14, 15 der ersten und zweiten Platine 9, 10 zwischen der optischen Achse O und den Befestigungsmitteln 7 (Klebefläche 7) angeordnet.
Weiterhin weist die Kameravorrichtung 4 beispielsweise ein Verbindungselement 22 (zum Beispiel ein Steckverbinder) zum Verbinden der Kameravorrichtung 4 mit einem fahrzeugseitigen Verbindungselement (nicht gezeigt) auf.
3 zeigt eine Draufsicht auf die erste Platine 9 aus 2. In 3 ist eine Höhe H₁ und eine Breite B₁ der ersten Platine 9 veranschaulicht. Die Höhe H₁ und Breite B₁ sind insbesondere Abmessungen der ersten Platine 9 in ihrer Haupterstreckungsebene (YZ-Ebene in 2 und 3). Die Höhe H₁ ist insbesondere eine Höhe in Richtung des oberen Endes 15 der ersten Platine 9. Weiterhin sind die Höhe H₁ und die Breite B₁ senkrecht zueinander angeordnet. Eine Fläche F₁ (mit F₁ = H₁ × B₁) der ersten Platine 9 definiert eine Größe bzw. Abmessung S₁ der ersten Platine 9 in ihrer Haupterstreckungsebene.
4 zeigt eine Draufsicht auf die zweite Platine 10 aus 2. In 4 ist eine Höhe H₂ und eine Breite B₂ der zweiten Platine 10 veranschaulicht. Die Höhe H₂ und Breite B₂ sind insbesondere Abmessungen der zweiten Platine 10 in ihrer Haupterstreckungsebene (YZ-Ebene in 2 und 3). Die Höhe H₂ ist insbesondere eine Höhe in Richtung des oberen Endes 14 der zweiten Platine 10. Weiterhin sind die Höhe H₂ und die Breite B₂ senkrecht zueinander angeordnet. Eine Fläche F₂ (mit F₂ = H₂ × B₂) der zweiten Platine 10 definiert eine Größe bzw. Abmessung S₂ der zweiten Platine 10 in ihrer Haupterstreckungsebene.
Die Kameravorrichtung 4 ist insbesondere dazu eingerichtet, derart in dem Fahrzeug 1 eingebaut zu werden, dass die Breite B₁, B₂ der ersten und zweiten Platine 9, 10 jeweils parallel zu einer Breitenrichtung R (1) des Fahrzeugs 1 verlaufen.
Außerdem ist die Abmessung S₂ (z. B. die Fläche F₂) der zweiten Platine 10 insbesondere größer als die Abmessung S₁ (z. B. die Fläche F₁) der ersten Platine 9. Weiterhin ist die Höhe H₂ der zweiten Platine 10 insbesondere größer als die Höhe H₁ der ersten Platine 9. Ferner beträgt beispielsweise ein Verhältnis der Höhe H₂ der zweiten Platine 10 zu der Breite B₂ der zweiten Platine 10 1/2 oder kleiner, 1/3 oder kleiner und/oder 1/4 oder kleiner.
In Ausführungsformen können auf der ersten Platine 9 zusätzlich zu dem Bildsensor 12 noch weitere elektronische Bauteile angeordnet sein. Beispielsweise kann auf der ersten Platine 9 auch ein Spannungsregler 16 (3) zur Regelung einer Eingangsspannung des Bildsensors 12 angebracht sein. Beispielsweise kann auf der ersten Platine 9 auch eine Steuereinheit 17 zur Steuerung des Bildsensors 12 und/oder des Bildprozessors 13 angebracht sein. Beispielsweise kann auf der ersten Platine 9 auch eine Datenübertragungsschnittstellen-Einheit 18 zur Übertragung von Daten an ein Steuersystem (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 1 angeordnet sein.
In dem gezeigten Beispiel in 2 ist der Bildprozessor 13 auf der zweiten Platine 10 angebracht. Außerdem ist auch ein Spannungsregler 19 zur Regelung einer Eingangsspannung des Bildprozessors 13 auf der zweiten Platine 10 angebracht. Obwohl in den Abbildungen nicht gezeigt, kann der Bildprozessor 13 in anderen Beispielen jedoch auch auf ersten Platine 9 angebracht sein. In diesem Fall kann auch der Spannungsregler 19 zur Regelung der Eingangsspannung des Bildprozessors 13 auf der ersten Platine 9 angebracht sein.
Die Kameravorrichtung 4 weist ferner eine oder mehrere Speichereinheiten 20, 21 (2) auf zur Speicherung von Bilddaten und anderer Informationen. In dem gezeigten Beispiel in 2 sind die eine oder mehrere Speichereinheiten 20, 21 auf der zweiten Platine 10 angebracht. Obwohl in den Abbildungen nicht gezeigt, können eine, mehrere oder alle der Speichereinheiten 20, 21 in anderen Beispielen auch auf ersten Platine 9 angebracht sein.
Die Speichereinheiten 20, 21 umfassen beispielsweise lediglich eine einzige RAM-Speichereinheit 20 zur Speicherung von Bilddaten. Weiterhin umfassen die Speichereinheiten 20, 21 beispielsweise eine nicht-flüchtige Flash-Speichereinheit 21 in NAND-Technik.
Die beschriebene Kameravorrichtung 4 kann vorteilhafterweise besonders kompakt gestaltet werden, so dass die Kameravorrichtung 4 hinter der Windschutzscheibe 3 nur einen relativ kleinen Raum einnimmt. Außerdem ist Kameravorrichtung 4 aufgrund der parallelen Platinen 9, 10 besonders einfach zusammenzubauen und es werden Positionsverschiebungen der Bildsensorplatine 9, die zu einer Verschlechterung von Abbildungseigenschaften führen können, reduziert.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Innenseite
3: Fenster (Windschutzscheibe)
4: Kameravorrichtung
5: Gehäuse
6: Objektiv
7: Befestigungsmittel
8: Halterung
9: erste Platine
10: zweite Platine
11: Verbindungselement
12: Bildsensor
13: Bildprozessor
14: oberes Ende
15: oberes Ende
16: Spannungsregler
17: Steuereinheit
18: Datenübertragungsschnittstellen-Einheit
19: Spannungsregler
20: Speichereinheit
21: Speichereinheit
22: Verbindungselement
A1: Abstand
A2: Abstand
B1: Breite
B2: Breite
D: Abstand
F1: Fläche
F2: Fläche
H: Richtung
H1: Höhe
H2: Höhe
O: optische Achse
R: Richtung
S1: Abmessung
S2: Abmessung
X: Richtung
Y: Richtung
Z: Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20070292124 A1 [0003]

Claims

Kameravorrichtung (4) für ein Fahrzeug (1) zur Aufnahme von Bilddaten einer Umgebung des Fahrzeugs (1), aufweisend: ein Gehäuse (5), ein Objektiv (6), welches zumindest teilweise in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, eine erste und eine zweite in dem Gehäuse (5) angeordnete Platine (9, 10), wobei eine Haupterstreckungsebene der ersten und zweiten Platine (9, 10) jeweils senkrecht zu einer optischen Achse (O) des Objektivs (6) angeordnet ist, einen Bildsensor (12), der auf der ersten Platine (9) angebracht ist, und einen Bildprozessor (13), der auf der ersten oder der zweiten Platine (9, 10) angebracht ist, wobei ein Abstand (A₂) eines oberen Endes (14) der zweiten Platine (10) von der optischen Achse (O) größer ist als ein Abstand (A₁) eines oberen Endes (15) der ersten Platine (9) von der optischen Achse (O), und wobei das jeweilige obere Ende (14, 15) ein oberes Ende in Bezug auf einen eingebauten Zustand der Kameravorrichtung in dem Fahrzeug (1) ist.
Kameravorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Abmessung (S₂) der zweiten Platine (10) in ihrer Haupterstreckungsebene größer ist als eine Abmessung (S₁) der ersten Platine (9) in ihrer Haupterstreckungsebene.
Kameravorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sowohl die erste Platine (9) als auch die zweite Platine (10) in ihrer jeweiligen Haupterstreckungsebene eine Höhe (H₁, H₂) in Richtung des jeweiligen oberen Endes (14, 15) und eine dazu senkrechte Breite (B₁, B₂) aufweisen, die Höhe (H₂) der zweiten Platine (10) größer ist als die Höhe (H₁) der ersten Platine (9), und die Kameravorrichtung dazu eingerichtet ist, derart in dem Fahrzeug (1) eingebaut zu werden, dass die Breite (B₁, B₂) der ersten und zweiten Platine (9, 10) jeweils parallel zu einer Breitenrichtung (R) des Fahrzeugs (1) verläuft.
Kameravorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Verhältnis der Höhe (H₂) der zweiten Platine (10) zu der Breite (B₂) der zweiten Platine (10) 1/2 oder kleiner, 1/3 oder kleiner und/oder 1/4 oder kleiner beträgt.
Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend Befestigungsmittel (7) zur Befestigung an einer Windschutzscheibe (3) des Fahrzeugs (1), wobei das jeweilige obere Ende (14, 15) der ersten und zweiten Platine (9, 10) zwischen der optischen Achse (O) und den Befestigungsmitteln (7) angeordnet ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Spannungsregler (16) zur Regelung einer Eingangsspannung des Bildsensors (12), der auf der ersten Platine (9) angebracht ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Steuereinheit (17) zur Steuerung des Bildsensors (12) und/oder des Bildprozessors (13) und/oder eine Datenübertragungsschnittstellen-Einheit (18) zur Übertragung von Daten an ein Steuersystem des Fahrzeugs (1), wobei die Steuereinheit (17) und/oder die Datenübertragungsschnittstellen-Einheit (18) auf der ersten Platine (9) angebracht ist/sind.
Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bildprozessor (12) auf der ersten Platine (9) angebracht ist.
Kameravorrichtung nach Anspruch 8, aufweisend einen Spannungsregler (19) zur Regelung einer Eingangsspannung des Bildprozessors (13), der auf der ersten Platine (9) angebracht ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend lediglich eine einzige, mit dem Bildprozessor elektronisch verbundene, externe RAM-Speichereinheit (20) zur Speicherung von Bilddaten, wobei die RAM-Speichereinheit (20) auf der ersten oder zweiten Platine (9, 10) angebracht ist.
Kameravorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine nicht-flüchtige Flash-Speichereinheit (21) in NAND-Technik, die auf der ersten oder zweiten Platine (9, 10) angebracht ist.
Fahrzeug (1) mit einer Kameravorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1-11.