DE112018000331T5 - Kompaktes Kameramodul für Insassenüberwachungssystem - Google Patents

Kompaktes Kameramodul für Insassenüberwachungssystem Download PDF

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DE112018000331T5
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Nicholas Frederick
Michael Fleschner
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Joyson Safety Systems Acquisition LLC
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Joyson Safety Systems Acquisition LLC
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/55Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/0977Reflective elements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/54Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils

Abstract

Ein Kameramodul für ein Insassenüberwachungssystem wird offenbart. Das Kameramodul beinhaltet ein Gehäuse mit einer Innenkammer und einer Öffnung auf einer Oberfläche. Ein Bildsensor ist innerhalb der Kammer positioniert und mit der Öffnung ausgerichtet. Eine Linse ist zwischen dem Bildsensor und der Öffnung entlang einer optischen Achse positioniert, um Licht, das in die Öffnung eintritt, auf den Bildsensor zu fokussieren. Um Licht aus einem Sichtfeld, das nicht entlang der optischen Achse liegt, in die Öffnung zu reflektieren, beinhaltet das Kameramodul einen planaren Reflektor, der sich in einem Winkel von der Oberfläche des Gehäuses und über die Öffnung erstreckt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 9. Januar 2017 eingereichten US Provisional Application Nr. 62/443,880 , die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Insassenüberwachungssystem für ein Fahrzeug. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein kompaktes Kameramodul für die Abbildung des Insassen.
  • HINTERGRUND
  • Verschiedene fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme beinhalten visuelle, akustische und/oder sensorische Warnungen. Viele dieser Warnungen sind eine Reaktion auf äußere Gefahren (z.B. Nähe eines anderen Objekts). In letzter Zeit hat jedoch die Anzahl der möglichen Ablenkungen für einen Fahrer zugenommen (z.B. Mobiltelefone, MP3-Player, interne Displays, usw.). Insassenüberwachungssysteme (z.B. Fahrerüberwachungssysteme, Bedienerüberwachungssysteme) werden immer beliebter, um in Fahrzeuge integriert zu werden, beispielsweise um zu warnen, wenn der Fahrer erkannt wird, dass er sich in einem nicht alarmierten Zustand befindet.
  • In verschiedenen Ausführungen beinhaltet ein Insassenüberwachungssystem (OMS) ein Kameramodul (z.B. Abbildungseinheit, Kameraanordnung) mit einem auf eine Fahrzeugkabine gerichteten Sichtfeld, beispielsweise in Richtung eines oder mehrerer Insassen im Fahrzeug. Das Sichtfeld kann konfiguriert werden, um eine erwartete Position des Insassen einzukapseln. Das OMS beinhaltet auch eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten in elektrischer Verbindung mit der Abbildungseinheit, die ein Bildsignal vom Kameramodul empfängt und verarbeitet, um einen Insassenzustand zu bestimmen und in einigen Ausführungen ein Feedback (z.B. Ausgabe) basierend auf dem bestimmten Insassenzustand bereitzustellen. Eine Ausführung des oben beschriebenen Typs des OMS ist im US-Patent, Seriennummer 9.533.687, mit dem Titel „Occupant Monitoring Systems and Methods“ näher beschrieben, das hierin durch Verweis in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
  • In vorherigen Ausführungen wurden die Schaltung für die Abbildung und Verarbeitung teilweise aufgrund der Ausrichtungsanforderungen für die Abbildung des Insassen auf unterschiedlichen Leiterplatten (PCBs) angeordnet. Eine solche vorherige Ausführung ist in Figur (Fig.) 1 dargestellt.
  • 1 veranschaulicht eine Seitenansicht eines Kameramoduls 101 für ein OMS. Das Kameramodul beinhaltet eine Schaltung für die und eine Schaltung für die Verarbeitung 103, die über ein flexibles Kabel 104 verbunden sind. Ein Gehäuse 105 trägt und positioniert die Schaltung für die , um in die Richtung 106 eines oder mehrerer Insassen im Fahrzeug zu zeigen.
  • In einigen Ausführungen werden die Schaltung für die Abbildung, die Schaltung für die Verarbeitung und das flexible Kabel unter Verwendung einer starr-flexiblen Schaltung hergestellt. Starr-flexible Schaltungen machen ein flexibles Kabel überflüssig, indem sie eine flexible Schaltungsschicht verwenden, die innerhalb der Schichten von zwei oder mehr starren Mehrschichtschaltungen verklebt ist, um eine flexible Verbindung zwischen den beiden oder mehreren starren Leiterplatten herzustellen. Die flexible Verbindung ermöglicht es, die Leiterplatten im Winkel zueinander zu positionieren. Dieser Ansatz ist bequemer als die Befestigung der Platten mit einem flexiblen Kabel, leidet aber unter zusätzlicher Komplexität und Kosten der Fertigung.
  • Daher besteht Bedarf an einem Kameramodul, das (i) die Schaltung für die Abbildung und die Schaltung für die Verarbeitung auf derselben starren Leiterplatte integriert beinhaltet und (ii) eine kompakte Gehäusegröße beibehält, während es gleichzeitig die Positionierungsanforderungen zum Erfassen eines Bildes des Fahrzeuginsassen erfüllt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Dementsprechend umfasst die vorliegende Offenbarung in einem Aspekt ein Kameramodul für ein Insassen Überwachungssystem. Das Kameramodul beinhaltet ein Gehäuse mit einer Innenkammer (d.h. Kammer) und einer Öffnung auf einer Oberfläche (z.B. Oberseite). Ein Bildsensor ist innerhalb der Kammer positioniert und mit der Öffnung ausgerichtet. Eine Linse wird zwischen dem Bildsensor und der Öffnung entlang einer optischen Achse (z.B. einer durch den Bildsensor und die Öffnung definierten Achse) positioniert, um Licht, das in die Öffnung eintritt, auf den Bildsensor zu fokussieren. Um Licht aus einem Sichtfeld, das nicht entlang der optischen Achse liegt, in die Öffnung zu reflektieren, beinhaltet das Kameramodul einen planaren Reflektor, der sich in einem Winkel von der Oberfläche des Gehäuses und über die Öffnung erstreckt.
  • In einer Ausführung des Kameramoduls ist der Bildsensor bündig mit der Oberfläche einer (z.B. starren) Leiterplatte (PCB) angeordnet (z.B. elektrisch verbunden, gelötet, usw.), die in der Kammer des Gehäuses installiert ist.
  • In einer weiteren Ausführung des Kameramoduls ist ein Linsenhalter mechanisch mit dem Gehäuse gekoppelt, um die Linse in einem Abstand (z.B. entsprechend der Brennweite der Linse) oberhalb dem Bildsensor zu tragen und zu positionieren. In einigen Ausführungen ist der Linsenhalter im Gehäuse verstellbar, um den Abstand zwischen der Linse und dem Bildsensor zu ändern.
  • In einer weiteren Ausführung des Kameramoduls beinhaltet das Kameramodul eine Beleuchtung, die Licht auf den planaren Reflektor (z.B. entlang der optischen Achse) projiziert, um das Sichtfeld zu beleuchten.
  • In einer weiteren Ausführung des Kameramoduls weist der planare Reflektor eine Filtereigenschaft auf, die es ihm ermöglicht, ein bestimmtes Wellenlängenband stärker zu reflektieren als Wellenlängen, die nicht im bestimmten Band liegen.
  • In einer weiteren Ausführung des Kameramoduls beinhaltet das Kameramodul eine Reflektorhalterung, um den planaren Reflektor in einem Winkel (zwischen Null und 90 Grad) mit der optischen Achse zu tragen und zu positionieren. Die Reflektorhalterung kann durch das Gehäuse definiert sein (z.B. als Teil des Gehäuses geformt) oder mechanisch mit der Oberfläche des Gehäuses gekoppelt sein (z.B. geklebt, befestigt usw.). In einigen Ausführungen ist die Reflektorhalterung verstellbar, um es zu ermöglichen, den Winkel des planaren Reflektors (unter Berücksichtigung der optischen Achse) zu ändern.
  • In einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Offenbarung ein Insassenüberwachungssystem (OMS) für ein Fahrzeug. Das OMS beinhaltet ein Lenksäulengehäuse mit einer Innenkammer (d.h. Lenksäulenkammer) und einer Öffnung (d.h. Lenksäulenöffnung). Ein Kameramodul, wie vorstehend beschrieben, ist innerhalb der Lenksäulenkammer so positioniert, dass sich der planare Reflektor des Kameramoduls durch die Lenksäulenöffnung erstreckt, um Licht von einem Sichtfeld, das einen Fahrzeuginsassen enthält, in die Öffnung des Kameramoduls (d.h. die Modulöffnung) zu leiten, wo es durch die Linse des Kameramoduls auf den Bildsensor fokussiert wird.
  • In einer Ausführung des OMS ist der Bildsensor bündig mit der Oberfläche einer (z.B. starren) Leiterplatte (PCB) angeordnet, die in der Kammer des Kameramodulgehäuses (d.h. der Modulkammer) installiert ist.
  • In einer weiteren Ausführung des OMS ist ein Linsenhalter mechanisch mit dem Modulgehäuse gekoppelt, um die Linse in einem Abstand (z.B. entsprechend der Brennweite der Linse) oberhalb dem Bildsensor zu tragen und zu positionieren. In einigen Ausführungen ist der Linsenhalter im Modulgehäuse verstellbar (z.B. über Gewinde), um den Abstand zwischen der Linse und dem Bildsensor zu ändern.
  • In einer weiteren Ausführung des OMS beinhaltet das Kameramodul eine Beleuchtung, die Licht auf den planaren Reflektor (z.B. entlang der optischen Achse) projiziert, um das Sichtfeld, das den Insassen enthält, zu beleuchten.
  • In einer weiteren Ausführung des Kameramoduls weist der planare Reflektor eine Filtereigenschaft auf, die es ihm ermöglicht, ein bestimmtes Wellenlängenband stärker zu reflektieren als Wellenlängen, die sich nicht im bestimmten Band befinden.
  • In einer weiteren Ausführung des OMS beinhaltet das Kameramodul eine Reflektorhalterung, um den planaren Reflektor in einem Winkel (zwischen Null und 90 Grad) mit der optischen Achse zu tragen und zu positionieren. Die Reflektorhalterung kann durch das Modulgehäuse definiert sein (z.B. als Teil des Gehäuses geformt) oder mechanisch mit der Oberfläche (z.B. Oberseite) des Modulgehäuses gekoppelt sein (z.B. geklebt, befestigt, usw.). In einigen Ausführungen ist die Reflektorhalterung verstellbar, so dass der Winkel des planaren Reflektors (bezogen auf die optische Achse) geändert werden kann (z.B. um das vom Bildsensor aufgenommene Sichtfeld neu zu positionieren).
  • In einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Erfassen eines Bildes eines Fahrers eines Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet das Einpassen einer PCB, die einen Bildsensor aufweist, der bündig mit der PCB-Oberfläche montiert ist, in das Lenksäulengehäuse eines Fahrzeugs. Das Licht des Fahrers wird unter Verwendung eines planaren Reflektors in eine Öffnung in der Lenksäule (z.B. auf der Oberseite der Lenksäule) geleitet. Das geleitete Licht des Fahrers wird dann mit einer Linse auf den Bildsensor fokussiert.
  • In einer Ausführung beinhaltet das Verfahren auch das Beleuchten des Fahrers mit einem Licht im Inneren des Fahrzeugs.
  • Die vorstehende veranschaulichte Zusammenfassung sowie weitere exemplarische Ziele und/oder Vorteile der Offenbarung und die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht grafisch eine Seitenansicht eines Kameramoduls für ein OMS nach einer vorherigen Ausführung.
    • 2 stellt grafisch eine Seitenansicht eines Bedieners in einem Fahrzeug dar, wobei die Darstellung die Geometrie für die Abbildung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 3 stellt grafisch eine seitliche Schnittansicht eines Kameramoduls gemäß einer Ausführung der vorliegenden Offenbarung dar.
    • 4 stellt grafisch eine Seitenansicht eines Insassenüberwachungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführung der vorliegenden Offenbarung dar.
  • Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander gezeichnet und gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Offenbarung umfasst ein Kameramodul für ein Insassenüberwachungssystem (OMS), bei dem ein Bildsensor, der bündig mit einer starren Leiterplatte (PCB) montiert ist, nicht mit der Richtung des Insassen ausgerichtet sein muss, um den Insassen abzubilden.
  • Insassenüberwachungssysteme beinhalten eine oder mehrere Digitalkameras, die den Insassen (z.B. den Bediener) während der Fahrt abbilden. Ein Prozessor im OMS-System ist konfiguriert (z.B. per Software), um die digitalen Bilder (z.B. Eyetracking, Lidüberwachung, Gesichtserkennung, usw.) auf Anzeichen für ein potenziell unsicheres Verhalten des Fahrers (z.B. Aufmerksamkeitsmangel, Schläfrigkeit, Schlaf, usw.) zu analysieren. Das OMS kann den Fahrer warnen (z.B. durch Lichter, Nachrichten und/oder Geräusche), wenn das Verhalten erkannt wird. Wenn das Verhalten anhält, kann das OMS andere Maßnahmen ergreifen, um einen Unfall zu verhindern (z.B. Bremsen betätigen).
  • Eine Kamera (z.B. Kameramodul, Kameraanordnung) für ein OMS ist typischerweise in das Lenksäulengehäuse integriert, da die aus dieser Perspektive aufgenommenen Bilder eine detaillierte, unverzerrte und ungehinderte Sicht auf das Fahrergesicht bieten.
  • Die Integration der Kamera in das Lenksäulengehäuse wird durch eine Reihe von Faktoren erschwert. Erstens ist der verfügbare Platz im Lenksäulenbereich begrenzt. Daher muss eine Kamera kompakt sein, um in den engen Raum zu passen und die Sicht des Fahrers auf die Instrumente des Fahrzeugs nicht zu behindern. Zweitens muss die Kamera Variationen berücksichtigen, die mit der Umgebung (z.B. hell, dunkel usw.), dem Insassen (z.B. groß, klein) oder der Bildgeometrie (z.B. Sitzposition, Lenkradposition usw.) verbunden sind, um geeignete Bilder zur Analyse zu erhalten. Infolgedessen kann eine Kamera ein Sichtfeld und eine Tiefenschärfe aufweisen, um sich einer Reihe von Fahrern und Geometrien anzupassen, und sie kann eine Beleuchtungssteuerung, eine automatische Verstärkungssteuerung oder eine Verschlusssteuerung für die Nachtabbildung aufweisen. Drittens ist ein OMS durch die Kosten begrenzt. Beispielsweise ist die Komplexität, die der Kamera hinzugefügt wird, um den einen oder anderen der oben beschriebenen Faktoren zu berücksichtigen, oft unerschwinglich.
  • 2 veranschaulicht die für ein OMS typische Umgebung und Geometrie. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 201 einen Insassen (z.B. Fahrer) 202, der das Fahrzeug über ein Lenkrad 208 bedient, das an einer Lenksäule montiert ist, die in einem Lenksäulengehäuse 204 enthalten ist. Die Lenksäule ist in der Regel wie abgebildet in einer ergonomischen Position für den Fahrer angeordnet.
  • Um ein Sichtfeld 203, das den Fahrer enthält (z.B. das Fahrergesicht) abzubilden, können der Bildsensor und die Linse eines in das Lenksäulengehäuse 204 integrierten Kameramoduls so positioniert werden, dass sie direkt auf den Fahrer zeigen (z.B. wie in 1 dargestellt). Dieser Ansatz kann jedoch die oben genannten Platz- und/oder Kostenfaktoren missachten.
  • Stattdessen umfasst die vorliegende Offenbarung die Verwendung eines Kameramoduls, das einen planaren Reflektor verwendet, um den Insassen abzubilden, ohne dass der Bildsensor und die Linse direkt auf den Insassen gerichtet sind. Dieser Ansatz ermöglicht es, einen Bildsensor und eine Linse bequem im Lenksäulengehäuse 204 zu positionieren und den Insassen immer noch abzubilden. Darüber hinaus erfordert dieser Ansatz keine spezielle Leiterplattentechnologie (z.B. starr-flexibel) und keine wesentlichen Änderungen am Design des Lenksäulengehäuses. Ein Vorteil des planaren Reflektors ist, dass das Bild bei der Reflexion nicht komprimiert oder anderweitig verzerrt wird.
  • Wie in 2 dargestellt, kann ein Kameramodul mechanisch mit dem Lenksäulengehäuse 204 gekoppelt werden, so dass der Bildsensor und die Linse eine optische Achse 206 (z.B. optischer Pfad, Abbildungsachse, Abbildungsrichtung, Abbildungspfad usw.) bilden, die von einem Reflektor um einen Winkel 207 gefaltet wird, um in eine Richtung 106 zum Insassen 202 zu zeigen. Mit anderen Worten, der Reflektor ermöglicht es dem Kameramodul, ein Sichtfeld 203, das den Insassen 202 enthält, abzubilden, ohne auf den Insassen gerichtet zu sein.
  • 3 veranschaulicht eine Seitenansicht eines exemplarischen Kameramoduls 301 für ein OMS. Das Kameramodul beinhaltet ein Gehäuse 302 (d.h. Modulgehäuse). Das Gehäuse kann aus einer Vielzahl von opaken Materialien (z.B. Metall, Kunststoff usw.) gebildet (z.B. geformt, bearbeitet usw.) werden, um eine Kammer 303 und eine Öffnung 304 zu definieren. Das Gehäuse kann aus zwei oder mehr Teilen bestehen, die mechanisch gekoppelt (z.B. geklebt, befestigt) sind, so dass Licht nur durch die Öffnung 304 in die Kammer 303 eintreten kann. Eine Linse 305 (z.B. plankonvex, bikonvex, Meniskus usw.) oder ein Linsenset (z.B. Objektiv), typischerweise mit fester Brennweite und Blendenzahl, fokussiert das in die Öffnung 304 eintretende Licht auf einen Bildsensor 306 (z.B. CCD, CMOS usw.), um ein reales Bild eines Sichtfeldes 203 (z.B. den Insassen enthaltend) zu erzeugen. In einigen Ausführungen ist die Linse 305 in einem Linsenhalter montiert (z.B. geklebt), der mechanisch mit dem Gehäuse gekoppelt (z.B. mit Gewinde) ist. Darüber hinaus kann der Linsenfokus in einer bestimmten Ausführung durch Einstellen der Position des Linsenhalters (z.B. Höhe) in Bezug auf den Bildsensor eingestellt werden. Das Gehäuse bietet dem Kameramodul einen modularen Aspekt, der bei der Ausführung von Vorteil sein kann. So kann beispielsweise der modulare Aspekt das Testen, Reparieren, Ersetzen und/oder Integrieren in verschiedene Lenksäulengehäuse erleichtern.
  • Wie in 3 dargestellt, ist der Bildsensor 306 mechanisch und elektrisch bündig mit einer Oberfläche einer Leiterplatte (PCB) 307 gekoppelt (z.B. gelötet). Die Leiterplatte kann eine ein- oder mehrschichtige starre (z.B. FR-4) planare Leiterplatte sein, die die notwendigen elektrischen Leiterbahnen, Durchkontaktierungen und Komponenten zum Betreiben des Bildsensors und zum Verarbeiten der elektrischen Signale vom Bildsensor zu digitalen Bildern beinhaltet. In einigen Ausführungen beinhaltet die PCB auch die notwendige Verarbeitung zur Analyse der digitalen Bilder, wie vorstehend beschrieben. So können beispielsweise ein Prozessor und ein Bildsensor mit herkömmlichen Techniken mechanisch und elektrisch mit derselben PCB gekoppelt werden, wodurch eine Signalleitung (z.B. Kabel) zur Verbindung dieser Elemente entfällt.
  • Die PCB ist mechanisch mit dem Gehäuse 302 gekoppelt (z.B. geklebt oder befestigt), so dass der Bildsensor mit der Modulöffnung 304 ausgerichtet ist. Die Öffnung 304 und der Bildsensor 306 (und die Linse 305) definieren eine optische Achse 206. Ein planarer Reflektor 309 leitet Licht aus einer anderen Richtung als entlang der optischen Achse 206 in die Öffnung 304 um, wo es von der Linse 305 auf den Bildsensor 306 fokussiert wird.
  • Der planare Reflektor 309 ist typischerweise ein herkömmlicher Spiegel (z.B. Vorderfläche, Metall, Metall auf Glas, usw.) und kann Licht von allem Sichtbaren (und nahinfrarote Wellenlängen (NIR)) im Wesentlichen gleich umleiten (d.h. reflektieren). In bestimmten Ausführungen kann der Reflektor 309 jedoch einen Filteraspekt aufweisen, der Licht eines bestimmten Wellenlängenbandes stärker reflektiert als Licht mit Wellenlängen, die nicht im bestimmten Wellenlängenband liegen. Dieser Filteraspekt kann mit einem in den Reflektor integrierten Absorptionsfilter (z.B. Farbglasfilter) oder mit mehreren Dünnfilm- (z.B. dielektrischen) Schichten (z.B. optische Beschichtung) auf einem Substrat (z.B. Glas, Kristall, usw.) als Reflektor (z.B. dielektrischer Spiegel, Bragg-Spiegel, dichroitischer Filter, dichroitischer Spiegel, Dünnfilm-Strahlteiler, Heiß/Kalt-Spiegel, usw.) durchgeführt werden.
  • In einigen Ausführungen kann eine Beleuchtung (z.B. eine oder mehrere LEDs) mit der Leiterplatte 307 (z.B. angrenzend an den Bildsensor) integriert und auf den Reflektor 309 gerichtet werden, um das Sichtfeld 203 zu beleuchten. In diesen Ausführungen erfüllt der Reflektor zwei Funktionen. Der Reflektor (i) lenkt das Licht von der Beleuchtung auf das Sichtfeld 203 und (ii) lenkt das Licht vom Sichtfeld 203 auf den Bildsensor 306. In einer weiteren Ausführung kann das Licht der Beleuchtung basierend auf einem vom Bildsensor 306 erfassten Lichtzustand aktiviert/deaktiviert werden. Das Licht für die Beleuchtung ist typischerweise eine oder mehrere Nahinfrarot-Wellenlängen. In einigen Ausführungen kann die Wellenlänge des Lichts für die Beleuchtung so gewählt werden, dass sie mit dem Filteraspekt des Reflektors übereinstimmt.
  • Der Reflektor ist typischerweise mechanisch mit einer Reflektorhalterung 310 gekoppelt (z.B. geklebt, befestigt). Wie in 3 dargestellt, ist die Reflektorhalterung an einem Ende mechanisch mit der Oberseite des Gehäuses gekoppelt und erstreckt sich von der Oberfläche in einem Winkel (z.B. ca. 45 Grad) über die Öffnung 304. Die mechanische Kopplung zwischen dem Reflektor und der Reflektorhalterung kann einen Einstellmechanismus (z.B. Spitze/Kipp) beinhalten, um die Position des vom Bildsensor 306 abgebildeten Sichtfeldes fein abzustimmen. Darüber hinaus kann die mechanische Kopplung zwischen der Reflektorhalterung und dem Gehäuse einen Einstellmechanismus beinhalten, um die Position des Reflektors in Bezug auf die Öffnung 304 oder den Winkel des Reflektors in Bezug auf die optische Achse 206 abzustimmen.
  • 4 veranschaulicht ein Insassenüberwachungssystem 401 für ein Fahrzeug, das das oben beschriebene Kameramodul verwendet. Das Kameramodul 301 ist innerhalb des Lenksäulengehäuses 204 (z.B. in der Lenksäulengehäusekammer) angeordnet (z.B. mechanisch gekoppelt). Das Kameramodul 301 ist so positioniert, dass sich mindestens der planare Reflektor 309 durch eine Lenksäulenöffnung 403 erstreckt. Der planare Reflektor 309 reflektiert Licht 402 von einem Sichtfeld 203, das den Insassen 202 enthält, in die Modulöffnung 304. Das in die Modulöffnung reflektierte Licht wird von der Linse auf den Bildsensor fokussiert, um ein digitales Bild des Insassen zu erzeugen.
  • Das OMS kann eine Verarbeitung beinhalten, um das vom Kameramodul 301 erzeugte Bild zu analysieren, um gefährliches Fahrverhalten (z.B. Unaufmerksamkeit, Schläfrigkeit, usw.) zu erkennen. Das OMS kann auch Indikatoren, Sensoren und Steuerungen beinhalten, um eine Maßnahme (z.B. Warnung, Bremsen usw.) basierend auf dem erfassten Verhalten zu ergreifen. Dementsprechend kann das Kameramodul 301 für das in 4 dargestellte OMS 401 kommunikativ mit anderen Sensoren (z.B. Lenkradsensoren), Beleuchtungen (z.B. Kabinenbeleuchtungen), Steuerungen (z.B. Bremssteuerungen) und Prozessoren zur Überwachung eines Insassen (z.B. Fahrer) gekoppelt werden und eine Aktion zur Förderung des sicheren Fahrens durchführen.
  • In der Beschreibung und/oder den Figuren wurden typische Ausführungen offengelegt. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht auf solche exemplarischen Ausführungen. Die Verwendung des Begriffs „und/oder“ umfasst alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Punkte. Die Figuren sind schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet. Sofern nicht anders angegeben, wurden spezifische Begriffe in allgemeiner und beschreibender Form verwendet und nicht zu Zwecken der Einschränkung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62443880 [0001]

Claims (20)

  1. Kameramodul für ein Insassenüberwachungssystem (OMS), wobei das Kameramodul umfasst: ein Gehäuse, das eine Kammer und eine Öffnung auf einer Oberfläche des Gehäuses definiert, wobei die Öffnung es ermöglicht, dass Licht in die Kammer eintritt; einen Bildsensor, der innerhalb der Kammer positioniert und mit der Öffnung ausgerichtet ist, wobei der Bildsensor und die Öffnung eine optische Achse definieren; eine Linse, die entlang der optischen Achse zwischen dem Bildsensor und der Öffnung positioniert ist, wobei die Linse Licht, das in die Öffnung eintritt, auf den Bildsensor fokussiert; und einen planaren Reflektor, der sich von der Oberfläche des Gehäuses über die Öffnung erstreckt, der Licht von einem Sichtfeld, das nicht entlang der optischen Achse liegt, in die Öffnung reflektiert.
  2. Kameramodul nach Anspruch 1, wobei der Bildsensor bündig mit einer Leiterplatte (PCB) angeordnet ist, die innerhalb der Kammer angeordnet ist.
  3. Kameramodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Linsenhalter, der mechanisch mit dem Gehäuse gekoppelt ist, der die Linse in einem Abstand oberhalb des Bildsensors trägt.
  4. Kameramodul nach Anspruch 3, wobei der Linsenhalter im Gehäuse verstellbar ist, um den Abstand zwischen der Linse und dem Bildsensor zu ändern.
  5. Kameramodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Beleuchtung, die Licht entlang der optischen Achse und auf den planaren Reflektor projiziert, um das Sichtfeld zu beleuchten.
  6. Kameramodul nach Anspruch 1, wobei der planare Reflektor im Wesentlichen ein Wellenlängenband reflektiert und im Wesentlichen keine Wellenlängen reflektiert, die nicht im Wellenlängenband liegen.
  7. Kameramodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Reflektorhalterung, die mechanisch mit der Oberfläche des Gehäuses gekoppelt ist, die den planaren Reflektor in einem Winkel mit der optischen Achse trägt und positioniert, wobei der Winkel größer als Null Grad und kleiner als 90 Grad ist.
  8. Kameramodul nach Anspruch 7, wobei die Reflektorhalterung verstellbar ist, um den Winkel des planaren Reflektors mit der optischen Achse zu ändern.
  9. Insassenüberwachungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Lenksäulengehäuse, wobei das Lenksäulengehäuse eine Lenksäulenöffnung und eine Lenksäulenkammer definiert; ein Kameramodul, umfassend: ein Modulgehäuse, das eine Modulkammer und eine Modulöffnung auf einer Oberfläche des Modulgehäuses definiert, wobei die Modulöffnung es ermöglicht, dass Licht in die Modulkammer eintritt, einen Bildsensor, der innerhalb der Modulkammer positioniert und mit der Modulöffnung ausgerichtet ist, wobei der Bildsensor und die Modulöffnung eine optische Achse definieren, eine Linse, die entlang der optischen Achse zwischen dem Bildsensor und der Modulöffnung positioniert ist, wobei die Linse Licht, das in die Modulöffnung eintritt, auf den Bildsensor fokussiert, und einen planaren Reflektor, der sich von der Oberfläche des Modulgehäuses über die Modulöffnung erstreckt, der Licht von einem Sichtfeld, das nicht entlang der optischen Achse liegt, in die Modulöffnung reflektiert; und wobei das Kameramodul in der Lenksäulenkammer so angeordnet ist, dass sich der planare Reflektor durch die Lenksäulenöffnung erstreckt und das Sichtfeld einen Insassen im Fahrzeug enthält.
  10. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 9, wobei der Bildsensor bündig mit einer Leiterplatte (PCB) angeordnet ist, die innerhalb der Modulkammer angeordnet ist.
  11. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen Linsenhalter, der mechanisch mit dem Modulgehäuse gekoppelt ist, der die Linse in einem Abstand oberhalb des Bildsensors trägt.
  12. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 11, wobei der Linsenhalter im Modulgehäuse verstellbar ist, um den Abstand zwischen der Linse und dem Bildsensor zu ändern.
  13. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Beleuchtung, die Licht entlang der optischen Achse und auf den planaren Reflektor projiziert, um das Sichtfeld, das den Insassen enthält, zu beleuchten.
  14. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 9, wobei der planare Reflektor im Wesentlichen ein Wellenlängenband reflektiert und im Wesentlichen keine Wellenlängen reflektiert, die nicht im Wellenlängenband liegen.
  15. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Reflektorhalterung, die mechanisch mit der Oberfläche des Modulgehäuses gekoppelt ist, die den planaren Reflektor in einem Winkel mit der optischen Achse trägt und positioniert, wobei der Winkel größer als Null Grad und kleiner als 90 Grad ist.
  16. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 15, wobei die Reflektorhalterung einstellbar ist, um den Winkel des planaren Reflektors mit der optischen Achse zu ändern.
  17. Insassenüberwachungssystem nach Anspruch 9, wobei der Insasse der Fahrer des Fahrzeugs ist.
  18. Verfahren zum Erfassen eines Bildes eines Fahrers eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Einpassen einer Leiterplatte (PCB) in ein Lenksäulengehäuse eines Fahrzeugs, wobei die PCB einen Bildsensor umfasst, der bündig mit der PCB angeordnet ist; Leiten von Licht vom Fahrer in eine Öffnung in der Lenksäule unter Verwendung eines planaren Reflektors; und Fokussieren des geleiteten Lichts vom Fahrer auf den Bildsensor unter Verwendung einer Linse.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei sich die Öffnung oben im Lenksäulengehäuse in Bezug auf das Fahrzeug befindet.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Beleuchten des Fahrers mit einem Licht im Inneren des Fahrzeugs.
DE112018000331.0T 2017-01-09 2018-01-08 Kompaktes Kameramodul für Insassenüberwachungssystem Ceased DE112018000331T5 (de)

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