DE4137551A1 - Anordnung zur verbesserung der sicht, insbesondere in fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbesserung der Sicht, insbesondere in Fahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, nach Patent (Patentanmeldung P 41 07 850).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Patents.... (Pa­ tentanmeldung P 41 07 850) erzeugt eine Beleuchtungsoptik ein in einer Ebene aufgeweitetes und senkrecht dazu eng ge­ bündeltes Infrarot-Lichtbündel und eine Empfangsoptik, die gegen die Beleuchtungsoptik aus der genannten Ebene heraus versetzt angeordnet ist, nimmt das aus dem beleuchteten Raumwinkel einfallende Licht auf. Bei durch Nebel oder dergleichen beeinträchtigten Sichtver­ hältnissen wird durch die versetzte Anordnung von Beleuch­ tungsoptik und Empfangsoptik der störende Einfluß von Streulicht stark verringert. Darüber hinaus bringt die ver­ setzte Anordnung aber auch noch die Möglichkeit einer Ent­ fernungseinteilung des einfallenden Lichts in der Bildebene der Empfangsoptik, wenn die Bildebene in Rich­ tung der engen Bündelung des Lichtbündels mit getrennten Detektoreinrichtungen, z. B. mehreren übereinanderliegenden Detektorzeilen ausgestaltet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs l genannten Art anzugeben, welche eine weiter verbesserte Bildaufnahme des Beobachtungsraums ermöglicht.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un­ teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung berücksichtigt, daß die Intensität des von der Beleuchtungsoptik abgestrahlten Lichts und damit auch die Leuchtdichte der beleuchteten Objekte mit der Entfer­ nung abnehmen und kompensiert diese entfernungsabhängige Abnahme durch Maßnahmen in der Empfangsoptik, wo eine Ent­ fernungstrennung möglich ist.

Bei klarer Sicht nimmt die Intensität des beleuchtenden Lichts quadratisch mit der Entfernung ab, während bei z. B. durch Nebel beeinträchtigten Sichtverhältnissen die Be­ leuchtungsintensität mit der Entfernung schneller abnimmt. Vorzugsweise ist daher die z. B. durch einen Umsetzungsfak­ tor beschreibbare Abhängigkeit der Intensität oder Ampli­ tude eines Ausgangssignals von der Intensität des ein­ fallenden Lichts nicht nur entfernungsabhängig, sondern auch veränderlich einstellbar. Die Einstellung erfolgt vorteilhafterweise automatisch nach Maßgabe einer Gesamtbildauswertung, wo z. B. die Lichtverteilung über die Entfernung ausgewertet wird. Der Verlauf der Abhängigkeit des Umsetzungsfaktors von der Entfernung kann je nach Lichtverhältnissen kontinuierlich oder quasikontinuierlich veränderlich sein oder es können mehrere Verläufe zur Aus­ wahl vorgegeben sein.

Die Abbildung zeigt eine Beleuchtungsoptik BO, welche z. B. eine Halbleiterlaseranordnung und optische Linsen­ und/oder Spiegelelemente enthält und ein in einer Ebene aufgeweitetes (z. B. 20°) und senkrecht dazu eng gebündel­ tes (z. B. 0,025°) Lichtbündel LB erzeugt. In der Abbildung liegt die Richtung enger Bündelung in der Zeichenebene und das Lichtbündel ist nur als Beleuchtungsstrahl eingezeich­ net. Die Aufweitung des Lichtbündels verläuft senkrecht zur Zeichenebene und ist für die Erläuterung der vorlie­ genden Erfindung von untergeordneter Bedeutung.

Eine Empfangsoptik K, z. B. eine Kamera mit CCD-Bildaufnah­ meelementen ist in einem Abstand D von der Beleuchtungsop­ tik in der Zeichenebene und damit aus der Ebene der Auf­ weitung des Lichtbündels LB heraus versetzt angeordnet. Mittels eines optischen Abbildungssystems O der Brennweite f wird in einer Bildebene B der Kamera ein Bild des Beob­ achtungsraums erzeugt. In der Bildebene B sind eine Mehr­ zahl m von getrennten Detektorzeilen vorgesehen, die je­ weils eine Zeilenhöhe p überdecken. Wie aus der Abbildung ersichtlich, kann jeder Detektorzeile Z_n ein Abstandsbe­ reich von l_n bis l_n+1 zugeordnet werden, wobei

und n = O die zur Strahl­ richtung des Lichtbündels LB parallele Linie bezeichnet.

Das Lichtbündel ist in der Zeichenebene schwenkbar, z. B. über einen Winkelbereich von 15°. Die Empfangsoptik kann synchron zum Lichtbündel schwenkbar sein, die Schwenkung kann aber auch durch Verschiebung des zur Bildauswertung herangezogenen Ausschnitts der Bildebene ersetzt werden. Die Schwenkung kann alternativ dazu auch in der Beleuch­ tungsoptik und/oder der Empfangsoptik mittels optischer Elemente erfolgen. Das Gesamtbild ergibt sich durch Überlagerung aller bei der Schwenkung aufgenommener Ein­ zelbilder. Vor der Kamera sind noch Polarisations- und Wellenlängen-Filter F angeordnet.

Die Intensität des beleuchtenden Lichts im Lichtbündel LB nimmt mit zunehmender Entfernung von der Beleuchtungsoptik bei klarer Sicht quadratisch ab. In gleichem Maße nimmt damit auch die Leuchtdichte beleuchteter Gegenstände mit der Entfernung ab. Da die Zeilennummer n einer Bildzeile Z_n mit einem Abstandsbereich d_n von l_n bis l_n+1 fest kor­ reliert ist, kann diese Abnahme in der Empfangsoptik durch entfernungsabhängige Beeinflussung der Umsetzung des ein­ fallenden Lichts in elektrische und/oder sichtbare opti­ sche Ausgangssignale kompensiert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen sehen hierzu alternativ oder in Kombination folgende Maßnahmen vor:

• a) vor der Bildebene B wird ein optisches Filter mit senk­ recht zur Zeilenrichtung variierender Dämpfung bzw. Trans­ mission angeordnet
• b) die Verstärkung bzw. Empfindlichkeit der opto-elektro­ nischen Detektorelemente einschließlich damit ggf. verbun­ dener Verstärkerelemente variiert senkrecht zur Zeilen­ richtung
• c) die mittels opto-elektronischer Detektorelemente gewon­ nenen elektrischen Signale werden analog oder digital mit senkrecht zur Zeilenrichtung variierenden Korrekturfakto­ ren gewichtet bzw. multipliziert.

Bei durch Nebel beeinträchtigter Sicht nimmt die Intensi­ tät des beleuchtenden Lichts mit der Entfernung schneller ab als bei klarer Sicht. Zur Berücksichtigung unterschied­ licher Sichtverhältnisse ist die quantitative Wirkung der Kompensationsmaßnahmen vorteilhafterweise veränderlich einstellbar, z. B. durch Verwendung von optischen Filter­ sätzen und/oder Veränderung der elektronischen Verstärkung oder der Korrekturfaktoren. Eine zusätzliche Verstärkung kann durch Zusammenfassen von benachbarten Bildpunkten er­ reicht werden.

Claims (5)

1. Anordnung zur Verbesserung der Sicht, insbesondere in Fahrzeugen, mit einer Beleuchtungsoptik, die ein in einer Ebene aufgeweitetes, senkrecht zu dieser Ebene eng gebün­ deltes Lichtbündel erzeugt, und mit einer Empfangsoptik, die aus der genannten Ebene heraus gegen die Beleuchtungs­ optik versetzt angeordnet ist und in getrennten Bildebe­ nen-Zeilen Licht aus unterschiedlichen Abstandsbereichen des von der Beleuchtungsoptik ausgeleuchteten Raumwinkels empfängt und in elektrische und/oder sichtbare optische Ausgangssignale umsetzt, (nach Patent P...... (Patentan­ meldung P 41 07 850) dadurch gekennzeichnet, daß in der Empfangsoptik die Umsetzung des einfallenden Lichts in Ausgangssignale in der Weise entfernungsabhängig erfolgt, daß Licht aus einen entfernteren Abstandsbereich mit einem höheren Umsetzungsfaktor in ein Ausgangssignal umgesetzt wird als Licht aus einem näheren Abstandsbereich.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsoptik ein vor der Bildebene angeordnetes opti­ sches Dämpfungsfilter mit senkrecht zur Zeilenrichtung der Bildebene variierender Transmission enthält.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umsetzung des einfallenden Lichts in elektrische Signale mittels Detektorelementen mit senk­ recht zur Zeilenrichtung der Bildebene variierender Ver­ stärkung erfolgt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels opto-elektronischer Detektore­ lemente gewonnene elektrische Ausgangssignale mit senk­ recht zur Zeilenrichtung variierenden Korrekturfaktoren gewichtet werden.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsabhängigkeit der Umset­ zungsfaktoren veränderlich einstellbar ist.