EP4639221A1 - Kamerasystem auf basis von gedruckten, organischen elektronikkomponenten zur umfelderfassung - Google Patents

Kamerasystem auf basis von gedruckten, organischen elektronikkomponenten zur umfelderfassung

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Publication number
EP4639221A1
EP4639221A1 EP23810338.6A EP23810338A EP4639221A1 EP 4639221 A1 EP4639221 A1 EP 4639221A1 EP 23810338 A EP23810338 A EP 23810338A EP 4639221 A1 EP4639221 A1 EP 4639221A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camera
optical
designed
printed
organic electronic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23810338.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Gustav Kurz
Wilma Dewald
Marc-Michael Meinecke
Wolfgang Kowalsky
Dominik Maximilian Martin Vock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4639221A1 publication Critical patent/EP4639221A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71—Circuitry for evaluating the brightness variation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/147—Details of sensors, e.g. sensor lenses
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/90—Arrangement of cameras or camera modules, e.g. multiple cameras in TV studios or sports stadiums

Definitions

  • the invention relates to a camera device for detecting the environment.
  • the invention relates to a camera system with at least one camera device.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a corresponding camera system.
  • the safest possible perception of the environment is essential.
  • the environment is recorded using sensors such as radar, LIDAR and camera.
  • a holistic 360-degree 3D recording of the environment is particularly important so that all static and dynamic objects can be recorded.
  • LIDAR in particular plays a key role in redundant, robust environment detection, as this type of sensor can measure distances precisely in the environment detection and can also be used for classification.
  • these sensors are costly and complex to set up.
  • 360-degree 3D environment detection is particularly problematic, as either many smaller individual sensors are required to ensure this, which usually work with many individual light sources and detector elements, or large sensors with corresponding 360-degree scanning areas are installed, such as the "Velodyne VLP 32".
  • LIDAR systems are also susceptible to weather influences such as rain, fog or direct sunlight.
  • Radar sensors have been established in the automotive sector for years and provide reliable and detailed data in all weather conditions. Even poor visibility conditions such as rain, fog, dust and darkness hardly affect their perception reliability. However, their resolution is currently limited; the series radar sensors in use have a resolution of only around seven degrees in the area of angle measurement in azimuth.
  • US 2012 / 0 326 139 A1 discloses materials or substances and a method for controlling or checking properties of organic light-emitting units.
  • a method for producing an organic layer for an OLED can be provided.
  • US 2007/0 040 166 A1 discloses a flexible image sensor which contains an array of lenses.
  • the array of lenses can be formed on a surface of a flexible substrate which is based on an optical polymer substrate.
  • An object of the present invention is to provide a camera device for a camera system which can be used flexibly for environmental detection.
  • One aspect of the invention relates to a camera device for environmental detection, with an optical input for receiving an optical transmission signal, an optical-electronic converter unit which is designed to generate an electrical control signal based on the optical transmission signal, a camera sensor which can be controlled depending on the electrical control signal for detecting environmental information, wherein the optical-electronic converter unit and the camera sensor are designed as printed, organic electronic components.
  • the proposed camera device which can also be referred to as a camera module, can improve the detection of the surroundings of a motor vehicle because, for example, the corresponding camera sensor of the camera device can be flexibly attached to the motor vehicle.
  • the proposed camera device can be designed as an organically printable circuit.
  • the proposed camera device can be manufactured at lower cost and in less time by using printed, organic electronic components.
  • no complex chip production is required.
  • organic, printed electronic components require less power.
  • the use of printed, organic electronic components offers the possibility of manufacturing the camera device on curved surfaces. This means that such a camera device can be adapted to the respective surfaces or conditions of the motor vehicle.
  • a curved sensor array can be manufactured or provided with such a camera device.
  • the camera device can be provided or manufactured without or with less complex optics.
  • the printed, organic electronic components can be printed or applied to “flexible printable circuits”.
  • the printed, organic electronic components can be manufactured using a transparent print. It is also possible to attach them along the bodywork, as the printed electronics are flat.
  • the interior of the vehicle can be monitored with such a camera.
  • such a camera can be integrated into a mobile device, such as a smartphone.
  • Another advantage of using printed organic electronic components for the camera device would be the reduction of dependence on the semiconductor manufacturing industry.
  • the camera device or the components of the camera device can be manufactured as printed components, for example by means of OLED printing or OPD printing.
  • the proposed camera device enables an advantageous transfer of an existing camera system into printable circuits with organic electronics.
  • organic electronics electronic circuits made of electrically conductive polymers or smaller organic compounds can be used.
  • Such printed, organic electronic components can therefore be referred to as polymer electronics, plastic electronics or synthetic electronics.
  • printed, organic electronic components have microelectronic components on carrier materials made of organic films as well as conductor tracks and components made of conductive organic molecules.
  • the molecules can be printed, glued or otherwise attached to films in the form of thin films or small volumes.
  • processes that are also used for electronics on ceramic or semiconducting carriers can be used to produce the thin layers.
  • an organic, printed electronic component such as an OLED (organic light emitting diode) or an organic photodiode, can be used, whereby these offer the possibility of replacing the photonic camera systems with organic or organic and printed circuits.
  • OLED organic light emitting diode
  • organic photodiode organic photodiode
  • the optical-electronic converter unit which can be made up of several components, for example, can be used to convert optical signals into electrical signals and/or electrical signals into optical signals.
  • the optical-electronic converter unit can be coupled to the optical input so that the optical transmission signal provided or transmitted to the camera device can be made available to the optical-electronic converter unit so that the electrical control signal can be generated depending on the optical transmission signal.
  • the camera sensor or several camera sensors of the camera device can be controlled or activated using the electrical control signal. This is used in particular for detecting the environment.
  • the camera sensor can be designed or referred to, for example, as an image sensor or as a camera pixel.
  • optical-electronic converter unit and the camera sensor other components or elements of the camera device can also be designed as printed, organic electronic components.
  • the camera device as such can be designed as an organic, printed circuit.
  • the technical innovation of the camera device or the camera system lies in the signal transmission of gigahertz signals using an optical carrier signal, i.e. the optical transmission signal, in the terahertz frequency range.
  • the computing device or the optical device generates an optical carrier frequency.
  • the signal to be transmitted is amplitude-, frequency- or phase-modulated on this and sent to the camera device via optical fibers. A conversion back into an electrical signal takes place on these.
  • the signal detection takes place in the opposite way. All data can be processed on the computing device.
  • the optical-electronic converter unit has a photodiode for generating the electrical control signal based on the optical transmission signal, wherein the photodiode is designed as a printed, organic electronic component.
  • the electrical control signal can thus be generated with the help of the photodiode or a phototransistor as a function of the optical transmission signal.
  • the optical-electric converter unit can be arranged on the camera device or integrated and/or partially integrated.
  • the camera device has a monitoring and control unit which is designed to control the camera sensor depending on the control signal, wherein the monitoring and control unit is designed as a printed, organic electronic component.
  • the conversion or the conversion process of the optical transmission signal into the electrical control signal can be monitored using the monitoring and control unit. This can be used for diagnostic purposes, for example.
  • optical-electronic or optical-electrical converter unit or converter device can be referred to as a detector.
  • the camera device has a data pre-processing unit which is designed to prepare captured environmental information of the camera sensor for later processing, wherein the data pre-processing unit is designed as a printed, organic electronic component is.
  • the data preprocessing unit can be designed to compress the data of the recorded environmental information.
  • the data preprocessing or data preparation can save computing power for a later evaluation of the environmental information, for example in a central computing device, since the data is prepared accordingly in an advantageous manner. If, for example, the camera device and the central computing device are separate units, the data to be transmitted, in particular the data size of the data to be transmitted, can be reduced by the data preprocessing. This has a positive effect on the entire signal processing or signal processing with regard to environmental detection.
  • the camera device has a further optical-electronic converter unit, which is designed to generate an optical output signal based on the detected environmental information, wherein the further optical-electronic converter unit is designed as a printed, organic electronic component.
  • the camera sensor can provide the detected environmental information as an electrical signal, for example an electrical detection signal.
  • This electrical signal can be processed, for example, by means of the data preprocessing unit with regard to the data size and/or the data type.
  • the optical output signal can be output by the camera device for further data processing or for evaluating the environmental detection, similar to the optical transmission signal that is made available to the camera device.
  • the further optical-electronic converter unit can again be used for this purpose.
  • This further optical-electronic converter unit can be designed to be structurally identical and/or functionally identical to the optical-electronic converter unit that was already mentioned at the beginning.
  • the further optical-electronic converter unit can be arranged or connected in or on the camera device in connection with the monitoring and control unit and/or the data preprocessing unit.
  • the camera device has an optical output for providing the optical output signal.
  • optical output signals can also be made available to computing devices and/or other processing and/or control systems by means of optical transmission paths or optical transmission connections.
  • the camera device in addition to an optical input, the camera device also has an optical output.
  • the camera device has an optical lens or an optical element.
  • the optical lens is coupled to the camera sensor, in particular optically.
  • the camera lens is used in conjunction with the camera sensor or with the camera pixel for image capture, i.e. for environmental capture or surroundings capture.
  • the optical lens can be arranged in an area of the camera sensor on the camera device.
  • a further aspect of the invention relates to a camera system with at least one camera device according to the previous aspect or an advantageous development thereof.
  • the camera system just described can have at least one camera device according to the previous aspect.
  • the camera system has an optical device for providing or generating the optical transmission signal for the camera device.
  • the camera system has a, in particular central, computing device for processing environmental information recorded by the camera sensor.
  • the computing device can be referred to as a central unit.
  • the computing device serves to generate signals, detect signals and process data relating to the detection of the environment.
  • the computing device can control the camera device and in turn the camera device can provide the signals or environmental information to be evaluated or processed to the computing device.
  • the camera system can have several camera devices.
  • several camera devices can be coupled to the central computing device or networked.
  • the computing device can be designed or integrated centrally in the motor vehicle.
  • several camera devices can be distributed on and/or in the motor vehicle and networked or coupled to the computing device.
  • the optical device and/or the computing device are coupled to the camera device by means of an optical transmission path.
  • the optical transmission signal can be transmitted to the camera device by means of fiber optics as the optical transmission path.
  • the optical output signal can in turn be transmitted to the computing device by means of fiber optics as the optical transmission path.
  • the optical device and the computing device can be designed as a common unit, so that here an optical transmission path is sufficient.
  • the optical device and the computing device can also be different units, so that each of these units is coupled to the camera device by means of an optical fiber, for example.
  • the computing device can consist entirely or at least partially of printed, organic electronic components. It is also conceivable that the computing device is designed as a printed, organic electronic component or circuit.
  • the optical device can be coupled to the optical input and the computing device to the optical output, for example via fiber optics.
  • the optical device is designed as an optical laser device or optical source, wherein the optical device, and thus the optical laser device, is designed as a printed, organic electronic component.
  • the optical device can generate or provide a modulated optical signal, i.e. the optical transmission signal.
  • the optical transmission signal can be modulated directly using the optical device and/or using external components.
  • the computing device can be used to centrally process data, signals and information.
  • the camera system has an evaluation unit.
  • the evaluation unit is used for signal processing and/or signal evaluation of a signal relating to the environmental information recorded by the camera sensor.
  • the evaluation unit can be integrated, for example, in the computing device or in the camera device.
  • a signal relating to the recorded environment or the environmental detection can be made available to the evaluation unit. This can be carried out either by means of an electrical signal originating from the camera sensor or by means of the transmitted optical output signal.
  • the evaluation unit can be designed as a printed, organic electronic component.
  • the evaluation unit can carry out signal processing and/or signal evaluation using a compressed sensing method.
  • a compressed sensing method compressive sensing or compressive sampling
  • Such a compressed sensing method is a method for capturing and reconstructing sparsely populated signals or information sources. These can be compressed without significant loss of information due to their redundancy, for example. This is used efficiently when sampling the signals to significantly reduce the sampling rate compared to conventional methods.
  • the camera system can therefore carry out an improved evaluation for environmental detection.
  • camera array is coupled to the optical device and/or the computing device in terms of data technology, optically and/or electronically.
  • the camera array can be configured, for example, as a sparsely populated camera array.
  • the aforementioned compressed detection method is advantageously used.
  • the camera array can be designed as a thinned camera array, camera line, individual pixel with large spacing in a sparse configuration.
  • the Camera systems can be used advantageously in motor vehicles or other technical areas where environmental detection is important, since several camera devices can be distributed around the motor vehicle.
  • the central processing can be carried out by the computing device.
  • the camera device, the optical device and the computing device are physically and/or spatially separate units from one another. Consequently, the devices are separate units from one another or from each other.
  • the camera device, optical device and the computing device can be designed together as a common unit. Consequently, the device is a combined, common or single unit.
  • the devices can be integrated together on a chip. This has above all space-saving and installation space-optimized advantages.
  • the devices can be integrated, for example, in a printed, organic circuit.
  • the camera device can be spatially separated from the optical device. In this case, a special optical transmission path is necessary.
  • the camera device, the optical device and/or the computing device are at least partially physically and/or spatially separate units from one another.
  • the camera system can thus be better adapted to the respective area of use or to the respective application.
  • the camera device and the optical device can be formed together as a common unit and, as a common unit, can be physically and/or spatially separated from the computing device. It is also conceivable that the camera device and the computing device can be formed together as a common unit and, as a common unit, can be physically and/or spatially separated from the optical device. It is also conceivable that the camera device is formed as an independent unit and, for this purpose, the computing device and the optical device are designed as a common unit.
  • the possibilities just mentioned for how the individual devices are designed in relation to one another are not to be understood as exhaustive, but are merely intended to provide a Provide an overview of the wide range of possible combinations. Further combinations are therefore possible. In this context, it should be mentioned that the arrangement of the hardware components is not to be understood as final, but merely provides an overview of the wide range of possible combinations. Further combinations of the hardware components are therefore also possible.
  • a further aspect of the invention relates to a motor vehicle with a camera system according to the previous aspect or an advantageous development thereof.
  • the motor vehicle just described contains a sensor system according to the previous aspect.
  • the motor vehicle is an assisted or at least partially autonomously operated vehicle.
  • the motor vehicle is a highly automated motor vehicle that includes various driver assistance systems. These driver assistance systems can access the proposed camera system and, for example, retrieve information about the environment.
  • the motor vehicle can also have several such camera systems.
  • the motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck or as a passenger bus or motorcycle.
  • trams, subways, trains, boats, airplanes, satellites and other mobile units, such as mobile end-user devices, can also be designed with this camera system.
  • the units or devices of the camera system can be distributed around the motor vehicle, in particular for detecting the surroundings.
  • the camera system is an environment detection system.
  • Embodiments of the individual aspects of the invention are to be viewed as advantageous embodiments of other aspects, in particular of all other aspects.
  • the respective embodiments of individual aspects can be viewed as advantageous embodiments of all other aspects and vice versa.
  • An environmental sensor system can be understood, for example, as a sensor system that is able to generate sensor data or sensor signals that depict, represent or reproduce the environment of the environmental sensor system.
  • the Ability to detect electromagnetic or other signals from the environment is not sufficient to consider a sensor system as an environmental sensor system.
  • cameras, radar systems, LIDAR systems and/or ultrasonic sensor systems can be considered an environmental sensor system.
  • an error message and/or a request to enter user feedback is issued and/or a default setting and/or a predetermined initial state is set.
  • the invention also includes further developments of the camera system according to the invention and of the motor vehicle according to the invention, which have features as have already been described in connection with the further developments of the camera device according to the invention. For this reason, the corresponding further developments of the camera system according to the invention and of the motor vehicle according to the invention are not described again here.
  • the invention also includes combinations of the features of the described embodiments.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a camera system for detecting the surroundings;
  • Fig. 2 is a schematic representation of a camera device of the camera system from Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a computing device of the camera system of Fig. 1;
  • Fig. 4 shows an exemplary process of data acquisition using a compressed acquisition method.
  • the exemplary embodiments explained below are preferred exemplary embodiments of the invention.
  • the components described each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore to be viewed as part of the invention individually or in a combination other than that shown.
  • the exemplary embodiments described can also be supplemented by other features of the invention already described.
  • Fig. 1 shows a schematic front view of a motor vehicle 1.
  • the motor vehicle 1 can be designed, for example, as a highly automated vehicle.
  • the motor vehicle 1 can primarily have a camera system 2.
  • This camera system 2 is used in particular to capture the surroundings 3 of the motor vehicle 1.
  • the camera system 2 can have a large number or several camera devices 4 for this purpose.
  • These camera devices 4 of the camera system 2 can be arranged distributed on the motor vehicle 1.
  • the camera devices 4 can be arranged at any point in or on the motor vehicle.
  • the camera system 2 can be implemented completely, in particular at least partially or in regions, using printed, organic electronic components. Circuits of a conventional camera system can thus be replaced by organic, printable circuits. This is made possible by the proposed camera system 2.
  • organic electronic components can be manufactured and printed, in particular for use in the camera system 2.
  • the multiple camera devices 4 can be assembled or spanned to form a camera array.
  • the multiple camera devices 4 can also be provided as a thinned camera array, camera lines, individual pixels with a large distance in a sparse configuration.
  • integration can be carried out by large-area distribution in an array arrangement, such as in a sparse camera array configuration, by the multiple camera devices 4.
  • a camera array 5 see Fig. 1 can be installed over a large area on the entire vehicle surface of the motor vehicle 1, such as the windshield and/or rear window and vehicle roof, bumper, etc. This allows a holistic 360-degree recording of the environment 3 of the motor vehicle 1.
  • the camera devices 4 or camera modules serve to capture the surroundings 3.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a camera device 6 of the camera system 2.
  • This camera device 6 can be combined to form an overall array like the camera devices 4.
  • several camera devices 4, 6 can be combined to form a line camera or a module with many pixels or camera pixels. This is particularly advantageous for RGB detection, i.e. for color detection with regard to color images.
  • the camera device 6 can be designed as a printed, organic circuit 7.
  • the components or structural elements of the camera device 6 can be designed at least partially, in particular completely, as printed, organic electronic components.
  • the camera device 6 can have an optical input 8, which is designed to receive an optical transmission signal 9.
  • the optical transmission signal can be provided or generated by an optical device 10.
  • the optical device 10 can be a laser device or an optical source.
  • the optical device 10 can be designed as an independent unit. As in the embodiment shown in Fig. 3, the optical device 10 can be integrated or arranged in or on a computing device 11.
  • control signals or control instructions can be transmitted to the camera device 6.
  • an optical transmission path 12 (see Fig. 3) can be used for this purpose.
  • the optical transmission path 12 can be a fiber optic, for example.
  • the optical transmission signal 9 received and provided at the optical input 8 can be converted by an optical-electronic converter unit 13 into an electrical control signal 14 based on the optical transmission signal 9.
  • a camera sensor 15 of the camera device 6 can be controlled or driven.
  • the environment detection of the environment 3 can be carried out.
  • an optical lens 16 can also be coupled to the camera sensor 15.
  • the optical-electronic converter unit 15 and the camera sensor 15 can be designed as a printed, organic electronic component.
  • the converter unit 13 can have a photodiode 17 or phototransistor.
  • the photodiode 17 or the phototransistor can also be designed or configured as a printed, organic electronic component.
  • the environment 3 can be detected by means of the camera sensor 15 by means of an environmental detection. This information can be provided, for example, by means of an electrical signal 18.
  • the camera device 6 can have a further optical-electronic converter unit 19. This converter unit 19 can be designed similarly or have the same function as the converter unit 13. With the help of the converter unit 19, an optical output signal 20 can be generated or converted depending on the electrical signal 18.
  • This optical output signal 20 can be made available or provided at an optical output 21 of the camera device 6 of the computing device 11.
  • the camera device 6 and the computing device 11 can be coupled to one another via optical transmission links 12.
  • the converter unit 19 can also be designed as a printed, organic electronic component.
  • the camera device 6 can have a control and monitoring unit 22 and a data preprocessing unit 23. These two units can consist of several individual components.
  • the control and monitoring unit 22 and the preprocessing unit 23 are designed as printed, organic electronic components.
  • the electrical signal 18 in particular can be prepared, preprocessed and/or compressed accordingly.
  • the data with regard to the environmental detection can thus be preprocessed, compressed and/or processed accordingly.
  • the data load and in particular the computing power, which must be carried out, for example, by the computing device 11, is no longer too large. This means that the camera system 2 in particular can be operated more efficiently.
  • the monitoring and control unit 22 can contain a detector, frequency multiplier and/or frequency mixer.
  • the electrical signal 18 can thus be prepared or processed accordingly.
  • the further converter unit 19 can further comprise control units and/or a modulator.
  • Fig. 2 shows an exemplary representation of the camera device 6 or a camera module, which can contain at least one camera pixel, which is manufactured or designed by means of the printed, organic electronics technology.
  • Organic electronics and printing of the circuits of the camera device 6 can thus be carried out instead of conventional chip production. Accordingly, conventional components can be replaced by organically printed components.
  • a photodiode for example the photodiode 17, a camera pixel such as the camera sensor 15, control circuits and preprocessing units such as the control and monitoring unit 22, as well as the data preprocessing unit 23 or a data compression unit can be designed as organically printed electronic components.
  • components of the computing device 11 can be replaced by printed, organic electronic components.
  • the camera sensor 15 can be an organically printed camera chip.
  • the camera sensor 15 can also be designed as a line camera.
  • chip modules or camera devices 6 can be integrated in the vehicle or in the motor vehicle 1. These can in turn be networked with the computing device 11, which is formed centrally in the motor vehicle 1. This is particularly advantageous for assistance systems.
  • the camera device 6 and in particular the camera system 2 enables polarization-sensitive detection by shaping the pixel geometry or polarization filtering.
  • the proposed camera system 2 can achieve the goal of “designing and fabricating an electronic-photonic co-integrated camera system by using organic electronics and organic photodiodes and printing the components”.
  • Fig. 3 as already mentioned, the computing device 11 or a central unit for signal generation, signal acquisition and data processing is shown.
  • the optical device 10 is shown as a laser device, for example.
  • the converter module 24 can be designed, for example, in the form of a Mach-Zehnder module.
  • a frequency of the optical transmission signal 9 can be set in a transformation module 25.
  • the transformation module 25 can contain a "1:N switch" or be designed as such. Frequency, wavelength and/or time multiplexing can be carried out with such a transformation module 25.
  • a transmission signal 9 can thus be made available for each of the several camera devices 4.
  • a modulator 26 can be provided, with which the optical transmission signal 9 can be modulated or manipulated.
  • a control unit 27 can be provided, with which the transformation module 25 and/or the modulator 26 can be monitored.
  • the optical output signal 20 can be made available to the computing device 11 at a fiber input or an optical input.
  • a respective output signal 9 can in turn be received from the multiple camera devices 4.
  • the output signal 20 can be converted into an electrical signal 29 or an electrical reception signal by means of a converter unit 28, for example a photodiode and/or phototransistor.
  • the computing device 11 in the present exemplary embodiment has a respective yet further detection device 30 for detecting the electrical signal 29.
  • a plurality of further modulation devices 31, such as analog-digital converters can be provided.
  • it can be provided that, for example, the yet further detection device 22, the further modulation device 31 and the yet further converter unit 28 are designed as organic electronic components.
  • the invention provides that at least the computing device 11 and/or the optical device 10 and/or the camera devices 4, 6 are designed as organic electronic components or have at least one organic printed electronic component.
  • the correspondingly processed electrical signal 29 can be made available to an evaluation unit 32 or a processor. With the help of the evaluation unit 32, an evaluation can be carried out depending on the electrical signal, which therefore contains environmental information. Furthermore, the evaluation unit 32 can be coupled or connected to the control unit 27.
  • the computing device 11 can be used to generate control signals.
  • the computing device 11 can carry out all signal processing and evaluation.
  • each camera device 4, 6 or detector module which consists of at least one organic camera pixel or a pixel array, can be connected.
  • the camera devices 4, 6 can be connected via an optical phase or electronic interface, such as Ethernet.
  • the computing device 11 or central unit supplies, for example, all necessary control and data processing signals, modules and interfaces.
  • Fig. 4 shows a flow chart or a schematic sequence of data acquisition of the camera array 6.
  • the camera array 6 can be operated in particular with the aid of the evaluation unit 32 using a compressed acquisition method.
  • the antenna array 6 can be designed as a sparse array so that limitations caused by this configuration (sparse configuration) can be compensated for by signal algorithms such as “compressive sensing”.
  • the information recorded by the camera sensor 15 can be provided in an optional first step S1.
  • a color filter such as “Bio Pattern” can be used.
  • ISP hardware can be used.
  • a “sparsity algorithm” can be used. This means that image processing or processing of the surrounding information can be carried out here.
  • the compressed detection method can be used for this.
  • an RGB output or grayscale output can again be output as image information or environmental information.
  • computing device optical transmission path optical-electronic converter unit electrical control signal camera sensor optical lens photodiode electrical signal optical-electronic converter unit optical output signal optical output

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kameraeinrichtung (6) zur Umfelderfassung, mit einem optischen Eingang (8) zum Empfangen eines optischen Übertragungssignals (9), einer optisch-elektronischen Wandlereinheit (13), welche dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Steuersignal (14) auf Basis des optischen Übertragungssignals (9) zu erzeugen, und einem Kamerasensor (15), welcher abhängig von dem elektrischen Steuersignal (14) zur Erfassung von Umfeldinformationen steuerbar ist, wobei die optisch-elektronische Wandlereinheit (13) und der Kamerasensor (15) als gedruckte, organische Elektronikkomponenten ausgebildet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kamerasystem mit zumindest einer derartigen Kameraeinrichtung (6), wobei das Kamerasystem (2) ein als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildete Lasereinrichtung zum Bereitstellen des optischen Übertragungssignals (9) und eine Recheneinrichtung zum Verarbeiten von erfassten Umfeldinformationen des Kamerasensors (15) aufweist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Kamerasystem. Das Kamerasystem weist vorzugsweise mehrere Kameraeinrichtungen (4, 6) auf, die zu einem Kameraarray zusammengefügt sind. Die vorgeschlagene Kameraeinrichtung kann durch die Verwendung der gedruckten, organischen Elektronikkomponenten kostenminimierter und mit einem geringeren Zeitaufwand hergestellt werden. Eine aufwendige Chipfertigung ist nicht vonnöten. Organisch, gedruckte Elektronikkomponenten benötigen einen geringeren Leistungsbedarf. Die Verwendung von gedruckten, organischen Elektronikkomponenten bietet die Möglichkeit der Fertigung der Kameraeinrichtung auf gekrümmten Oberflächen. Die Kameraeinrichtung kann ohne oder zumindest mit einer weniger komplexen Optik hergestellt werden. Beispielsweise können die gedruckten, organischen Elektronikkomponenten auf "flexibleprintable-Circuits" aufgebracht werden. Hierzu können die Kameraeinrichtung oder deren Komponenten als gedruckte Komponenten, wie zum Beispiel mittels OLED-Druck oder OPD-Druck, gefertigt werden.

Description

Beschreibung
Kamerasystem auf Basis von gedruckten, organischen Elektronikkomponenten zur Umfelderfassung
Die Erfindung betrifft eine Kameraeinrichtung zur Umfelderfassung.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kamerasystem mit zumindest einer Kameraeinrichtung. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem entsprechenden Kamerasystem.
Beispielsweise ist für ein automatisches beziehungsweise autonomes Fahren mit einem Fahrzeug eine möglichst sichere Umfeldwahrnehmung unabdinglich. Dafür wird das Umfeld mithilfe von Sensoren, wie Radar, LIDAR und Kamera, erfasst. Besonders wichtig ist eine ganzheitliche 360-Grad-3D- Erfassung der Umwelt, sodass alle statischen und dynamischen Objekte erfasst werden können. Insbesondere dem LIDAR kommt in der redundanten, robusten Umfelderfassung eine tragende Rolle zugute, da dieser Sensortyp präzise in der Umfelderfassung Entfernungen messen und auch zur Klassifizierung eingesetzt werden kann. Allerdings sind diese Sensoren kostenintensiv und in ihrem Aufbau aufwendig. Insbesondere die 360-Grad-3D-Umfelderfassung ist problematisch, da entweder viele kleinere Einzelsensoren notwendig sind, um dieses zu gewährleisten, welche in der Regel mit vielen einzelnen Lichtquellen und Detektorelementen arbeiten, oder es werden große Sensoren mit entsprechenden 360-Grad-Scanbereiche verbaut, wie zum Beispiel „Velodyne VLP 32“. Weiterhin sind LIDAR-Systeme anfällig gegenüber Wettereinflüssen, wie Regen, Nebel oder direkter Sonneneinstrahlung.
Radarsensoren sind seit Jahren im Automobilsektor etabliert und liefern bei allen Witterungsbedingungen zuverlässige und ausführliche Daten. Selbst schlechte Sichtverhältnisse wie Regen, Nebel, Staub und Dunkelheit beeinflussen kaum ihre Wahrnehmungszuverlässigkeit. Allerdings ist ihr Auflösungsvermögen bisher beschränkt, im Einsatz befindliche Serien-Radarsensoren weisen ein Auflösungsvermögen im Bereich der Winkelmessung im Azimut von nur zirka sieben Grad auf.
Daher sind für eine sichere Umfelderfassung, welche die Anforderungen für das Autonomielevel beziehungsweise Autonomiestufe 4 und 5 des automatisierten Fahrens mit sicherer Fahrfunktion garantieren, Kamerasensoren mit hoher Auflösung notwendig. Beispielsweise offenbart die US 2012 / 0 326 139 A1 Materialien beziehungsweise Stoffe und ein Verfahren zur Kontrolle beziehungsweise Überprüfung von Eigenschaften von organischen lichtemittierenden Einheiten. Hierbei kann vor allem ein Verfahren zur Erzeugung einer organischen Schicht für ein OLED bereitgestellt werden.
Ferner offenbart die US 2007 / 0 040 166 A1 einen flexiblen Bildsensor, welcher ein Array von Linsen enthält. Das Array der Linsen kann auf einer Oberfläche eines flexiblen Substrats, welches auf Basis eines optischen Polymersubstrats besteht, ausgebildet sein.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kameraeinrichtung für ein Kamerasystem zu schaffen, welche zur Umfelderfassung flexibel verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Kameraeinrichtung, ein Kamerasystem sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Kameraeinrichtung zur Umfelderfassung, mit einem optischen Eingang zum Empfangen eines optischen Übertragungssignals, einer optisch-elektronischen Wandlereinheit, welche dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Steuersignal auf Basis des optischen Übertragungssignals zu erzeugen, einem Kamerasensor, welcher abhängig von dem elektrischen Steuersignal zur Erfassung von Umfeldinformationen steuerbar ist, wobei die optisch-elektronische Wandlereinheit und der Kamerasensor als gedruckte, organische Elektronikkomponenten ausgebildet sind.
Durch die vorgeschlagene Kameraeinrichtung, welche auch als Kameramodul bezeichnet werden kann, kann eine Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs dahingehend verbessert werden, da beispielsweise der entsprechende Kamerasensor der Kameraeinrichtung flexibel am Kraftfahrzeug angebracht werden kann. Somit können beispielsweise am Kraftfahrzeug verschiedene beziehungsweise vielzählige Kamerasensoren, welche als gedruckte, organische Elektronikkomponenten ausgebildet sind, angebracht werden. Somit kann vor allem eine 360-Grad-3D-Umfelderfassung der Umgebung des Kraftfahrzeugs vorteilhaft durchgeführt werden.
Insbesondere kann die vorgeschlagene Kameraeinrichtung als organisch druckbarer Schaltkreis ausgebildet sein. Die vorgeschlagene Kameraeinrichtung kann durch die Verwendung der gedruckten, organischen Elektronikkomponenten kostenminimierter und mit einem geringeren Zeitaufwand hergestellt werden. Des Weiteren ist hier keine aufwendige Chipfertigung vonnöten. Des Weiteren benötigen solche organisch, gedruckte Elektronikkomponenten einen geringeren Leistungsbedarf. Des Weiteren bietet die Möglichkeit durch die Verwendung von gedruckten, organischen Elektronikkomponenten die Möglichkeit der Fertigung der Kameraeinrichtung auf gekrümmten Oberflächen. Somit kann eine solche Kameraeinrichtung an die jeweiligen Oberflächen beziehungsweise Gegebenheiten des Kraftfahrzeugs angepasst werden. Des Weiteren kann mit einer solchen Kameraeinrichtung ein gekrümmtes Sensorarray gefertigt beziehungsweise bereitgestellt werden. Des Weiteren kann die Kameraeinrichtung ohne beziehungsweise mit einer geringeren komplexen Optik bereitgestellt beziehungsweise hergestellt werden.
Beispielsweise können die gedruckten, organischen Elektronikkomponenten auf „flexible- printable-Circuits“ gedruckt beziehungsweise aufgebracht werden. Des Weiteren wäre der Einsatz von Standard-Telekommunikationstechnik, wie zum Beispiel Telekommunikationslaser, denkbar.
Besonders vorteilhaft für eine 360-Grad-Umfelderfassung wäre das Anbringen der Kameraeinrichtung beziehungsweise zumindest des Kamerasensors an oder im Bereich von Glasscheiben wie die Frontscheibe des Kraftfahrzeugs. Hierzu können die gedruckten, organischen Elektronikkomponenten mittels eines transparenten Drucks gefertigt werden. Möglich ist auch die Anbringung entlang der Karosserie, da die gedruckte Elektronik flach ist. Zudem kann der Innenraum des Fahrzeugs mit einer derartigen Kamera überwacht werden. Weiterhin kann eine solche Kamera in ein mobiles Endgerät, wie beispielsweise ein Smartphone, integriert werden.
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von gedruckten, organischen Elektronikkomponenten für die Kameraeinrichtung wäre die Reduktion der Abhängigkeit von der Halbleiterfertigungsindustrie.
Hierzu können die Kameraeinrichtung beziehungsweise die Komponenten der Kameraeinrichtung als gedruckte Komponenten, wie zum Beispiel mittels OLED-Druck oder OPD-Druck, gefertigt werden.
Insbesondere ermöglicht die vorgeschlagene Kameraeinrichtung einen vorteilhaften Transfer eines bestehenden Kamerasystems in druckbare Schaltkreise mit organischer Elektronik. Bei der organischen Elektronik können elektronische Schaltungen aus elektrisch leitfähigen Polymeren oder kleineren organischen Verbindungen verwendet werden. Somit können solche bedruckte, organische Elektronikkomponenten als Polymerelektronik, Plastikelektronik oder Kunststoffelektronik bezeichnet werden. Beispielsweise weisen gedruckte, organische Elektronikkomponenten mikroelektronische Bauelemente auf Trägermaterialien aus organischen Folien sowie mit Leiterbahnen und Bauelementen aus leitfähigen organischen Molekülen auf. Die Moleküle können dabei in Form dünner Filme oder kleiner Volumen auf Folien aufgedruckt, aufgeklebt oder anderweitig angebracht werden. Für die Herstellung der dünnen Schichten kommen beispielsweise Verfahren in Betracht, die auch für Elektronik auf keramischen oder halbleitenden Trägern verwendet werden.
Insbesondere kann somit eine organische, gedruckte Elektronikkomponente, wie zum Beispiel eine OLED (Organic Light Emitting Diode - organische Leuchtdiode) oder eine organische Photodiode genutzt werden, wobei diese die Möglichkeit bieten, die photonischen Kamerasysteme durch organische beziehungsweise organische und gedruckte Schaltkreise zu ersetzen.
Die optisch-elektronische Wandlereinheit, welche beispielsweise aus mehreren Bauteilen ausgebildet sein kann, kann dazu verwendet werden, um optische Signale in elektrische Signale und/oder elektrische Signale in optische Signale umzuwandeln. Die optischelektronische Wandlereinheit kann mit dem optischen Eingang gekoppelt sein, sodass das der Kameraeinrichtung bereitgestellte beziehungsweise übertragene optische Übertragungssignal der optisch-elektronischen Wandlereinheit zur Verfügung gestellt werden kann, sodass abhängig von dem optischen Übertragungssignal das elektrische Steuersignal erzeugt werden kann. Mithilfe des elektrischen Steuersignals können der Kamerasensor oder mehrere Kamerasensoren der Kameraeinrichtung gesteuert beziehungsweise angesteuert werden. Dies dient insbesondere zur Umfelderfassung.
Der Kamerasensor kann beispielsweise als Bildsensor oder als Kamerapixel ausgebildet beziehungsweise bezeichnet sein beziehungsweise werden.
Neben der optisch-elektronischen Wandlereinheit und dem Kamerasensor können auch weitere Komponenten beziehungsweise Bauelemente der Kameraeinrichtung als gedruckte, organische Elektronikkomponenten ausgebildet sein. Insbesondere kann die Kameraeinrichtung als solche als organisch, gedruckter Schaltkreis ausgebildet sein.
Insbesondere liegt die technische Innovation der Kameraeinrichtung beziehungsweise des Kamerasystems in der Signalübertragung von Gigahertz-Signalen mittels eines optischen Trägersignals, also das optische Übertragungssignal, im Terahertz-Frequenzbereich. Die Recheneinrichtung beziehungsweise die optische Einrichtung erzeugt dabei eine optische Trägerfrequenz. Auf dieser wird das zu übertragende Signal beispielsweise amplituden-, frequenz- oder phasenmoduliertund per optische Fasern an die Kameraeinrichtung gesendet. Auf diesen findet eine Rückkonverison in ein elektrisches Signal statt. Die Signaldetektion geschieht auf umgekehrtem Weg. Alle Daten können auf der Recheneinrichtung prozessiert werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die optisch-elektronische Wandlereinheit eine Photodiode zum Erzeugen des elektrischen Steuersignals auf Basis des optischen Übertragungssignals aufweist, wobei die Photodiode als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist. Somit kann mithilfe der Photodiode oder eines Fototransistors das elektrische Steuersignal in Abhängigkeit von dem optischen Übertragungssignal erzeugt werden. Insbesondere kann die optisch-elektrische Wandlereinheit auf der Kameraeinrichtung angeordnet beziehungsweise integriert und/oder teilintegriert sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung eine Kontroll- und Steuerungseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, den Kamerasensor abhängig von dem Steuersignal zu steuern, wobei die Kontroll- und Steuerungseinheit als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist. Insbesondere kann mithilfe der Kontroll- und Steuerungseinheit das Umwandeln beziehungsweise der Umwandlungsvorgang von dem optischen Übertragungssignal in das elektrische Steuersignal überwacht werden. Dies kann beispielsweise für Diagnosezwecke herangezogen werden.
Die optisch-elektronische beziehungsweise optisch-elektrische Wandlereinheit beziehungsweise Wandlereinrichtung kann als Detektor bezeichnet werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist des Weiteren vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung eine Datenvorverarbeitungseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, erfasste Umfeldinformationen des Kamerasensors für eine spätere Verarbeitung aufzubereiten, wobei die Datenvorverarbeitungseinheit als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist. Zusätzlich kann die Datenvorverarbeitungseinheit zur Datenkomprimierung der erfassten Umfeldinformationen ausgebildet sein. Durch die Datenvorverarbeitung beziehungsweise Datenaufbereitung kann für eine spätere, beispielsweise in einer zentralen Recheneinrichtung, durchzuführende Auswertung der Umfeldinformationen Rechenleistung gespart werden, da die Daten entsprechend vorteilhafterweise aufbereitet sind. Wenn beispielsweise die Kameraeinrichtung zu der zentralen Recheneinrichtung getrennte Einheiten sind, so können durch die Datenvorverarbeitung die zu übertragenden Daten, insbesondere die Datengröße der zu übertragenden Daten, reduziert werden. Dies wirkt sich insbesondere auf die gesamte Signalprozessierung beziehungsweise Signalverarbeitung hinsichtlich der Umfelderfassung positiv aus.
Des Weiteren ist besonders vorteilhaft für sehr große Daten hinsichtlich der Umfelderfassung, dass eine Datenkomprimierung, also ein Komprimieren der Daten, vorgenommen wird. Dies vereinfacht die Übertragung der Daten an entsprechende Rechenbeziehungsweise Zentraleinheiten und macht die Datenübertragung einfacher. Somit kann insbesondere die Kameraeinrichtung leistungsminimierter verwendet beziehungsweise betrieben werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung eine weitere optisch-elektronische Wandlereinheit aufweist, welche ausgebildet ist, ein optisches Ausgangssignal auf Basis von den erfassten Umfeldinformationen zu erzeugen, wobei die weitere optisch-elektronische Wandlereinheit als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist. Insbesondere können durch den Kamerasensor die erfassten Umfeldinformationen als ein elektrisches Signal, beispielsweise ein elektrisches Erfassungssignal, bereitgestellt werden. Dieses elektrische Signal kann beispielsweise mittels der Datenvorverarbeitungseinheit aufbereitet werden hinsichtlich der Datengröße und/oder der Datenart. Um wiederum die Informationen bezüglich der Umfelderfassung anderweitigen Recheneinheiten effizient und ohne großen Datenverlust bereitstellen zu können, kann ähnlich wie das optische Übertragungssignal, welches der Kameraeinrichtung zur Verfügung gestellt wird, von der Kameraeinrichtung das optische Ausgangssignal zur weiteren Datenverarbeitung beziehungsweise zur Auswertung der Umfelderfassung ausgegeben werden. Hierzu kann wiederum die weitere optisch-elektronische Wandlereinheit verwendet werden. Diese weitere optisch-elektronische Wandlereinheit kann baugleich und/oder funktionsgleich zu der optisch-elektronischen Wandlereinheit, welche bereits eingangs erwähnt wurde, ausgebildet sein. Beispielsweise kann die weitere optisch-elektronische Wandlereinheit im Anschluss zu der Kontroll- und Steuerungseinheit und/oder der Datenvorverarbeitungseinheit in beziehungsweise an der Kameraeinrichtung angeordnet beziehungsweise verschaltet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung einen optischen Ausgang zum Bereitstellen des optischen Ausgangssignals aufweist. Somit können neben den optisch zur Verfügung gestellten Eingangssignalen, insbesondere des optischen Übertragungssignals, Ausgangssignale ebenfalls mittels optischer Übertragungswege beziehungsweise optischer Übertragungsverbindungen Recheneinrichtungen und/oder anderweitigen Verarbeitungs- und/oder Steuerungssystemen zur Verfügung gestellt werden. Somit weist die Kameraeinrichtung neben einem optischen Eingang auch einen optischen Ausgang auf.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung eine optische Linse beziehungsweise ein optisches Element aufweist. Die optische Linse ist mit dem Kamerasensor, insbesondere optisch, gekoppelt. Die Kameralinse dient in Zusammenspiel mit dem Kamerasensor beziehungsweise mit dem Kamerapixel zur Bilderfassung, also zur Umgebungserfassung beziehungsweise Umfelderfassung. Die optische Linse kann in einem Bereich des Kamerasensors auf der Kameraeinrichtung angeordnet sein. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kamerasystem mit zumindest einer Kameraeinrichtung nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon. Insbesondere kann das soeben geschilderte Kamerasystem zumindest eine Kameraeinrichtung nach dem vorherigen Aspekt aufweisen.
Das Kamerasystem weist eine optische Einrichtung zum Bereitstellen beziehungsweise Erzeugen des optischen Übertragungssignals für die Kameraeinrichtung auf. Des Weiteren weist das Kamerasystem eine, insbesondere zentrale, Recheneinrichtung zum Verarbeiten von erfassten Umfeldinformationen des Kamerasensors auf. Insbesondere kann die Recheneinrichtung als Zentraleinheit bezeichnet werden. Beispielsweise dient die Recheneinrichtung zur Signalerzeugung, Signalerfassung und Datenverarbeitung bezüglich der Umfelderfassung. Somit kann beispielsweise die Recheneinrichtung die Kameraeinrichtung steuern und wiederum kann die Kameraeinrichtung die auszuwertenden beziehungsweise zu verarbeitenden Signale beziehungsweise Umfeldinformationen der Recheneinrichtung zur Verfügung stellen.
Insbesondere kann das Kamerasystem mehrere Kameraeinrichtungen aufweisen. Somit können mehrere Kameraeinrichtungen mit der zentralen Recheneinrichtung gekoppelt beziehungsweise vernetzt sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Einsatz des Kamerasystems im Automobilbereich. Somit kann beispielsweise im Kraftfahrzeug zentral die Recheneinrichtung ausgebildet beziehungsweise integriert sein. Dazu können wiederum mehrere Kameraeinrichtungen verteilt am und/oder im Kraftfahrzeug angeordnet und mit der Recheneinrichtung vernetzt beziehungsweise gekoppelt sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die optische Einrichtung und/oder die Recheneinrichtung mittels einer optischen Übertragungsstrecke mit der Kameraeinrichtung gekoppelt sind. Somit kann beispielsweise mittels Glasfaser als optische Übertragungsstrecke das optische Übertragungssignal an die Kameraeinrichtung übertragen werden. Des Weiteren kann wiederum das optische Ausgangssignal mittels Glasfaser als optische Übertragungsstrecke an die Recheneinrichtung übertragen werden. Beispielsweise können die optische Einrichtung und die Recheneinrichtung als gemeinsame Einheit ausgebildet sein, sodass hier eine optische Übertragungsstrecke ausreicht. Ebenfalls kann es sich bei der optischen Einrichtung und der Recheneinrichtung um verschiedene Einheiten handeln, sodass jede dieser Einheiten mit der Kameraeinrichtung per optische Faser beispielsweise gekoppelt ist.
Beispielsweise kann die Recheneinrichtung vollständig oder zumindest teilweise aus gedruckten, organischen Elektronikkomponenten bestehen. Ebenso denkbar ist, dass die Recheneinrichtung als gedruckte, organische Elektronikkomponente beziehungsweise Schaltkreis ausgebildet ist.
Beispielsweise können die optische Einrichtung mit dem optischen Eingang und die Recheneinrichtung mit dem optischen Ausgang, beispielsweise über Glasfaser, gekoppelt sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die optische Einrichtung als optische Lasereinrichtung beziehungsweise optische Quelle ausgebildet ist, wobei die optische Einrichtung, und somit die optische Lasereinrichtung, als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist. Insbesondere kann die optische Einrichtung je nach Anwendungsfall und/oder Einsatzgebiet ein moduliertes optisches Signal, also das optische Übertragungssignal erzeugen beziehungsweise bereitstellen. Beispielsweise kann das optische Übertragungssignal mithilfe der optischen Einrichtung direkt und/oder mittels externer Komponenten moduliert werden. Mithilfe der Recheneinrichtung kann eine zentrale Verarbeitung beziehungsweise Prozessierung von Daten, Signalen und Informationen erfolgen.
Insbesondere weist das Kamerasystem in einem Ausführungsbeispiel eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit dient zur Signalverarbeitung und/oder Signalauswertung eines Signals betreffend die erfassten Umfeldinformationen des Kamerasensors. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise in der Recheneinrichtung oder in der Kameraeinrichtung integriert werden. Insbesondere kann der Auswerteeinheit ein Signal betreffend die erfasste Umgebung beziehungsweise die Umfelderfassung zur Verfügung gestellt werden. Dies kann entweder mittels eines elektrischen Signals ausgehend von dem Kamerasensor oder mittels des übertragenen optischen Ausgangssignals durchgeführt werden.
Des Weiteren kann die Auswerteeinheit als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet sein.
Des Weiteren kann der Auswerteeinheit die Signalverarbeitung und/oder Signalauswertung mittels einer komprimierten-Erfassungs-Methode („compressed sensing“) durchgeführt werden. Bei einer solchen Komprimierten-Erfassungs-Methode (compressive sensing oder compressive sampling) ist ein Verfahren zur Erfassung und Rekonstruierung dünn besetzter Signale oder Informationsquellen zu verstehen. Diese können sich beispielsweise aufgrund ihrer Redundanz ohne wesentlichen Informationsverlust komprimieren. Dies wird bei der Abtastung der Signale zur deutlichen Verringerung der Abtastrate im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren effizient genutzt. Somit kann das Kamerasystem eine verbesserte Auswertung für die Umfelderfassung vornehmen.
In einem Ausführungsbeispiel ist des Weiteren vorgesehen, dass mehrere Kameraeinrichtungen zu einem Kameraarray zusammengefügt sind, wobei das Kameraarray mit der optischen Einrichtung und/oder der Recheneinrichtung datentechnisch, optisch und/oder elektronisch gekoppelt sind. Das Kameraarray kann beispielsweise als dünn besetztes Kameraarray konfiguriert sein. Diesbezüglich kommt die vorgenannte komprimierte-Erfassungs-Methode vorteilhaft zum Einsatz.
Insbesondere kann das Kameraarray als ausgedünntes Kameraarray, Kamerazeile, Einzelpixel mit großem Abstand in Sparse-Konfiguration ausgebildet sein. Durch die Zusammenfügung mehrerer Kameraeinrichtungen zu einem Kameraarray, also zu einer Kameraanordnung, Kamerabereich, Kamerafeld oder Kameragruppe, kann das Kamerasystem vorteilhaft in Kraftfahrzeugen oder sonstigen technischen Gebieten, bei welchen eine Umfelderfassung wichtig ist, verwendet werden, da mehrere Kameraeinrichtungen verteilt am Kraftfahrzeug angeordnet werden können. Durch die Verwendung einer Ausgestaltung des Kameraarrays in einer dünn besetzten oder schwach besetzten Matrix können beliebig viele Kameraarrays effizient miteinander zusammengeschalten werden. Die zentrale Verarbeitung kann durch die Recheneinrichtung erfolgen.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung, die optische Einrichtung und die Recheneinrichtung zueinander körperlich und/oder räumlich getrennte Einheiten sind. Folglich handelt es sich bei den Einrichtungen um zueinander beziehungsweise voneinander separate Einheiten. Alternativ können die Kameraeinrichtung, optische Einrichtung und die Recheneinrichtung zusammen als gemeinsame Einheit ausgebildet sein. Folglich handelt es sich bei der Einrichtung um eine kombinierte, gemeinsame beziehungsweise einzige Einheit. Beispielsweise können die Einrichtungen gemeinsam auf einem Chip integriert werden. Dies hat vor allem platzsparende und bauraumoptimierte Vorteile. Hierbei können die Einrichtungen beispielsweise in einem gedruckten, organischen Schaltkreis integriert sein.
Gegebenenfalls kann die Kameraeinrichtung von der optischen Einrichtung räumlich getrennt sein. In diesem Fall ist speziell eine optische Übertragungsstrecke notwendig.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung, die optische Einrichtung und/oder die Recheneinrichtung zueinander zumindest teilweise körperlich und/oder räumlich getrennte Einheiten sind. Somit kann das Kamerasystem besser an das jeweilige Einsatzgebiet beziehungsweise an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Beispielsweise können die Kameraeinrichtung und die optische Einrichtung zusammen als gemeinsame Einheit gebildet und als gemeinsame Einheit zur Recheneinrichtung körperlich und/oder räumlich getrennt sein. Ebenfalls denkbar ist, dass die Kameraeinrichtung und die Recheneinrichtung zusammen als gemeinsame Einheit und als gemeinsame Einheit zur optischen Einrichtung körperlich und/oder räumlich getrennt sind. Des Weiteren ist denkbar, dass die Kameraeinrichtung als eigenständige Einheit gebildet ist und dazu die Recheneinrichtung und die optische Einrichtung als gemeinsame Einheit ausgebildet sind. Die soeben genannten Möglichkeiten, wie die einzelnen Einrichtungen zueinander ausgebildet sind, sind nicht abschließend zu verstehen, sondern sollen lediglich einen Überblick über die vielfältigsten Kombinationsmöglichkeiten geben. Weitere Kombinationen sind somit möglich. In diesem Zusammenhang sei zu erwähnen, dass die Anordnung der Hardwarekomponente nicht abschließend zu verstehen ist, sondern lediglich einen Überblick über die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten geben. Weitere Kombinationen der Hardwarekomponenten sind somit ebenfalls möglich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Kamerasystem nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon. Insbesondere beinhaltet das soeben beschriebene Kraftfahrzeug ein Sensorsystem nach dem vorherigen Aspekt.
Insbesondere handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein assistiertes oder zumindest teilweise autonom betriebenes Fahrzeug. Insbesondere handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein hochautomatisiertes Kraftfahrzeug, welches verschiedene Fahrerassistenzsysteme beinhaltet. Diese Fahrerassistenzsysteme können auf das vorgeschlagene Kamerasystem zurückgreifen und beispielsweise Umfeldinformationen abrufen. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug auch mehrere solcher Kamerasysteme aufweisen.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Darüber hinaus können auch Straßenbahnen, U-Bahnen, Eisenbahnen, Boote, Flugzeuge, Satelliten und andere mobile Einheiten, wie beispielsweise mobile Endnutzergeräte mit diesem Kamerasystem ausgestaltet werden.
Beispielsweise können die Einheiten beziehungsweise Einrichtungen des Kamerasystems verteilt am Kraftfahrzeug angeordnet sein, insbesondere zur Umfelderfassung. Insbesondere handelt es sich bei dem Kamerasystem um ein Umfelderfassungssystem.
Ausführungsbeispiele der einzelnen Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausführungsbeispiele anderer Aspekte, insbesondere aller anderen Aspekte, anzusehen. Insbesondere können die jeweiligen Ausführungsbeispiele einzelner Aspekte als vorteilhafte Ausführungsbeispiele aller anderen Aspekte angesehen werden und umgekehrt ebenfalls.
Ein Umfeldsensorsystem kann beispielsweise als Sensorsystem verstanden werden, das dazu in der Lage ist, Sensordaten oder Sensorsignale zu erzeugen, welche die Umgebung des Umfeldsensorsystems abbilden, darstellen oder wiedergeben. Insbesondere ist die Fähigkeit, elektromagnetische oder sonstige Signale aus der Umgebung zu erfassen, nicht hinreichend, um ein Sensorsystem als Umfeldsensorsystem zu erachten. Beispielsweise können Kameras, Radarsysteme, LIDAR-Systeme und/oder Ultraschallsensorsysteme als Umfeldsensorsystem aufgefasst werden.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kamerasystems und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kameraeinrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kamerasystems und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Kamerasystem zur Umfelderfassung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kameraeinrichtung des Kamerasystems aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Recheneinrichtung des Kamerasystems aus Fig. 1 ; und
Fig. 4 einen beispielhaften Ablauf einer Datenerfassung mittels einer komprimierten- Erfassungs-Methode. Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Frontansicht eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 kann beispielsweise als hochautomatisiertes Fahrzeug ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug 1 kann vor allem ein Kamerasystem 2 aufweisen. Dieses Kamerasystem 2 dient insbesondere zur Umfelderfassung einer Umgebung 3 des Kraftfahrzeugs 1. Das Kamerasystem 2 kann hierzu eine Vielzahl beziehungsweise mehrere Kameraeinrichtungen 4 aufweisen. Diese Kameraeinrichtungen 4 des Kamerasystems 2 können verteilt am Kraftfahrzeug 1 angeordnet sein. Die Kameraeinrichtungen 4 können an beliebigen Stellen im oder am Kraftfahrzeug angeordnet sein. Um das Kamerasystem 2 besonders vorteilhaft, insbesondere flexibel, im Kraftfahrzeug 1 beziehungsweise im Automobilbereich verwenden zu können, kann das Kamerasystem 2 vollständig, insbesondere zumindest teilweise beziehungsweise bereichsweise, mittels gedruckter, organischer Elektronikkomponenten realisiert sein. Somit können Schaltkreise eines herkömmlichen Kamerasystems durch organische, druckbare Schaltkreise ersetzt werden. Dies ermöglicht das vorgeschlagene Kamerasystem 2. Hierzu können organische Elektronikkomponenten gefertigt und gedruckt werden, insbesondere für den Einsatz in dem Kamerasystem 2.
Insbesondere können die mehreren Kameraeinrichtungen 4 zu einem Kameraarray zusammengefügt beziehungsweise aufgespannt werden. Hierbei können des Weiteren gegebenenfalls die mehreren Kameraeinrichtungen 4 als ausgedünntes Kameraarray, Kamerazeilen, Einzelpixel mit großem Abstand in einer Sparse-Konfiguration bereitgestellt werden. Somit kann eine Integration durch großflächige Verteilung in Arrayanordnung, wie zum Beispiel in Sparse-Kamera-Array-Konfiguration, durch die mehreren Kameraeinrichtungen 4 erfolgen. Beispielsweise kann ein solches Kameraarray 5 (vergleiche Fig. 1) großflächig auf der gesamten Fahrzeugoberfläche des Kraftfahrzeugs 1 , wie zum Beispiel Windschutzscheibe und/oder Heckscheibe und Fahrzeugdach, Stoßfänger et cetera angeordnet werden. Somit kann vor allem eine ganzheitliche 360-Grad-Erfassung der Umgebung 3 des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.
Somit dienen die Kameraeinrichtungen 4 beziehungsweise Kameramodule zur Umfelderfassung der Umgebung 3.
In der Fig. 2 ist schematisch eine Kameraeinrichtung 6 des Kamerasystems 2 dargestellt. Diese Kameraeinrichtung 6 kann wie die Kameraeinrichtungen 4 zu einem Gesamtarray zusammengefügt werden. Insbesondere können mehrere Kameraeinrichtungen 4, 6 zu einer Zeilenkamera beziehungsweise zu einem Modul mit vielen Pixeln beziehungsweise Kamerapixeln zusammengefasst werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft zur RGB- Detektion, also zur Farbdetektion hinsichtlich Farbbilder.
Insbesondere kann die Kameraeinrichtung 6 als gedruckter, organischer Schaltkreis 7 ausgebildet sein. Insbesondere können die Komponenten beziehungsweise Bauelemente der Kameraeinrichtung 6 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als gedruckte, organische Elektronikkomponenten ausgebildet sein.
Die Kameraeinrichtung 6 kann einen optischen Eingang 8 aufweisen, welcher zum Empfangen eines optischen Übertragungssignals 9 ausgebildet ist. Das optische Übertragungssignal kann von einer optischen Einrichtung 10 zur Verfügung gestellt beziehungsweise erzeugt werden. Bei der optischen Einrichtung 10 kann es sich um eine Lasereinrichtung oder um eine optische Quelle handeln. Die optische Einrichtung 10 kann als eigenständige Einheit ausgebildet sein. Wie in der dargestellten Ausführung in der Fig. 3 kann die optische Einrichtung 10 in beziehungsweise auf einer Recheneinrichtung 11 integriert beziehungsweise angeordnet sein.
Mithilfe des optischen Übertragungssignals 9 können beispielsweise Steuerungssignale beziehungsweise Steuerungsanweisungen an die Kameraeinrichtung 6 übertragen werden. Hierzu kann beispielsweise eine optische Übertragungsstrecke 12 (vergleiche Fig. 3) verwendet werden. Bei der optischen Übertragungsstrecke 12 kann es sich beispielsweise um eine Glasfaser handeln. Das an dem optischen Eingang 8 empfangene und bereitgestellte optische Übertragungssignal 9 kann von einer optisch-elektronischen Wandlereinheit 13 in ein elektrisches Steuersignal 14 auf Basis des optischen Übertragungssignals 9 umgewandelt werden. Mithilfe des elektrischen Steuersignals 14 kann ein Kamerasensor 15 der Kameraeinrichtung 6 gesteuert beziehungsweise angesteuert werden. Mithilfe des Kamerasensors 15 beziehungsweise einem Kamerapixel beziehungsweise einem Bildsensor kann die Umfelderfassung der Umgebung 3 vorgenommen beziehungsweise durchgeführt werden. Hierzu kann des Weiteren eine optische Linse 16 mit dem Kamerasensor 15 gekoppelt sein. Die optisch-elektronische Wandlereinheit 15 und der Kamerasensor 15 können als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet sein.
Für die Umwandlung des optischen Übertragungssignals 9 in das elektrische Steuersignal 14 kann die Wandlereinheit 13 eine Photodiode 17 beziehungsweise Fototransistor aufweisen. Die Photodiode 17 beziehungsweise der Fototransistor kann ebenfalls als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet beziehungsweise ausgestaltet sein. Mittels des Kamerasensors 15 kann die Umgebung 3 mittels einer durchgeführten Umfelderfassung erfasst werden. Diese Informationen können beispielsweise mittels eines elektrischen Signals 18 bereitgestellt werden. Um wiederum dieses elektrische Signal 18, welches Umfeldinformationen enthält, auswerten beziehungsweise analysieren zu können, kann die Kameraeinrichtung 6 eine weitere optisch-elektronische Wandlereinheit 19 aufweisen. Diese Wandlereinheit 19 kann ähnlich ausgebildet beziehungsweise funktionsgleich ausgebildet sein zu der Wandlereinheit 13. Mithilfe der Wandlereinheit 19 kann abhängig von dem elektrischen Signal 18 ein optisches Ausgangssignal 20 erzeugt beziehungsweise umgewandelt werden. Dieses optische Ausgangssignal 20 kann an einem optischem Ausgang 21 der Kameraeinrichtung 6 der Recheneinrichtung 11 zur Verfügung gestellt beziehungsweise bereitgestellt werden. Somit können, wie in der Fig. 2 und der Fig. 3 als mögliche Ausführungsformen dargestellt, die Kameraeinrichtung 6 und die Recheneinrichtung 11 über optische Übertragungsstrecken 12 miteinander gekoppelt sein.
Die Wandlereinheit 19 kann ebenfalls als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet sein.
Um die Datenlast und insbesondere die Rechenleistung bezüglich der auszuwertenden Umfeldinformationen gering beziehungsweise minimal halten zu können, kann die Kameraeinrichtung 6 eine Kontroll- und Steuerungseinheit 22 und eine Datenvorverarbeitungseinheit 23 aufweisen. Diese beiden Einheiten können aus mehreren einzelnen Komponenten bestehen. Insbesondere sind die Kontroll- und Steuerungseinheit 22 und die Vorverarbeitungseinheit 23 als gedruckte, organische Elektronikkomponenten ausgebildet. Mittels dieser Einheiten 22, 23 kann vor allem das elektrische Signal 18 entsprechend aufbereitet, vorverarbeitet und/oder komprimiert werden. Somit können vor allem die Daten hinsichtlich der Umfelderfassung entsprechend vorverarbeitet, komprimiert und/oder verarbeitet werden. Somit sind die Datenlast und insbesondere die Rechenleistung, welche beispielsweise durch die Recheneinrichtung 11 durchgeführt werden muss, nicht mehr allzu groß. Somit kann vor allem das Kamerasystem 2 effizienter betrieben werden.
Beispielsweise kann die Kontroll- und Steuerungseinheit 22 einen Detektor, Frequenzmultiplizierer und/oder Frequenzmischer beinhalten. Somit kann entsprechend das elektrische Signal 18 aufbereitet beziehungsweise verarbeitet werden.
Die weitere Wandlereinheit 19 kann des Weiteren Kontrolleinheiten und/oder einen Modulator aufweisen.
Insbesondere zeigt die Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung der Kameraeinrichtung 6 beziehungsweise eines Kameramoduls, welches zumindest ein Kamerapixel enthalten kann, welches mittels der gedruckten, organischen Elektronik-Technologie hergestellt beziehungsweise designt ist.
Somit können organische Elektronik und ein Drucken der Schaltkreise der Kameraeinrichtung 6 anstelle von einer herkömmlichen Chipfertigung erfolgen. Dementsprechend können konventionelle Komponenten durch organisch, gedruckte Komponenten ersetzt werden. Beispielsweise kann eine Photodiode, beispielsweise die Photodiode 17, ein Kamerapixel wie den Kamerasensor 15, Kontrollschaltkreise und Vorverarbeitungseinheiten, wie die Kontroll- und Steuerungseinheit 22, sowie die Datenvorverarbeitungseinheit 23 beziehungsweise eine Datenkompressionseinheit als organisch, gedruckte Elektronikkomponente ausgestaltet werden. Darüber hinaus können Komponenten der Recheneinrichtung 11 durch gedruckte, organische Elektronikkomponenten ersetzt werden.
Beispielsweise kann es sich bei dem Kamerasensor 15 um einen organisch gedruckten Kamerachip handeln. Ebenso kann der Kamerasensor 15 als Zeilenkamera ausgebildet sein.
Insbesondere können somit Chipmodule beziehungsweise Kameraeinrichtungen 6 im Fahrzeug beziehungsweise im Kraftfahrzeug 1 integriert werden. Diese können wiederum mit der Recheneinrichtung 11, welche zentral im Kraftfahrzeug 1 ausgebildet ist, vernetzt werden. Dies ist vor allem für Assistenzsysteme vorteilhaft.
Insbesondere ermöglicht die Kameraeinrichtung 6 und insbesondere das Kamerasystem 2 polarisationssensitive Detektion durch Ausformung der Pixelgeometrie beziehungsweise Polarisationsfilterung. Durch das vorgeschlagene Kamerasystem 2 kann das Ziel „Design und Herstellung eines elektronisch-photonisch co-integrierten Kamerasystems durch Verwendung organischer Elektronik und organischer Photodioden und Druck der Komponenten“ erreicht werden.
In der Fig. 3 ist, wie bereits erwähnt, die Recheneinrichtung 11 beziehungsweise eine Zentraleinheit zur Signalerzeugung, Signalerfassung und Datenverarbeitung gezeigt.
Hier ist die optische Einrichtung 10 beispielsweise als Lasereinrichtung dargestellt. Im Anschluss zu der optischen Einrichtung 10 kann ein Wandlermodul 24, welches gegebenenfalls als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet sein kann, vorgesehen. Das Wandlermodul 24 kann beispielsweise in Form eines Mach-Zehnder- Moduls ausgebildet sein. Beispielsweise kann in einem Transformationsmodul 25 eine Frequenz des optischen Übertragungssignals 9 eingestellt werden. Des Weiteren kann das Transformationsmodul 25 einen „1:N-Switch“ enthalten oder als solcher ausgebildet sein. Mit einem solchen Transformationsmodul 25 kann ein Frequenz-, Wellenlängen-, und/oder Zeitmultiplexing durchgeführt werden. Somit kann für die mehreren Kameraeinrichtungen 4 jeweils ein Übertragungssignal 9 zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren kann ein Modulator 26 vorgesehen sein, mit welchem das optische Übertragungssignal 9 moduliert beziehungsweise manipuliert werden kann. Des Weiteren kann eine Kontrolleinheit 27 vorgesehen sein, mit welcher das Transformationsmodul 25 und/oder der Modulator 26 überwacht werden können.
An einem Fasereingang beziehungsweise einem optischen Eingang kann der Recheneinrichtung 11 das optische Ausgangssignal 20 zur Verfügung gestellt werden. Hierbei kann wiederum von den mehreren Kameraeinrichtungen 4 ein jeweiliges Ausgangssignal 9 empfangen werden. Zunächst kann das Ausgangssignal 20 mittels einer Wandlereinheit 28, beispielsweise einer Photodiode und/oder Fototransistor, in ein elektrisches Signal 29 beziehungsweise ein elektrisches Empfangssignal umgewandelt werden. Ferner weist die Recheneinrichtung 11 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine jeweilige nochmals weitere Detektionseinrichtung 30 zum Detektieren des elektrischen Signals 29 auf. Des Weiteren kann eine Vielzahl von weiteren Modulationseinrichtungen 31, wie zum Beispiel Analog-Digital-Wandler, vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die nochmals weitere Detektionseinrichtung 22, die weitere Modulationseinrichtung 31 sowie die nochmals weitere Wandlereinheit 28 als organische Elektronikkomponenten ausgebildet sind. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest die Recheneinrichtung 11 und/oder die optische Einrichtung 10 und/oder die Kameraeinrichtungen 4, 6 als organische Elektronikkomponenten ausgebildet sind beziehungsweise zumindest eine organische gedruckte Elektronikkomponente aufweisen.
Das entsprechend aufbereitete elektrische Signal 29 kann einer Auswerteeinheit 32 beziehungsweise einem Prozessor zur Verfügung gestellt werden. Mithilfe der Auswerteeinheit 32 kann abhängig von dem elektrischen Signal, welches also Umfeldinformationen enthält, eine Auswertung durchgeführt werden. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit 32 mit der Kontrolleinheit 27 gekoppelt beziehungsweise verbunden sein.
Insbesondere kann die Recheneinrichtung 11 zur Erzeugung von Steuersignalen verwendet werden. Insbesondere kann die Recheneinrichtung 11 die gesamte Signalverarbeitung und - auswertung vornehmen. Hierzu kann je Kameraeinrichtung 4, 6 beziehungsweise Detektormodul, welches aus zumindest einem organischen Kamerapixel beziehungsweise einer Pixelanreihung besteht, verbunden werden. Die Kameraeinrichtungen 4, 6 können per optischer Phase oder elektronischer Schnittstelle, wie zum Beispiel Ethernet, verbunden werden. Die Recheneinrichtung 11 beziehungsweise Zentraleinheit liefert beispielsweise alle notwendigen Steuer- und Datenverarbeitungssignale, Module und Schnittstellen.
In der Fig. 4 ist ein Flussdiagramm beziehungsweise ein schematischer Ablauf hinsichtlich einer Datenerfassung des Kameraarrays 6 dargestellt. Das Kameraarray 6 kann insbesondere mithilfe der Auswerteeinheit 32 anhand einer komprimierten-Erfassungs- Methode betrieben werden. Hierbei kann das Antennenarray 6 als dünn besetztes Array ausgebildet sein, sodass Limitierungen durch diese Konfiguration (Sparse-Konfiguration) durch Signalalgorithmen, wie zum Beispiel „compressive sensing“ ausgeglichen werden können.
Hierzu können in einem optionalen ersten Schritt S1 die erfassten Informationen des Kamerasensors 15 bereitgestellt werden. In einem optionalen zweiten Schritt S2 kann ein Farbfilter, wie zum Beispiel „Bio Pattern“, verwendet werden. Des Weiteren kann in einem optionalen dritten Schritt S3 eine „ISP- Hardware“ angewendet werden.
In einem nachfolgenden optionalen vierten Schritt S4 kann ein „Sparsity algorithmic“ verwendet werden. Somit kann hier eine Bildverarbeitung beziehungsweise eine Verarbeitung der Umfeldinformationen durchgeführt werden. Hierzu kann die komprimierte- Erfassungs-Methode verwendet werden. In einem nachfolgenden fünften Schritt S5 kann wiederum ein RGB-Output beziehungsweise Graustufen-Output als Bildinformation beziehungsweise Umgebungsinformation ausgegeben werden. Diese genannten Schritte können insbesondere mithilfe der Auswerteeinheit 32 vorgenommen werden. Ebenfalls denkbar ist, dass diese Schritte bereits in der Kameraeinrichtung 4, 6 erfolgen.
Bezugszeichenliste
Kraftfahrzeug
Kamerasystem
Umgebung mehrere Kameraeinrichtungen Kameraarray
Kameraeinrichtung gedruckter, organischer Schaltkreis optischer Eingang optisches Übertragungssignal optische Einrichtung
Recheneinrichtung optische Übertragungsstrecke optisch-elektronische Wandlereinheit elektrisches Steuersignal Kamerasensor optische Linse Photodiode elektrisches Signal optisch-elektronische Wandlereinheit optisches Ausgangssignal optischer Ausgang
Kontroll- und Steuerungseinheit Datenvorverarbeitungseinheit Wandlermodul
T ransformationsmodul
Modulator
Kontrolleinheit Wandlereinheit elektrisches Signal Detektionseinrichtung Modulationseinrichtung
Auswerteeinheit erster bis fünfter Schritt

Claims

Patentansprüche
1. Kameraeinrichtung (6) zur Umfelderfassung, mit
- einem optischen Eingang (8) zum Empfangen eines optischen Übertragungssignals (9),
- einer optisch-elektronischen Wandlereinheit (13), welche dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Steuersignal (14) auf Basis des optischen Übertragungssignals (9) zu erzeugen,
- einem Kamerasensor (15), welcher abhängig von dem elektrischen Steuersignal (14) zur Erfassung von Umfeldinformationen steuerbar ist, wobei
- die optisch-elektronische Wandlereinheit (13) und der Kamerasensor (15) als gedruckte, organische Elektronikkomponenten ausgebildet sind.
2. Kameraeinrichtung (6) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die optisch-elektronische Wandlereinheit (13) eine Photodiode (17) zum Erzeugen des elektrischen Steuersignals (14) auf Basis des optischen Übertragungssignals (9) aufweist, wobei die Photodiode (17) als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist.
3. Kameraeinrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet, durch eine Kontroll- und Steuerungseinheit (22), welche ausgebildet ist, den Kamerasensor (15) abhängig von dem Steuersignal (14) zu steuern, wobei die Kontroll- und Steuerungseinheit (22) als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist.
4. Kameraeinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Datenvorverarbeitungseinheit (23), welche ausgebildet ist, erfasste Umfeldinformationen des Kamerasensors (15) für eine spätere Verarbeitung aufzubereiten, wobei die Datenvorverarbeitungseinheit (23) als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist, insbesondere die Datenvorverarbeitungseinheit (23) zusätzliche zur Datenkomprimierung der erfassten Umfeldinformationen ausgebildet ist.
5. Kameraeinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine weitere optisch-elektronische Wandlereinheit (19), welche ausgebildet ist, ein optisches Ausgangssignal (20) auf Basis von den erfassten Umfeldinformationen zu erzeugen, wobei die weitere optisch-elektronische Wandlereinheit (19) als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist.
6. Kameraeinrichtung (6) nach Anspruch 5, gekennzeichnet, durch einen optischen Ausgang (21) zum Bereitstellen des optischen Ausgangssignals (20).
7. Kameraeinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine optische Linse (16), welche mit dem Kamerasensor (15) gekoppelt ist.
8. Kamerasystem (2) mit zumindest einer Kameraeinrichtung (4, 6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kamerasystem (2) aufweist:
- eine optische Einrichtung (10) zum Bereitstellen des optischen Übertragungssignals (9), und
- eine Recheneinrichtung (11) zum Verarbeiten von erfassten Umfeldinformationen des Kamerasensors (15).
9. Kamerasystem (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (10) und/oder die Recheneinrichtung (11) mittels einer optischen Übertragungsstrecke (12) mit der Kameraeinrichtung (4, 6) gekoppelt ist, insbesondere die optische Einrichtung (10) mit dem optischen Eingang (8) und die Recheneinrichtung (11) mit dem optischen Ausgang (21) gekoppelt ist.
10. Kamerasystem (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (10) als optische Lasereinrichtung ausgebildet ist, wobei die optische Einrichtung (10) als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist.
11. Kamerasystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8, 9 oder 10, gekennzeichnet, durch eine Auswerteeinheit (32) zur Signalverarbeitung und/oder Signalauswertung eines Signals (29) betreffend der erfassten Umfeldinformationen des Kamerasensors (15), insbesondere mittels einer komprimierten- Erfassungs-Methode, wobei die Auswerteeinheit (32) als gedruckte, organische Elektronikkomponente ausgebildet ist.
12. Kamerasystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kameraeinrichtungen (4, 6) zu einem Kameraarray (5) zusammengefügt sind, wobei das Kameraarray (5) mit der optischen Einrichtung (10) und/oder der Recheneinrichtung (11) gekoppelt sind, und/oder das Kameraarray (5) als dünnbesetztes Kameraarray konfiguriert ist.
13. Kamerasystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kameraeinrichtung (4, 6), die optische Einrichtung (10) und die Recheneinrichtung (11) zueinander körperlich und/oder räumlich getrennte Einheiten sind, oder
- die Kameraeinrichtung (4, 6), die optische Einrichtung (10) und die Recheneinrichtung (11) zusammen als gemeinsame Einheit gebildet sind.
14. Kamerasystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinrichtung (4, 6), die optische (10) und/oder die Recheneinrichtung (11) zueinander zumindest teilweise körperlich und/oder räumlich getrennte Einheiten sind.
15. Kraftfahrzeug (1) mit einem Kamerasystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 14.
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