WO2010076066A1 - Kameraanordnung zur erfassung eines scheibenzustandes einer fahrzeugscheibe - Google Patents

Kameraanordnung zur erfassung eines scheibenzustandes einer fahrzeugscheibe Download PDF

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vehicle window
image sensor
camera arrangement
radiation
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Michael Huelsen
Ulrich Seger
Matthias Karl
Annette Frederiksen
Roland Schmid
Werner Uhler
Norbert Hog
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01N2201/064—Stray light conditioning

Definitions

  • Camera arrangement for detecting a wheel condition of a vehicle window
  • the invention relates to a camera arrangement for detecting a wheel condition of a vehicle window.
  • a vehicle with this camera arrangement and a method for determining a state of the vehicle window are provided.
  • Camera arrangements for detecting a vehicle environment through a vehicle window of a vehicle, in particular a motor vehicle are used in particular in driver assistance systems, for example as part of a night vision system or as a warning system.
  • driver assistance systems for example as part of a night vision system or as a warning system.
  • camera arrangements are designed so that they can detect in particular the space in the direction of travel in front of the motor vehicle.
  • DE 10 2004 015 040 A1 shows such a camera arrangement for detecting a vehicle environment by means of a vehicle window which, in addition to a primary function such as night vision support and / or lane departure warning and / or traffic sign recognition and / or reversing aid, has a secondary function in the form of a rain sensor provides.
  • the camera arrangement has a radiation source, wherein optical radiation emitted by the radiation source is firstly coupled into the window pane and then decoupled, wherein the decoupled part of this optical radiation can be detected by an image sensor of a camera of the camera arrangement.
  • the radiation emitted by the radiation source becomes so coupled into the window that it is totally reflected in an untensioned state of the vehicle window in the interior of the vehicle window up to the place of Auskoppeins. Wetting of the pane by rainwater reduces the total reflected proportion of this coupled-in radiation. Based on the reduced in this way intensity by the
  • Radiation source emitted radiation can be determined by means of the camera assembly, the degree of wetting of the vehicle window. So that the radiation source does not interfere with a detection of a vehicle environment performed with the same image sensor, the image sensor is subdivided into a first subarea for detecting a vehicle environment and a second subarea for detecting a radiation radiated from the radiation source, wherein an overlap of these regions by the use of Aperture is prevented.
  • this camera arrangement for detecting a vehicle environment through a vehicle window is disclosed in DE 102 01 522 A1.
  • this camera arrangement comprises a secondary function, such as the detection of a visual obstruction, for example by raindrops on the vehicle window.
  • the camera arrangement has a camera that is focused on an outdoor area.
  • the visual obstruction is determined by measuring the blurring of an image acquired by means of an image sensor of the camera. In situations in which the vehicle environment contains too few contrasts, for example at night, it is possible to switch on a windscreen for a short time. Visual impairments are then detectable from the scattering of the illumination light. If a visual obstruction is detected, suitable measures can be taken, such as switching on a windshield wiper system or switching on a window heater.
  • measurements of the image sensor in the case of different illuminations with second optical radiation emitted by the radiation source are thus recorded and evaluated.
  • a first measurement with the radiation source switched on, ie with illumination by the second radiation, and a second measurement with the second radiation switched off or reduced in intensity can be recorded and the image signals of the image radiation can be recorded.
  • sensors are compared with each other.
  • the first optical radiation of the vehicle surroundings is additionally recorded, so that the image signals receive information of both radiations.
  • the disc state of a vehicle window is changed. If the vehicle window is illuminated by a radiation source with second optical radiation in a disc state changed in this way, this leads to a change in an image recorded with the image sensor, this image being less optical or not at all second with respect to an image Radiation was lit, contains additional information.
  • a pane state of the pane for example the strength of wetting of the vehicle window by rainwater.
  • the comparison of this image information can be done for example by an evaluation of the camera arrangement.
  • the disc state thus determined can be used for the initiation of measures, such as the involvement of a windshield wiper system.
  • both the first optical radiation and the second optical radiation can be detected jointly by means of at least one subarea of the image sensor.
  • both the first optical radiation and the second optical radiation can be detected together with the entire image sensor. The entire image sensor can thus be exploited for the detection of a vehicle environment as well as for the determination of a disk state.
  • the second optical radiation of the radiation source In order to ensure that the image information of the vehicle environment recorded with the image sensor is not disturbed by the second optical radiation of the radiation source, it is preferably not activated in every image acquisition cycle of the image sensor but, for example, only in every nth image acquisition cycle.
  • the frequency, the duration and / or the brightness of the illumination of the vehicle window by the second optical radiation can in particular be adapted to the situation, for example as a function of the situation be chosen from the external light conditions.
  • the radiation source can be activated more frequently than during the day to ensure a high image capture rate of a vehicle environment during the day.
  • Part of the image sensor in the absence of second radiation and a second portion of the image sensor is exposed to second optical radiation.
  • the radiation source can only be switched on when the exposure of the first subarea of the image sensor is completed.
  • the second subregion of the image sensor would be exposed together with first optical radiation and second optical radiation.
  • Such an image capture is particularly useful for such image sensors that allow a temporally offset exposure of pixels / pixels.
  • Fig. 1 shows a section through a camera arrangement of a first embodiment
  • FIG. 2 shows a section through a camera arrangement of a second embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a camera arrangement 16 for detecting a window state of a vehicle window.
  • the camera assembly 16 includes a camera 2 with only one hinted
  • Camera housing 1 which is arranged in a vehicle interior of a vehicle not shown on a vehicle window 1, here a windshield.
  • the camera 2 comprises an image sensor 4 and a camera optics 12 arranged in front of the image sensor 4, here represented by a lens.
  • the image sensor 4 is formed on a semiconductor basis, in particular as a CMOS or
  • the camera arrangement 16 has an evaluation unit 10 for recording and evaluating the image signals S1.
  • the camera 2 is arranged such that a first optical radiation 6 generated by the vehicle surroundings through the vehicle window 1 and through the camera optics 12 from the image sensor
  • the focus of the camera optics 12 is preferably at infinity, so that the vehicle environment is sharply imaged on the image sensor 4 while ensuring a sufficient depth of field.
  • the camera arrangement 16 comprises a radiation source 3 for
  • the radiation source 3 has e.g. one or more LEDs and is arranged in or on the camera housing 1 1 such that at least a section A of the vehicle window 1 can be illuminated by the second optical radiation 7, but a direct illumination of the camera optics 12 and the image sensor 4 by the second optical Radiation 7 is prevented, for example, with a shield 13.
  • the illuminable with the radiation source 3 section A of the vehicle window 1 is in the detection range of the camera lens 12, so that a portion of the second optical radiation 7 via an illumination of the cutout A of the vehicle window 1 indirectly through the Bi-sensor 4 can be detected.
  • the vehicle window 1 is dirty, for example if there is a rain water drop 8 on the window surface 9 in the region of the cutout A, this contamination leads, in particular by scattering, reflection and / or refraction, to a changed beam path and / or an altered one
  • the image signals S1 output by the image sensor 4 in the state illuminated by the radiation source 3 are thus different from the image signals S1 recorded in a state of the vehicle window 1 by the vehicle window 1 not getting dirty and not passing through Rainwater is wetted.
  • the over- view omitted because of the representation of the scattered or reflected at interfaces portions of the second optical radiation.
  • the radiation source 3 is z. B. driven by the evaluation unit 10 by control signals S2.
  • at least two states of the radiation source 3 can be set, in which the radiation source 3 outputs different second radiation 7, i. with differences, in particular in intensity, but alternatively or additionally also in the spectral composition and / or angular distribution and / or polarity.
  • measurements are respectively taken with the camera 2 and their image signals S1 are recorded and evaluated by the evaluation unit 10.
  • the radiation source 3 can also be controlled by a further control unit by the control signals S2 and receive the evaluation unit corresponding signals for synchronization of this control unit;
  • the combination of the further control unit with the device carrying out the evaluation or evaluation corresponds to the evaluation unit 10 shown in FIGS. 1, 2.
  • the radiation source 3 may be a first measurement with active radiation source 3, i. with illuminated section A, and a second measurement without illumination of the section A, in particular with the radiation source 3 switched off.
  • the radiation source 3 is switched on for every n th image acquisition cycle, where n is a number> 1, preferably greater than 10, for the entire image acquisition cycle ie at least one frame is output.
  • the radiation source 3 is deactivated.
  • the image signal S1 of every nth image or frame comprises image information representing a superposition of first and second optical radiation 6, 7.
  • the remaining pictures include
  • the frequency, the brightness and / or the duration of the illumination of the vehicle window 1 by the second optical radiation 7 can be adjusted according to the situation. can be adjusted. For example, depending on the lighting conditions of the vehicle environment, the rate at which an image is recorded when the vehicle window 1 is illuminated by the second optical radiation 7 can be increased or decreased. Furthermore, several images can be recorded one after the other with the radiation source 3 activated. These measures are particularly advantageous in low light conditions, for example, at night, in which a lower frame rate of images that reproduce the vehicle environment without the interference of the second optical radiation 7, can be sought.
  • a change in the brightness of the radiation source 3 is advantageous in order to take into account a change in the brightness of the first optical radiation 6, for example in order to achieve a recognizable superposition of the first optical radiation 6 with the second optical radiation 7 for an advantageous evaluation, but an over-radiation to avoid.
  • the radiation source 3 is not activated over an entire imaging cycle, but only a period of time, causing a first portion of the image sensor 4 to be exposed with the first optical radiation 6 and the second optical radiation 7, and a second portion 7 is illuminated in the absence of second optical radiation.
  • the image sensor 4 is designed in this regard as an image sensor 4, in which
  • Pixels / pixels temporally offset exposed or read out Such a single image recorded with the image sensor 4 thus contains image information which is based both on the first optical radiation 6 in the absence of the second optical radiation 7 and on the first optical radiation 6 overlapping with the optical second radiation 7.
  • the image information that is not affected by the second optical radiation 7 can be evaluated for detecting a vehicle environment.
  • the other image information can be used to determine a slice state, for example as described above, by comparison with image information in which illumination of the vehicle window 1 is deactivated.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a camera arrangement 16 'according to the invention with a camera 2' for detecting a window state of a vehicle window 1 in a schematic representation.
  • the camera assembly 16 'according to the second embodiment corresponds to FIG.
  • Figure 1 shown first embodiment of the camera assembly 16 ', wherein in Only differences will be discussed below.
  • the second camera arrangement 16 ' in addition to the camera optics 12 on a camera add-on optics whose focus is in the region of the section A of the vehicle window 1, so that the section A is imaged sharply on the image sensor 4.
  • the additional camera optics comprises a concave mirror 14 and a deflection mirror 15.
  • the concave mirror 14 lies within the detection range of the camera optics 12.
  • the section A of the vehicle window 1 which can be illuminated by the radiation source 3 is imaged onto a second subregion 5b of the image sensor 4, the remaining image sensor 4 which forms a partial region 5a, can not be irradiated by the second optical radiation 7.
  • the second camera arrangement similar to the first camera arrangement may be designed such that the entire image sensor 4 is used for the detection of first optical radiation 6 and second optical radiation 7.
  • a focusing of the section A of the vehicle window 1 in particular allows the analysis of details on the vehicle window 1, for example the detection of scratches.
  • the image acquisition and the evaluation can be performed similar to the first embodiment of the camera assembly 16.
  • the additional camera optics can alternatively also be constructed from other optical elements or comprise further optical elements, for example also lenses or optical gratings.

Abstract

Die Erfindung betrifft Kameraanordnung (16, 16') zur Erfassung eines Scheibenzustandes einer Fahrzeugscheibe (1), mindestens aufweisend: eine Kamera (2) mit einem Bildsensor (4) zur Erfassung einer von der Fahrzeug-Umgebung ausgegebenen ersten Strahlung (6) und zur Ausgabe von Bildsignalen (S1), und eine Strahlungsquelle (3) zum Ausgeben einer zweiten optischen Strahlung (7), wobei durch den Bildsensor (4) in Abhängigkeit von einem Scheibenzustand zumindest ein Teil der ausgegebenen zweiten optischen Strahlung (7) erfassbar ist, Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kameraanordnung (16) derartig eingerichtet ist, dass aus Bildsignalen (S1), die von dem Bildsensor (4) in Messungen mit unterschiedlicher Beleuchtung der Fahrzeugscheibe (1) durch die zweite optische Strahlung (7) ausgegeben werden, ein Scheibenzustand der Fahrzeugscheibe (1) bestimmbar ist. Hierzu ist vorzugsweise eine Auswerteeinheit (10) zur Aufnahme der Bildsignale (S1) und Ermittlung eines Scheibenzustandes vorgesehen, die aus den von dem Bildsensor (4) in den Messungen ausgegebenen Bildsignalen (S1) einen Scheibenzustand der Fahrzeugscheibe (1) bestimmt. Hierbei können insbesondere Messungen mit ein- und ausgeschalteter Strahlungsquelle (3) erfolgen.

Description

Beschreibung
Titel
Kameraanordnung zur Erfassung eines Scheibenzustandes einer Fahrzeugscheibe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kameraanordnung zur Erfassung eines Scheibenzustandes einer Fahrzeugscheibe. Ergänzend sind ein Fahrzeug mit dieser Kame- raanordnung und ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustande der Fahrzeugscheibe vorgesehen.
Kameraanordnungen zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung durch eine Fahrzeugscheibe eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfarzeuges, werden ins- besondere in Fahrerassistenzsystemen eingesetzt, beispielsweise im Rahmen eines Nachtsichtsystems oder als Warnsystem. Hierfür sind derartige Kameraanordnungen dazu ausgbildet, dass diese insbesondere den Raum in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug erfassen können.
Des Weiteren ist es bekannt, derartige Kameraanordnungen für Sekundärfunktionen zu verwenden, insbesondere für die Ermittlung eines Scheibenzustandes einer Fahrzeugscheibe einzusetzen. In der DE 10 2004 015 040 A1 ist eine derartige Kameraanordnung zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung durch eine Fahrzeugscheibe gezeigt, die neben einer Primärfunktion, wie Nachtsichtunter- Stützung und/oder Spurverlassenswarnung und/oder Verkehrszeichenerkennung und/oder Rückfahrhilfe eine Sekundärfunktion in Form eines Regensensors zur Verfügung stellt. Hierfür weist die Kameraanordnung eine Strahlungsquelle auf, wobei von der Strahlungsquelle ausgegebene optische Strahlung in die Fensterscheibe zunächst ein und dann auskoppelbar ist, wobei der ausgekoppelte Teil dieser optischen Strahlung von einem Bildsensor einer Kamera der Kameraanordnung erfassbar ist. Die von der Strahlungsquelle ausgestrahlte Strahlung wird derart in die Fensterscheibe eingekoppelt, dass diese in einem unbentzten Zustand der Fahrzeugscheibe im Inneren der Fahrzeugscheibe bis zum Ort des Auskoppeins total reflektiert wird. Bei einer Benetzung der Scheibe durch Regenwasser reduziert sich der totalreflektierte Anteil dieser so eingekoppelten Strahlung. Anhand der auf dieser Weise reduzierten Intensität der durch die
Strahlungsquelle ausgestrahlten Strahlung lässt sich mittels der Kameraanordnung der Grad der Benetzung der Fahrzeugscheibe ermitteln. Damit die Strahlungsquelle eine mit demselben Bildsensor durchgeführte Erfassung einer Fahrzeugumgebung nicht stört, ist der Bildsensor in einen ersten Teilbereich für die Erfassung einer Fahrzeugumgebung und einem zweiten Teilbereich für die Erfassung einer von der Strahlungsquelle ausgestrahlten Strahlung unterteilt, wobei eine Überlappung dieser Bereiche durch den Einsatz einer Blende verhindert wird.
Eine weitere Kameraaordnung zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung durch eine Fahrzeugscheibe offenbart die DE 102 01 522 A1 . Neben einer Primärfunktion, wie die Erfassung von Objekten, umfasst diese Kameraanordnung eine Sekundärfunktion, wie die Erfassung einer Sichtbehinderung beispielsweise durch Regentropfen auf der Fahrzeugscheibe. Die Kameraanordnung weist eine Kame- ra auf, die auf einen Außenbereich fokussiert ist. Die Sichtbehinderung wird durch Messung der Unscharfe eines mittels eines Bildsensors der Kamera er- fassten Bildes ermittelt. In Situationen, in denen die Fahrzeugumgebung zu wenig Kontraste enthält, beispielsweise nachts, ist das kurzzeitige Einschalten einer Scheibenbeleuchtung möglich. Sichtbehinderungen sind dann aus der Streuung des Beleuchtungslichts detektierbar. Ist eine Sichtbehinderung detektiert, können geeignete Maßnahmen ergriffen werden, wie beispielsweise das Einschalten einer Scheibenwischanlage oder das Einschalten einer Scheibenheizung.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden somit Messungen des Bildsensors bei unterschiedlichen Beleuchtungen mit von der Strahlungsquelle ausgegebener zweiter optischer Strahlung aufgenommen und ausgewertet. Insbesondere können eine erste Messung mit eingeschalteter Strahlungsquelle, d.h. mit Beleuchtung durch die zweite Strahlung, und eine zweite Messung mit ausgeschalteter oder in der Intensität reduzierter zweiter Strahlung aufgenommen und die Bildsignale des Bild- sensors miteinander verglichen werden. In beiden Messungen wird vorteilhafterweise die erste optische Strahlung der Fahrzeugumgebung ergänzend aufgenommen, so dass die Bildsignale Informationen beider Strahlungen erhalten.
Durch Beschädigungen, durch Verschmutzungen oder durch einen Belag, insbesondere durch eine Benetzung mit Regenwasser, wird der Scheibenzustand einer Fahrzeugscheibe verändert. Wird die Fahrzeugscheibe in einem derart veränderten Scheibenzustand durch eine Strahlungsquelle mit zweiter optischer Strahlung beleuchtet, führt dies zu einer Änderung eines mit dem Bildsensor auf- genommenen Bildes, wobei dieses Bild gegenüber einem Bild, bei dem die Fahrzeugscheibe weniger stark oder überhaupt nicht mit zweiter optischer Strahlung beleuchtet wurde, zusätzliche Informationen enthält. Insbesondere über einen Vergleich von im ersten Zustand bzw. der ersten Messung ausgegebenen Bildsignalen und im zweiten Zustand bzw. in der zweiten Messung ausgegebenen Bildsignale lässt sich ein Scheibenzustand der Scheibe ermitteln, beispielsweise die Stärke einer Benetzung der Fahrzeugscheibe durch Regenwasser. Der Vergleich dieser Bildinformationen kann beispielsweise durch eine Auswerteeinheit der Kameraanordnung erfolgen. Der so ermittelte Scheibenzustand kann für die Einleitung von Maßnahmen verwendet werden, beispielsweise die Einschaltung einer Scheibenwischeranlage.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mittels zumindest eines Teilbereiches des Bildsensors gemeinsam sowohl die erste optische Strahlung als auch die zweite optische Strahlung erfassbar sind. Vorzugsweise ist mit dem gesamten Bildsensor gemeinsam sowohl die erste optische Strahlung als auch die zweite optische Strahlung erfassbar. Der gesamte Bildsensor kann damit für die Erfassung einer Fahrzeugumgebung als auch für die Ermittelung eines Scheibenzustandes ausgenutzt werden.
Um zu gewährleisten, dass die mit dem Bildsensor aufgenommenen Bildinformationen der Fahrzeugumgebung nicht durch die zweite optische Strahlung der Strahlungsquelle gestört sind, wird vorzugsweise nicht in jedem Bildaufnahmezyklus des Bildsensors aktiviert, sondern beispielsweise lediglich in jedem n-ten Bildaufnahmezyklus. Die Häufigkeit, die Dauer und/oder die Helligkeit der Be- leuchtung der Fahrzeugscheibe durch die zweite optische Strahlung kann insbesondere situationsabhängig angepasst werden, beispielsweise in Abhängigkeit von den äußeren Lichtverhältnissen gewählt sein. So kann nachts die Strahlungsquelle häufiger aktiviert werden als tagsüber, um tagsüber eine hohe Bilderfassungsrate einer Fahrzeugumgebung zu gewährleisten.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein erster
Teilbereich des Bildsensors in Abwesenheit von zweiter Strahlung und ein zweiter Teilbereich des Bildsensors mit zweiter optischer Strahlung belichtet wird. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle erst dann eingeschaltet werden, wenn die Belichtung des ersten Teilbereiches des Bildsensors abgeschlossen ist. Der zweite Teilbereich des Bildsensors würde mit erster optischer Strahlung und zweiter optischer Strahlung gemeinsam belichtet werden. Eine derartige Bilderfassung ist insbesondere für solche Bildsensoren verwendbar, die eine zeitlich versetzte Belichtung von Pixeln/Bildpunkten ermöglichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kameraanordnung einer ersten Ausführungsform, und
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Kameraanordnung einer zweiten Aus- führungsform.
Beschreibung der Ausführungsformen
Gleiche oder einander entsprechend Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Kameraanordnung 16 zur Erfassung eines Scheibenzustandes einer Fahrzeugscheibe.
Die Kameraanordnung 16 umfasst eine Kamera 2 mit einem nur angedeuteten
Kameragehäuse 1 1 , die in einem Fahrzeuginnenraum eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges an einer Fahrzeugscheibe 1 , hier einer Windschutzscheibe, angeordnet ist. Die Kamera 2 umfasst einen Bildsensor 4 und eine vor dem Bildsensor 4 angeordnete Kameraoptik 12, hier dargestellt durch eine Linse. Der Bildsensor 4 ist auf Halbleiterbasis ausgebildet, insbesondere als CMOS- oder
CCD-Sensor, und gibt Bildsignale S1 aus. Weiterhin weist die Kameraanordnung 16 eine Auswerteeinheit 10 für die Aufnahme und Auswertung der Bildsignale S1 auf. Die Kamera 2 ist derart angeordnet, dass eine von der Fahrzeugumgebung erzeugte erste optische Strahlung 6 durch die Fahrzeugscheibe 1 und durch die Kameraoptik 12 von dem Bildsensor
4 erfassbar ist. Der Fokus der Kameraoptik 12 liegt vorzugsweise im Unendlichen, so dass die Fahrzeugumgebung unter Gewährleistung einer ausrechenden Schärfentiefe scharf auf dem Bildsensor 4 abgebildet wird.
Des Weiteren umfasst die Kameraanordnung 16 eine Strahlungsquelle 3 zum
Ausgeben einer zweiten optischen Strahlung 7. Die Strahlungsquelle 3 weist z.B. eine oder mehrere LEDs auf und ist derart im oder am Kameragehäuse 1 1 angeordnet, dass zumindest ein Ausschnitt A der Fahrzeugscheibe 1 durch die zweite optische Strahlung 7 beleuchtbar ist, aber eine direkte Beleuchtung der Kamera- optik 12 und des Bildsensors 4 durch die zweite optische Strahlung 7 verhindert ist, beispielsweise mit einem Abschirmelement 13. Der mit der Strahlungsquelle 3 beleuchtbare Ausschnitt A der Fahrzeugscheibe 1 liegt im Erfassungsbereich der Kameraoptik 12, so dass ein Teil der zweiten optischen Strahlung 7 über eine Beleuchtung des Ausschnittes A der Fahrzeugscheibe 1 indirekt durch den BiId- sensor 4 erfasssbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein genügend großer
Ausschnitt A der Fahrzeugscheibe 1 beleuchtet, so dass mittels des gesamten Bildsensors 4 gemeinsam sowohl die erste optische Strahlung 6 als auch ein Teil der zweiten optische Strahlung 7 erfassbar ist, wobei der Anteil der zweiten optischen Strahlung 7, der von dem Bildsensor 4 erfasst wird, von dem Zustand der äußeren bzw außenliegenden Scheibenoberfläche 9 abhängt.
Ist die Fahrzeugscheibe 1 verschmutzt, befindet sich beispielsweise ein Regenwassertropfen 8 auf der Scheibenoberfläche 9 im Bereich des Ausschnittes A, so führt diese Verschmutzung insbesondere durch Streuung, Reflektion und/oder Brechung, zu einem veränderten Strahlengang und/oder einem veränderten
Spektrum der optischen Strahlung 7. Die von dem Bildsensor 4 ausgegebenen Bildsignale S1 im durch die Strahlungsquelle 3 beleuchteten Zustand unterscheiden sich damit von den Bildsignalen S1 , die in einem Zustand der Fahrzeugscheibe 1 aufgenommen wurden, indem die Fahrzeugscheibe 1 nicht ver- schmutzt und nicht durch Regenwasser benetzt ist. In der Figur wurde der Über- sicht wegen die Darstellung der gestreuten oder an Grenzflächen reflektierten Anteile der zweiten optischen Strahlung 7 weggelassen.
Die Strahlungsquelle 3 wird z. B. von der Auswerteeinheit 10 durch Steuersignale S2 angesteuert. Hierbei können erfindungsgemäß insbesondere mindestens zwei Zustände der Strahlungsquelle 3 eingestellt werden, in denen die Strahlungsquelle 3 unterschiedliche zweite Strahlung 7 ausgibt, d.h. mit Unterschieden insbesondere in der Intensität, aber alternativ oder zusätzlich auch in der spektralen Zusammensetzung und/oder Winkelverteilung und/oder Polarität. In diesen zwei Zuständen werden jeweils Messungen mit der Kamera 2 durchgeführt und deren Bildsignale S1 von der Auswerteeinheit 10 aufgenommen und ausgewertet. Relevant hierbei ist die Zuordnung der gewonnen Bildsignale S1 zu den verschiedenen Messungen; hierbei kann die Strahlungsquelle 3 auch von einer weiteren Steuereinheit durch die Steuersignale S2 angesteuert werden und die Auswerteeinheit entsprechende Signale zur Synchronisation von dieser Steuereinheit erhalten; in diesem Fall entspricht die Kombination der weiteren Steuereinheit mit der die Auswertung bzw. Bewertung durchführenden Einrichtung der in Fig. 1 , 2 gezeigten Auswerteeinheit 10.
Es kann insbesondere eine erste Messung mit aktiver Strahlungsquelle 3, d.h. mit beleuchtetem Ausschnitt A, und eine zweite Messung ohne Beleuchtung des Ausschnitts A, insbesondere mit ausgeschalteter Strahlungsquelle 3 durchgeführt werden. Für die erste Messung mit der Beleuchtung des Ausschnitts A der Fahrzeugscheibe 1 durch die zweite optische Strahlung 7 wird die Strahlungs- quelle 3 in jedem n-ten Bildaufnahmezyklus, wobei n eine Zahl > 1 ist, vorzugsweise größer 10 ist, für den gesamten Bildaufnahmezyklus eingeschaltet, d.h. es wird - mindestens - ein Frame ausgegeben. Bei den übrigen Bildaufnahmezyklen ist die Strahlungsquelle 3 deaktiviert. Somit umfasst das Bildsignal S1 von jedem n-ten Bild bzw. Frame Bildinformationen, die eine Überlagerung von erster und zweiter optischer Strahlung 6, 7 wiedergeben. Die übrigen Bilder umfassen
Bildinformationen aus Bildsignalen S1 , die auf der ersten optischen Strahlung 6 in Abwesenheit von zweiter optischer Strahlung 7 beruhen, also ohne Störung durch die zweite optische Strahlung 7 eine Fahrzeugumgebung wiedergeben.
Des Weiteren kann die Häufigkeit, die Helligkeit und/oder die Dauer der Beleuchtung der Fahrzeugscheibe 1 durch die zweite optische Strahlung 7 situationsab- hängig angepasst werden kann. So kann beispielsweise in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse der Fahrzeugumgebung die Rate, mit der ein Bild bei durch die zweite optische Strahlung 7 beleuchteter Fahrzeugscheibe 1 aufgenommen wird, erhöht oder erniedrigt werden. Des Weiteren können mehrere Bilder hintereinan- der bei aktivierter Strahlungsquelle 3 aufgenommen werden. Diese Maßnahmen sind insbesondere vorteilhaft bei schlechten Lichtverhältnissen, beispielsweise nachts, bei denen eine geringere Bildrate von Bildern, die die Fahrzeugumgebung ohne die Störung durch die zweite optische Strahlung 7 wiedergeben, angestrebt werden kann. Eine Änderung der Helligkeit der Strahlungsquelle 3 ist vorteilhaft, um eine Änderung der Helligkeit von der ersten optischen Strahlung 6 zu berücksichtigen, beispielsweise um eine erkennbare Überlagerung der ersten optischen Strahlung 6 mit der zweiten optischen Strahlung 7 für eine vorteilhafte Auswertung zu erreichen, aber eine Überstrahlung zu vermeiden.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Strahlungsquelle 3 nicht über einen gesamten Bildaufnahmezyklus aktiviert, sondern nur einen Zeitabschnitt, wodurch bewirkt wird, dass ein erster Teilbereich des Bildsensors 4 mit der ersten optischer Strahlung 6 und der zweiter optischer Strahlung 7 belichtet ist, und ein zweiter Teilbereich in Abwesenheit von zweiter optischer Strahlung 7 belich- tet ist. Der Bildsensor 4 ist diesbezüglich als Bildsensor 4 ausgebildet, bei dem
Bildpunkte/Pixel zeitlich versetzt belichtet bzw ausgelesen werden. Ein solches mit dem Bildsensor 4 aufgenommenes einzelnes Bild enthält damit Bildinformationen, die sowohl auf erster optischer Strahlung 6 in Abwesenheit von zweiter optischer Strahlung 7 und von erster optischer Strahlung 6 überlappt mit optischer zweiter Strahlung 7 beruhen. Die Bildinformationen, die nicht durch die zweite optische Strahlung 7 beeinflusst sind, können für die Erfassung einer Fahrzeugumgebung ausgewertet werden. Die anderen Bildinformationen können für die Bestimmung eines Scheibenzutandes, beispielsweise wie oben beschrieben durch Vergleich mit Bildinformationen, bei denen eine Beleuchtung der Fahr- zeugscheibe 1 deaktiviert ist, bestimmt werden.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung 16' mit einer Kamera 2' zur Erfassung eines Scheibenzustandes einer Fahrzeugscheibe 1 in einer schematischen Darstellung. In wesentlichen Punkten entspricht die Kameraanordnung 16' gemäß der zweiten Ausführungsform der in
Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Kameraanordnung 16', wobei im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist die zweite Kameraanordnung 16' neben der Kameraoptik 12 eine Kamerazusatzoptik auf, deren Fokus im Bereich des Ausschnitts A der Fahrzeugscheibe 1 liegt, so dass der Ausschnitt A scharf auf den Bildsensor 4 abgebildet wird. Die Kamerazusatzoptik umfasst einen Hohlspiegel 14 und einen Umlenkspiegel 15. Der Hohlspiegel 14 liegt im Erfassungsbereich der Kameraoptik 12. Des Weiteren wird der mit der Strahlungsquelle 3 beleuchtbare Ausschnitt A der Fahrzeugscheibe 1 auf einen zweiten Teilbereich 5b des Bildsensors 4 abgebildet, wobei der restliche Bildsensor 4, der einen Teilbereich 5a aus- bildet, nicht durch die zweite optische Strahlungen 7 bestrahlbar ist. Alternativ kann die zweite Kameraanordnung ähnlich der ersten Kameraanordnung derart ausgebildet sein, dass der gesamte Bildsensor 4 für die Erfassung von erster optischer Strahlung 6 und zweiter optischer Strahlung 7 verwendet wird. Eine Fo- kussierung des Ausschnitts A der Fahrzeugscheibe 1 ermöglicht insbesondere die Analyse von Details an der Fahrzeugscheibe 1 , beispielsweise die Erfassung von Kratzern. Die Bildaufnahme und die Auswertung kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der Kameraanordnung 16 duchgeführt werden. Die Kamerazusatzoptik kann alternativ auch aus anderen optischen Elementen aufgebaut sein oder weitere optische Elemente umfassen, beispielsweise auch Linsen oder optische Gitter.

Claims

Ansprüche
1 . Kameraanordnung (16, 16') zur Erfassung eines Scheibenzustandes einer Fahrzeugscheibe (1 ), mindestens aufweisend: eine Kamera (2, 2') mit einem Bildsensor (4) zur Erfassung einer von der Fahrzeugumgebung ausgegebenen ersten Strahlung (6) und zur Ausgabe von Bildsignalen (S1 ), und eine Strahlungsquelle (3) zum Ausgeben einer zweiten optischen Strahlung (7), wobei durch den Bildsensor (4) in Abhängigkeit von einem Scheibenzu- stand zumindest ein Teil der ausgegebenen zweiten optischen Strahlung (7) erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraanordnung (16, 16') derartig eingerichtet ist, dass aus den Bildsignalen (S1 ), die von dem Bildsensor (4) in Messungen mit unterschiedlicher Beleuchtung der Fahrzeugscheibe (1 ) durch die zweite optische Strah- lung (7) ausgegeben werden, ein Scheibenzustand der Fahrzeugscheibe (1 ) bestimmbar ist.
2. Kameraanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Auswerteeinheit (10) zur Aufnahme der Bildsignale (S1 ) und Ermittlung eines Scheibenzustandes aufweist, wobei die Auswerteeinheit (10) aus den Bildsignalen (S1 ), die von dem Bildsensor (4) in den Messungen mit unterschiedlicher Beleuchtung der Fahrzeugscheibe (1 ) durch die zweite optische Strahlung (7) ausgegeben werden, einen Scheibenzustand der Fahrzeugscheibe (1 ) bestimmt.
3. Kameraanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (10) von dem Bildsensor (4) Bildsignale (S1 ) aus mindestens einer ersten Messung und einer zweiten Messung aufnimmt, bei denen die Strahlungsquelle (3) die zweite optische Strahlung mit unterschiedlicher Intensität und/oder unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung und/oder unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik und/oder unterschiedlicher Polarität ausgibt.
4. Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass mittels zumindest eines Teilbereiches (5b) des Bildsensors
(4) gemeinsam sowohl die erste optische Strahlung (6) als auch die zweite optische Strahlung (7) erfassbar ist.
5. Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass diese derart eingerichtet ist, dass zumindest ein Teil der zweiten optischen Strahlung (7) vor dem Erfassen durch den Bildsensor (4) bereichsweise durch das Innere der Fahrzeugscheibe (1 ) geleitet wird.
6. Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Strahlungsquelle (3) derart angeordnet ist, dass die zweite optische Strahlung (7) in einem derartigen Winkelbereich in die Fahrzeugscheibe (1 ) eingestrahlt wird, dass in einem unbenetzten Scheibenzustand innerhalb der Fahrzeugscheibe (1 ) zumindest ein Teil der zweiten optischen Strahlung (7) nicht totalreflektiert wird.
7. Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Strahlungsquelle (3) derart angeordnet ist, dass die Fahrzeugscheibe (1 ) von einem Fahrzeuginnenraum aus mit zweiter optischer Strahlung (7) beleuchtbar ist.
8. Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart eingerichtet ist, dass in mindestens einem Bildaufnahmezyklus zumindest ein Teilbereich des Bildsensors (4) mit der ersten optischen Strahlung (6) in Abwesenheit der zweiten optischen Strahlung (7) und zeitlich dazu versetzt zumindest ein Teilbereich des Bildsensors (4) mit der ersten optischen Strahlung (6) und der zweiten optischen Strahlung (7) belichtet wird.
9. Kameraanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bildaufnahmezyklus ein erster Teilbereich und ein zweiter Teilbereich des
Bildsensors (4) ausgebildet sind zur zeitlich gegeneinander versetzten Be- lichtung, wobei der erste Teilbereich in Abwesenheit von der zweiten optischen Strahlung (7) und der zweite Teilbereich mit der zweiten optischen Strahlung (7) belichtet wird.
10. Kameraanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bildaufnahmezyklus der Bildsensor (4) in Abwesenheit von der zweiten optischen Strahlung (7) belichtet wird, und in einem zweiten Bildaufnahmezyklus der Bildsensor (4) mit der zweiten optischen Strahlung (7) belichtet wird.
1 1 . Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart eingerichtet ist, dass die Häufigkeit, die Dauer und/oder die Helligkeit der Beleuchtung der Fahrzeugscheibe (1 ) durch die zweite optische Strahlung (7) situationsabhängig angepasst wird, insbeson- dere in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen der Fahrzeugumgebung.
12. Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart eingerichtet ist, dass zumindest ein mit zweiter optischer Strahlung (7) bestrahlbarer Ausschnitt (A) der Fahrzeugscheibe (1 ) scharf auf den Bildsensor (4) abbildbar ist.
13. Kameraanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese neben einer Kameraoptik (12) eine Zusatzoptik aufweist, deren Fokus im Bereich des Ausschnitts (A) der Fahrzeugscheibe (1 ) liegt.
14. Fahrzeug mit einer Fahrzeugscheibe (1 ) und einer Kameraanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kameraanordnung an der Fahrzeugscheibe (1 ) angeordnet oder angebracht ist.
15. Verfahren zum Ermitteln eines Zustande einer Fahrzeugscheibe, bei dem von einem Bildsensor (4) erste optische Strahlung (6) einer Fahrzeugumgebung durch eine Fahrzeugscheibe (1 ) hindurch erfasst wird, von einer Strahlungsquelle eine zweite optische Strahlung (7) derartig ausgegeben wird, dass durch den Bildsensor (4) in Abhängigkeit von einem Scheibenzustand zumindest ein Teil der ausgegebenen zweiten optischen
Strahlung (7) erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messungen des Bildsensors (4) mit unterschiedlicher Beleuchtung der Fahrzeugscheibe (1 ) durch die zweite optische Strahlung (7) durchgeführt werden, und aus den bei den Messungen ausgegebenen Bildsignalen (S1 ) des Bildsensors (4) ein Scheibenzustand der Fahrzeugscheibe (1 ) bestimmt wird.
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