WO2012126444A1 - Optical module having multifocal imaging - Google Patents

Optical module having multifocal imaging Download PDF

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WO2012126444A1
WO2012126444A1 PCT/DE2011/001794 DE2011001794W WO2012126444A1 WO 2012126444 A1 WO2012126444 A1 WO 2012126444A1 DE 2011001794 W DE2011001794 W DE 2011001794W WO 2012126444 A1 WO2012126444 A1 WO 2012126444A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical
optical module
electromagnetic radiation
sensitive surface
optical element
Prior art date
Application number
PCT/DE2011/001794
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter KRÖKEL
Thomas Fechner
Konrad ROTHENHÄUSLER
Wolfgang Fey
Lutz KÜHNKE
Martin Randler
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
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.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/10—Bifocal lenses; Multifocal lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven
    • B60S1/0818—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like
    • B60S1/0822—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven including control systems responsive to external conditions, e.g. by detection of moisture, dirt or the like characterized by the arrangement or type of detection means
    • B60S1/0833—Optical rain sensor
    • B60S1/0844—Optical rain sensor including a camera

Definitions

  • the invention relates to an optical module with multifocal imaging or with multifocal optics, for imaging two optical distance ranges on an image recording element, in particular a distance and a near range.
  • a relevant optical module is used in particular in a vehicle camera.
  • Driver assistance systems in motor vehicles often use a camera system, for example for detecting a wide variety of objects in the vicinity of the vehicle or for rain detection on the vehicle window.
  • the camera system is usually arranged behind the windshield of the vehicle and looks in the direction of travel through it. Examples of these are vehicle cameras for detecting lane markings, night vision cameras or stereo cameras as optical distance sensors.
  • vehicle cameras for detecting lane markings, night vision cameras or stereo cameras as optical distance sensors.
  • stereo cameras as optical distance sensors.
  • some additional elements in the optical path ie in the beam path of the incident light into the camera or the electromagnetic radiation are introduced partially.
  • the additional elements make it possible to image two different distance ranges simultaneously with only one image pickup element arranged in the camera, eg a CMOS or CCD image chip.
  • DE 10 2008 062 977 A1 shows an optical module with a semiconductor element as image recording element, comprising a surface sensitive to electromagnetic radiation, and an objective for projecting electromagnetic radiation onto the sensitive surface of the semiconductor element.
  • an additional optical element is arranged so that a first distance range is imaged by the additional optical element in a first area of the sensitive area of the semiconductor element and in a second area of the field of view in which the additional optical element is not located, a second distance range is imaged.
  • a rain detection can be implemented as a driver assistance function, namely by the bifocal optics is used to simultaneously sharp focus (ie focused) rays from a long range and beams from a close range at different locations on the semiconductor element.
  • the near area is a partial area of the windshield of the vehicle.
  • the optical element is generally rectangular, for example as Olasplättchen.
  • the optical element is then arranged above the image pickup element such that it is located or extending only over a specific region of the image pickup element, so that two separate rectangular detection regions are defined on the image pickup element.
  • driver assistance functions such as rain detection, lane detection,
  • an image pickup element that is sensitive to electromagnetic radiation may be desirable to divide the surface of an image pickup element that is sensitive to electromagnetic radiation more flexibly and to carry out more complex partitions of the areas of the sensitive surface of the image pickup element.
  • the invention is therefore based on the object to provide a solution with which the electromagnetic radiation sensitive surface of an image pickup element for imaging different Entfemungs Symposiume can be used flexibly and adapted for example to the respective requirements of different driver assistance functions.
  • the optical module comprises at least one image recording element, with a surface sensitive to electromagnetic radiation, and at least one optical element, which is arranged in the beam path, which is incident on the sensitive surface of the image pickup elements electromagnetic radiation.
  • the optical element is here in particular configured and arranged in the beam path, so that in a first region of the sensitive surface of the image pickup element electromagnetic radiation from a first distance range and in a second region of the sensitive surface of the image pickup elements electromagnetic radiation from a second distance range is mapped.
  • the image of the two distance ranges is preferably carried out simultaneously and sharp, ie focused.
  • the optical element is further preferably configured and arranged such that the electromagnetic radiation from the first distance region passes through the optical element, whereas the electromagnetic radiation from the second region of interest does not pass through the optical element.
  • the optical element or its profile is to, preferably perpendicular to the optical axis of the optical module, configured with at least one recessed portion, through which the electromagnetic radiation from the second Entfemungs Scheme occurs.
  • the optical element may further be designed such that it causes the electromagnetic radiation from the first distance range, an extension or shortening of the optical path and in particular projecting sharp image on the sensitive surface of the image pickup element or images.
  • the optical axis can be understood in particular to be the optical axis of an imaging system in which the optical module is integrated, for example the optical axis of an objective, behind which the optical module is arranged.
  • the optical axis corresponds to an axis which runs perpendicular to the sensitive surface of the image recording element and preferably intersects the center thereof.
  • the optical element can be designed with a rectangular profile, in particular perpendicular to the optical axis of the optical module.
  • the rectangular profile preferably has at least one recessed portion.
  • the at least one recessed portion of the optical element in particular when the optical element is formed with a rectangular profile, also designed to be rectangular and arranged, for example, in the middle at an outer edge of the optical element.
  • the at least one stored portion of the optical element is formed such that it has a profile perpendicular to the optical axis of the optical module, which differs from the shape of a rectangle, advantageously in an flexibly to the requirements of or several driver assistance functions can be entered, which are to be realized by means of the optical module and complex divisions of the sensitive surface of the image pickup element can be made.
  • the mapping of two distance ranges on the sensitive surface of the image recording element can be used in particular for implementing at least two different driver assistance functions by means of the optical module, for example if the optical module is used in a vehicle as environment sensor and the image data obtained by means of the optical module from the environment of one or several driver assistance systems in the vehicle for the implementation of assistance functions further processed or reused.
  • the at least one recessed part region of the optical element can in principle be of any desired design. It is particularly advantageous if the at least one recessed portion of the optical elements is configured as a function of a horizontal and / or vertical observation angle or opening angle required for the respective driver assistance function.
  • a wide bottom area and the side areas of the sensitive area of the image pickup element may be desirable to use both a wide bottom area and the side areas of the sensitive area of the image pickup element to image electromagnetic radiation from a far-end optical area, such as traffic sign, object, and lane detection, and only a very small area.
  • a far-end optical area such as traffic sign, object, and lane detection
  • only a very small area for example, at the upper edge of the sensitive surface of the image pickup elements, for imaging electromagnetic radiation from a near optical area, for example for imaging the windshield of the vehicle and for the purpose of rain detection.
  • the at least one recessed portion of the optical element may further be configured in an advantageous Heise, especially when arranged in a vehicle, adapted to the respective operating conditions, for example, when placed behind the windshield of the vehicle to the inclination angle of the disc.
  • one of the distance ranges, in particular in the first range of distances is an optical distance range
  • the other range of range, in particular in the second range of range is an optical proximity range
  • the long-distance optical range can be, for example, an ambient region of the vehicle, for example the one in the direction of travel in the vicinity of the vehicle, and act at the optical proximity, for example, an area of the vehicle interior and / or the vehicle window.
  • the optical element is a glass platelet, which is configured in particular plane-parallel and transparent.
  • the plane-parallel transparent glass plate can in particular be made of high-grade boron crown glass, borosilicate glass or the like.
  • the plane-parallel plate may be made of transparent plastic, for example of polycarbonate or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • Figure 1 a camera device behind a windshield of a vehicle in which an inventive optical
  • Figure 2 an optical module with multifocal optics, as known from the prior art.
  • Figure 3 an inventive optical module with an optical element having a rectangular profile and a, arranged in the middle of an outer edge, recessed portion.
  • Figure 4 an optical module according to the invention with an optical element having a rectangular profile and has a recessed portion whose shape deviates from the shape of a rectangle.
  • Figure 5 an optical module according to the invention with an optical element having a recessed portion, which is designed as a function of the inclination of a vehicle window.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a camera device, which is arranged behind a windshield (5) of a vehicle and in an inventive optical module. Shown is the beam path of electromagnetic radiation (8,9) for a first (8) and a second (9) distance range, which are imaged by a lens (1) with the main plane (2) on the sensitive surface of an image pickup element (4) , Also shown is the field of view (10) and a lens hood (7) of the camera device and the optical axis (15) of the camera device, which in this case corresponds to the optical axis (15) of the optical module.
  • the optical element (3) of the optical module within the camera apparatus between the lens (1) and the sensitive surface of the image pickup element (4) in the beam path of the electromagnetic radiation (8,9) is arranged.
  • the optical element (3) is designed in this way in particular and arranged in the beam path (8,9), so that in a first region of the sensitive surface of the image recording element (4) electromagnetic radiation from a first distance region (8) and in a second region of the sensitive surface of the image pickup element (4) electromagnetic radiation from a second Entfemungs Scheme (9) are imaged.
  • both distance ranges (8, 9) preferably take place simultaneously and in sharp focus, ie focused, on the sensitive surface of the image recording element.
  • the image captured by the sensitive surface of the image pickup element (4) simultaneously includes a region having a sharp near-field image and a region having a deep-focus far-region image.
  • the near-field image water drops (6), dirt, snowflakes or the like can be detected and classified.
  • Fig. 2 shows an optical module, as it is known from the prior art.
  • the optical module comprises an image pickup element (4) and an optical element (3).
  • the optical element (3) is rectangular, e.g. as a glass platelet, and arranged above the image pickup element (4) such that it is or extends only over a specific region (11) of the image pickup element (4), so that two separate rectangular pickup regions (11, 12) on the image pickup element (4 ) be determined.
  • a narrow strip (12) in the upper part of the sensitive area of the image pickup element (4) serves to image a near optical area, for example for rain detection, while the remaining part (11) of the sensitive area of the image pickup element (4) detects an optical area Fern Scheme is used.
  • Fig. 3 shows an example of an optical module according to the invention.
  • the optical module comprises an image-receiving element (4) with a surface sensitive to electromagnetic radiation, and an optical element (3) arranged in the beam path on the surface sensitive surface of the image pickup element (4) is arranged on reffenden electromagnetic radiation.
  • the optical element (3) is designed and arranged in the beam path, so that in a first region (11) of the sensitive surface of the image pickup element (4) electromagnetic radiation from a first distance range and in a second region (12) of the sensitive surface of the image pickup element (4) electromagnetic radiation can be imaged from a second range of distances.
  • the image of the two distance ranges is preferably carried out simultaneously and sharp, ie focused.
  • the optical element (3) is further configured and arranged with a rectangular profile such that the electromagnetic radiation from the first distance range passes through the optical element (3), whereas the electromagnetic radiation from the second distance region does not pass through the optical element (FIG. 3) occurs.
  • the optical element (3) or its profile is configured perpendicular to the optical axis of the optical module with a recessed portion, through which the electromagnetic radiation from the second
  • the recessed portion of the optical element (3) is rectangular in this case and arranged in the middle of an outer edge of the optical element (3).
  • FIG. 4 shows another example of an optical module according to the invention.
  • the optical module of FIG. 4 is designed in large parts in accordance with the description of FIG. 3.
  • the recessed portion of the optical element (3) is formed such that it has a profile perpendicular to the optical axis of the optical module which deviates from the shape of a rectangle.
  • the optical module or the division of the sensitive area of the image pickup elements (4) can be adapted in this case, for example, specifically to the respective requirements of the driver assistance functions that are to be realized kare the optical module.
  • Fig. 5 shows a preferred embodiment of the optical module according to the invention.
  • the optical module of FIG. 5 is constructed in large parts in accordance with the description of FIG.
  • the first area (11) of the sensitive area of the image pickup element (4) consisting of the broad upper part and the lateral areas of the sensitive area of the image pickup element (4), serves in the example of FIG. 5 for imaging electromagnetic radiation from an optical Remote area, especially for traffic sign, object and lane detection.
  • the second and much smaller area (12) of the sensitive surface of the image pickup element (4) is used for imaging electromagnetic radiation from a near optical area, in this case for imaging a part of the windshield of the vehicle in which the optical device can be arranged, in particular for the purpose of rain detection.
  • the optical module of FIG. 5 is shown in FIG. 5 by the image recording element (4).
  • the recessed portion of the optical element (3) is adapted in this case to the operating conditions of the vehicle, in particular to the angle of inclination of the windshield.
  • the active region (14) for rain detection ie that subregion (14) of the entire region (12) in which the image of the optical proximity region takes place and thus the subregion (14) which actually images the vehicle window sharply and thus for rain detection can be used in the inventive module according to FIG. 5 in an advantageous manner depending on the angle of inclination of the vehicle window to get voted.
  • the active region (14) migrates in the vertical direction within the area (12) of the sensitive surface of the image recording element (4) in which the near-field imaging takes place, depending on the angle of inclination of the windshield.
  • Fig. 5 also a transition region (13) is shown, which lies between the two region (11,12).
  • the design of the optical module according to FIG. 5 can be equal to several requirements of
  • Driver assistance functions take into account, which can be realized with the optical module.
  • a small area (12) of the sensitive surface of the image pickup elements (4) is used for rain detection, since usually only a small area is required for this function.
  • the larger area (11) of the sensitive area of the image pickup element (4) serves to detect the far areas.
  • more puncture surface of the image pickup element (4) is thus available in the image processing, for example for the detection of the left and right lane markings or boundaries.

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Abstract

The invention relates to an optical module having multifocal imaging or a multifocal lens system, for imaging two distance ranges (8, 9) on an image recording element (4), in particular an optical far range and an optical close range. Such an optical module is used in particular in a vehicle camera. In order to image the different distance ranges (8, 9) on the sensitive surface of the image recording element (4), an optical element (3) is designed in such a way and arranged in the beam path of the electromagnetic radiation (8, 9) incident on the sensitive surface of the image recording element (4) in such a way that electromagnetic radiation from a first distance range (8) is imaged in a first area (11) of the sensitive surface of the image recording element (4), wherein the electromagnetic radiation from the first distance range (8) passes through the optical element (3), and electromagnetic radiation from a second distance range (9) is imaged in a second area (12) of the sensitive surface of the image recording element (4), wherein the electromagnetic radiation from the second distance range (9) does not pass through the optical element (3). The invention further relates to a camera device and to a vehicle in which the optical module according to the invention is arranged.

Description

Optisches Modul mit multifokaler Abbildung  Optical module with multifocal imaging
Die Erfindung betrifft ein optisches Modul mit multifokaler Abbildung bzw. mit multifokaler Optik, zur Abbildung zweier optischer Entfernungsbereiche auf einem Bildaufnahmeelement, insbesondere eines Fern- und eines Nahbereichs. Ein betreffendes optisches Modul kommt insbesondere in einer Fahrzeugkamera zum Einsatz. The invention relates to an optical module with multifocal imaging or with multifocal optics, for imaging two optical distance ranges on an image recording element, in particular a distance and a near range. A relevant optical module is used in particular in a vehicle camera.
Fahrerassistenzsysteme in Kraftfahrzeugen verwenden häufig ein Kamerasystem, beispielsweise zur Erkennung verschiedenster Objekte im Umfeld des Fahrzeugs oder zur Regenerkennung auf der Fahrzeugscheibe. Driver assistance systems in motor vehicles often use a camera system, for example for detecting a wide variety of objects in the vicinity of the vehicle or for rain detection on the vehicle window.
Das Kamerasystem ist dabei in der Regel hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs angeordnet und blickt in Fahrtrichtung durch diese hindurch. Beispiele hierfür sind Fahrzeugkamerae zur Erkennung der Fahrbahnmarkierungen, Nachtsichtkameras oder Stereokamerae als optische Abstandesensoren. Um gleichzeitig unterschiedliche Funktionen mit nur einer Kamera erfüllen zu können, werden teilweise zusätzliche Elemente in den optischen Pfad, d.h. in den Strahlengang des in die Kamera einfallenden Lichts bzw. der elektromagnetischen Strahlung, eingebracht. Die zusatzlichen Elemente erlauben es mit nur einem in der Kamera angeordneten Bildaufnahmeelement, z.B. einem CMOS- oder CCD-Bildchip, gleichzeitig zwei unterschied iche Entfernungsbereiche abzubilden. Zum Stand der Technik gehören inzwischen verschiedene Kamerasysteme in Kraftfahrzeugen, die sowohl Fahrerassistenzfunktionen durch Objekterkennung in einem optischen Fernbereich (z.B. Verkehrszeichen-, Fußgänger-, Fahrspur oder Lichtquellenerkennung) als auch eine Objekterkennung in einem optischen Nahbereich (z.B. Regenerkennung auf einer Windschutzscheibe) ermöglichen. Die DE 10 2008 062 977 AI zeigt beispielsweise ein optisches Modul mit einem Halbleiterelement als Bildaufnahmeelement, umfassend eine für elektromagnetische Strahlung sensitive Fläche, und einem Objektiv zum Projizieren elektromagnetischer Strahlung auf die sensitive Fläche des Halbleiterelemente. In einem definierten Teilvolumen im Raum zwischen dem Objektiv und der sensitiven Fläche des Halbleiterelements ist ein zusätzliches optisches Element angeordnet, so dass durch das zusätzliche optische Element in einem ersten Bereich der sensitiven Fläche des Halbleiterelements ein erster Entfernungsbereich abgebildet wird und in einem zweiten Bereich des Sichtbereichs, in dem sich das zusätzliche optische Element nicht befindet, ein zweiter Entfernungsbereich abgebildet wird. Weiterhin wird beschrieben, wie mit einem derartigen System eine Regenerkennung als Fahrerassistenzfunktion umgesetzt werden kann, nämlich indem die bifokale Optik genutzt wird, um gleichzeitig Strahlen aus einem Fernbereich und Strahlen aus einem Nahbereich an unterschiedlichen Stellen auf dem Halbleiterelement scharf (d.h. fokussiert) abzubilden. Im Falle der Regenerkennung als Fahrerassistenzfunktion handelt es sich bei dem Nahbereich um ein Teilbereich der Windschutzscheibe des Fahrzeugs. The camera system is usually arranged behind the windshield of the vehicle and looks in the direction of travel through it. Examples of these are vehicle cameras for detecting lane markings, night vision cameras or stereo cameras as optical distance sensors. In order to simultaneously fulfill different functions with only one camera, some additional elements in the optical path, ie in the beam path of the incident light into the camera or the electromagnetic radiation are introduced partially. The additional elements make it possible to image two different distance ranges simultaneously with only one image pickup element arranged in the camera, eg a CMOS or CCD image chip. The prior art now includes various camera systems in motor vehicles, which allow both driver assistance functions by object recognition in a long-distance optical (eg traffic signs, pedestrian, lane or light source detection) as well as an object detection in an optical proximity (eg rain detection on a windshield). DE 10 2008 062 977 A1, for example, shows an optical module with a semiconductor element as image recording element, comprising a surface sensitive to electromagnetic radiation, and an objective for projecting electromagnetic radiation onto the sensitive surface of the semiconductor element. In a defined partial volume in the space between the objective and the sensitive surface of the semiconductor element, an additional optical element is arranged so that a first distance range is imaged by the additional optical element in a first area of the sensitive area of the semiconductor element and in a second area of the field of view in which the additional optical element is not located, a second distance range is imaged. Furthermore, it is described how with such a system a rain detection can be implemented as a driver assistance function, namely by the bifocal optics is used to simultaneously sharp focus (ie focused) rays from a long range and beams from a close range at different locations on the semiconductor element. In the case of rain detection as a driver assistance function, the near area is a partial area of the windshield of the vehicle.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen, mit einem zusätzlichen optischen Element zur Abbildung zweier Entfernungsbereiche auf einem Bildaufnahmeelement, ist das optische Element in der Regel rechteckig ausgebildet, z.B. als Olasplättchen. Das optische Element ist dann derart über dem Bildaufnahmeelement angeordnet, dass es sich nur über einem bestimmten Bereich des Bildaufnahmeelements befindet bzw. erstreckt, so dass zwei getrennte rechteckförmige Erfassungsbereiche auf dem Bildaufnahmeelement festgelegt werden. In der Regel wird ein schmaler Streifen im obersten oder untersten Teil der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements zur Abbildung eines Nahbereiche genutzt, wahrend der restliche Teil zur Beobachtung eines Fernbereichs dient. Nachteilig bei derartigen Systemen ist jedoch, dass diese Einteilung der sensitiven Fläche in der Regel nicht den Anforderungen unterschiedlicher Fahrerassistenzfunktionen, wie beispielsweise Regenerkennung, Fahrspurerkennung,In the systems known from the prior art, with an additional optical element for imaging two distance ranges on an image recording element, the optical element is generally rectangular, for example as Olasplättchen. The optical element is then arranged above the image pickup element such that it is located or extending only over a specific region of the image pickup element, so that two separate rectangular detection regions are defined on the image pickup element. In general, a narrow strip in the top or lowermost part of the sensitive area of the image pickup element used to image a near area, while the remaining part is used to observe a long range. A disadvantage of such systems, however, is that this division of the sensitive area usually does not meet the requirements of different driver assistance functions, such as rain detection, lane detection,
Objekterkennung und Verkehrezeichenerkennung gerecht wird. Object recognition and traffic sign recognition is justified.
Es kann beispielsweise wünschenswert sein, die für elektromagnetische Strahlung sensitive Fläche eines Bildaufnahmeelemente flexibler aufzuteilen und komplexere Aufteilungen der Bereiche der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements vorzunehmen. For example, it may be desirable to divide the surface of an image pickup element that is sensitive to electromagnetic radiation more flexibly and to carry out more complex partitions of the areas of the sensitive surface of the image pickup element.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, mit der die für elektromagnetische Strahlung sensitive Fläche eines Bildaufnahmeelements zur Abbildung unterschiedlicher Entfemungsbereiche flexibler genutzt und beispielsweise an die jeweiligen Anforderungen unterschiedlicher Fahrerassistenzfunktionen angepasst werden kann. The invention is therefore based on the object to provide a solution with which the electromagnetic radiation sensitive surface of an image pickup element for imaging different Entfemungsbereiche can be used flexibly and adapted for example to the respective requirements of different driver assistance functions.
Diese Aufgabe wird durch ein optisches Modul mit den Merkmalen nach Anspruch l gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Heiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind. This object is achieved by an optical module having the features of claim l. Advantageous embodiments and further developments are the subject of dependent claims, wherein combinations and Heiterbildungen individual features are conceivable with each other.
Das erfindungsgemäße optische Modul umfasst wenigstens ein Bildaufnahmeelement, mit einer für elektromagnetische Strahlung sensitiven Fläche, und mindestens ein optisches Element, das im Strahlengang, der auf die sensitive Fläche des Bildaufnahmeelemente auftreffenden elektromagnetischen Strahlung, angeordnet ist. Das optische Element ist dabei insbesondere derart ausgestaltet und im Strahlengang angeordnet, so dass in einem ersten Bereich der sensitiven Flache des Bildaufnahmeelements elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Entfernungsbereich und in einem zweiten Bereich der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelemente elektromagnetische Strahlung aus einem zweiten Entfernungsbereich abgebildet wird. Die Abbildung der beiden Entfernungsbereiche erfolgt dabei vorzugsweise gleichzeitig und bildscharf, d.h. fokussiert. Das optische Element ist weiterhin vorzugsweise derart ausgestaltet und angeordnet, dass die elektromagnetische Strahlung aus dem ersten Entfernungsbereich durch das optische Element tritt, wohingegen die elektromagnetische Strahlung aus dem zweiten En femungsbereich nicht durch das optische Element tritt. Das optische Element bzw. dessen Profil ist dazu, bevorzugt senkrecht zur optischen Achse des optischen Module, mit wenigstens einem ausgesparten Teilbereich ausgestaltet, durch den die elektromagnetische Strahlung aus dem zweiten Entfemungsbereich tritt. Das optische Element kann ferner derart ausgebildet sein, dass es für die elektromagnetische Strahlung aus dem ersten Entfernungsbereich eine Verlängerung oder eine Verkürzung deren optischen Wegs bewirkt und insbesondere bildscharf auf der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements projiziert bzw. abbildet. The optical module according to the invention comprises at least one image recording element, with a surface sensitive to electromagnetic radiation, and at least one optical element, which is arranged in the beam path, which is incident on the sensitive surface of the image pickup elements electromagnetic radiation. The optical element is here in particular configured and arranged in the beam path, so that in a first region of the sensitive surface of the image pickup element electromagnetic radiation from a first distance range and in a second region of the sensitive surface of the image pickup elements electromagnetic radiation from a second distance range is mapped. The image of the two distance ranges is preferably carried out simultaneously and sharp, ie focused. The optical element is further preferably configured and arranged such that the electromagnetic radiation from the first distance region passes through the optical element, whereas the electromagnetic radiation from the second region of interest does not pass through the optical element. The optical element or its profile is to, preferably perpendicular to the optical axis of the optical module, configured with at least one recessed portion, through which the electromagnetic radiation from the second Entfemungsbereich occurs. The optical element may further be designed such that it causes the electromagnetic radiation from the first distance range, an extension or shortening of the optical path and in particular projecting sharp image on the sensitive surface of the image pickup element or images.
Unter der optischen Achse kann insbesondere die optische Achse eines Abbildungssystems verstanden werden, in welches das optische Modul integriert ist, beispielsweise die optische Achse eines Objektivs, hinter dem das optische Modul angeordnet ist. In der Regel entspricht die optische Achse einer Oeraden, die senkrecht zur sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements verläuft sowie vorzugsweise dessen Mittelpunkt schneidet. Das optische Element kann erfindungsgemäß mit einem, insbesondere senkrecht zur optischen Achse des optischen Moduls, rechteckigen Profil ausgestaltet sein. Das rechteckige Profil weist dabei vorzugsweise wenigstens einen ausgesparten Teilbereich auf. The optical axis can be understood in particular to be the optical axis of an imaging system in which the optical module is integrated, for example the optical axis of an objective, behind which the optical module is arranged. As a rule, the optical axis corresponds to an axis which runs perpendicular to the sensitive surface of the image recording element and preferably intersects the center thereof. According to the invention, the optical element can be designed with a rectangular profile, in particular perpendicular to the optical axis of the optical module. The rectangular profile preferably has at least one recessed portion.
Der wenigstens eine ausgesparte Teilbereich des optischen Elements kann, insbesondere wenn das optische Element mit einem rechteckigen Profil ausgebildet ist, ebenfalls rechteckig ausgestaltet und beispielsweise in der Mitte an einer Außenkante des optischen Elements angeordnet sein. The at least one recessed portion of the optical element, in particular when the optical element is formed with a rectangular profile, also designed to be rectangular and arranged, for example, in the middle at an outer edge of the optical element.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des optischen Moduls, ist der wenigstens eine auegesparte Teilbereich des optischen Elements derart ausgebildet, dass er senkrecht zur optischen Achse des optischen Moduls ein Profil aufweist, das von der Form eines Rechtecks abweicht, wobei in vorteilhafter Weise flexibel auf die Anforderungen eines oder mehrerer Fahrerassistenzfunktionen eingegangen werden kann, die mittels des optischen Moduls realisiert werden sollen und komplexe Aufteilungen der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements vorgenommen werden können. In a preferred embodiment of the optical module, the at least one stored portion of the optical element is formed such that it has a profile perpendicular to the optical axis of the optical module, which differs from the shape of a rectangle, advantageously in an flexibly to the requirements of or several driver assistance functions can be entered, which are to be realized by means of the optical module and complex divisions of the sensitive surface of the image pickup element can be made.
Die Abbildung zweier Entfernungsbereiche auf der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelement kann insbesondere zur Umsetzung zumindest zweier unterschiedlicher Fahrerassistenzfunktionen mittels des optischen Moduls dienen, beispielsweise wenn das optische Modul in einem Fahrzeug als Umgebungssensor eingesetzt wird und die mittels des optischen Moduls aus der Umgebung gewonnen Bilddaten von einem oder mehreren Fahrerassistenzsystemen im Fahrzeug zur Umsetzung von Assistenzfunktionen weiterverarbeitet bzw. weiterverwendet werden. Der wenigstens eine ausgesparte Teilbereich des optischen Elements kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Besondere voreilhaft ist es, wenn der wenigstens eine ausgesparte Teilbereich des optischen Elemente dabei in Abhängigkeit eines für die jeweilige Fahrerassistenzfunktion erforderlichen horizontalen und/oder vertikalen Beobachtungsbzw, öffnungewinkels ausgestaltet ist. Es kann beispielsweise wünschenswert sein, sowohl einen breiten unteren Bereich als auch die seitlichen Bereiche der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements zur Abbildung von elektromagnetischer Strahlung aus einem optischen Fernbereich zu verwenden, beispielsweise zur Verkehrszeichen-, Objekt- und Fahrspurerkennung und hingegen nur einen sehr kleinen Bereich, beispielsweise an der oberen Kante der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelemente, zur Abbildung von elektromagnetischer Strahlung aus einem optischen Nahbereich, beispielsweise zur Abbildung der Windschutzscheibe des Fahrzeugs und zum Zwecke der Regenerkennung. The mapping of two distance ranges on the sensitive surface of the image recording element can be used in particular for implementing at least two different driver assistance functions by means of the optical module, for example if the optical module is used in a vehicle as environment sensor and the image data obtained by means of the optical module from the environment of one or several driver assistance systems in the vehicle for the implementation of assistance functions further processed or reused. The at least one recessed part region of the optical element can in principle be of any desired design. It is particularly advantageous if the at least one recessed portion of the optical elements is configured as a function of a horizontal and / or vertical observation angle or opening angle required for the respective driver assistance function. For example, it may be desirable to use both a wide bottom area and the side areas of the sensitive area of the image pickup element to image electromagnetic radiation from a far-end optical area, such as traffic sign, object, and lane detection, and only a very small area. For example, at the upper edge of the sensitive surface of the image pickup elements, for imaging electromagnetic radiation from a near optical area, for example for imaging the windshield of the vehicle and for the purpose of rain detection.
Der wenigstens eine ausgesparte Teilbereich des optischen Elements kann weiterhin in vorteilhafter Heise, insbesondere bei Anordnung in einem Fahrzeug, an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepaest ausgestaltet sein, beispielsweise bei Anordnung hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs an den Neigungswinkel der Scheibe. The at least one recessed portion of the optical element may further be configured in an advantageous Heise, especially when arranged in a vehicle, adapted to the respective operating conditions, for example, when placed behind the windshield of the vehicle to the inclination angle of the disc.
Bevorzugt handelt es sich bei einem der Entfernungsbereiche, insbesondere beim ersten Entfernungebereich um einen optischen Fernbereich, und bei dem anderen Entfernungebereich, insbesondere beim zweiten Entfernungebereich, um einen optischen Nahbereich. Bei Anordnung bzw. bei Verwendung des optischen Moduls in einem Fahrzeug kann es sich bei dem optischen Fernbereich beispielsweise um einen Umgebungsbereich des Fahrzeugs, beispielsweise um die in Fahrtrichtung vorausliegenden Fahrzeugumgebung, und bei dem optischen Nahbereich beispielsweise um einen Bereich des Fahrzeuginnenraums und/oder der Fahrzeugscheibe handeln. Preferably, one of the distance ranges, in particular in the first range of distances, is an optical distance range, and the other range of range, in particular in the second range of range, is an optical proximity range. In the case of an arrangement or use of the optical module in a vehicle, the long-distance optical range can be, for example, an ambient region of the vehicle, for example the one in the direction of travel in the vicinity of the vehicle, and act at the optical proximity, for example, an area of the vehicle interior and / or the vehicle window.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemaßen optischen Moduls handelt es sich bei dem optischen Element um ein Glasplattchen, das insbesondere planparallel und transparent ausgestaltet ist. Das planparallele transparente Glasplattchen kann insbesondere aus hochwertigem Bor-Kronglas, Borosilikatglas oder dergleichen hergestellt sein. Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungeform kann die planparallele Platte aus transparentem Kunststoff hergestellt sein, beispielsweise aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA) . In an advantageous embodiment of the optical module according to the invention, the optical element is a glass platelet, which is configured in particular plane-parallel and transparent. The plane-parallel transparent glass plate can in particular be made of high-grade boron crown glass, borosilicate glass or the like. According to a further preferred embodiment, the plane-parallel plate may be made of transparent plastic, for example of polycarbonate or polymethyl methacrylate (PMMA).
Weitere Vorteile sowie optionale Ausgestaltungen des erfindungsgemaßen optischen Moduls gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Ausführungebeispiele sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Further advantages and optional embodiments of the optical module according to the invention will be apparent from the description and the drawings. Exemplary embodiments are shown in simplified form in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigt It shows
Figur 1 : eine Kameravorrichtung hinter einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, in der ein erfindungsgemaßes optischesFigure 1: a camera device behind a windshield of a vehicle in which an inventive optical
Modul angeordnet ist. Module is arranged.
Figur 2: ein optisches Modul mit multifokaler Optik, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Figure 2: an optical module with multifocal optics, as known from the prior art.
Figur 3: ein erfindungsgemaßes optisches Modul mit einem optischen Element, das ein rechteckiges Profil sowie einen, in der Mitte einer Außenkante angeordneten, ausgesparten Teilbereich aufweist. Figure 3: an inventive optical module with an optical element having a rectangular profile and a, arranged in the middle of an outer edge, recessed portion.
Figur 4: ein erfindungsgemaßes optisches Modul mit einem optischen Element, das ein rechteckiges Profil sowie einen ausgesparten Teilbereich aufweist, dessen Form von der Form eines Rechtecks abweicht. Figure 4: an optical module according to the invention with an optical element having a rectangular profile and has a recessed portion whose shape deviates from the shape of a rectangle.
Figur 5: ein erfindungsgemäßes optisches Modul mit einem optischen Element, das einen ausgesparten Teilbereich aufweist, der in Abhängigkeit der Neigung einer Fahrzeugscheibe ausgestaltet ist. Figure 5: an optical module according to the invention with an optical element having a recessed portion, which is designed as a function of the inclination of a vehicle window.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kameravorrichtung, die hinter einer Windschutzscheibe (5) eines Fahrzeugs und in der ein erfindungsgemaßes optisches Modul angeordnet ist. Dargestellt ist der Strahlengang von elektromagnetischer Strahlung (8,9) für einen ersten (8) und einen zweiten (9) Entfernungsbereich, die durch ein Objektiv (1) mit der Hauptebene (2) auf der sensitiven Fläche eines Bildaufnahmeelements (4) abgebildet werden. Dargestellt ist weiterhin das Sichtfeld (10) und eine Streulichtblende (7) der Kameravorrichtung sowie die optische Achse (15) der Kameravorrichtung, die in diesem Fall der optischen Achse (15) des optischen Module entspricht. Fig. 1 shows a schematic representation of a camera device, which is arranged behind a windshield (5) of a vehicle and in an inventive optical module. Shown is the beam path of electromagnetic radiation (8,9) for a first (8) and a second (9) distance range, which are imaged by a lens (1) with the main plane (2) on the sensitive surface of an image pickup element (4) , Also shown is the field of view (10) and a lens hood (7) of the camera device and the optical axis (15) of the camera device, which in this case corresponds to the optical axis (15) of the optical module.
Der Parallelversatz beim Strahlengang durch die Windschutzscheibe (5) ist in der schematischen Darstellung in Fig. 1 nicht berücksichtigt.  The parallel offset in the beam path through the windshield (5) is not taken into account in the schematic representation in FIG.
In Fig. 1 ist das optische Element (3) des optischen Module innerhalb der Kameravorrichtung zwischen dem Objektiv (1) und der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung (8,9) angeordnet. Das optische Element (3) ist dabei insbesondere derart ausgestaltet und im Strahlengang (8,9) angeordnet, so dass in einem ersten Bereich der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Entfernungsbereich (8) und in einem zweiten Bereich der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) elektromagnetische Strahlung aus einem zweiten Entfemungsbereich (9) abgebildet werden. Die Abbildung der beiden Entfernungsbereiche (8,9) erfolgt dabei vorzugsweise gleichzeitig und bildscharf, d.h. fokussiert, auf der sensitiven Flache des Bildaufnahmeelements. Auf diese Heise umfasst das Bild, das durch die sensitive Fläche des Bildaufnahmeelements (4) aufgenommen wird, gleichzeitig einen Bereich mit einer scharfen Nahbereichsabbildung und einen Bereich mit einer tiefenscharfen Fernbereichsabbildung. In der Nahbereicheabbildung können Wassertropfen (6) , Schmutz, Schneeflocken oder dergleichen detektiert und klassifiziert werden. Gleichzeitig ist auf einem großen ersten Bereich des Kamerabildes das Verkehrsgeschehen in z. B. zwei bis 50 Meter Entfernung verfügbar und kann von verschiedenen Fahrerassistenzfunktionen verwendet und ausgewertet werden. In Fig. 1, the optical element (3) of the optical module within the camera apparatus between the lens (1) and the sensitive surface of the image pickup element (4) in the beam path of the electromagnetic radiation (8,9) is arranged. In this case, the optical element (3) is designed in this way in particular and arranged in the beam path (8,9), so that in a first region of the sensitive surface of the image recording element (4) electromagnetic radiation from a first distance region (8) and in a second region of the sensitive surface of the image pickup element (4) electromagnetic radiation from a second Entfemungsbereich (9) are imaged. The picture of the In this case, both distance ranges (8, 9) preferably take place simultaneously and in sharp focus, ie focused, on the sensitive surface of the image recording element. In this way, the image captured by the sensitive surface of the image pickup element (4) simultaneously includes a region having a sharp near-field image and a region having a deep-focus far-region image. In the near-field image, water drops (6), dirt, snowflakes or the like can be detected and classified. At the same time on a large first area of the camera image, the traffic in z. B. two to 50 meters away available and can be used and evaluated by various driver assistance functions.
Fig. 2 zeigt ein optisches Modul, wie es bisher aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das optische Modul umfasst ein Bildaufnahmeelement (4) und ein optisches Element (3). Das optische Element (3) ist rechteckig ausgebildet, z.B. als Glasplattchen, und derart über dem Bildaufnahmeelement (4) angeordnet, dass es sich nur über einem bestimmten Bereich (11) des Bildaufnahmeelements (4) befindet bzw. erstreckt, so dass zwei getrennte rechteckförmige Erfassungsbereiche (11,12) auf dem Bildaufnahmeelement (4) festgelegt werden. In diesem Fall dient ein schmaler Streifen (12) im oberen Teil der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) zur Abbildung eines optischen Nahbereichs, beispielsweise zur Regenerkennung, während der restliche Teil (11) der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) zur Erfassung eines optischen Fernbereichs dient. Fig. 2 shows an optical module, as it is known from the prior art. The optical module comprises an image pickup element (4) and an optical element (3). The optical element (3) is rectangular, e.g. as a glass platelet, and arranged above the image pickup element (4) such that it is or extends only over a specific region (11) of the image pickup element (4), so that two separate rectangular pickup regions (11, 12) on the image pickup element (4 ) be determined. In this case, a narrow strip (12) in the upper part of the sensitive area of the image pickup element (4) serves to image a near optical area, for example for rain detection, while the remaining part (11) of the sensitive area of the image pickup element (4) detects an optical area Fernbereich is used.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes optisches Modul. Das optische Modul umfasst ein Bildaufnahmeelement (4), mit einer für elektromagnetische Strahlung sensitiven Fläche, und ein optisches Element (3) , das im Strahlengang der auf die sensitive Flache des Bildaufnahmeelements (4) auf reffenden elektromagnetischen Strahlung angeordnet ist. Das optische Element (3) ist derart ausgestaltet und im Strahlengang angeordnet, so dass in einem ersten Bereich (11) der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Entfernungsbereich und in einem zweiten Bereich (12) der sensitiven Flache des Bildaufnahmeelements (4) elektromagnetische Strahlung aus einem zweiten Entfernungsbereich abgebildet werden. Die Abbildung der beiden Entfernungsbereiche erfolgt dabei vorzugsweise gleichzeitig und bildscharf, d.h. fokussiert. Das optische Element (3) ist weiterhin mit einem rechteckigen Profil sowie derart ausgestaltet und angeordnet, dass die elektromagnetische Strahlung aus dem ersten Entfernungsbereich durch das optische Element (3) tritt, wohingegen die elektromagnetische Strahlung aus dem zweiten En fernungsbereich nicht durch das optische Element (3) tritt. Das optische Element (3) bzw. dessen Profil ist dazu senkrecht zur optischen Achse des optischen Moduls mit einem ausgesparten Teilbereich ausgestaltet, durch den die elektromagnetische Strahlung aus dem zweitenFig. 3 shows an example of an optical module according to the invention. The optical module comprises an image-receiving element (4) with a surface sensitive to electromagnetic radiation, and an optical element (3) arranged in the beam path on the surface sensitive surface of the image pickup element (4) is arranged on reffenden electromagnetic radiation. The optical element (3) is designed and arranged in the beam path, so that in a first region (11) of the sensitive surface of the image pickup element (4) electromagnetic radiation from a first distance range and in a second region (12) of the sensitive surface of the image pickup element (4) electromagnetic radiation can be imaged from a second range of distances. The image of the two distance ranges is preferably carried out simultaneously and sharp, ie focused. The optical element (3) is further configured and arranged with a rectangular profile such that the electromagnetic radiation from the first distance range passes through the optical element (3), whereas the electromagnetic radiation from the second distance region does not pass through the optical element (FIG. 3) occurs. The optical element (3) or its profile is configured perpendicular to the optical axis of the optical module with a recessed portion, through which the electromagnetic radiation from the second
Entfemungsbereich tritt. Der ausgesparte Teilbereich des optischen Elements (3) ist in diesem Fall rechteckig ausgestaltet und in der Mitte einer Außenkante des optischen Elements (3) angeordnet. Removal area occurs. The recessed portion of the optical element (3) is rectangular in this case and arranged in the middle of an outer edge of the optical element (3).
Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel für ein erfindungsgemäßes optisches Modul. Das optische Modul aus Fig. 4 ist in weiten Teilen entsprechend der Beschreibung zu Fig. 3 ausgestaltet. In Fig. 4 ist im Gegensatz zu Fig. 3 der ausgesparte Teilbereich des optischen Elements (3) derart ausgebildet, dass er senkrecht zur optischen Achse des optischen Moduls ein Profil aufweist, das von der Form eines Rechtecks abweicht. Das optische Modul bzw. die Aufteilung der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelemente (4) kann in diesem Fall beispielsweise speziell an die jeweiligen Anforderungen der Fahrerassistenzfunktionen angepasst sein, die mittele des optischen Moduls realisiert werden sollen. 4 shows another example of an optical module according to the invention. The optical module of FIG. 4 is designed in large parts in accordance with the description of FIG. 3. In FIG. 4, in contrast to FIG. 3, the recessed portion of the optical element (3) is formed such that it has a profile perpendicular to the optical axis of the optical module which deviates from the shape of a rectangle. The optical module or the division of the sensitive area of the image pickup elements (4) can be adapted in this case, for example, specifically to the respective requirements of the driver assistance functions that are to be realized mittele the optical module.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Moduls. Das optische Modul aus Fig. 5 ist in weiten Teilen entsprechend der Beschreibung zu Fig. 3 aufgebaut. Der erste Bereich (11) der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4), bestehend aus dem breiten oberen Teil sowie aus den seitlichen Bereichen der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) , dient im Beispiel aus Fig. 5 zur Abbildung von elektromagnetischer Strahlung aus einem optischen Fernbereich, insbesondere zur Verkehrszeichen-, Objekt- und Fahrspurerkennung. Der zweite und wesentlich kleinere Bereich (12) der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) dient zur Abbildung von elektromagnetischer Strahlung aus einem optischen Nahbereich, in diesem Fall zur Abbildung eines Teils der Windschutzscheibe des Fahrzeuge, in dem die optische Vorrichtung angeordnet sein kann, insbesondere zum Zwecke der Regenerkennung. Vom Bildaufnahmeelement (4) ist in Fig. 5 dabei nur der Bereich (12) dargestellt, der sich im Bereich der Aussparung des optischen Elements (3) befindet. Der ausgesparte Teilbereich des optischen Elements (3) ist in diesem Fall an die Betriebsbedingungen des Fahrzeuge angepasst, insbesondere an den Neigungswinkel der Windschutzscheibe. Der aktive Bereich (14) für die Regenerkennung, d.h. derjenige Teilbereich (14) des gesamten Bereichs (12) , in dem die Abbildung des optischen Nahbereichs erfolgt und damit der Teilbereich (14) , der tatsächlich die Fahrzeugscheibe scharf abbildet und somit für die Regenerkennung genutzt werden kann, kann bei dem erfindungsgemäßen Modul entsprechend Fig. 5 in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit vom Neigungswinkel der Fahrzeugscheibe gewählt werden. Somit kann das optische Modul aus Fig. 5 flexibel für unterschiedliche Neigungswinkel der Fahrzeugscheibe eingesetzt werden bzw. kann hinter Windschutzscheiben mit unterschiedlichen Neigungswinkeln angeordnet werden. Der aktive Bereich (14) wandert dabei in vertikaler Richtung innerhalb des Bereichs (12) der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) , in dem die Nahbereichsabbildung erfolgt, je nach Neigungswinkel der Windschutzscheibe. Fig. 5 shows a preferred embodiment of the optical module according to the invention. The optical module of FIG. 5 is constructed in large parts in accordance with the description of FIG. The first area (11) of the sensitive area of the image pickup element (4), consisting of the broad upper part and the lateral areas of the sensitive area of the image pickup element (4), serves in the example of FIG. 5 for imaging electromagnetic radiation from an optical Remote area, especially for traffic sign, object and lane detection. The second and much smaller area (12) of the sensitive surface of the image pickup element (4) is used for imaging electromagnetic radiation from a near optical area, in this case for imaging a part of the windshield of the vehicle in which the optical device can be arranged, in particular for the purpose of rain detection. In this case, only the region (12) which is located in the region of the recess of the optical element (3) is shown in FIG. 5 by the image recording element (4). The recessed portion of the optical element (3) is adapted in this case to the operating conditions of the vehicle, in particular to the angle of inclination of the windshield. The active region (14) for rain detection, ie that subregion (14) of the entire region (12) in which the image of the optical proximity region takes place and thus the subregion (14) which actually images the vehicle window sharply and thus for rain detection can be used in the inventive module according to FIG. 5 in an advantageous manner depending on the angle of inclination of the vehicle window to get voted. Thus, the optical module of FIG. 5 can be used flexibly for different angles of inclination of the vehicle window or can be arranged behind windscreens with different angles of inclination. The active region (14) migrates in the vertical direction within the area (12) of the sensitive surface of the image recording element (4) in which the near-field imaging takes place, depending on the angle of inclination of the windshield.
In Fig. 5 ist außerdem ein Übergangsbereich (13) dargestellt, der zwischen den beiden Bereich (11,12) liegt.  In Fig. 5 also a transition region (13) is shown, which lies between the two region (11,12).
Die Ausgestaltung des optischen Module entsprechend Fig. 5 kann gleich mehreren Anforderungen vonThe design of the optical module according to FIG. 5 can be equal to several requirements of
Fahrerassistenzfunktionen Rechnung tragen, die mit dem optischen Modul realisiert werden können. Zum Einen dient nur ein kleiner Bereich (12) der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelemente (4) zur Regenerkennung, da in der Regel auch nur ein kleiner Bereich für diese Funktion erforderlich ist. Der größere Bereich (11) der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) hingegen dient zur Erfassung des Fernbereiche. Insbesondere durch die Verwendung der gesamten linken und rechten Seitenbereiche der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelemente, steht in der Bildverarbeitung somit mehr Punktionefläche des Bildaufnahmeelements (4) zur Verfügung, beispielsweise für die Erkennung der linken und rechten Fahrspurmarkierungen bzw. -begrenzungen.
Figure imgf000015_0001
Driver assistance functions take into account, which can be realized with the optical module. On the one hand only a small area (12) of the sensitive surface of the image pickup elements (4) is used for rain detection, since usually only a small area is required for this function. The larger area (11) of the sensitive area of the image pickup element (4) on the other hand serves to detect the far areas. In particular, by the use of the entire left and right side regions of the sensitive surface of the image pickup elements, more puncture surface of the image pickup element (4) is thus available in the image processing, for example for the detection of the left and right lane markings or boundaries.
Figure imgf000015_0001

Claims

Patentansprüche Optisches Modul mit multifokaler Abbildung Claims Optical module with multifocal imaging
umfassend full
- ein Bildaufnahmeelement (4), das eine für  - An image pickup element (4) having a for
elektromagnetische Strahlung (8,9) sensitive Flache aufweist, und electromagnetic radiation (8,9) has sensitive surface, and
- ein optisches Element (3) , das zur Abbildung zweier unterschiedlicher Entfernungsbereiche (8,9) auf der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) derart ausgestaltet und im Strahlengang der auf die sensitive Flache des Bildaufnahmeelements (4) auftref enden  - An optical element (3) designed to image two different distance ranges (8,9) on the sensitive surface of the image pickup element (4) and in the beam path of the sensitive surface of the image pickup element (4) auftref ends
elektromagnetischen Strahlung (8,9) angeordnet ist, dasselectromagnetic radiation (8,9) is arranged that
- in einem ersten Bereich (11) der sensitiven Flache elektromagnetische Strahlung aus einem ersten - In a first region (11) of the sensitive flat electromagnetic radiation from a first
Entfernungsbereich (8) abgebildet wird, wobei die elektromagnetische Strahlung aus dem ersten  Distance range (8) is shown, wherein the electromagnetic radiation from the first
Entfernungsbereich (8) durch das optische Element (3) tritt, und  Distance range (8) passes through the optical element (3), and
- in einem zweiten Bereich (12) der sensitiven Flache elektromagnetische Strahlung aus einem zweiten  - In a second region (12) of the sensitive flat electromagnetic radiation from a second
Entfernungsbereich (9) abgebildet wird, wobei die elektromagnetische Strahlung aus dem zweiten  Distance range (9) is shown, wherein the electromagnetic radiation from the second
Entfemungebereich (9) nicht durch das optische  Entfemungebereich (9) not by the optical
Element (3) tritt,  Element (3) occurs
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das optische Element (3) wenigstens einen ausgesparten Teilbereich umfasst, durch den die elektromagnetische Strahlung aus dem zweiten Entfernungsbereich (9) tritt. Optisches Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass the optical element (3) comprises at least one recessed part region through which the electromagnetic radiation exits the second removal region (9). Optical module according to claim 1, characterized in that
das optische Element (3) senkrecht zur optischen Achse (15) des optischen Moduls mit einem rechteckigen Profil ausgestaltet ist und senkrecht zur optischen Achse (15) wenigstens einen ausgesparten Teilbereich aufweist. Optisches Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass the optical element (3) perpendicular to the optical axis (15) of the optical module having a rectangular profile is configured and perpendicular to the optical axis (15) has at least one recessed portion. Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that
das optische Element (3) senkrecht zur optischen Achse (15) des optischen Moduls mit einem rechteckigen Profil ausgestaltet ist und senkrecht zur optischen Achse (15) wenigstens einen rechteckig ausgesparten Teilbereich umfasst, der in der Mitte einer Außenkante des the optical element (3) is designed with a rectangular profile perpendicular to the optical axis (15) of the optical module and comprises at least one rectangular recessed part perpendicular to the optical axis (15), which in the middle of an outer edge of the
rechteckigen Profils des optischen Elements (3) rectangular profile of the optical element (3)
angeordnet ist. Optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass is arranged. Optical module according to one of claims 1 or 2, characterized in that
der wenigstens eine ausgesparte Teilbereich des optischen Elements (3) senkrecht zur optischen Achse (15) des optischen Moduls ein Profil aufweist, das von der Form eines Rechtecks abweicht. Optisches Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass the at least one recessed portion of the optical element (3), perpendicular to the optical axis (15) of the optical module, has a profile which deviates from the shape of a rectangle. Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that
die Abbildung zweier Entfernungsbereich (8,9) auf der sensitiven Flache des Bildaufnahmeelemente (4) zur the image of two distance range (8,9) on the sensitive surface of the image pickup elements (4) for
Umsetzung zumindest zweier unterschiedlicher Implementation of at least two different ones
Fahrerassistenzfunktionen mittels des optischen Moduls in einem Fahrzeug dient, und Driver assistance functions by means of the optical module in a vehicle is used, and
der ausgesparte Teilbereich des optischen Elements (3) in Abhängigkeit eines, für wenigstens eine der the recessed portion of the optical element (3) as a function of, for at least one of
Fahrerassistenzfunktionen erforderlichen, horizontalen und/oder vertikalen Beobachtungswinkels ausgestaltet ist. Optisches Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildung zweier Entfernungsbereich (8,9) auf der sensitiven Fläche des Bildaufnahmeelements (4) zur Driver assistance functions required, horizontal and / or vertical viewing angle is configured. Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that the illustration of two removal area (8,9) on the sensitive surface of the image pickup element (4) for
Umsetzung zumindest zweier unterschiedlicher Implementation of at least two different ones
Fahrerassistenzfunktionen mittels des optischen Moduls in einem Fahrzeug dient, und Driver assistance functions by means of the optical module in a vehicle is used, and
der ausgesparte Teilbereich des optischen Elements (3) in Abhängigkeit wenigstens einer Betriebsbedingung the recessed portion of the optical element (3) in response to at least one operating condition
ausgestaltet ist. Optisches Modul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass is designed. Optical module according to claim 6, characterized in that
es sich bei der Betriebsbedingung um einen Neigungswinkel einer Fahrzeugscheibe (5) handelt. Optisches Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass the operating condition is an inclination angle of a vehicle window (5). Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that
der erste Entfernungsbereich (8) ein optischer the first distance range (8) is an optical one
Fembereich und der zweite Entfernungsbereich (9) ein optischer Nahbereich ist. Optische Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fembereich and the second distance range (9) is an optical proximity. Optical module according to one of the preceding claims, characterized in that
das optische Element (3) als Glasplättchen ausgestaltet ist. Kameravorrichtung, in der ein optisches Modul nach einem der vorangegangenen Ansprüche angeordnet ist. Fahrzeug, in dem ein optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eine Kameravorrichtung nach the optical element (3) is designed as a glass plate. Camera device in which an optical module is arranged according to one of the preceding claims. Vehicle in which an optical module according to one of claims 1 to 9 or a camera device according to
Anspruch 10 angeordnet ist. Claim 10 is arranged.
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