CN102416900A - 用于机动车的后视装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的后视装置，更具体地涉及具有至少一个光学传感器的机动车后视镜装置，光学传感器被连接到至少一个图像评估电路板(4)和至少一个显示器(9)。所述光学传感器通过接收器电路板连接到图像评估电路板。所述图像评估电路板通过接收器电路板连接到所述显示器。连接电缆(2，6)传递串行数据，并且连接长度在1m至10m之间。

Description

用于机动车的后视装置
技术领域
本发明基于申请号为EP 10177322.4和EP 10178378.5的专利申请的优先权，该申请已经作为参考被合并入本发明。
本发明涉及一种用于机动车的后视装置，其用作替代后视镜，以及替代车辆上所有镜的后视装置。
现有技术
通常，机动车两侧的前门侧车窗的前端区域都安装有侧后视镜，车辆驾驶员通过侧后视镜可以观察到车辆后方至车辆侧面的交通情况，以判定例如是否能够变换车道或者转弯。此类侧后视镜的特点为对后方可视的角度范围有限，侧后视镜伸出到车辆轮廓以外比较远，从而增大了车辆的宽度和对空气阻力造成了负面影响，并且驾驶员必须从车辆前侧的交通情况离开比较远地观看，这样可能导致危险情况。
但是，镜的一个优点为眼睛必须不聚焦于近处区域，而只通过操作者的眼睛的正常远程调节来聚焦反射的图像。
由具有不同显示***的摄像机替代简单的镜正在理论上进行广泛的讨论。在此，镜替代的优点包括减少风阻，但是其未给操作者带来更多优势。
DE 697 09 810T9公开了一种用于机动车的具有摄像机的后视装置，其中每个后视镜中设有电子摄像机，每个摄像机的图像被分别传递到布置在方向盘的朝向各自的后视镜的侧面上的显示器。附加的摄像机可以被布置在车辆上，包括车辆后的区域，并且其聚焦长度和/或位置可以修改以适应特定的驾驶情况和危险情况。摄像机输送的图像可以被数字化，因此可以检测从后方接近的车辆或甚至是在超车前改变车道过程中可能有碰撞危险的在车辆后方一定角度处的车辆。
DE 100 43 099A1公开了一种通过至少一个摄像机来监控车辆后方区域的装置。摄像机被布置在车辆朝向相对车道的侧面上，并且监控车辆后方区域。所述摄像机能够实现从不同角度的至少两个不同的缩放标准，以便显示在两个显示器上或者具有两个不同图像区域的显示器上。不同的缩放标准根据运动方向自动选择。
DE 696 18 192T3公开了一种具有全景视野的车辆后视***。所述后视***包括均位于车辆前挡泥板区域中的至少两个侧面图像捕捉装置，以及在车辆后方区域中的中央图像捕捉装置。图像捕捉装置通常指向车辆后方。图像处理器接收图像捕捉装置的数据信号并且将这些数据信号合成为组合图像，所述组合图像显示在仪表板中的显示器上。
DE 102007054342公开了一种具有主动部件的摄像机解决方案。一使用指示器，所述摄像机***的视角就改变。通过上述方式，操作者获得至少一项额外价值。
到目前为止所讨论的解决方案都是原型解决方案，其在批量生产中的应用可能会导致问题。例如，如何使部件一起工作以及如何使数据下载时间更有效的问题尚未解决。
发明内容
本发明的基本目的为提供一种允许车辆驾驶员能够观察到至少车辆两侧后方的交通状况以及获得附加信息的机动车后视装置。所述机动车后视装置可以显著减小车辆的空气阻力，并使得数据被有效地分配和处理，同时避免由于数据下载时间而出现显示问题。
上述目标通过一种机动车后视装置得以实现，其不具有侧后视镜，但是具有连接到至少一个图像评估电路板和至少一个显示器的至少一个光学传感器，其中至少一个光学传感器通过接收器电路板被连接到所述图像评估电路板，图像评估电路板通过接收器电路板被连接到所述显示器，其中连接电缆设计用于串行数据且连接长度为1-10m，并且，接收器电路板被连接到图像接收器电路板，显示接收器电路板被连接到显示器，数据电缆设计用于在小于100mm的距离内传递并行数据。
从属权利要求是关于根据本发明的机动车后视装置的有利的实施方式和进一步开发。
附图说明
下面将作为示例和更具体地通过两个示意图解释本发明。在附图中：
图1示出了乘用机动车的视图。
图2示意性地示出车辆中的设计。
图3示出从内部对车辆仪表板的视图。
图4示出车辆中的替代的设计。
在接下来对附图的描述中，用前方代表车辆的前向，后方代表车辆的后向，右侧代表向前看时车辆的右方，左侧代表向前看时车辆的左方。
具体实施方式
根据图1，示意图中所示的乘用车，其前向在图中用箭头D表示，电子摄像机单元1，1’被分别连接到车身的前柱侧面20，20’的区域，其向后的视野分别覆盖角度α和α’。覆盖的立体角由虚线表示，其内侧界线为相对于车辆纵向中心线倾斜的线，其外侧界线与车辆的纵向方向形成约10度到90度的角。所述摄像机具有广角透镜，其位于覆盖比镜所能包括的更广的区域的位置。此外，使用广角透镜或透镜使得所述摄像机能够观察的图像的细节由此被预先确定。可以根据透镜的选择、根据是否要再现传统的镜的简单视图还是希望广得多的范围以显示鸟瞰图来配置摄像机的设计。允许180度和更大视图的鱼眼透镜确定可以应用于此处。
在本实施例中，摄像机大致被附接在外部后视镜的位置。这样，通过适当的评估，可以获得角度和由此产生的大致与熟悉的反射相应的图像。但是，对于实施本发明而言，摄像机到车辆的确切安装不很重要。
在本示例中，车辆的后端安装有另一个摄像机1”，其覆盖车辆后的区域，并且其图像被显示在内部镜区域的显示器上。
每个摄像机单元收集的图像以公知的方式被转换并转发给显示屏。
图3示出了具有显示屏9、9’的车辆仪表板的示图，显示屏在A柱20、20’的区域附接于仪表板两侧，其中左侧的显示屏分配给左侧的摄像机单元，而右侧的显示屏分配给右侧的摄像机单元。
在所示的示例中，仪表板中心区域还具有另外的显示屏9”，其例如用于车辆导航***，或者在显示屏9和9’未安装时以及两个后视图像被集成到一个显示屏时用做唯一的显示屏。
另外一个显示屏9c可以替代内部镜显示后方摄像机的图像。在此，它的位置是传统的内部镜的安装位置。
电子摄像机单元以及对电子摄像机单元收集的图像进行处理的电子控制***的设计是公知的，因此不再详述。电子控制***并不强制包括在单个单元中，而是可以分布在车辆的若干部件上，并且至少部分地与其他部件集成。
图2示出了在现实的车辆安装条件下根据本发明的***的典型设计。包括光学传感器的摄像机被附接到车辆车身的外侧上，所述光学传感器具有恰当的光学记录性能。
所述光学传感器例如为具有电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)以记录连续的实时图像的传感技术。
有利地，彩色传感器被用于镜替代以表现环境。
使用HDR高动态范围技术已经显示有利于高动态差，以补偿曝光不足和曝光过度。
传感器1的信号由位于相同的电路板上，或者至少在空间上邻近的驱动器发送。此时的数据格式优选地为未处理的信号，例如“RAW”信号，这种情况下摄像机在数字化以后不进行处理就大量地传递数据。
通过使用每像素10、12或14比特的非插值传感器数据，可以提供更大的动态范围和更精确的亮度分辨率。没有被曝光不足或者过度曝光的图像区域的价值大部分仍以可使用的格式可用。图像传感器记录的所有细节被完全地保存。
只要随后的传输的带宽足够，RAW数据就是有利的。
但是依据本发明的解决方案也可以通过RGB信号或YUV信号实现。同样，这里数据仍没有经过压缩。
图像更新率，缩写为fps(帧每秒)表示在视频记录和图像计算程序中每秒(变换)图像的数量。
人脑将约14-16图像每秒的连续图像感知为明显运动场景，这也是普通显示器如电视机的图像频率为25fps的原因。30fps的图像更新率将产生很好的图像再现。为了应用于汽车工业，图像传感器必须在高速和困难的照明条件下工作。脉冲LED在其中操作的车辆的照明装置以及频闪警示是特别的挑战。因此就长期而言，略高的图像率是特别优选的。
光学传感器连接至具有星纹四线组(绞合四线电缆)的接收器电路板3。接收器电路板上，信号从串行数据被转换回并行数据。星纹四线组属于对称的铜电缆。在星纹四线电缆中，四根导线被交叉地扭在一起。这意味着每组相对的导线形成一对导线。在该过程中，在交叉的两根导线上编码LVDS(低压差分信号发送)信号对于信号的传输是有利的。信号的抗干扰性因此提高了。四线电缆的余下两条导线都用于供电。其他编码如CMS(电流型逻辑)、或者复合编码如LVPECL(低压正射极耦合逻辑)或者LVCMOS(低压互补金属氧化物半导体)也可以用于传输。
扭在一起的四根导线由共有的保护壳环绕着，保护壳包括网状或箔状的屏蔽。这种机械设计决定了传输参数，如串音、串音衰减关系或者近端串音。
绞合四线视频传输的主要优势是可以到达的传输距离大。理论上最远可以传输达150m，因此这种传输非常适用于车辆。在实践中，传输长度不大于10m，这实现了没有干扰的安全可靠的数据传输。
接收器电路板3因此可以附接在车辆内距离光学传感器很远的任何位置。接收器电路板优选安装在车门内或者仪表板下方。必须确保没有水汽进入车门。接收器电路板受到大的震动和摇晃的影响，因此必须对其进行设计。接收器电路板3通过并行数据电缆2连接到图像评估电路板4，图像评估电路板包括数字信号处理器DSP。图像评估电路板4具有处理功能，其是由如DSP的计算单元制成的，例如现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器或者特殊应用集成电路(ASICs)或者其组合，计算单元具有例如通过记录在微处理器内的机器可读介质如软件或固件，而具备编程性能，所述机器可读介质包括ROM(只读存储器)、或者可被使用者编程的二进制数据。
图像评估电路板4具有其他的用于接收车辆中存在的总线***(例如普遍的CAN总线，LIN总线或者两者的组合)的数据的接口。这些接口5用于获取车辆的附加数据，并提供这些数据以便在DSP上运行的软件中做进一步处理。CAN总线不仅传递车辆数据，而且也可以被用于模块的交互通信，例如确认检测到的对象，或类似，通过PC对模块编程，或者通过PC传递参数。另一个接口5’用于发出包含警告的信号。在此，警告信号被传输给警告装置，警告装置是诸如闪光LED的警告灯、或者触发通过无线电的语音警告或通过CAN总线的警告音、在方向盘或座椅中的振动电机的控制。
接口5和5’也用于显示器的白天/夜晚设置。利用图像评估做出“白天”或者“夜晚”的决定。然后，结果通过车辆总线或通过独立的电缆在显示器9上给出，以调整显示器的亮度。在此过程中，亮度调整以100个阶段进行，从而可以进行显示器的细微的调暗或者增亮。图像评估电路板4包括使并行数据串行化并且准备通过另一绞合四线电缆传输的另一驱动器。
图像数据的评估通过图像评估电路板4上的适当的软件进行。图像数据在图像评估电路板4上预处理。在任何情况下，对广角透镜产生的图像数据的校正在图像处理电路板4上进行。这个处理功能生成足以在显示屏上显示的摄像机图像。DSP 23被配置成仍可以执行附加的功能。依据附加的驾驶员辅助任务来分析所述图像数据，以完成辅助***的警告和信息任务，所述辅助***例如与光学图像处理有关的变换车道辅助、车道偏离警告辅助、倒档辅助、鸟瞰视图、预碰撞传感器、交通标志识别、盲区监控以及其他警告***。
由于摄像机传感器1的分辨率高于显示器9，整个记录图像的仅一区段显示在显示器上。因此，在图像评估电路板4上选择图像区段，图像区段也可以沿整个图像运动，从而模拟摄像机运动。DSP 23内的图像处理有利于倒车。例如，图像区段集中在后轮上。以外，图像区段可以适应于驾驶员的个人定制或法律规定的要求。
及时地不延误地处理连续的出现的图像对于图像数据的评估很重要。因此，不可能允许接收器电路板3和图像评估电路板4之间的距离超过100mm。电路板3和4之间通过并行数据电缆连接。将例如分配在两个电路板上的两个功能在单个电路板上实现也是可能的。串行信号通过绞合四线(TQ)连接器6到达另一接收器电路板、即到达显示接收器电路板7。串行数据又一次被转换为并行数据，并通过数据连接器22被发送到与显示器9紧邻的图像电路板。与此并行地，摄像机数据被发送给测试电路板8，并在接口10处通过PC或记录器被共同写入。测试电路板8一个像素一个像素地接收作为并行数据的图像处理电路板4的处理数据，从而可以检查图像错误。通过特殊软件来评估数据材料以改正***。在串行产品的情况下该功能不再是必要的，但是数据输出然后被用于在存储介质上循环写入图像数据，并由此集成记录功能。
连接器2和6的长度并不重要，且电路板和部件可以被安置在车辆中任何适当位置。建议连接长度在1m至5m之间，但是个别情况下可以更长，达10m的距离。在此，重要的是串行数据在车辆上被传输长的距离，但是并行数据总是经由内部数据电缆直接传输达100mm的短的距离。
图像数据在显示器上的显示实时地进行。作为附加价值，诸如警告信号、交通标志、图像区段的色彩、轮廓加亮等的辅助功能被添加到图像上。
在此过程中，显示的图像数据依据不同的参数评估，例如对象检测和将检测到的对象分类为风险类别。因此可以实现仅当接近大型对象时反应的盲区显示。在此情况下，提供例如听觉警告和/或光学警告。特定的车辆可以在图像显示器上例如通过红色或者闪烁清楚地标注出。之后，驾驶员收到警告并停止转弯。另外，通过对车辆数据(例如方向盘的角度锁定、或者转向信号控制的启动)的评估，可以对盲区显示进行补充和改进。
预碰撞传感器同时需要接近的对象的速度数据以根据情况在车辆自身上可以测量到加速度或减速度之前展开安全气囊。
后方碰撞之前的碰撞警告也是可能的，如果车辆中已经激活相应的安全***，或者如果前方传感器允许的话车辆可以加速以避免后方碰撞。
图4示出了具有多于一个摄像机传感器的实施方式。此处的元件和功能与图3所示的元件和功能相对应。
四个摄像机的图像数据经由电缆6连接到多接收器电路板30，为了区别方便所述电缆在图中由虚线表示。四个接收器将LVDS数据解码，且DSP 24在第二处理步骤中处理数据。数据通过输出端及长距离连接电缆31又以串行形式转发给显示接收器电路板7和显示器。因此，显示四个独立的图像是可能的，图像可以在单个显示器上连续地或者独立地显示，或者可以被转发到多于一个显示器9、9’、9”。连接电缆31将多接收器电路板30的串行输出端连接到显示接收器电路板7的输入端。连接电缆将摄像机图像的第二处理步骤与其在显示器上的实际显示分离开来。
在一种有利的实施方式中，两个摄像机位于车辆外部镜内，所述外部镜仍然存在或者仍然位于所述安装位置。第一可变数据连接器2引导到车辆的后备箱中，所述接收器电路板3、图像评估电路板4和多接收器电路板30位于所述后备箱内。位于车辆内部的驾驶员的视野中的可变数据连接器31控制显示接收器电路板7和显示器9。
在本实施方式中，四个摄像机的图像数据进一步处理而提供。在图像评估电路板4上单独处理之后，图像数据经过进一步的第二处理。位于多接收器电路板30上的附加的处理器24将图像数据编译成从上方视角的全视图。编译后的文件被显示在显示器9上。通过四个摄像机传感器不仅可以产生鸟瞰视图，还可以实现上文中提到的盲区监控功能。通过使用鱼眼透镜也可以获得朝向车辆后方的视野，且车道变换辅助、横向交通监控、倒档摄像等功能也可以执行。
本发明并不局限于上述具有独立电路板的设计。所述接收器电路板可以集成在与数据电缆连接的电路板中，从而形成单元。因此，模块2和4同模块7和9一样，被集成到共用的电路板上。
如果需要，评估电路板8也可以被集成于此。

Claims (15)

1.一种具有至少一个光学传感器(1，1)的机动车后视装置，所述光学传感器被连接到至少一个图像评估电路板(4)和至少一个显示器(9)，其中至少一个光学传感器(1)通过接收器电路板(3)连接到图像评估电路板(4)，并且图像评估电路板(4)通过接收器电路板(7)连接到显示器(9)，由此连接电缆(2，6)被设计用于串行数据，并且连接长度为1至10m，并且接收器电路板(3)被连接到图像接收器电路板(4)，显示接收器电路板(7)被连接到显示器(9)，由此数据电缆(21，22)被设计用于在小于100mm的距离上传递并行数据。
2.如权利要求1所述的机动车后视装置，其特征为连接电缆(2，6)是绞合四线电缆。
3.如权利要求1或2所述的机动车后视装置，其特征为图像信号的串行数据被编码以通过传输编码传输。
4.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为图像评估电路板(4)包括可编程处理器(23)。
5.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为图像评估电路板(4)的可编程处理器(23)对图像数据进行修正。
6.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为图像评估电路板(4)的可编程处理器(23)额外地对图像数据进行图像评估以评估危险情况或信息情况。
7.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为图像评估电路板(4)包括接口(5，5’)。
8.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为接口(5，5’)用作到车辆的总线***或者到警告装置的连接器。
9.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为显示接收器电路板(7)的图像数据通过数据电缆(21)连接到测试电路板(8)。
10.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为测试电路板(8)准备数据以用于评估和/或通过接口(10)记录。
11.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为被连接到至少一个图像评估电路板(4)的多接收器电路板(30)包括另外的可编程处理器(24)。
12.如权利要求11所述的机动车后视装置，其特征为多接收器电路板(30)的可编程处理器(24)将多个光学传感器(1)的图像数据汇总到一起。
13.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为显示器(9)以鸟瞰视图显示图像数据。
14.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为多接收器电路板(30)通过2m-10m长的另外的连接器(31)连接到显示接收器电路板(7)。
15.如上述权利要求中的任一项所述的机动车后视装置，其特征为光学传感器(1)的图像数据是RAW-RGB信号或YUV信号。
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