WO2020083678A1 - AUßENKAMERA FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG - Google Patents

AUßENKAMERA FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG Download PDF

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WO2020083678A1
WO2020083678A1 PCT/EP2019/077687 EP2019077687W WO2020083678A1 WO 2020083678 A1 WO2020083678 A1 WO 2020083678A1 EP 2019077687 W EP2019077687 W EP 2019077687W WO 2020083678 A1 WO2020083678 A1 WO 2020083678A1
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WO
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reflection element
camera
detection device
vehicle
image
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/077687
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Bauer
Philipp Hoffmann
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Publication of WO2020083678A1 publication Critical patent/WO2020083678A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/04—Mounting of cameras operative during drive; Arrangement of controls thereof relative to the vehicle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Definitions

  • the invention relates to an outdoor camera.
  • the invention relates to an external camera for scanning an environment of a motor vehicle
  • a motor vehicle includes a driver assistance system that controls a driving function depending on an object in the environment.
  • the object can be scanned by means of a camera, which covers a predetermined scanning area of the surroundings. If the camera is installed in the upper area of the motor vehicle, the surroundings can be scanned well in a far area, but the motor vehicle itself can shade part of the near area. If the camera is attached to the side of the motor vehicle, it may be difficult to scan the long range.
  • the scanning area is usually limited in the shape of a circle sector with a predetermined opening angle. An attempt is usually made to scan the surroundings by means of a plurality of cameras or to use dedicated cameras for different purposes, which scan the area of interest in an improved manner. Due to very different optical requirements, a relatively large number of cameras can be on board the
  • DE 10 256 794 proposes a panoramic lens with a mirror and a lens.
  • One object of the invention is to provide an improved technology for scanning an environment of a motor vehicle.
  • the invention solves the problem by means of the objects of the independent
  • Detection device for attachment to a vehicle a first
  • the first reflection element is set up to deflect light from the second reflection element to the camera.
  • the second reflection element is for deflecting light from the surroundings of the vehicle to the first reflection element set up.
  • the second reflection element is attached between the camera and the first reflection element and comprises a first and a second mirror separated therefrom, which are located on different sides of a passage for light from the first reflection element to the camera.
  • the detection device can detect light from an enlarged area of an environment of the vehicle, so that optical information can be provided for multiple purposes using only one device.
  • Detection area of the detection device can extend in the horizontal direction over 180 ° and more. Depending on the location, the detection device can thus allow a complete detection of an area which is, for example, next to, in front of or behind the vehicle. A detection range of 180 ° and more can also be achieved in the vertical direction.
  • Opening angles of the detection area in the vertical and horizontal directions can be different from one another and adapted to a preferred purpose.
  • the detection device can be made very compact, so that a part of it that is visible from the outside of the vehicle cannot be perceived as visually unpleasant. In addition, it can largely do without sharp corners or edges, so practically none in the event of an accident
  • the detection device Due to its small dimensions, the detection device can be slippery. Wind noise from air flowing past can be reduced to a minimum.
  • a known camera or other optical element on the vehicle can be saved by using the detection device according to the invention. As a result, manufacturing costs can be minimized. By eliminating an optical element protruding from the outside of the vehicle, the air resistance of the vehicle can be further reduced, as a result of which a required drive energy can be reduced. If it is a motor vehicle, its emissions may be reduced.
  • the mirrors of the second reflection element are preferably designed to direct light from a predetermined scanning area to the first reflection element, the scanning area having an opening angle of at least 180 °.
  • the detection device can in particular on the side of a Vehicle used and used to monitor the entire side area. A blind spot, as can occur when using a simple mirror or a simple camera, can thus be avoided.
  • the detection device can also be attached at another point on the vehicle, for example at the front or rear. By using a detection device on each side of the vehicle, its surroundings can be scanned seamlessly. A hidden area near the vehicle's borders can be avoided.
  • the mirrors of the second reflection element are preferably concave. Radii of curvature in a horizontal direction (in an optical
  • Meridional level can be different from each other.
  • the mirrors are only curved in the sagittal plane, but straight in the meridional plane.
  • the mirrors of the second reflection element can each be created by bending a flat, planar mirror that has a rectangular surface.
  • the second reflection element can be configured to direct a first image of a first section of the surroundings and a second image of a second section of the surroundings to the first reflection element without overlap.
  • the adjacent images can directly adjoin one another so that a one-piece or continuous first reflection element can be used.
  • the first reflection element can comprise two mirrors which adjoin one another in the shape of a roof edge.
  • the first reflection element further preferably comprises two plane mirrors which are set up to direct two overlap-free images into the camera.
  • a light-sensitive area of the camera can thus be used in an improved manner.
  • Sections of the scanning area is directed to the two images in the camera.
  • the overlap can ensure that an invisible one with respect to the The area behind the first reflection element is kept very small.
  • the first reflection element can be very close to the camera so that the invisible area can be practically completely avoided.
  • the reflection elements can be configured to be attached to an outside and the camera to an inside of a vehicle.
  • the outside can be separated from the inside by a vehicle skin, usually in the form of a sheet or a similar construction.
  • a recess can be provided in the vehicle skin into which the
  • Detection device can be partially embedded.
  • An optically transparent element which can be sealed against the vehicle skin, is then preferably located in the region of the recess.
  • only optical elements of the detection device can lie on the outside, while the camera on the inside can be protected from water or dust.
  • a holding structure can be provided, which can be designed, for example, as a housing or as a rod construction.
  • the holding structure can be supported on the camera and / or set up for support on the vehicle skin.
  • the holding structure is in the form of a transparent element through which light can fall into the camera.
  • the transparent element can be hollow or filled and enclose, for example, the shape of a cuboid or a cylinder.
  • the detection device can further comprise a processing device for geometrically correcting an image provided by the camera. An image distortion of the reflection elements can thus be compensated for.
  • the camera can in particular be designed electronically, for example with a CCD or CMOS sensor as the light-sensitive surface.
  • the processing device can process electrical data of the sensor easily and quickly. A resolution of the sensor can be sufficiently high at a manageable cost in order to be able to provide the corrected image in a sufficient resolution.
  • the processing device can in particular be set up for equalizing a predetermined section of the image. You can also have several Cutouts can be predetermined, the associated images of which can be provided separately from one another.
  • the detection device can furthermore provide an interface for providing a predetermined section of an image provided by the camera to a control device or a
  • Assistance system of the vehicle include.
  • the detection device can thus provide images for different purposes, for example for a digital rear view mirror, a blind spot assistant, a parking assistant, environment monitoring, collision detection, pedestrian detection, etc.
  • 1 is a detection device on board a vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a detection device in a further embodiment
  • Fig. 3 shows a further schematic representation of a
  • FIG. 4 shows an exemplary illustration of one of a
  • FIG. 5 illustrates a further embodiment of a detection device.
  • FIG. 1 shows a system 100 with a vehicle 105, on which a
  • the vehicle 105 preferably comprises a motor vehicle, in particular one
  • the detection device 1 10 comprises a first one
  • Reflection element 1 15 with an associated first mirror 120 and a second mirror 125; a camera 130; a second reflection element 135 with an assigned first mirror 140 and a second mirror 145.
  • the two mirrors 140 and 145 lie on different sides of a passage 148 for light.
  • the detection device 110 can further comprise a processing device 150 connected to the camera 130, which is set up to Process and / or provide image data provided by camera 130.
  • Image data can be output to a person on board the vehicle 105 by means of an output device 155, in particular a screen or a projector.
  • An interface 160 may also be provided for connection to a control device 165.
  • Control device 165 may be configured to control an operation or subsystem on board vehicle 105 based on image data.
  • control device 165 can form a driving assistant or an automated driving function of the vehicle 105.
  • the detection device 110 is set up to emit light from a
  • predetermined scanning area 170 to capture and provide in the form of an image.
  • the camera 130 is located in the area of the passage 148.
  • the mirrors 140, 145 of the second reflection element 135 are located on different sides of the camera 130. In the illustration in FIG Vehicle 105 provided in the camera 130.
  • an image of a right front area of the vehicle 105 is provided in the camera 130.
  • An opening angle of the scanning area 170 can include an obtuse, an extended or an obtuse angle, in other words, in the range of approximately 180 ° or even above.
  • the mirrors 135 and 145 of the second reflection element 135 are bent in the manner shown; one can have a concave curvature speak.
  • the curvature runs in the sagittal plane, which corresponds to the paper plane.
  • An essentially paraboloidal curvature is preferred.
  • a curvature in the meridional plane can be the same or different than that in the sagittal plane and in particular be zero.
  • the curvature of the mirrors 140 and 145 in the sagittal plane can distort an image provided by the camera 130 in FIG
  • the curvature of the mirrors 140, 145 in the meridional plane can influence a distortion of the provided image in the vertical direction or the vertical opening angle (not shown).
  • the mirrors 120 and 125 of the first reflection element 115 are preferably planar and can be joined to one another in a roof shape.
  • a straight line, along which the mirrors 120 and 125 touch, preferably runs in the vertical direction.
  • the bundle of rays that is sent from the first reflection element 115 to the camera 130 can be in the region of the passage 148
  • the passage 148 can accordingly also be rectangular.
  • a holding structure 185 (not shown) can be provided to fix the elements of the detection device to one another or to the vehicle 105.
  • the holding structure 185 can in particular comprise a transparent element, which can lie in sections in the beam path of the detection device 110 between the surroundings and the camera 130.
  • the holding structure 185 can be provided to fix the elements of the detection device to one another or to the vehicle 105.
  • the holding structure 185 can in particular comprise a transparent element, which can lie in sections in the beam path of the detection device 110 between the surroundings and the camera 130.
  • the holding structure 185 can be provided to fix the elements of the detection device to one another or to the vehicle 105.
  • the holding structure 185 can in particular comprise a transparent element, which can lie in sections in the beam path of the detection device 110 between the surroundings and the camera 130.
  • the holding structure 185 can be provided to fix the elements of the detection device to one another or to the vehicle 105.
  • the holding structure 185 can in particular comprise a transparent element, which can lie in sections in the beam path of
  • the holding structure 185 can be set up for connection to a vehicle skin 190 of the vehicle 105.
  • the detection device can be inserted into a corresponding recess in the vehicle skin 190.
  • The are preferably
  • Vehicle skin 190 or vehicle 105 Vehicle skin 190 or vehicle 105.
  • a distance between the camera 130 and the passage 148 can be selected such that predetermined imaging properties, in particular a focal length of the detection device 110, are achieved.
  • the distance can also be changed, for example by a motor, in order to implement a zoom function.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a detection device 110 in a further embodiment.
  • the detection device 110 is arranged on a vehicle 105 in an area in which a normally
  • Rear-view mirror can be found. By using the detection device 110, the rearview mirror can be completely dispensed with.
  • the image information that can usually be captured by a driver from the surroundings of the vehicle 105 by means of the rearview mirror can be contained in an image that the camera 130 provides. Because of the look of the
  • Detection device 110 in particular the selected arrangement of the two reflection elements 115 and 135, can unify the image provided
  • Reflection elements 115 can be composed of the image of the camera 130 essentially from two partial images, one of which can cover a side-front and a side-rear area of the vehicle 105. Due to the curved shape of the mirrors 135 and 145 of the second reflection element 120, the partial images can be distorted such that they each encompass a very large scanning area. A similar effect is known from a fisheye lens, with which distortion occurs in the vertical and horizontal directions, while in the present case distortion preferably only takes place in the horizontal direction.
  • parts of the scanning area 170 overlap, which deliver different partial images. More precisely, a portion of the scanning area 170 overlap here, from the light via the first mirror 140 of the second reflection element 135 and the first mirror 120 of the first
  • Reflection elements 1 15 is passed into the camera 130, with part of the Scanning area 170, from the light via the second mirror 145 of the second reflection element 135 and the second mirror 125 of the first
  • Reflection elements 1 15 is passed into the camera 130.
  • the area 205 is thus scanned from different perspectives due to the spacing of the mirrors 140, 145 from one another. This enables stereoscopic scanning to be implemented, on the basis of which an object in the region 205 can be acquired three-dimensionally.
  • a typical opening angle of the area 205 can be approximately 15 °.
  • FIG. 3 shows a further schematic illustration of a detection device 110 in yet another embodiment, attached to a vehicle 105.
  • a rear-view mirror 305 is additionally shown on the vehicle 105. It is clear that the detection device 110 can be made significantly smaller and less noticeable than the rearview mirror 305. Nevertheless, the detection device 110 can make more relevant image information accessible than the rearview mirror 305.
  • Figure 4 shows an exemplary representation of one of
  • Capture device 110 provided image 400. Relative to the
  • the representation of FIG. 1 is based on a motor vehicle 405 which is parked parallel to the vehicle 105 to which the detection device 110 is attached, the camera 130 of which provides the image 400.
  • the image 400 comprises a first partial image 410, which depicts a right front area, and a second partial image 415, which depicts a right rear area. A lower section of the rearview mirror 305 of the vehicle 105 can be seen in an upper right area of the second partial image 415.
  • the partial images 410, 415 can be interchanged in order to produce a coherent representation of the environment lying to the side of the vehicle 105.
  • the partial images 410, 415 can be seamlessly combined on the basis of appropriately aligned optical elements 115, 135. Inaccuracies or an overlap can be removed by means of the processing device 150.
  • an algorithm can be executed, which is known as a stitching algorithm.
  • the processing device 150 can operate in real time.
  • the processing device can be configured to one or more predetermined areas of the image 400 io
  • a further image 420 is shown as an example, which comprises a section of the image 400.
  • the further image 420 in each case comprises a section of the first partial image 410 and the second partial image 415.
  • the further image 420 can be rectified.
  • the image 400 can be rectified before the area is removed from the rectified image.
  • the camera 130 can be configured to work in a visible and / or in an invisible area.
  • the camera 130 can continuously or controllably detect light in the infrared range, so that, in particular at night, more relevant information from the surroundings of the vehicle 110 can be made visible than the naked human eye can recognize.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a further embodiment of a detection device 100 on a vehicle 105
  • Detection device 100 is exemplary in the area of a rear of the
  • Vehicle 100 attached and is oriented in the present case to the rear.
  • the detection device 100 can also be attached to a front of the vehicle 100 and be oriented forwards.
  • the detection device 100 can also point in a direction that deviates from a longitudinal or transverse direction of the vehicle 100. It is also possible for the detection device 100 to point upwards or downwards, that is to say to assume an elevation angle other than zero.
  • the definition of the meridional or sagittal plane of the detection device 100 can depend on its orientation in a known manner. The orientation of the detection device 100 can be related to an indicated optical axis 505 of the camera 130.
  • the scanning area 170 can be approximately 100 ° in the horizontal direction on both sides of the optical axis 505.
  • the beam paths can overlap one another in such a way that an opening angle of the region 205 in which stereoscopic scanning is possible is approximately 40 ° on both sides of the optical axis.
  • Scanning area 170 in the vertical direction can be approximately 27 ° on each side of the optical axis 505.
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Abstract

Eine optische Erfassungseinrichtung zur Anbringung an einem Fahrzeug umfasst ein erstes Reflektionselement; ein zweites Reflektionselement; und eine Kamera. Das erste Reflektionselement ist zur Umlenkung von Licht vom zweiten Reflektionselement zur Kamera eingerichtet. Das zweite Reflektionselement ist zur Umlenkung von Licht aus einer Umgebung des Fahrzeugs zum ersten Reflektionselement eingerichtet. Dabei ist das zweite Reflektionselement zwischen der Kamera und dem ersten Reflektionselement angebracht und umfasst einen ersten und einen davon getrennten zweiten Spiegel, die auf unterschiedlichen Seiten eines Durchtritts für Licht vom ersten Reflektionselement zur Kamera liegen.

Description

Außenkamera für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Außenkamera. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Außenkamera, die zur Abtastung eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs
eingerichtet ist.
Ein Kraftfahrzeug umfasst ein Fahrerassistenzsystem, das eine Fahrfunktion in Abhängigkeit eines Objekts im Umfeld steuert. Das Objekt kann mittels einer Kamera abgetastet werden, die einen vorbestimmten Abtastbereich des Umfelds abdeckt. Ist die Kamera im oberen Bereich des Kraftfahrzeugs angebracht, so kann das Umfeld in einem Fernbereich gut abgetastet werden, jedoch kann das Kraftfahrzeug selbst einen Teil des Nahbereichs verschatten. Ist die Kamera seitlich am Kraftfahrzeug angebracht, so kann die Abtastung des Fernbereichs schwierig sein. Außerdem ist der Abtastbereich üblicherweise in der Form eines Kreissektors mit einem vorbestimmten Öffnungswinkel beschränkt. Üblicherweise wird versucht, das Umfeld mittels mehrerer Kameras abzutasten oder für unterschiedliche Zwecke dedizierte Kameras zu verwenden, die den jeweils interessierenden Bereich verbessert abtasten. Aufgrund stark unterschiedlicher optischer Anforderungen können relativ viele Kameras an Bord des
Kraftfahrzeugs Verwendung finden, insbesondere wenn mehrere
Fahrerassistenzsysteme betrieben werden sollen.
DE 10 256 794 schlägt ein Panoramaobjektiv mit einem Spiegel und einer Linse vor.
Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Technik zur Abtastung eines Umfelds eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen
Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine optische
Erfassungseinrichtung zur Anbringung an einem Fahrzeug ein erstes
Reflektionselement; ein zweites Reflektionselement; und eine Kamera. Das erste Reflektionselement ist zur Umlenkung von Licht vom zweiten Reflektionselement zur Kamera eingerichtet. Das zweite Reflektionselement ist zur Umlenkung von Licht aus einer Umgebung des Fahrzeugs zum ersten Reflektionselement eingerichtet. Dabei ist das zweite Reflektionselement zwischen der Kamera und dem ersten Reflektionselement angebracht und umfasst einen ersten und einen davon getrennten zweiten Spiegel, die auf unterschiedlichen Seiten eines Durchtritts für Licht vom ersten Reflektionselement zur Kamera liegen.
Die Erfassungseinrichtung kann Licht aus einem vergrößerten Bereich eines Umfelds des Fahrzeugs erfassen, sodass optische Informationen für mehrere Zwecke mittels nur einer Einrichtung bereitgestellt werden können. Ein
Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung kann sich in horizontaler Richtung über 180° und mehr erstrecken. Dadurch kann die Erfassungseinrichtung je nach Anbringungsort eine vollständige Erfassung eines Bereichs erlauben, der beispielsweise neben, vor oder hinter dem Fahrzeug liegt. Auch in vertikaler Richtung kann ein Erfassungsbereich von 180° und mehr erzielt werden.
Öffnungswinkel des Erfassungsbereichs in vertikaler und horizontaler Richtung können voneinander verschieden und an einen bevorzugten Zweck angepasst sein.
Die Erfassungseinrichtung kann sehr kompakt ausgeführt sein, sodass ein von außen sichtbarer Teil von ihr am Fahrzeug nicht als optisch unangenehm empfunden werden kann. Außerdem kann sie auf scharfe Ecken oder Kanten weitgehend verzichten, sodass bei einem Unfall praktisch keine
Verletzungsgefahr von der Erfassungseinrichtung ausgehen kann. Durch ihre geringen Abmessungen kann die Erfassungseinrichtung windschlüpfrig sein. Windgeräusche durch vorbeiströmende Luft können auf ein Minimum reduziert sein. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung kann eine bekannte Kamera oder ein anderes optisches Element am Fahrzeug eingespart werden. Dadurch können Herstellungskosten minimiert werden. Durch Wegfall eines auf der Außenseite des Fahrzeugs abstehenden optischen Elements kann der Luftwiderstand des Fahrzeugs weiter gesenkt werden, wodurch eine erforderliche Antriebsenergie gesenkt werden kann. Handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, so kann dessen Schadstoffausstoß reduziert sein.
Die Spiegel des zweiten Reflektionselements sind bevorzugt dazu eingerichtet, Licht aus einem vorbestimmten Abtastbereich an das erste Reflektionselement zu lenken, wobei der Abtastbereich der einen Öffnungswinkel von wenigstens 180° aufweist. Die Erfassungseinrichtung kann insbesondere seitlich an einem Fahrzeug eingesetzt und zur Überwachung des gesamten Seitenbereichs verwendet werden. Ein toter Winkel, wie er bei Einsatz eines einfachen Spiegels oder einer einfachen Kamera auftreten kann, ist so vermeidbar. In weiteren Varianten kann die Erfassungseinrichtung auch an einer anderen Stelle des Fahrzeugs, beispielsweise vorne oder hinten, angebracht werden. Durch Einsatz je einer Erfassungseinrichtung an jeder Seite des Fahrzeugs kann dessen Umfeld lückenlos abgetastet werden. Ein nicht einsehbarer Bereich nahe Begrenzungen des Fahrzeugs kann vermieden werden.
Die Spiegel des zweiten Reflektionselements sind bevorzugt konkav ausgeführt. Krümmungsradien in einer horizontalen Richtung (in einer optischen
Sagittalebene) und einer vertikalen Richtung (in einer optischen
Meridionalebene) können voneinander unterschiedlich sein. In einer
Ausführungsform sind die Spiegel nur in der Sagittalebene gekrümmt, in der Meridionalebene hingegen gerade. Die Spiegel des zweiten Reflektionselements können jeweils durch Biegen eines ebenen, planen Spiegels entstehen, der eine rechteckige Oberfläche aufweist.
Das zweite Reflektionselement kann dazu eingerichtet sein, ein erstes Bild eines ersten Abschnitts der Umgebung und ein zweites Bild eines zweiten Abschnitts der Umgebung überlappungsfrei zum ersten Reflektionselement zu lenken. Die nebeneinander liegenden Bilder können unmittelbar aneinander angrenzen, sodass ein einstückiges oder kontinuierliches erstes Reflektionselement verwendet werden kann. Insbesondere kann das erste Reflektionselement zwei Spiegel umfassen, die dachkantförmig aneinander angrenzen.
Das erste Reflektionselement umfasst weiter bevorzugt zwei ebene Spiegel, die dazu eingerichtet sind, zwei überlappungsfreie Bilder in die Kamera zu lenken. Ein lichtempfindlicher Bereich der Kamera kann dadurch verbessert ausgenutzt werden. Durch die Abbildungen der Reflektionselemente können Abschnitte des Abtastbereich, die maximal voneinander entfernt sind, in der Kamera einander zugewandt sein oder aneinander angrenzen.
Es ist weiter bevorzugt, dass Licht aus sich gegenseitig überlappenden
Abschnitten des Abtastbereichs an die beiden Bilder in der Kamera gelenkt wird. Die Überlappung kann sicherstellen, dass ein nicht einsehbarer, bezüglich der Kamera hinter dem ersten Reflektionselement liegender Bereich sehr klein gehalten ist. Das erste Reflektionselement kann dabei sehr nahe an der Kamera liegen, sodass der nicht einsehbare Bereich praktisch vollständig vermieden sein kann.
Die Reflektionselemente können dazu eingerichtet sein, auf einer Außenseite und die Kamera auf einer Innenseite eines Fahrzeugs angebracht zu werden. Die Außenseite kann von der Innenseite durch eine Fahrzeughaut, üblicherweise in Form eines Blechs oder einer ähnlichen Konstruktion, getrennt sein. In der Fahrzeughaut kann eine Aussparung vorgesehen sein, in welche die
Erfassungseinrichtung teilweise eingelassen werden kann. Bevorzugt liegt dann im Bereich der Aussparung ein optisch transparentes Element, das gegen die Fahrzeughaut abgedichtet werden kann. So können auf der Außenseite ausschließlich optische Elemente der Erfassungseinrichtung liegen, während die Kamera auf der Innenseite vor Wasser oder Staub geschützt sein kann.
Zur Fixierung der Reflektionselemente kann eine Haltestruktur vorgesehen sein, die beispielsweise als Gehäuse, als Stabkonstruktion ausgebildet sein kann. Die Haltestruktur kann an der Kamera abgestützt sein und/oder zum Abstützen an der Fahrzeughaut eingerichtet sein. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform ist die Haltestruktur in Form eines transparenten Elements ausgebildet, durch das Licht in die Kamera fallen kann. Das transparente Element kann hohl oder gefüllt sein und beispielsweise die Form eines Quaders oder eines Zylinders umschließen.
Die Erfassungseinrichtung kann ferner eine Verarbeitungseinrichtung zur geometrischen Entzerrung eines von der Kamera bereitgestellten Bilds umfassen. Eine Abbildungsverzerrung der Reflektionselemente kann dadurch kompensiert werden. Die Kamera kann insbesondere elektronisch ausgeführt sein, beispielsweise mit einem CCD- oder CMOS-Sensor als lichtempfindliche Fläche. Die Verarbeitungseinrichtung kann elektrische Daten des Sensors leicht und schnell verarbeiten. Eine Auflösung des Sensors kann bei überschaubaren Kosten ausreichend hoch sein, um das entzerrte Bild in einer ausreichenden Auflösung bereitstellen zu können.
Die Verarbeitungseinrichtung kann insbesondere zur Entzerrung eines vorbestimmten Ausschnitts des Bilds eingerichtet sein. Es können auch mehrere Ausschnitte vorbestimmt sein, deren zugeordnete Bilder separat voneinander bereitgestellt werden können. Die Erfassungseinrichtung kann weiter eine Schnittstelle zur Bereitstellung eines vorbestimmten Ausschnitts eines von der Kamera bereitgestellten Bilds an eine Steuervorrichtung oder ein
Assistenzsystem des Fahrzeugs umfassen. So kann die Erfassungseinrichtung Bilder für unterschiedliche Zwecke bereitstellen, beispielsweise für einen digitalen Rückspiegel, einen toter-Winkel-Assistenten, einen Einparkassistenten, eine Umfeldüberwachung, eine Kollisionserkennung, eine Fußgängererfassung etc.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Erfassungseinrichtung an Bord eines Fahrzeugs,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 3 eine weitere schematische Darstellung einer
Erfassungseinrichtung in noch einer weiteren Ausführungsform, Fig. 4 eine beispielhafte Darstellung eines von einer
Erfassungseinrichtung bereitgestellten Bilds; und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Erfassungseinrichtung illustriert.
Figur 1 zeigt ein System 100 mit einem Fahrzeug 105, an dem eine
Erfassungseinrichtung 110 angebracht ist. Größenverhältnisse gezeigter Elemente in Figur 1 können zur verbesserten Darstellung verändert sein. Das Fahrzeug 105 umfasst bevorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen
Personenkraftwagen. Die Erfassungseinrichtung 1 10 umfasst ein erstes
Reflektionselement 1 15 mit einem zugeordneten ersten Spiegel 120 und einem zweiten Spiegel 125; eine Kamera 130; ein zweites Reflektionselement 135 mit einem zugeordneten ersten Spiegel 140 und einem zweiten Spiegel 145. Die beiden Spiegel 140 und 145 liegen auf verschiedenen Seiten eines Durchtritts 148 für Licht.
Optional kann die Erfassungseinrichtung 1 10 ferner eine mit der Kamera 130 verbundene Verarbeitungseinrichtung 150 umfassen, die dazu eingerichtet ist, von der Kamera 130 bereitgestellte Bilddaten zu verarbeiten und/oder bereitzustellen. Bilddaten können mittels einer Ausgabeeinrichtung 155, insbesondere einem Bildschirm oder einem Projektor, an eine Person an Bord des Fahrzeugs 105 ausgegeben werden. Außerdem kann eine Schnittstelle 160 zur Verbindung mit einer Steuervorrichtung 165 vorgesehen sein. Die
Steuervorrichtung 165 kann zur Steuerung eines Vorgangs oder Subsystems an Bord des Fahrzeugs 105 auf der Basis von Bilddaten eingerichtet sein.
Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 165 einen Fahrassistenten oder eine automatisierte Fahrfunktion des Fahrzeugs 105 bilden.
Die Erfassungseinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, Licht aus einen
vorbestimmten Abtastbereich 170 zu erfassen und in Form eines Bildes bereitzustellen. Dazu wird Licht aus einem ersten Abschnitt 172 des
Abtastbereichs 172 mittels des ersten Spiegels 140 des zweiten
Reflektionselements 135 auf den ersten Spiegel 120 des ersten
Reflektionselements 1 15, von dort durch den Durchtritt 148, und weiter in die Kamera 130 gelenkt. In einer weiteren Ausführungsform liegt die Kamera 130 im Bereich des Durchtritts 148. In jedem Fall aber liegen die Spiegel 140, 145 des zweiten Reflektionselements 135 auf unterschiedlichen Seiten der Kamera 130. In der Darstellung von Figur 1 wird dadurch ein Bild eines rechten hinteren Bereichs des Fahrzeugs 105 in der Kamera 130 bereitgestellt.
In entsprechender Weise wird Licht aus einem zweiten Abschnitt 180 des Abtastbereichs 172 mittels des zweiten Spiegels 145 des zweiten
Reflektionselements 135 auf den zweiten Spiegel 125 des ersten
Reflektionselements 1 15, von dort durch den Durchtritt 148, und weiter in die Kamera 130 gelenkt. Vorliegend wird dadurch ein Bild eines rechten vorderen Bereichs des Fahrzeugs 105 in der Kamera 130 bereitgestellt.
Es ist bevorzugt, dass sich die Abschnitte 172 und 180 in der gezeigten Weise überlappen. Ein Öffnungswinkel des Abtastbereichs 170 kann einen stumpfen, einen gestreckten oder einen überstumpfen Winkel umfassen, mit anderen Worten also im Bereich von ca. 180° oder auch darüber liegen.
Die Spiegel 135 und 145 des zweiten Reflektionselements 135 sind in der dargestellten Weise gebogen; man kann dabei von einer konkaven Krümmung sprechen. Die Krümmung verläuft in der dargestellten Ausführungsform in der Sagittalebene, die der Papierebene entspricht. Dabei ist eine im Wesentlichen paraboloide Krümmung bevorzugt. Eine Krümmung in der Meridionalebene kann gleich oder anders als die in der Sagittalebene gestaltet sein und insbesondere null betragen. Die Krümmung der Spiegel 140 und 145 in der Sagittalebene kann eine Verzerrung eines mittels der Kamera 130 bereitgestellten Bilds in
horizontaler Richtung oder den horizontalen Öffnungswinkel des Abtastbereichs 170 beeinflussen. In entsprechender Weise kann die Krümmung der Spiegel 140, 145 in der Meridionalebene eine Verzerrung des bereitgestellten Bilds in vertikaler Richtung oder den vertikalen Öffnungswinkel (nicht dargestellt) beeinflussen. In einer weiteren Ausführungsform besteht eine vorbestimmte Krümmung der Spiegel 140, 145 in der Meridionalebene, während die in der Sagittalebene null beträgt.
Die Spiegel 120 und 125 des ersten Reflektionselements 1 15 sind bevorzugt plan und können dachkantförmig aneinander gefügt sein. Eine Gerade, entlang derer sich die Spiegel 120 und 125 berühren, verläuft bevorzugt in senkrechter Richtung. Das Strahlenbündel, das vom ersten Reflektionselement 115 zur Kamera 130 gesandt wird, kann im Bereich des Durchtritts 148 einen im
Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der Durchtritt 148 kann dementsprechend ebenfalls rechteckig geformt sein.
Eine nicht dargestellte Haltestruktur 185 kann zur Fixierung der Elemente der Erfassungseinrichtung aneinander oder am Fahrzeug 105 vorgesehen sein. Die Haltestruktur 185 kann insbesondere ein transparentes Element umfassen, das abschnittsweise im Strahlengang der Erfassungseinrichtung 1 10 zwischen dem Umfeld und der Kamera 130 liegen kann. Die Haltestruktur 185 kann
beispielsweise nach Art eines Tubus oder eines Zylinders die
Reflektionselemente 115 und 135 umschließen oder einen zwischen ihnen liegenden Raum ganz oder teilweise ausfüllen. Die Haltestruktur 185 kann zur Verbindung mit einer Fahrzeughaut 190 des Fahrzeugs 105 eingerichtet sein. Dazu kann die Erfassungseinrichtung in eine korrespondierende Aussparung in der Fahrzeughaut 190 eingesetzt werden. Dabei liegen bevorzugt die
Reflektionselemente 1 15 und 135 sowie weiter bevorzugt wenigstens ein Teil der Haltestruktur 185 auf der Außenseite, und die Kamera 130, optional zusammen mit einem anderen Teil der Haltestruktur 185, auf der Innenseite der
Fahrzeughaut 190 bzw. des Fahrzeugs 105.
Ein Abstand zwischen der Kamera 130 und dem Durchtritt 148 kann so gewählt werden, dass vorbestimmte Abbildungseigenschaften, insbesondere eine Brennweite der Erfassungseinrichtung 1 10, erreicht werden. Optional kann der Abstand auch beispielsweise motorisch veränderbar sein, um eine Zoom- Funktion zu realisieren.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung 110 in einer weiteren Ausführungsform. Die Erfassungseinrichtung 1 10 ist an einem Fahrzeug 105 in einem Bereich angeordnet, in dem üblicherweise ein
Rückspiegel zu finden ist. Durch Verwendung der Erfassungseinrichtung 110 kann auf den Rückspiegel vollständig verzichtet werden. Die Bildinformationen, die aus dem Umfeld des Fahrzeugs 105 mittels des Rückspiegels durch einen Fahrer üblicherweise erfassbar sind, können in einem Bild enthalten sein, welches die Kamera 130 bereitstellt. Aufgrund der Optik der
Erfassungseinrichtung 110, insbesondere die gewählte Anordnung der beiden Reflektionselemente 115 und 135, kann das bereitgestellte Bild einen
wesentlichen größeren Abtastbereich 170 umfassen als der Rückspiegel. Durch die dachkantförmige Anordnung der Spiegel 120 und 125 des ersten
Reflektionselements 1 15 kann das Bild der Kamera 130 im Wesentlichen aus zwei Teilbildern zusammengesetzt sein, von denen eines einen seitlich-vorderen und einen seitlich-hinteren Bereich des Fahrzeugs 105 abdecken kann. Durch die gebogene Form der Spiegel 135 und 145 des zweiten Reflektionselements 120 können die Teilbilder derart verzerrt sein, dass sie jeweils einen sehr großen Abtastbereich umfassen. Ein ähnlicher Effekt ist von einem Fischaugen-Objektiv bekannt, wobei bei diesem eine Verzerrung in vertikaler und horizontaler Richtung erfolgt, während vorliegend eine Verzerrung bevorzugt nur in horizontaler Richtung stattfindet.
In einem Bereich 205 überschneiden sich Teile des Abtastbereichs 170, die unterschiedliche Teilbilder liefern. Genauer überschneiden sich hier ein Teil des Abtastbereichs 170, aus dem Licht über den ersten Spiegel 140 des zweiten Reflektionselements 135 und den ersten Spiegel 120 des ersten
Reflektionselements 1 15 in die Kamera 130 geleitet wird, mit einem Teil des Abtastbereichs 170, aus dem Licht über den zweiten Spiegel 145 des zweiten Reflektionselements 135 und den zweiten Spiegel 125 des ersten
Reflektionselements 1 15 in die Kamera 130 geleitet wird. Der Bereich 205 wird somit, bedingt durch den Abstand der Spiegel 140, 145 voneinander, aus verschiedenen Perspektiven abgetastet. Dadurch kann eine stereoskopische Abtastung realisiert werden, auf deren Basis ein Objekt im Bereich 205 dreidimensional erfasst werden kann. Ein typischer Öffnungswinkel des Bereichs 205 kann bei ca. 15° liegen.
Figur 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung 110 in noch einer weiteren Ausführungsform, angebracht an einem Fahrzeug 105. Zu Vergleichszwecken ist zusätzlich ein Rückspiegel 305 am Fahrzeug 105 dargestellt. Es wird deutlich, dass die Erfassungseinrichtung 1 10 bedeutend kleiner und unauffälliger als der Rückspiegel 305 ausgeführt sein kann. Trotzdem kann die Erfassungseinrichtung 110 mehr relevante Bildinformationen als der Rückspiegel 305 zugänglich machen.
Figur 4 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines von einer
Erfassungseinrichtung 110 bereitgestellten Bilds 400. Bezogen auf die
Darstellung von Figur 1 wird von einem Kraftfahrzeug 405 ausgegangen, das parallel zum Fahrzeug 105 abgestellt ist, an welchem die Erfassungseinrichtung 110 angebracht ist, deren Kamera 130 das Bild 400 bereitstellt. Das Bild 400 umfasst erstes Teilbild 410, das einen rechten vorderen Bereich abbildet, und ein zweites Teilbild 415, das einen rechten hinteren Bereich abbildet. In einem oberen rechten Bereich des zweiten Teilbilds 415 ist ein unterer Abschnitt des Rückspiegels 305 des Fahrzeugs 105 zu sehen. Die Teilbilder 410, 415 können vertauscht werden, um eine zusammenhängende Darstellung des seitlich des Fahrzeugs 105 liegenden Umfelds zu ergeben. Dabei können die Teilbilder 410, 415 aufgrund entsprechend ausgerichteten optischen Elementen 115, 135 nahtlos zusammengefügt werden. Ungenauigkeiten oder eine Überlappung können mittels der Verarbeitungseinrichtung 150 entfernt werden. Dazu kann ein Algorithmus ausgeführt werden, der als Stitching-Algorithmus bekannt ist. Die Verarbeitungseinrichtung 150 kann in Echtzeit arbeiten.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet sein, einen oder mehrere vorbestimmte Bereiche des Bilds 400 io
bereitzustellen. Beispielhaft dargestellt ist ein weiteres Bild 420, das einen Ausschnitt des Bilds 400 umfasst. Dabei umfasst das weitere Bild 420 jeweils einen Abschnitt des ersten Teilbilds 410 und des zweiten Teilbilds 415. Das weitere Bild 420 kann entzerrt werden. Alternativ kann das Bild 400 entzerrt werden, bevor der Bereich aus dem entzerrten Bild entnommen wird.
Es ist zu beachten, dass die Kamera 130 dazu eingerichtet sein kann, in einem sichtbaren und/oder in einem unsichtbaren Bereich zu arbeiten. Beispielsweise kann die Kamera 130 permanent oder steuerbar Licht im Infrarotbereich erfassen, sodass insbesondere bei Nacht mehr relevante Informationen aus dem Umfeld des Fahrzeugs 1 10 sichtbar gemacht werden können als das bloße menschliche Auge erkennen kann.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Erfassungseinrichtung 100 an einem Fahrzeug 105. Die
Erfassungseinrichtung 100 ist exemplarisch im Bereich eines Hecks des
Fahrzeugs 100 angebracht und ist vorliegend nach hinten ausgerichtet. In entsprechender Weise kann die Erfassungseinrichtung 100 auch an einer Front des Fahrzeugs 100 angebracht werden und nach vorn ausgerichtet sein.
Natürlich kann die Erfassungseinrichtung 100 auch in eine Richtung weisen, die von einer Längs- oder Querrichtung des Fahrzeugs 100 abweicht. Ferner ist möglich, dass die Erfassungseinrichtung 100 nach oben oder unten weist, also einen Elevationswinkel ungleich null einnimmt. Die Definition von Meridional- oder Sagittalebene der Erfassungseinrichtung 100 kann in bekannter Weise von ihrer Ausrichtung abhängig sein. Die Ausrichtung der Erfassungseinrichtung 100 kann auf eine angedeutete optische Achse 505 der Kamera 130 bezogen sein.
In einem konkreten Beispiel kann der Abtastbereich 170 in horizontaler Richtung ca. 100° zu beiden Seiten der optischen Achse 505 betragen. Die Strahlengänge können einander derart gegenseitig überlappen, dass ein Öffnungswinkel des Bereichs 205, in welchem eine stereoskopische Abtastung möglich ist, ca. 40° zu beiden Seiten der optischen Achse beträgt. Der Öffnungswinkel des
Abtastbereichs 170 in vertikaler Richtung kann ca. 27° zu jeder Seite der optischen Achse 505 betrage. Bezugszeichen
100 System
105 Fahrzeug
110 Erfassungseinrichtung
115 erstes Reflektionselement
120 erster Spiegel des ersten Reflektionselements
125 zweiter Spiegel des ersten Reflektionselements
130 Kamera
135 zweites Reflektionselement
140 erster Spiegel des zweiten Reflektionselements
145 zweiter Spiegel des zweiten Reflektionselements
148 Durchtritt
150 Verarbeitungseinrichtung
155 Ausgabevorrichtung
160 Schnittstelle
165 Steuervorrichtung
170 Abtastbereich
172 erster Abschnitt
180 zweiter Abschnitt
185 Haltestruktur
190 Fahrzeughaut
205 Bereich
305 Rückspiegel
400 Bild
405 Kraftfahrzeug
410 erstes Teilbild
415 zweites Teilbild

Claims

Ansprüche
1. Optische Erfassungseinrichtung (110) zur Anbringung an einem Fahrzeug (105), wobei die Erfassungseinrichtung (110) folgende Elemente umfasst: ein erstes Reflektionselement (1 15);
ein zweites Reflektionselement (135); und
eine Kamera (130);
wobei das erste Reflektionselement (1 15)
o zur Umlenkung von Licht vom zweiten Reflektionselement (135) zur Kamera (130) eingerichtet ist;
wobei das zweite Reflektionselement (135)
o zur Umlenkung von Licht aus einer Umgebung des Fahrzeugs (105) zum ersten Reflektionselement (1 15) eingerichtet ist, o zwischen der Kamera (130) und dem ersten Reflektionselement (1 15) angebracht ist, und
o einen ersten (140) und einen davon getrennten zweiten Spiegel (145) umfasst, die auf unterschiedlichen Seiten eines Durchtritts für Licht vom ersten Reflektionselement (115) zur Kamera (130) liegen.
2. Erfassungseinrichtung (110) nach Anspruch 1 , wobei die Spiegel (140, 145) des zweiten Reflektionselements (135) dazu eingerichtet sind, Licht aus einem vorbestimmten Abtastbereich an das erste Reflektionselement (1 15) zu lenken, wobei der Abtastbereich (170) der einen Öffnungswinkel von wenigstens 180° aufweist.
3. Erfassungseinrichtung (110) nach Anspruch 1 , wobei die Spiegel (140, 145) des zweiten Reflektionselements (135) konkav sind.
4. Erfassungseinrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Reflektionselement (135) dazu eingerichtet ist, ein erstes Bild eines ersten Abschnitts der Umgebung und ein zweites Bild eines zweiten Abschnitts der Umgebung überlappungsfrei zum ersten
Reflektionselement (1 15) zu lenken.
5. Erfassungseinrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Reflektionselement (115) zwei ebene Spiegel (120, 125) umfasst, die dazu eingerichtet sind, zwei überlappungsfreie Bilder in die Kamera (130) zu lenken.
6. Erfassungseinrichtung (110) nach Anspruch 5, wobei Licht aus sich
gegenseitig überlappenden Abschnitten (175, 180) des Abtastbereichs (170) an die beiden Bilder in der Kamera (130) gelenkt wird.
7. Erfassungseinrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reflektionselemente (1 15, 135) dazu eingerichtet sind, auf einer Außenseite und die Kamera (130) auf einer Innenseite eines Fahrzeugs (105) angebracht zu werden.
8. Erfassungseinrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Verarbeitungseinrichtung (150) zur geometrischen Entzerrung eines von der Kamera (130) bereitgestellten Bilds.
9. Erfassungseinrichtung (110) nach Anspruch 8, wobei die
Verarbeitungseinrichtung (150) zur Entzerrung eines vorbestimmten
Ausschnitts des Bilds eingerichtet ist.
10. Erfassungseinrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Schnittstelle (160) zur Bereitstellung eines vorbestimmten Ausschnitts eines von der Kamera (130) bereitgestellten Bilds an eine Steuervorrichtung (165) oder ein Assistenzsystem des
Fahrzeugs (105).
11. Erfassungseinrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
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