DE102006027044A1

DE102006027044A1 - Optical system, e.g. Prism or mirror system, for image recorder in motor vehicle has image recorder, which is arranged behind exterior surface of vehicle part, e.g. in housing of outer mirror

Info

Publication number: DE102006027044A1
Application number: DE102006027044A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Heinrich
Original assignee: ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
Current assignee: ADC Automotive Distance Control Systems GmbH
Priority date: 2005-06-18
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-04-19

Abstract

Optical system(6) has image recorder (4), which is arranged behind an exterior surface (5) of a vehicle part, e.g. in the housing of the outer mirror. Optical system is arranged on the exterior surface outside of the vehicle whereby light is steered by an additional opening. The additional opening is arranged in the exterior surface, on the image recorder and the additional opening is closely locked by the optical means. The optical means is arranged at the inside of a transparent vehicle exterior surface e.g. the windshield and with this a closing unit forms, by which light is steered on the image recorder. An independent claim is included for motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Mittel, das die Blickrichtung eines Bildaufnehmers in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich umlenkt. Anwendung findet das optische Mittel z.B. in Kraftfahrzeugen.The The present invention relates to an optical means which is the viewing direction of an image sensor in a predetermined solid angle range deflects. Application finds the optical means, e.g. in motor vehicles.

Zur Umfelderfassung von Straßenfahrzeugen werden Kamerasysteme verwendet, die an geeigneten Stellen am Fahrzeug angeordnet sind. Die Kamerasysteme bestehen üblicherweise aus Bildaufnehmer, Prozessoreinheit und Linsenoptik. Bildaufnehmer und Prozessoreinheit sind vorzugsweise auf einer Trägerplatine aufgebracht. Die Blickrichtung des Systems ist durch die Verbindungslinie zwischen dem Zentrum des Linsensystems und dem Kamerachip vorgegeben. Die Blickrichtung ist in der Regel orthogonal zum Kamerachip.to Surroundings detection of road vehicles camera systems are used at suitable locations on the vehicle are arranged. The camera systems usually consist of image sensors, Processor unit and lens optics. Image recorder and processor unit are preferably on a carrier board applied. The line of sight of the system is through the connecting line between the center of the lens system and the camera chip. The viewing direction is usually orthogonal to the camera chip.

Bei einer Anwendung des Kamerasystems im Kraftfahrzeug z.B. zur Fahrspurerkennung wird die Kamera in der Regel hinter der Windschutzscheibe angeordnet. Ist ein Überwachungsbereich im seitlich-rückwärtigen Außenbereich des Kraftfahrzeugs erforderlich, z.B. zur Erfassung des „Toten Winkels", kann die Kamera am oder im Seitenspiegel des Fahrzeugs integriert werden. Nachteilig ist hier der enge Bauraum. Eine Alternative könnte darin bestehen, die Kamera an der seitlichen Außenfläche des Fahrzeuges anzubringen. Bei einer Blickrichtung orthogonal zum Kamerachip müsste der Kamerachip nahezu senkrecht zur Außenhülle des Fahrzeugs ausgerichtet sein um einen Erfassungsbereich im seitlich-rückwärtigen Außenbereich zu überwachen. Auch hier ist der Bauraum begrenzt, gegebenenfalls ragen Teile der Bildaufnahmeeinheit aus der Fahrzeugaußenhülle heraus. Die Linsenoptik und Bildaufnahmeeinheit sind dann allgemeinen Umwelteinflüssen, wie Wasser, Salz, Schmutz ..., ausgesetzt und müssen kostenaufwändig vor diesen geschützt werden.at an application of the camera system in the motor vehicle e.g. for lane detection The camera is usually placed behind the windshield. Is a surveillance area in the side-rear outdoor area of the motor vehicle, e.g. to capture the "dead Winkels, "she says Camera can be integrated on or in the side mirror of the vehicle. The disadvantage here is the tight space. An alternative could be in it consist of attaching the camera to the lateral outer surface of the vehicle. In a viewing direction orthogonal to the camera chip would have the Camera chip aligned almost perpendicular to the outer shell of the vehicle to monitor a detection area in the laterally-backward outdoor area. Again, the space is limited, possibly protrude parts of Image pickup unit out of the vehicle outer shell out. The lens optics and image capture units are then general environmental factors, such as Water, salt, dirt ..., exposed and must be expensive before protected this become.

Die Bauhöhe/Baubreite der Kamera wird durch die Fläche der Trägerplatine des Kamerachips hinter der Linsenoptik limitiert. Ein alternativer Ansatz besteht darin, die Abmessungen der Bildaufnahmeeinheit zu verkleinern, um das Herausragen von Teilen der Bildaufnahmeeinheit zu verhindern. Zu diesem Zweck kann die Prozessoreinheit von der Platine mit Bildaufnehmer getrennt und an einem anderen Ort eingebaut werden. Durch kleinere Abmessungen der Bildaufnahmeeinheit ist die Einbauposition und damit auch die Blickrichtung der Kamera flexibler zu handhaben. Aber auch dieses Verfahren verursacht zusätzliche Kosten, da u. a. eine zusätzliche Platine mit Halterung für den Mikroprozessor benötigt wird.The Height / width the camera is going through the area the carrier board of the camera chips behind the lens optics limited. An alternative The approach is to increase the dimensions of the image acquisition unit reduce the protrusion of parts of the image acquisition unit to prevent. For this purpose, the processor unit of the Board with image sensor separated and installed in another location become. Due to smaller dimensions of the image recording unit is the Installation position and thus the direction of the camera more flexible to handle. But this process causes additional Costs, as u. a. an additional PCB with holder for the microprocessor needed becomes.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine kostengünstige und insbesondere bei begrenztem Bauraum einsetzbare Kameraanordnung anzugeben, deren Blickrichtung in einem vorgegebenen Raumwinkelbereich liegt.The The object of the invention is a cost-effective and especially at Specify limited usable space camera arrangement whose Viewing direction lies in a predetermined solid angle range.

Diese Aufgabe wird gemäß einer Anordnung nach Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche zeigen vorteilhaften Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung auf.These Task is done according to a Arrangement according to claim 1 solved. The dependent claims show advantageous embodiments and further developments of the invention.

Erfindungsgemäß wird ein optisches Mittel, dass z.B. ein Prismen- oder Linsensystem ist, angegeben. Das optische Mittel lenkt die Blickrichtung eines Bildaufnehmers in einem Kraftfahrzeug in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich um. Der Bildaufnehmer ist dabei vor Umwelteinflüssen geschützt hinter der Fahrzeughaut im Inneren des Fahrzeugs angeordnet. Durch eine zusätzliche dafür vorgesehene Öffnung in der Fahrzeugaußenfläche wird Licht auf den Bildaufnehmer gelenkt. Das optische Mittel ist auf der Außenseite der Fahrzeugfläche so angeordnet und verschließt die Öffnung. Damit ist der Bildaufnehmer und mögliche weitere Optiken vor Umwelteinflüssen, wie Wasser, Salz, Schmutz ..., geschützt. Es sind also nur minimale bauliche Veränderungen zum Einbau des Kamerasystems an Fahrzeugaußenseite erforderlich. Das optische Mittel wird bevorzugt in der Nähe des Seitenspiegels auf jeder Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet.According to the invention is a optical means, e.g. is a prism or lens system, specified. The optical means directs the viewing direction of an image sensor in a motor vehicle in a predetermined solid angle range. The image sensor is protected from environmental influences behind the vehicle skin arranged inside the vehicle. By an additional intended opening in the vehicle outer surface is Light directed to the image sensor. The optical means is on the outside the vehicle area so arranged and closes the opening. This is the image sensor and possible other optics before Environmental influences, like water, salt, dirt ..., protected. So it's only minimal structural changes required for installation of the camera system on the vehicle exterior. The optical means is preferred near the side mirror on each side of the motor vehicle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Erfassungsbereich des Bildaufnehmers zumindest teilweise parallel zur Fahrzeugaußenfläche ausgerichtet, an der es befestigt ist. Eine solche Anordnung ist für die Erfassung des „Toten Winkels" vorteilhaft. Der Bildaufnehmer ist dabei Raum sparend in Richtung der Fahrzeughaut angeordnet.In An advantageous embodiment of the invention is the detection area of the image sensor at least partially aligned parallel to the vehicle outer surface, to which it is attached. Such an arrangement is for detection the "dead angle" advantageous Imager is saving space in the direction of the vehicle skin arranged.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das optische Mittel direkt benachbart zum Bildaufnehmer angeordnet, es befinden sich keine weiteren optischen Komponenten wie Linsen o.ä. zwischen ihnen im Strahlengang. Durch diese Anordnung kann eine besonders flache Anordnung erreicht werden.In an advantageous embodiment the optical means is arranged directly adjacent to the image recorder, There are no other optical components such as lenses etc. between them in the beam path. By this arrangement, a special flat arrangement can be achieved.

In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung sind weitere optische Komponenten zwischen dem optischen Mittel und dem Bildaufnehmer angeordnet. Die zusätzlichen optischen Komponenten bündeln z.B. das einfallende Licht auf dem Bildaufnehmer und sorgen für eine optimale Ausleuchtung des Aufnahmechips. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die zusätzlichen optischen Komponenten an dieser Stelle vor Umwelteinflüssen geschützt sind.In a special embodiment of the invention are further optical Components between the optical means and the imager arranged. The additional bundle optical components e.g. the incident light on the image sensor and ensure optimal Illumination of the recording chip. An advantage of this arrangement is that the additional optical components are protected at this point from environmental influences.

Zumindest eine Fläche des optischen Mittels ist in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung nicht eben gestaltet, sondern frei geformt. Somit sind auch verzerrte Abbildungen möglich. Die Form der Freiflächen wird den Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst und sind asphärisch verzerrt.At least one surface of the optical means is in an advantageous embodiment of the invention not designed exactly, but shaped freely. Thus, distorted images are possible. The shape of the open spaces is adapted to the requirements of the respective application and are aspherical distorted.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit Bildaufnehmer und optischen Mittel, die in einer der oben beschriebenen Ausführungsform angeordnet sind.A advantageous embodiment of the invention is a motor vehicle with Image sensor and optical means, in one of the embodiment described above are arranged.

Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen und von 4 Abbildungen beispielhaft näher erläutert.Further Advantages and features of the invention will become apparent from exemplary embodiments and from 4 illustrations closer by way of example explained.

1: Kamerasystem in der Draufsicht 1 : Camera system in top view

2: Gehäuse mit Umlenkspiegel 2 : Housing with deflection mirror

3: Kamerasystem in besonders flacher Bauweise in der Draufsicht 3 : Camera system in a particularly flat design in the top view

4: Optisches Mittel mit frei geformter Fläche 1 4 : Optical agent with free-form surface 1

5: Kamerasystem im Kraftfahrzeug zur Überwachung des „Toten Winkels" in der Draufsicht. 5 : Camera system in the motor vehicle for monitoring the "dead angle" in plan view.

6: Optisches Mittel für ein Kameraysytem hinter einer transparenten Scheibe 6 : Optical means for a camera system behind a transparent pane

In 1 ist ein Kamerasystem mit optischem Mittel gemäß dem Hauptanspruch dargestellt. Die Anordnung besteht aus einem Bildaufnehmer 4, wobei Bildaufnehmer und Prozessoreinheit auf der gleichen Trägerplatine angeordnet sind, einer Abbildungslinse 2 und dem optischen Mittel 6. Bildaufnehmer 4 und Abbildungslinse 2 sind auf der Innenseite der Fahrzeughaut 5 angeordnet und das optische Mittel 6 auf der Außenseite. Das optische Mittel 6 ist hier ein Prisma und verschließt die Öffnung. Durch die Umlenkwirkung des Prismas 6 wird ein Raumbereich entlang der Fahrzeugaußenseite im Wesentlichen orthogonal zur ursprünglichen Blickrichtung des Bildaufnehmers erfasst.In 1 a camera system is shown with optical means according to the main claim. The arrangement consists of an image sensor 4 , wherein image recorder and processor unit are arranged on the same carrier board, an imaging lens 2 and the optical means 6 , imager 4 and imaging lens 2 are on the inside of the vehicle skin 5 arranged and the optical means 6 on the outside. The optical means 6 here is a prism and closes the opening. Due to the deflection effect of the prism 6 For example, a space area along the vehicle outside is detected substantially orthogonal to the original viewing direction of the image pickup.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstelle des Prismas ein Gehäuse mit einem Umlenkspiegel 8 verwendet. Hierzu wird wie in 2 dargestellt, eine Seite 8 des dicht verschlossenen Gehäuses verspiegelt. Die jeweiligen Ein- und Austrittflächen sind Transparent. Es ergeben sich die gleichen Eigenschaften wie bei einem Prisma. Die Fertigungskosten für ein geschlossenes Gehäuse mit Umlenkspiegel sind jedoch geringer als bei einem entsprechenden Prisma.In a further embodiment, instead of the prism, a housing with a deflection mirror 8th used. For this purpose, as in 2 shown one page 8th the sealed housing mirrored. The respective entrance and exit surfaces are transparent. It gives the same properties as a prism. However, the production costs for a closed housing with deflecting mirror are lower than for a corresponding prism.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 3 dargestellt. Um eine flache Bauweise zu erreichen wird das optische Mittel 6 direkt über der Bildaufnahmeeinheit 4 angebracht. Die Abbildungslinse 2 befindet sich nun im Strahlengang hinter dem optischen Mittel auf der Fahrzeugaußenseite.Another embodiment is in 3 shown. To achieve a flat design, the optical means 6 directly above the image acquisition unit 4 appropriate. The imaging lens 2 is now in the beam path behind the optical means on the outside of the vehicle.

Das optische Mittel 6 kann wie in 4 dargestellt geformt sein. Durch die Verwendung von einer frei geformten Prismenfläche 1 ist die Abbildung eines großen Raumwinkelbereiches möglich. Durch die Verwendung von Freiflächenspiegeln ist Rundumsicht bis zu 360° möglich.The optical means 6 can be like in 4 be formed shown. By using a free-form prism surface 1 is the picture of a large solid angle range possible. The use of free-area mirrors allows all-round visibility up to 360 °.

Zur Überwachung des seitlichen Totwinkelbereichs eines Kraftfahrzeugs kann das Kamerasystem z.B. vorteilhaft in die Fahrzeugseitenwand integriert werden, wie in 5 in der Draufsicht dargestellt. Das Kamerasystem ist neben dem Seitenspiegel 7 angeordnet. Die Bildaufnahmeeinheit 4 befindet sich hinter der Fahrzeugaußenfläche 5 im Inneren des Fahrzeugs. Das optische Mittel 6 ist auf der Fahrzeugaußenwand angeordnet und lenkt das Licht aus dem Bereich des „Toten Winkels" zu der Bildaufnahmeeinheit 4 um.For monitoring the lateral blind spot area of a motor vehicle, the camera system can, for example, advantageously be integrated into the vehicle side wall, as in FIG 5 shown in plan view. The camera system is next to the side mirror 7 arranged. The image capture unit 4 is located behind the vehicle outer surface 5 inside the vehicle. The optical means 6 is arranged on the vehicle outer wall and directs the light from the area of the "dead angle" to the image pickup unit 4 around.

Alternativ kann die Kamera auch im Seitenspiegel 7 integriert werden. Das optische Mittel 6 ist dabei unter dem Spiegelgehäuse angeordnet und lenkt das Licht auf die Bildaufnahmeeinheit 4, die sich im Gehäuse hinter dem Spiegel befindet.Alternatively, the camera also in the side mirror 7 to get integrated. The optical means 6 is arranged under the mirror housing and directs the light on the image pickup unit 4 , which is located in the housing behind the mirror.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird durch die Verwendung eines strahlumlenkenden optischen Mittels 6 in Kombination mit einer Linsenoptik sich ein „flacher" Kameraaufbau realisiert. Wie in 6 dargestellt kann der Kamerachip 1 dabei zusammen mit der Prozessoreinheit 3 kostengünstig auf einer Elektronikplatine 4 verbaut werden. Der bei konventionellem Kameraaufbau erforderliche Bauraum unterhalb der Optik wird nicht mehr benötigt. Linsenoptik 2 und das optische Mittel 6, das hier als Prisma, z.B. als Hohlraumprisma, ausgestaltet ist, bilden eine dicht schließende Einheit mit Durch Verklebung mit der Frontscheibe 9 auf der einen- und dem Kamerachip 1 auf der anderen Seite erhält man einen geschlossenen Strahlengang von der Außenseite der Fahrzeugscheibe 9 bis hin zum Kamerachip 1. Kondensation oder Vereisung ist dann nur noch auf der Scheibenaußenseite möglich.In a further embodiment, the use of a beam-deflecting optical means 6 in combination with a lens optic, a "flat" camera structure is realized 6 can represent the camera chip 1 along with the processor unit 3 inexpensive on an electronic board 4 be installed. The space required under conventional camera construction space below the optics is no longer needed. lens optics 2 and the optical means 6 , which is designed here as a prism, for example as a cavity prism, form a tight-closing unit with by gluing to the windscreen 9 on the one and the camera chip 1 on the other hand one obtains a closed beam path from the outside of the vehicle window 9 to the camera chip 1 , Condensation or icing is then possible only on the outside of the pane.

Claims

Optical means ( 6 ), in particular a prism or mirror system, for an image sensor in a motor vehicle, the optical means ( 6 ) The direction of view of the imager into a predetermined solid angle range deflects characterized in that the image sensor ( 4 ) behind a vehicle outer surface in the interior of the vehicle and / or an outer surface ( 5 ) of a vehicle part, in particular in Housing of the exterior mirror, and the optical means ( 6 ) outside the vehicle on the outer surface ( 5 ) is arranged, wherein light through an additional opening provided in the outer surface ( 5 ) is directed to the image sensor and the additional opening is sealed by the optical means or the optical means ( 6 ) is arranged on the inside of a transparent vehicle outer surface such as the windshield and forms with this a tight closing unit, is directed by the light on the image sensor.

Optical ( 6 ) Means according to claim 1, characterized in that at least one optical means ( 6 ) is arranged on each side of a motor vehicle.

Optical means ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the detection range of the image sensor ( 4 ) at least partially parallel to the vehicle outer surface ( 5 ) is aligned.

Optical means ( 6 ) according to claim 1, characterized in that the optical means ( 6 ) in the beam path adjacent to the image sensor ( 4 ) is arranged.

Optical means ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between optical means ( 6 ) and imagers ( 4 ) An optical lens is arranged.

Optical means ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one surface ( 1 ) not exactly, but is freely shaped.

Motor vehicle with image sensor, wherein an optical means ( 6 ), in particular a prism or mirror system, deflects the viewing direction of the image recorder in a predetermined solid angle range, characterized in that the viewing direction of the image sensor by an additional opening provided for this purpose in the outer surface ( 5 ) of a motor vehicle, the optical means ( 6 ) on the image sensor ( 4 ) opposite side of the opening and closes the opening.