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DE102008027307A1 - Camera arrangement for a motor vehicle - Google Patents

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DE102008027307A1
DE102008027307A1 DE102008027307A DE102008027307A DE102008027307A1 DE 102008027307 A1 DE102008027307 A1 DE 102008027307A1 DE 102008027307 A DE102008027307 A DE 102008027307A DE 102008027307 A DE102008027307 A DE 102008027307A DE 102008027307 A1 DE102008027307 A1 DE 102008027307A1
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prisms
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Maxim Dr. Darscht
Gregor Dr. Böhne
Marcus Dr. Eickhoff
Detlef Müller
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Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
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Leopold Kostal GmbH and Co KG
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/04Mounting of cameras operative during drive; Arrangement of controls thereof relative to the vehicle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Fahrzeugscheibe durchblickenden Kamera, wobei in den Strahlengang zwischen der Fahrzeugscheibe und dem Kameraobjektiv eine Prismenanordnung eingebracht ist, die mindestens zwei hintereinander angeordnete Prismen aus optisch transparenten Materialien aufweist, die zusammenwirkend farbfehlerkompensierende Eigenschaften aufweisen, wobei die Prismen derart orientiert sind, dass sie entgegengesetzte Brechungsrichtungen aufweisen und ihre einander zugewandten Flächen nichtparallel verlaufen und wobei der Strahlengang durch ein zwischen den Prismen befindliches nichtkondensiertes optisches Medium verläuft.The invention relates to a camera arrangement for a motor vehicle having a vehicle window through a camera, wherein in the beam path between the vehicle window and the camera lens is introduced a prism arrangement having at least two successively arranged prisms of optically transparent materials, which cooperatively color error compensating properties, wherein the Prisms are oriented so that they have opposite refractive directions and their facing surfaces are non-parallel and wherein the beam path passes through a non-condensed optical medium located between the prisms.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Fahrzeugscheibe durchblickenden Kamera, wobei in den Strahlengang zwischen der Fahrzeugscheibe und dem Kameraobjektiv eine Prismenanordnung eingebracht ist, die mindestens zwei hintereinander angeordnete Prismen aus optisch transparenten Materialien aufweist, die zusammenwirkend farbfehlerkompensierende Eigenschaften aufweisen.The The invention relates to a camera arrangement for a motor vehicle with a vehicle window looking through a camera, wherein in the beam path between the vehicle window and the camera lens a prism assembly is placed, the at least two consecutively arranged prisms of optically transparent materials, the have cooperative color-error compensating properties.

Kameraanordnungen mit einer eine Fahrzeugsscheibe durchblickenden Kamera werden beispielsweise zur Fahrspur- und/oder zur Verkehrszeichenerkennung eingesetzt. In einem modernen Kraftfahrzeug steht die als Windschutzscheibe bezeichnete vordere Fahrzeugscheibe unter einem relativ flachen Winkel (etwa 20° bis 25°) zum Horizont. Daher wird ein in horizontaler Richtung einfallender Lichtstrahl beim Eintritt in eine solche Fahrzeugscheibe stark gebrochen.camera arrangements for example, with a camera looking through a vehicle window used for lane and / or traffic sign recognition. In a modern motor vehicle stands as a windshield designated front vehicle window under a relatively flat Angle (about 20 ° to 25 °) to the horizon. Therefore becomes a horizontally incident light beam at Entry into such a vehicle window strongly broken.

Damit der Lichtstrahl beim Austritt aus der Fahrzeugscheibe nicht erneut gebrochen wird, ist es bekannt, einen prismenartigen Lichtleitkörper brechungsfrei oder mit nur geringer Brechung an die Innenseite der Fahrzeugscheibe anzukoppeln. Derartige Lichtleitkörper können allerdings geometrische Verzerrungen sowie störende Farbfehler bewirken. Bei den geometrischen Verzerrungen handelt es sich sowohl um vertikale Stauchungen als auch um Krümmungen der Kamerabilder.In order to the light beam at the exit from the vehicle window again is broken, it is known a prismatic light guide refraction-free or with only a small refraction to the inside of the Coupling the vehicle window. Such light guide However, geometric distortions and annoying ones can Cause color aberrations. When the geometric distortions act these are both vertical compressions and bends the camera pictures.

Die Verwendung des Lichtleitkörpers in Kombination mit der starken Brechung an der Außenfläche einer Fahrzeugscheibe führt neben einer Winkelablenkung auch zu einer Vergrößerung des Strahlquerschnitts nach der Brechung. Dies ist erwünscht, da dadurch die Einkoppelfläche auf der Fahrzeugscheibe klein gehalten werden kann.The Use of the light guide in combination with the strong refraction on the outer surface of a vehicle window In addition to an angular deflection leads to an enlargement beam cross-section after refraction. This is desired because thereby the coupling surface on the vehicle window can be kept small.

In der europäischen Patentschrift EP 1 651 469 B1 ist eine Kameraanordnung beschrieben, bei der der Lichtleitkörper aus einem festen Verbund von mindestens zwei Prismen gebildet ist, die nach dem Flint-Kronglas-Prinzip eine achromatisch wirkende Anordnung ausbilden.In the European patent specification EP 1 651 469 B1 a camera arrangement is described in which the light guide is formed of a solid composite of at least two prisms, which form an achromatisch acting arrangement according to the flint crown glass principle.

Nachteilig hierbei ist, dass von den benötigten unterschiedlichen Prismenmaterialien zumeist wenigstens eines relativ teuer ist, was erheblich zum Kostenaufwand für die gesamte Kameraanordnung beiträgt.adversely here is that of the needed different Prism materials usually at least one is relatively expensive, which contributes significantly to the cost of the entire camera assembly.

Nachteilig ist weiterhin, dass die Farbfehlerkompensation nur für einige wenige Wellenlängen gut gelingt. Eine weiter verbesserte Farbfehlerkompensation erfordert den Einsatz zusätzlicher Prismen aus wiederum anderen Materialien, was zu einem weiteren Kostenaufwand führt.adversely is further that the color error compensation only for a few wavelengths succeed well. A further improved Color error compensation requires the use of additional Prisms made of other materials, resulting in another Cost leads.

Dies Prismen sind optisch aneinander anzukoppeln und werden zumeist miteinander verklebt, wobei das Klebematerial hinsichtlich seiner optischen Eigenschaften hohen Anforderungen genügen muss, da ansonsten erhebliche Reflexionsverluste auftreten.This Prisms are optically coupled to each other and are usually together glued, wherein the adhesive material in terms of its optical Properties must meet high requirements, otherwise considerable reflection losses occur.

Des weiteren kann die vorbekannte Prismenanordnung geometrische Verzerrungen nicht korrigieren, so dass eine Bildfehlerkorrektur nachträglich, etwa durch eine digitale Entzerrung, erfolgen muss.Of Furthermore, the previously known prism arrangement geometric distortions do not correct, so that an image defect correction later, about through digital equalization.

Es ergab sich daher die Aufgabe, eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche eine besonders kostengünstige und zugleich effizient wirkende Farbfehler kompensierende Prismenkombination aufweist und die sich zudem durch ein geringeres Maß an geometrischen Verzerrungen auszeichnet.It Therefore, the task arose, a camera arrangement for to create a motor vehicle, which is a particularly cost-effective and at the same time efficient color error compensating prism combination and in addition by a lesser degree distinguishes geometric distortions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Prismen derart orientiert sind, dass sie entgegengesetzte Brechungsrichtungen aufweisen und ihre einander zugewandten Flächen nichtparallel verlaufen und dass der Strahlengang durch ein zwischen den Prismen befindliches nichtkondensiertes optisches Medium verläuft.These The object is achieved according to the invention that the prisms are oriented so that they are opposite Have refractive directions and their facing surfaces non-parallel run and that the beam path through a between the prisms located non-condensed optical medium runs.

Die einander zuwandten Flächen der Prismen stehen somit unter einem Versatzwinkel ≠ 0° zueinander, wobei sich in dem Zwischenraum zwischen diesen Prismenflächen ein Gas, Gasgemisch oder ein Vakuum befindet. Für eine effiziente Farbfehlerkorrektur ist es erforderlich, dass das optische Medium zwischen den Prismen keine oder nur eine geringe Dispersion aufweist, weshalb hier ein nichtkondensiertes optisches Medium vorgesehen ist.The facing each other surfaces of the prisms are thus under an offset angle ≠ 0 ° to each other, wherein in the space between these prism faces Gas, gas mixture or a vacuum is located. For an efficient Color aberration requires that the optical medium there is little or no dispersion between the prisms, why provided here a non-condensed optical medium is.

Besonders vorteilhaft ist, dass durch eine geeignete Anordnung von zwei Prismen in einem optimierten Versatzwinkel zueinander eine sehr gute Farbfehlerkompensation für einen großen Wellenlängenbereich möglich wird, was eine qualitativ hervorragende Farbdarstellung ermöglicht.Especially advantageous is that by a suitable arrangement of two prisms in an optimized offset angle to each other a very good color error compensation for a large wavelength range becomes possible, giving a qualitatively excellent color representation allows.

Die erfindungsgemäße Kameraanordnung setzt, im Gegensatz zu der aus der EP 1 651 469 B1 bekannten Kameraanordnung, keine Prismen aus unterschiedlichen Materialien voraus. Hierdurch wird es möglich, beide Prismen aus einem einzigen kostengünstigen Glas- oder Kunststoffmaterial zu fertigen.The camera assembly according to the invention sets, in contrast to that of the EP 1 651 469 B1 known camera arrangement, no prisms of different materials ahead. This makes it possible to manufacture both prisms from a single inexpensive glass or plastic material.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Winkel zwischen den optisch wirkenden Flächen der beiden Prismen oder sogar die gesamte Form und Größe beider Prismen übereinstimmen können. Dadurch kann für beide Prismen ein einziger Prismentyp verwendet werden. Da sich durch höhere Fertigungsstückzahlen gleicher Prismen ein günstigerer Einzelpreis erreichen lässt, ergibt sich so eine weitere Kosteneinsparung.It is particularly advantageous that the angles between the optically acting surfaces of the two prisms or even the entire shape and size of both prisms can match. As a result, a single prism type can be used for both prisms be used. Since a lower unit price can be achieved through higher production quantities of the same prisms, this results in further cost savings.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, die beiden Prismen durch ein angeformtes Verbindungselement miteinander zu verbinden. Die Prismenanordnung kann beispielsweise auch als einstückig geformter Lichtleitkörper, der eine Luftstrecke zwischen den beiden Prismen vorsieht, ausgebildet sein. Eine derartige Prismenanordnung mit fest zueinander angeordneten Prismen ist besonders kostengünstig herstellbar und erfordert keinen Justieraufwand bei der Montage.alternative can also be provided, the two prisms by a molded Connecting connecting element with each other. The prism arrangement can also be used, for example, as an integrally formed light guide body, which provides an air gap between the two prisms formed be. Such a prism arrangement with fixedly arranged Prisms is particularly inexpensive to produce and requires no adjustment effort during assembly.

Die Prismenanordnung ermöglicht durch Formung des Strahlverlaufs den Aufbau einer besonders kompakten Kameraanordnung. Dies wird dadurch die gegenläufig erfolgende Strahlablenkung durch die beiden Prismen erreicht.The Prism arrangement made possible by shaping the beam path the construction of a particularly compact camera arrangement. this will by the counter-rotating beam deflection by reached the two prisms.

Aufgrund des Versatzwinkels zwischen den beiden Prismen ergibt sich eine anamorphe Verzerrung, nämlich eine vertikale Stauchung des Bildes. Diese kann je nach Anwendungszweck der Kamera vorteilhaft sein und kann gegebenenfalls zur Darstellung auf einem Bildschirm durch die Kamera oder eine mit der Kamera verbundenen Auswertevorrichtung auf elektronischem Wege, insbesondere durch einen Digitalrechner, leicht rückgängig gemacht werden. Die beim Einzelprisma zu beobachtende Krümmung des Kamerabildes wird dagegen von der Prismenanordnung kompensiert.by virtue of the offset angle between the two prisms results in a anamorphic distortion, namely a vertical compression of the picture. This can be advantageous depending on the purpose of the camera may be and may be displayed on a screen through the camera or an evaluation device connected to the camera by electronic means, in particular by a digital computer, easily reversed. The single prism observed curvature of the camera image is against compensated by the prism arrangement.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden.in the The following is an embodiment of the invention based the drawing shown and explained in more detail become.

Die 1 zeigt die prinzipielle Anordnung der Komponenten einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung. Da das Aufbau- und Funktionsprinzip verdeutlicht werden soll, sind die dargestellten Komponenten hinsichtlich einer realen konstruktiven Umsetzung weder größen- noch winkelgetreu zueinander dargestellt.The 1 shows the basic arrangement of the components of a camera arrangement according to the invention. Since the structure and function principle is to be clarified, the components shown in terms of a real constructive implementation neither size nor angle to each other shown.

Die Anordnung besteht in ihrer minimalen Ausgestaltung aus zwei Prismen (3, 5) und einer Kamera 7, wobei die Kamera 7 die Fahrzeugscheibe 2 durchblickt, also Licht von der Außenseite der Fahrzeugscheibe 2 aufnimmt. Dabei verläuft der Strahlengang 1 von der Fahrzeugscheibe 2 bis zur Kamera 7 durch beide Prismen (3, 5) und durch ein, sich zwischen den Prismen (3, 5) befindendes optisches Medium 4.The arrangement consists in its minimal configuration of two prisms ( 3 . 5 ) and a camera 7 , where the camera 7 the vehicle window 2 looks through, so light from the outside of the vehicle window 2 receives. The beam path runs here 1 from the vehicle window 2 to the camera 7 through both prisms ( 3 . 5 ) and through, between the prisms ( 3 . 5 ) located optical medium 4 ,

Unter dem Begriff ”Kamera” soll in diesem Dokument eine Anordnung verstanden werden, die aus zumindest einem Objektiv 6 und einem Licht registrierenden Sensorchip 8 besteht. Das Objektiv 6 weist dabei zumindest eine fokussierend wirkende Linse auf. Selbstverständlich können weitere optische, elektronische oder mechanische Komponenten, insbesondere ein eigenes Gehäuse, ebenfalls Bestandteile der Kamera 7 sein.The term "camera" is to be understood in this document an arrangement consisting of at least one lens 6 and a light-sensing sensor chip 8th consists. The objective 6 has at least one focusing lens. Of course, further optical, electronic or mechanical components, in particular a separate housing, also components of the camera 7 be.

Der Begriff ”Prisma” bezeichnet hier einen Körper, der zueinander nicht parallele, optisch brechend wirkende Flächen aufweist. Im einfachsten Fall können die Prismen (3, 5), wie in der Figur dargestellt, als einfache Dreiecksprismen ausgebildet sein, die senkrecht zum Strahlengang 1 eine dreieckige Querschnittsfläche aufweisen.The term "prism" here refers to a body having mutually non-parallel, optically refracting surfaces. In the simplest case, the prisms ( 3 . 5 ), as shown in the figure, be designed as simple triangular prisms, which are perpendicular to the beam path 1 have a triangular cross-sectional area.

Vorteilhaft ist es, wenn die Prismen (3, 5) aus möglichst kostengünstigen Materialien bestehen, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn beide Prismen (3, 5) aus dem gleichen Material bestehen und zudem die gleiche Form und Größe aufweisen, also insgesamt baugleich ausgeführt sind, so dass in großen Stückzahlen günstig herzustellende Prismen verwendet werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass die in diesem Absatz genannten Eigenschaften der Prismen (3, 5) für die Funktion der Anordnung keineswegs als zwingend anzusehen sind, so dass in geeigneter Anpassung auch Prismen unterschiedlicher Formen, Größen und Materialien zu einer Prismengruppe verbunden sein können. Wichtig ist hier die Erzielung der gewünschten Strahlablenkung bei gleichzeitig möglichst guter Farbkompensation.It is advantageous if the prisms ( 3 . 5 ) consist of the most cost-effective materials, it being particularly advantageous if both prisms ( 3 . 5 ) consist of the same material and also have the same shape and size, so are designed to be identical overall, so that can be used in large quantities cheap to produce prisms. It should be noted that the properties of the prisms (see 3 . 5 ) are by no means to be regarded as mandatory for the function of the arrangement, so that in a suitable adaptation prisms of different shapes, sizes and materials can be connected to form a prism group. Important here is the achievement of the desired beam deflection with the best possible color compensation.

Wesentlich dazu ist, dass der Strahlengang zwischen den Prismen (3, 5) durch ein optisches Medium 4 verläuft, welches einen anderen Brechungsindex aufweist, als die Prismen (3, 5). Da dieser Brechungsindex des optischen Mediums 4 kleiner sein muss als der Brechungsindex bzw. die Brechungsindizes der Prismen und die Dispersion des optischen Mediums möglichst gering sein soll, ist es vorteilhaft ein nichtkondensiertes optisches Medium 4 vorzusehen, also ein Gas oder Gasgemisch, insbesondere Luft. Darüber hinaus kann auch ein nichtmaterielles optisches Medium 4, also ein Vakuum zwischen den Prismen (3, 5) vorgesehen sein.The important thing is that the beam path between the prisms ( 3 . 5 ) through an optical medium 4 which has a different refractive index than the prisms ( 3 . 5 ). As this refractive index of the optical medium 4 It must be smaller than the refractive index or refractive indices of the prisms and the dispersion of the optical medium should be as low as possible, it is advantageous an uncondensed optical medium 4 provide, so a gas or gas mixture, in particular air. In addition, a non-material optical medium can also be used 4 , so a vacuum between the prisms ( 3 . 5 ) be provided.

Zur Erläuterung des Funktionsprinzips der dargestellten Anordnung ist in der 1 der Verlauf von drei parallelen Lichtstrahlen 1 dargestellt, die etwa horizontal auf die Außenseite einer gegen die Einfallsrichtung geneigten Fahrzeugscheibe 2 treffen. Beim Eintritt in die Fahrzeugscheibe werden die Lichtstrahlen 1 zum Scheibenlot hin gebrochen.To explain the principle of operation of the arrangement shown is in the 1 the course of three parallel rays of light 1 represented, approximately horizontally on the outside of a vehicle window inclined towards the direction of incidence 2 to meet. When entering the vehicle window, the light rays 1 Broken towards the Scheibenlot.

An der Innenseite der Fahrzeugscheibe 2 ist ein erstes Prisma 3 angeordnet. Dieses erste Prisma 3 weist einen gleichen oder ähnlichen Brechungsindex auf wie die Fahrzeugscheibe 2, und ist optisch an die Fahrzeugscheibe 2 angekoppelt, so dass im Übergangsbereich zwischen der Fahrzeugscheibe 2 und dem ersten Prisma 3 praktisch keine Winkelablenkung der Lichtstrahlen 1 erfolgt.On the inside of the vehicle window 2 is a first prism 3 arranged. This first prism 3 has a same or similar refractive index as the vehicle window 2 , and is visually to the vehicle window 2 coupled, so that in the transition region between the vehicle window 2 and the first prism 3 virtually no angular deflection of the light rays 1 he follows.

Die beiden Prismen (3, 5) sind mit ihren Prismenwinkeln (3a, 5a) zueinander entgegengesetzt orientiert, so dass sie die durchlaufenden Lichtstrahlen 1 in entgegengesetzte Brechungsrichtungen ablenken. Die Strahlablenkung des ersten Prismas 3 wird so durch das zweite Prisma 5 zumindest teilweise kompensiert. Der Strahlenverlauf ist durch eine Vorgabe des Versatzwinkels 4a zwischen den Prismen (3, 5) beeinflussbar, was bei der Konstruktion einer besonders kompakten Kameraanordnung vorteilhaft ist.The two prisms ( 3 . 5 ) are with their prism angles ( 3a . 5a ) are oriented opposite to each other so that they pass through the light beams 1 deflect in opposite directions of refraction. The beam deflection of the first prism 3 becomes so through the second prism 5 at least partially compensated. The beam path is defined by a default of the offset angle 4a between the prisms ( 3 . 5 ), which is advantageous in the construction of a particularly compact camera arrangement.

Die nach Durchgang durch das zweite Prisma 5 noch immer parallel zueinander verlaufende Lichtstrahlen 1 werden durch das Kameraobjektiv 6 auf den Sensorchip 8 der Kamera 7 fokussiert.The after passing through the second prism 5 still parallel to each other light beams 1 be through the camera lens 6 on the sensor chip 8th the camera 7 focused.

Das Prinzip der Farbfehlerkompensation wird im folgenden anhand der 2 und 3 erläutert. Die 2 verdeutlicht zunächst in einer stark vereinfachten, rein qualitativen Darstellung, das Entstehen von Farbfehlern, bei einer Anordnung mit nur einem Prisma.The principle of color error compensation is described below with reference to 2 and 3 explained. The 2 illustrates first in a highly simplified, purely qualitative representation, the emergence of color aberrations, in an arrangement with only one prism.

Auf die Eintrittsfläche des Prismas 3' treffen zwei parallele weiße Lichtstrahlen 1' auf. Die verschiedenen Farbanteile dieser Strahlen 1' werden bekanntermaßen beim Durchlaufen des Prismas 3' aufgrund der Dispersionseigenschaften des Prismenmaterials verschieden stark gebrochen. Dies ist hier dadurch angedeutet, dass sich die eintretenden Lichtstrahlen 1 in jeweils zwei Strahlen (b1', r1', b2', r2') aufspalten, wobei die gestrichelt dargestellten Strahlen (r1', r2') hier die roten Farbanteile darstellen, während der punktiert dargestellten Strahlen (b1', b2') die blauen Farbanteile repräsentieren.On the entrance surface of the prism 3 ' meet two parallel white beams 1' on. The different color components of these rays 1' are known to pass through the prism 3 ' due to the dispersion properties of the prism material broken to different degrees. This is indicated here by the fact that the incoming light rays 1 split into two beams (b 1 ', r 1 ', b 2 ', r 2 '), wherein the rays (r 1 ', r 2 ') shown in dashed lines represent the red color components here, while the beams (b 1 ', b 2 ') represent the blue color components.

Da Strahlen gleicher Farben (b1', b2', bzw. r1', r2') durch das Prisma 3' gleich stark gebrochen werden, treten die gleichfarbigen Strahlen (b1', b2', bzw. r1', r2') jeweils parallel zueinander in das Objektiv 6', hier symbolisch durch eine einzige Konvexlinse dargestellt, ein und werden durch das Objektiv 6' auf jeweils einen Bildpunkt (B bzw. R) fokussiert. Bildpunkte unterschiedlicher Farbe (B bzw. R) liegen somit in der Bildebene der Kamera nebeneinander, was zu Farbsäumen oder bei einem nur die Helligkeit erfassenden Sensorchip („Schwarz-Weiß-Kamera”) zu unscharfen Bildern führt.As rays of the same colors (b 1 ', b 2 ', or r 1 ', r 2 ') through the prism 3 ' are equally strong, the same color rays (b 1 ', b 2 ', or r 1 ', r 2 ') each parallel to each other in the lens 6 ' , here symbolically represented by a single convex lens, and through the lens 6 ' focused on one pixel (B or R). Pixels of different color (B or R) are thus in the image plane of the camera next to each other, resulting in color fringes or in a only sensing the brightness sensor chip ("black and white camera") to blurred images.

Die Kompensation dieser Farbfehler erfolgt, wie in der 3 skizziert, durch ein zweites Prisma 5. Das zweite Prisma 5 bricht die eintretenden Lichtstrahlen 1 wie das erste Prisma 3, allerdings aufgrund seiner zum ersten Prisma 3 entgegengesetzten Anordnung in Gegenrichtung. Dies gilt insbesondere auch für die unterschiedlich starke Brechung verschiedener Farben, so dass die Strahlen unterschiedlicher Farben nach dem Durchlaufen des zweiten Prismas parallel zueinander ausgerichtet sind. Diese parallelen Strahlen werden durch das fokussierend wirkende Objektiv 6 in einem einzigen Bildpunkt P vereinigt, wodurch sich keinerlei Farbaufspaltung in der Bildebene der Kamera mehr ergibt.The compensation of these color errors occurs, as in the 3 outlined by a second prism 5 , The second prism 5 breaks the incoming rays of light 1 like the first prism 3 , but because of his first prism 3 opposite arrangement in the opposite direction. This is especially true for the different degrees of refraction of different colors, so that the rays of different colors are aligned parallel to each other after passing through the second prism. These parallel rays are created by the focusing lens 6 combined in a single pixel P, resulting in no more color separation in the image plane of the camera.

Für den Fall, dass der Versatzwinkel 4a der beiden Prismen (3, 5) Null wird, erhält man den Sonderfall, dass die beiden Prismen eine planparallele Platte bilden. In diesem Sonderfall ergibt sich eine verzerrungsfreie und vollständig farbfehlerfreie Abbildung, allerdings fehlt die gewünschte Ablenkung des Strahlenganges. Diese Ablenkung ist erst durch einen geeigneten Versatzwinkel 4a der beiden Prismen (3, 5) erreichbar. Mit größer werdendem Versatzwinkel 4a wird auch die Strahlablenkung größer. Prinzipiell nimmt auch der Farbfehler zu, jedoch in wesentlich kleinerem Maße als mit nur einem Prisma wie in 2 dargestellt. Insbesondere ist es möglich, durch geeignete gleichzeitige Wahl der Brechungsindizes der Medien 3, 4 und 5, der Prismenwinkel (3a, 5a) und des Versatzwinkels (4a) für einen gewissen Einfallswinkelbereich der Lichtstrahlen 1 eine sehr gute Farbkompensation zu erzielen.In the event that the offset angle 4a of the two prisms ( 3 . 5 ) Becomes zero, you get the special case that the two prisms form a plane-parallel plate. In this special case results in a distortion-free and completely chromatic aberration-free image, but lacks the desired deflection of the beam path. This deflection is only by a suitable offset angle 4a of the two prisms ( 3 . 5 ) reachable. With increasing offset angle 4a also the beam deflection becomes larger. In principle, the color error increases, but to a much smaller extent than with only one prism as in 2 shown. In particular, it is possible by suitable simultaneous selection of the refractive indices of the media 3 . 4 and 5 , the prism angle ( 3a . 5a ) and the offset angle ( 4a ) for a certain angle of incidence range of the light beams 1 to achieve a very good color compensation.

1, 1'1, 1'
Lichtstrahlen (Strahlengang)light rays (Optical path)
22
Fahrzeugscheibevehicle window
3, 3'3, 3 '
erstes Prismafirst prism
3a3a
Prismawinkelprism angle
44
optisches Mediumoptical medium
4a4a
Versatzwinkel (zwischen den Prismen)offset angle (between the prisms)
55
zweites Prismasecond prism
5a5a
Prismawinkelprism angle
6, 6'6 6 '
Objektivlens
77
Kameracamera
88th
Sensorchipsensor chip
b1, r1', b2', r2'b 1 , r 1 ', b 2 ', r 2 '
Strahlenradiate
R, B, PR B, P
Bildpunktepixels

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1651469 B1 [0005, 0014] - EP 1651469 B1 [0005, 0014]

Claims (9)

Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Fahrzeugscheibe durchblickenden Kamera, wobei in den Strahlengang zwischen der Fahrzeugscheibe und dem Kameraobjektiv eine Prismenanordnung eingebracht ist, die mindestens zwei hintereinander angeordnete Prismen aus optisch transparenten Materialien aufweist, die zusammenwirkend farbfehlerkompensierende Eigenschaften aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (3, 5) derart orientiert sind, dass sie entgegengesetzte Brechungsrichtungen aufweisen und ihre einander zugewandten Flächen nichtparallel verlaufen und dass der Strahlengang durch ein zwischen den Prismen (3, 5) befindliches nichtkondensiertes optisches Medium (4) verläuft.Camera arrangement for a motor vehicle with a vehicle window through a camera, wherein in the beam path between the vehicle window and the camera lens is introduced a prism arrangement having at least two successively arranged prisms of optically transparent materials, which cooperatively color error compensating properties, characterized in that the prisms ( 3 . 5 ) are oriented such that they have opposite directions of refraction and their faces facing each other are non-parallel and that the beam path through a between the prisms ( 3 . 5 ) located non-condensed optical medium ( 4 ) runs. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (3, 5) aus dem gleichen Material bestehen.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the prisms ( 3 . 5 ) consist of the same material. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (3, 5) die gleichen Prismenwinkel (3a, 5a) aufweisen.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the prisms ( 3 . 5 ) the same prism angle ( 3a . 5a ) exhibit. Kameraanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (3, 5) die gleiche Form aufweisen.Camera arrangement according to claim 3, characterized in that the prisms ( 3 . 5 ) have the same shape. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismenanordnung genau zwei Prismen (3, 5) aufweist.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the prism arrangement exactly two prisms ( 3 . 5 ) having. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Medium (4) durch ein Gas oder Gasgemisch gebildet ist.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the optical medium ( 4 ) is formed by a gas or gas mixture. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Medium (4) als Vakuum ausgebildet ist.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the optical medium ( 4 ) is designed as a vacuum. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (3, 5) einstückig miteinander verbunden sind.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the prisms ( 3 . 5 ) are integrally connected. Kameraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel (3a, 5a) zwischen den optisch wirkenden Flächen der Prismen (3, 5) und zugleich der Versatzwinkel (4a) zwischen den Prismen (3, 5) so gewählt sind, dass der aus dieser Anordnung resultierende Farbfehler minimiert ist.Camera arrangement according to claim 1, characterized in that the angles ( 3a . 5a ) between the optically acting surfaces of the prisms ( 3 . 5 ) and at the same time the offset angle ( 4a ) between the prisms ( 3 . 5 ) are selected so that the color error resulting from this arrangement is minimized.
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