DE10258413A1 - Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung - Google Patents

Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung

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Abstract

Eine Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 15 mit Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitten 15L und 15R und einem Nachtsicht-Fensterabschnitt 15F, ein einziges Bildaufnahmeelement 17, das in dem Gehäuse enthalten ist und eine Bildaufnahmeoberfläche 17a aufweist, die in einen Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich 17L, 17R und einen Nachtsicht-Bildaufnahmebereich unterteilt ist, und ein optisches System 19 und 21, das in dem Gehäuse 15 enthalten ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der Umgebung eines Fahrzeugs.
  • Zur Gewährleistung der Sicht nach vorn in einem Fahrzeug bei Dunkelheit, wie etwa während der Fahrt bei Nacht, ist eine Technik bekannt, bei der eine Nachtsichtkamera mit einer Infrarotkamera an einer Frontpartie eines Fahrzeugs angebracht ist, um die Sicht durch ein durch sie gewonnenes Nachtsichtbild zu gewährleisten. Auf der anderen Seite ist zur Beseitigung des rechten und linken Totwinkelbereichs des Fahrzeugs eine Technik bekannt, bei der eine Überwachungskamera zur Überwachung des linken und rechten Totwinkelbereichs des Fahrzeugs an der Frontpartie des Fahrzeugs angebracht ist, um durch ein von ihr gewonnenes Überwachungsbild den linken und rechten Totwinkelbereich des Fahrzeugs zu beseitigen.
  • Gewöhnlich wird eine Bildaufnahmeeinrichtung wie eine CCD als Überwachungskamera verwendet. Eine solche Bildaufnahmeeinrichtung hat selbst im infraroten Bereich, der von einem Menschen nicht wahrgenommen werden kann, eine gewisse Empfindlichkeit. Daher unterscheidet sich ein von ihr aufgenommenes Bild einer Umgebung von dem Bild, das der Mensch tatsächlich wahrnimmt. Somit wird bei der Überwachungskamera ein Bild der Umgebung durch ein Infrarot-Absorptionsfilter aufgenommen, das den infraroten Bereich auffängt, so dass das aufgenommene Bild der Umgebung sehr an die Umgebung angeglichen werden kann, die der Mensch tatsächlich wahrnimmt. Auf der anderen Seite nützt die Nachtsichtkamera infrarote Strahlung aus und wird somit ohne ein Infrarot- Absorptionsfilter verwendet.
  • Wie oben beschrieben, sind die Komponenten der Überwachungskamera und der Nachtsichtkamera von einander verschieden. Daher war es bislang, sofern das Fahrzeug sowohl mit einer Nachtsichtfunktion als auch einer Funktion zur Überwachung toter Winkel ausgestattet werden sollte, erforderlich, an einer Frontpartie des Fahrzeugs sowohl eine Kamera zu installieren, die ausschließlich zur Nachtsicht ausgelegt ist, als auch eine Kamera, die ausschließlich zur Überwachung toter Winkel ausgelegt ist.
  • Nachteilig ist jedoch dabei, dass die Kosten hoch sind, wenn sowohl die Kamera zur Nachtsicht als auch die Kamera zur Überwachung toter Winkel am Fahrzeug installiert werden.
  • Abgesehen davon wird in manchen Bezirken die Nachtsichtfunktion nicht häufig benutzt, und es besteht daher der Nachteil, dass die Installierung der Nachtsichtkamera den Kunden solcher Bezirke das Gefühl vermittelt, dass diese sehr teuer ist, was die Neigung des Kunden verringern würde, ein Fahrzeug zu kaufen.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung bereitzustellen, die mit einer einzigen Kamera (d. h. einer einzigen Bildaufnahmeeinrichtung) sowohl eine Funktion zur Überwachung toter Winkel als auch eine Nachtsichtfunktion ausüben kann.
  • Die oben aufgeführten Probleme wurden mit Hilfe einer Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gelöst, die Folgendes umfasst: Ein Gehäuse, das einen Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt und einen Nachtsicht-Fensterabschnitt aufweist, eine einzige Bildaufnahmeeinrichtung, das in dem Gehäuse enthalten ist und eine einzige Bildaufnahmeoberfläche aufweist, die in einen Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich und einen Nachtsicht-Bildaufnahmebereich unterteilt ist, ein optisches System, das in dem Gehäuse aufgenommen ist, um zu bewirken, dass einfallendes Licht, das durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt hindurchtritt, auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert wird, und um darüber hinaus zu bewirken, dass einfallendes Licht, das durch den Nachtsicht-Fensterabschnitt hindurchtritt, auf den Nachtsicht- Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert wird, und ein Infrarot-Absorptionsfilter, der in einem Lichtweg des einfallenden Lichts angeordnet ist, das durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt in das Gehäuse eintritt und das durch das optischen System auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert wird.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Infrarot-Absorptionsfilter an dem optischen System angebracht.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist das Infrarot-Absorptionsfilter an dem Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt im Gehäuse angebracht.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installation einer Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung an einem Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung dieser Ausführungsform.
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der Fig. 2.
    • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Fig. 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Installation einer Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung an einem Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung dieser Ausführungsform, und Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der Fig. 2.
  • Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung dieser Ausführungsform eine Bildaufnahmeeinrichtung 7, die zum Beispiel an einer Frontpartie 3 des Fahrzeugs 3 angebracht ist, um ein Bild einer Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs 3 aufzunehmen, einen Verarbeitungsabschnitt 9 zur Verarbeitung eines Signals, das das von der Bildaufnahmeeinrichtung 7 aufgenommene Bild darstellt, und eine Anzeigeeinrichtung 11, die in einem Fahrzeuginnenraum angebracht ist, um das von dem Verarbeitungsabschnitt 9 bearbeitete Bild anzuzeigen.
  • Die Bildaufnahmeeinrichtung 7 umfasst eine einzige Bildaufnahmeeinrichtung 17, eine Bildaufnahmelinse 19, die vor der Bildaufnahmeeinrichtung 17 angeordnet ist, ein Prisma 21 und ein Infrarot-Absorptionsfilter 23. Diese Komponenten sind in einem lichtdichten Gehäuse 15 angeordnet, wobei die Bildaufnahmelinse 19 und das Prisma 21 zusammen ein optisches System bilden.
  • Ein linker und ein rechter Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt 15L und 15R sind zum Beispiel in oberen Abschnitten einer linken bzw. einer rechten Seitenwand eines vorderen Abschnitts des Gehäuses 15 ausgebildet, und ein Nachtsicht-Fensterabschnitt 15F ist in einem unteren Abschnitt eines vorderen Endes des Gehäuses 15 ausgebildet.
  • Eine Bildaufnahmeoberfläche 17a der Bildaufnahmeeinrichtung 17 ist zum Beispiel in einen oberen Halbbereich 17u und einen unteren Halbbereich 17d unterteilt, und zum Beispiel der obere Halbbereich 17u dient als Nachtsicht- Bildaufnahmebereich, während der untere Halbbereich 17d als Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich dient. Diese Bildaufnahmeeinrichtung 17 ist so angeordnet, dass ein Licht 27L und ein Licht 27R, die von der hinteren Oberfläche 21B des Prismas 21 ausgehen, durch die Bildaufnahmelinse 19 auf den unteren Halbbereich 17d der Bildaufnahmeoberfläche 17a fokussiert werden können, während ein Licht 27F, das durch den Fensterabschnitt 15F in das Gehäuse eintritt, durch die Bildaufnahmelinse 19 auf den oberen Halbbereich 17u der Bildaufnahmeoberfläche 17a fokussiert werden kann, wie im nachfolgenden ausführlicher beschrieben wird.
  • Das Prisma 21 weist die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf und ist so angeordnet, dass eine linke und eine rechte Seitenoberfläche 21L bzw. 21R dieses Prismas in dem Gehäuse 15 in Richtung des linken bzw. rechten Fensterabschnitts 15L bzw. 15R gerichtet sind, dass die hintere Oberfläche 21B des Prismas durch die Bildaufnahmelinse 19 bezüglich eines Lichtwegs zum unteren Halbbereich 17d der Bildaufnahmeoberfläche 17a gerichtet ist, und dass das Prisma 21 den Lichtweg des einfallendes Lichts 27F nicht blockiert, welches durch den Fensterabschnitt 15F in das Gehäuse 15 eintritt und durch die Bildaufnahmelinse 19 direkt auf den oberen Halbbereich 17u der Bildaufnahmeoberfläche 17a fokussiert wird. Somit wird das einfallende Licht 27F durch die Bildaufnahmelinse 19 auf den oberen Halbbereich 17u der Bildaufnahmeoberfläche 17a fokussiert, ohne dabei von dem Prisma 21 blockiert zu werden, und das einfallende Licht 27L (27R), das durch den linken (rechten) Fensterabschnitt 15L (15R) in das Gehäuse 15 eintritt, gelangt in das Prisma 21 durch dessen linke (rechte) Seitenoberfläche 21L (21R), wird innen durch die gegenüberliegende Seitenoberfläche 21R (21L) des Prismas 21 reflektiert, tritt dann aus der hinteren Oberfläche 21B des Prismas aus und wird durch die Bildaufnahmelinse 19 auf einen rechten (linken) Halbbereich 17R (17L) des unteren Halbbereichs 17d der Bildaufnahmeoberfläche 17a fokussiert.
  • Ein Scheitelabschnitt 21a des Prismas 21 wird von einem konvexen Abschnitt (oder einer konvexen Kante) 15a abgedeckt, der (die) auf einer inneren Oberfläche des vorderen Endes des Gehäuses 15 ausgebildet ist und sich sich von oben nach unten erstreckt. Bei dieser Konstruktion wird verhindert, dass Licht auf den Scheitelabschnitt 21a des Prismas 21 auftrifft. Daher trifft das einfallende Licht 27L (27R), das durch den linken (rechten) Fensterabschnitt 15L (15R) in das Gehäuse 15 eintritt, nicht auf den Scheitelabschnitt 21a des Prismas 21 und wird somit daran gehindert, als Geisterbild auf dem rechten (linken) Halbbereich 17R (17L) der Bildaufnahmeoberfläche 17a fokussiert zu werden.
  • Das Infrarot-Absorptionsfilter 23 wird zum Beispiel an der hinteren Oberfläche 21B des Prismas 21 befestigt. Bei dieser Konstruktion wird nur eine Lichtkomponente des infraroten Bereichs von dem einfallenden Licht 27L, 27R entfernt, welches durch den linken (rechten) Fensterabschnitt 15L, 15R in das Gehäuse 15 eintritt und durch das optische System 19 und 21 auf den unteren Halbbereich 17d der Bildaufnahmeoberfläche 17a der Bildaufnahmeeinrichtung 17 fokussiert wird, und lediglich andere Lichtkomponenten als die des infraroten Bereichs werden auf den unteren Halbbereich 17d der Bildaufnahmeoberfläche 17a fokussiert.
  • Als nächstes wird die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung beschrieben.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt ist, tritt das einfallende Licht 27L und das einfallende Licht 27R, die von der linken bzw. der rechten Totwinkelumgebung ausgehen, durch den linken bzw. rechten Fensterabschnitt 15L bzw. 15R in das Gehäuse 15 ein, treten durch die linke bzw. rechte Prismenseitenoberfläche 21L bzw. 21R hindurch, werden im Innern durch die gegenüberliegenden Prismenseitenoberfläche 21R bzw. 21L reflektiert, treten aus der hinteren Oberfläche 21B des Prismas 21 aus, gehen durch den Infrarot-Absorptionsfilter 23 hindurch, wobei nur ihre jeweiligen Infrarotkomponenten entfernt werden, und werden dann mit der Bildaufnahmelinse 19 auf den rechten Halbbereich 17R bzw. den linken Halbbereich 17L des unteren Halbbereichs 17d der Bildaufnahmeeinrichtung 17a des Bildaufnahmeelements 17 fokussiert. Als Folge davon werden die linke und die rechte Totwinkelumgebung, die der Umgebungsüberwachung dient, jeweils als Bilder aufgenommen, die keine Lichtkomponente des infraroten Bereichs enthalten.
  • Andererseits tritt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, das einfallende Licht 27F, das von einer vorderen Umgebung kommt, durch den Fensterabschnitt 15F in das Gehäuse 15 ein und wird durch die Bildaufnahmelinse 19 direkt auf den oberen Halbbereich 17u der Bildaufnahmeeinrichtung 17 fokussiert, derart, dass seine Lichtkomponente des infraroten Bereichs nicht entfernt wird. Dies hat zur Folge, dass die vordere Umgebung zur Nachtsicht in Form eines Bildes aufgenommen wird, das die Komponente des infraroten Bereichs enthält.
  • Somit werden die Bilder der rechten und linken Totwinkelumgebung, die der Umgebungsüberwachung dienen, und das Bild der vorderen Umgebung, das der Nachtsicht dient, gleichzeitig mit einer einzigen Bildaufnahmeeinrichtung 17 aufgenommen.
  • Ein Bildsignal, das das mit der Bildaufnahmeeinrichtung 17 aufgenommene Bild darstellt, wird in dem Verarbeitungsabschnitt 9 einer vorbestimmten Verarbeitung wie etwa einer Umkehrung unterzogen und auf der Anzeigeeinrichtung 11 angezeigt. Hierbei werden die linke und die rechte Totwinkelumgebung als aufrechte, nicht-umgekehrte Bilder auf einem linken bzw. einem rechten Halbbereich 11L bzw. 11R auf einem oberen Halbbereich 11u eines Anzeigebildschirms der Anzeigeeinrichtung 11 dargestellt, während die vordere Umgebung als ein aufrechtes, nicht-umgekehrtes Bild auf einem unteren Halbbereich 11d des Anzeigebildschirms angezeigt wird.
  • Durch das optische System 19 und 21 wird bei der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß der obigen Konstruktion das einfallende Licht 27F, das durch den Nachtsicht-Fensterabschnitt 15F in das Gehäuse 15 eintritt, auf den Nachtsicht-Bildaufnahmeabschnitt 17u der einzigen Bildaufnahmeeinrichtung 17 fokussiert, während das einfallende Licht 27L und das einfallende Licht 27R, die durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt 15L bzw. 15R in das Gehäuse eintreten, durch den Infrarot-Absorptionsfilter 23 auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich 17d der Bildaufnahmeeinrichtung 17 fokussiert werden. Daher können die Bilder der linken und rechten Totwinkelumgebung, die der Umgebungsüberwachung dienen und von denen die Lichtkomponente des infraroten Bereichs entfernt ist, sowie das Bild der vorderen Umgebung, das der Nachtsicht dient und das die Lichtkomponente des infraroten Bereichs benötigt, gleichzeitig mit der einzigen Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen werden. Auf diese Weise können die Kosten reduziert werden, da die einzige Bildaufnahmeeinrichtung verwendet wird.
  • Ferner ist das Infrarot-Absorptionsfilter 23 an dem Prisma 21 befestigt. Daher kann bei der Verwendung einer vorhandenen Struktur das Infrarot-Absorptionsfilter 23 im Weg des einfallenden Lichts 27L und des einfallenden Lichts 27R installiert werden, die durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt 15L bzw. 15R in das Gehäuse eintreten und durch das optische System 19 und 21 auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich 17d des Bildaufnahmeelements 17 fokussiert werden.
  • Obwohl bei dieser Ausführungsform das Infrarot-Absorptionsfilter 23 an dem Prisma 21 befestigt ist, kann dieses Infrarot-Absorptionsfilter 23 an jeder anderen geeigneten Stelle angeordnet sein, sofern es in dem Lichtweg des einfallenden Lichts 27L und des einfallenden Lichts 27R liegt, die durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt 15L bzw. 15R in das Gehäuse 15 eintreten und durch das optische System 19 und 21 auf den Umgebungsüberwachungs-Aufnahmebereich 17d der Bildaufnahmeeinrichtung 17 fokussiert werden. Zum Beispiel kann ein solches Infrarot-Absorptionsfilter bei jedem der Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitte 15L und 15R in dem Gehäuse 15 oder bei sowohl der linken als auch der rechten Prismenseitenoberfläche 21L und 21R angeordnet sein.
  • Als optisches System zur Änderung der Lichtwege des einfallenden Lichts 27L und des einfallenden Lichts 27R (die durch den Fensterabschnitt 15L bzw. 15R in das Gehäuse eindringen), um das einfallende Licht 15L und das einfallende Licht 15R in Richtung der Bildaufnahmeeinrichtung 17 zu lenken, wird bei dieser Ausführungsform ein Prisma 21 verwendet, das bewirkt, dass das einfallende Licht 27L und das einfallende Licht 27R einmal innerhalb des Gehäuses 15 reflektiert wird, so dass das einfallende Licht 27L und das einfallende Licht 27R in Richtung der Bildaufnahmeeinrichtung 17 abgelenkt werden (Daher wird die Spiegelbild-Umkehrung, die durch eine Reflexion innerhalb des Prismas 21 hervorgerufen wird, durch die Signalverarbeitung in dem Verarbeitungsabschnitt 9 verarbeitet). Dieses optische System ist nicht auf das Prisma 21 beschränkt. Es kann zum Beispiel der Prismentyp verwendet werden, in dem jedes einfallende Licht zweimal reflektiert wird, so dass es in Richtung der Bildaufnahmeeinrichtung 17 abgelenkt wird (In diesem Fall tritt die Spiegelbild-Umkehrung aufgrund einer Änderung des Lichtweges nicht ein, so dass auf die Verarbeitung der Spiegelbild-Umkehrung in dem Verarbeitungsabschnitt 9 verzichtet wird).
  • Durch das optische System gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung wird das einfallende Licht, das durch den Nachtsicht-Fensterabschnitt in das Gehäuse eintritt, auf den Nachtsicht-Aufnahmebereich der einzigen Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert, während das einfallende Licht, das durch den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich in das Gehäuse 15 eintritt, durch das Infrarot-Absorptionsfilter auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert wird. Daher können das Bild der Umgebung, das der Umgebungsüberwachung dient und von dem die Lichtkomponente des infraroten Bereichs entfernt ist, und das Bild der Umgebung, das der Nachtsicht dient und das die Lichtkomponente des infraroten Bereichs erfordert, gleichzeitig durch die einzige Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen werden. Auf diese Weise könnten die Kosten reduziert werden, da die einzige Bildaufnahmeeinrichtung verwendet wird.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Infrarot-Absorptionsfilter an dem optischen System befestigt. Daher kann unter Verwendung einer vorhandenen Struktur das Infrarot-Absorptionsfilter in dem Lichtweg des einfallenden Lichts angeordnet werden, das durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt in das Gehäuse eintritt und durch das optische System auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert wird.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung wird das Infrarot-Absorptionsfilter an dem Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt im Gehäuse befestigt. Daher kann unter Verwendung einer vorhandenen Struktur das Infrarot- Absorptionsfilter in dem Lichtweg des einfallenden Lichts angeordnet werden, das durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt in das Gehäuse eintritt und durch das optische System auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmeeinrichtung fokussiert wird.

Claims (3)

1. Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
ein Gehäuse mit einem Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt und einem Nachtsicht-Fensterabschnitt;
eine einzige Bildaufnahmevorrichtung, die in dem Gehäuse enthalten ist und die eine Bildaufnahmeoberfläche aufweist, die in einen Umgebungsüberwachungs- Bildaufnahmebereich und einen Nachtsicht-Bildaufnahmebereich unterteilt ist;
ein optisches System, das in dem Gehäuse enthalten ist, um zu bewirken, dass einfallendes Licht, das durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt hindurchtritt, auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmevorrichtung fokussiert wird, und um ferner zu bewirken, dass einfallendes Licht, das durch den Nachtsicht-Fensterabschnitt hindurchtritt, auf den Nachtsicht-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmevorrichtung fokussiert wird; und
ein Infrarot-Absorptionsfilter, das in einem Lichtweg des einfallenden Lichts angeordnet ist, welches durch den Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt in das Gehäuse eintritt und durch das optische System auf den Umgebungsüberwachungs-Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmevorrichtung fokussiert wird.
2. Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Infrarot-Absorptionsfilter an dem optischen System angebracht ist.
3. Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei:
das Infrarot-Absorptionsfilter an dem Umgebungsüberwachungs-Fensterabschnitt in dem Gehäuse angeordnet ist.
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