專利名稱：用于汽車的相機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的相機(jī)裝置，具有對(duì)準(zhǔn)汽車玻璃的相 機(jī)，相機(jī)采集汽車玻璃的外部區(qū)域的圖像，還獲取光源的被汽車玻璃 反射的光線的強(qiáng)度，其中設(shè)置在汽車玻璃上的光導(dǎo)體將光源的光線耦 入汽車玻璃中以及從汽車玻璃耦出。
因此，相機(jī)裝置應(yīng)當(dāng)同時(shí)具有圖像采集和強(qiáng)度獲取的功能。圖像 采集功能例如可用于對(duì)汽車環(huán)境進(jìn)行光學(xué)顯示，而強(qiáng)度獲取功能優(yōu)選 可用于形成光學(xué)濕度傳感器。
背景技術(shù)：
德國(guó)專利申請(qǐng)DE102004015040A1公開了 一種相才幾，其在水平方 向上透過汽車玻璃觀察。為了形成雨水傳感器功能，光源的光通過輸 入耦合元件而被耦入到汽車玻璃中。光在汽車玻璃內(nèi)被多次全反射， 然后通過設(shè)置在汽車玻璃上的輸出耦合元件從汽車玻璃耦出，并偏轉(zhuǎn) 到相機(jī)傳感器的不用于圖像釆集的部件上。來自外部區(qū)域的散射光由 相機(jī)傳感器的該部件通過為此設(shè)置的光闌而被排除掉。作為擴(kuò)展方 案，輸入耦合元件和輸出耦合元件作為射線導(dǎo)體可以形成一個(gè)整體。 在該文獻(xiàn)中沒有公開如何有利地實(shí)現(xiàn)具有這種射線導(dǎo)體的相機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于汽車的相機(jī)裝置，其因 為特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的工作方式而特別突出。
按照本發(fā)明，通過以下方式解決該技術(shù)問題，即相^L通過同一光 導(dǎo)體來拍攝外部區(qū)域的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的相機(jī)裝置具有光導(dǎo)體，其中與現(xiàn)有技術(shù)不同，該光
導(dǎo)體不僅用作輸入耦合元件和輸出耦合元件來用于相機(jī)的光強(qiáng)度獲
取功能，而且同時(shí)構(gòu)成用于相機(jī)的圖像采集功能的鏡頭(Optik)的
一部分。
相機(jī)裝置可以將用于圖像采集的相機(jī)功能和強(qiáng)度獲取的相機(jī)功 能的相機(jī)傳感器的采集區(qū)域分開，而不需要其他花費(fèi)。此外，不再需 要額外的光鬧作為用于強(qiáng)度獲取功能的散射光保護(hù)。此外，光導(dǎo)體使 得可以改善進(jìn)入汽車玻璃的光輸入耦合，由此改善濕度識(shí)別。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式和擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求和下面的附 圖描述中給出。下面借助附圖顯示和詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中 圖1以截面圖示出相機(jī)裝置的第一實(shí)施例，
圖2示出由相機(jī)裝置采集的圖像， 圖3示出相機(jī)裝置的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的相機(jī)裝置，其中相機(jī)實(shí)現(xiàn)了組合的圖像 采集和強(qiáng)度獲取功能。
光導(dǎo)體(5)的外平面被耦合在汽車玻璃(1)的內(nèi)側(cè)上，尤其是 在汽車的擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)上。光導(dǎo)體(5)的與該外平面相對(duì)的一段 與相機(jī)(2)連接。優(yōu)選地，可以以這里未示出的方式，光導(dǎo)體(5) 的一部分整體地構(gòu)成相機(jī)鏡頭(12)的一部分。相機(jī)(2)在內(nèi)部具 有圖像分辨?zhèn)鞲衅?，下面?jiǎn)稱為相機(jī)芯片(13)，其中相機(jī)芯片的表 面形成相機(jī)(2)的成像平面(8)。
相機(jī)(2)的成像平面(8)位于相機(jī)鏡頭(12)的焦平面內(nèi)，從 而相機(jī)(2)聚焦在無(wú)窮遠(yuǎn)處。因此，平行入射的光束(10， 6)被成 像在成像平面(8)的一個(gè)點(diǎn)(16， 17)上。
光導(dǎo)體(5)由與汽車玻璃(1)相同的材料構(gòu)成或者由折射率與 汽車玻璃(1)相似的材料制成，因此使得可以形成從汽車玻璃(1)
到光導(dǎo)體(5)并到相機(jī)(2)的幾乎無(wú)折射的光程。在此僅示意性示 出的光導(dǎo)體(5)可以通過固定的棱鏡體形成，或者也可以通過用光 學(xué)透明材料填充的鏡筒構(gòu)成。
在光導(dǎo)體(5)的底面上設(shè)置光源(3)，優(yōu)選是被實(shí)施為紅外 LED的光源，其中光源通過透鏡(11)將平行光束(10)耦入到光導(dǎo) 體(5)的下部外平面中。其中，透鏡(11)還可以與光導(dǎo)體(5)整 體式地構(gòu)成。通過光導(dǎo)體(5)，光束(10)被無(wú)折射地引入汽車玻 璃(1)中，即以大于全反射的臨界角的角度。光束(10)從汽車玻 璃通過簡(jiǎn)單的全反射被偏轉(zhuǎn)到相機(jī)(2)的物鏡開口 (Objektivoeffnung )的方向上。
如果在汽車玻璃(1)上存在濕氣，則來自光源(3)的一部分光 被耦出到汽車玻璃(1)的外側(cè)，由此減小了在相機(jī)(2)方向上全反 射的成分。相應(yīng)地，由相機(jī)(2 )獲取的光強(qiáng)度相對(duì)于在汽車玻璃(1 ) 干燥時(shí)所獲取的強(qiáng)度也減小了。相機(jī)(2)由此可以識(shí)別汽車玻璃(1) 的濕潤(rùn)，并由此形成水汽傳感器(Beschlagssensor )或雨水傳感器。
通過透鏡(11)的成型，照亮汽車玻璃(1)的一個(gè)區(qū)域，在該 區(qū)域中可以獲取汽車玻璃(1)上的濕度。所照亮的汽車玻璃(1)的 區(qū)域越大，采集到雨點(diǎn)的可能性就越大。但同時(shí)，例如由單個(gè)雨點(diǎn)所 引起的信號(hào)變化也會(huì)降低。因此，優(yōu)選地，采用多個(gè)光源(3)和一 個(gè)或多個(gè)透鏡(ll)。于是，光源(3)被成像在相機(jī)芯片(13)的 不同像素組上。由此，在出現(xiàn)濕度時(shí)，既獲得汽車玻璃(1)的足夠 大的被照亮區(qū)域，也獲得足夠大的信號(hào)改變。
其中，汽車玻璃(1)上光源的照亮區(qū)域甚至允許與汽車玻璃(1) 的以下區(qū)域重疊，即相機(jī)(2)通過該區(qū)域采集外部區(qū)域的圖像。如 下面要展示的，相機(jī)(2)的這兩個(gè)功能不相互影響。
可替換地，光源(3)也可以不是將平行光束(10)、而是將會(huì) 聚的或發(fā)散的光耦入到光導(dǎo)體(5)中。由此，從汽車玻璃(1)以不 同的角度全反射的光到達(dá)相機(jī)，從而相機(jī)U)的成像平面中的圖像 點(diǎn)(6)相應(yīng)地?cái)U(kuò)展。從汽車玻璃(1)的外部區(qū)域入射的光被相機(jī)(2)成像地采集。 在圖1中，相機(jī)(2)的視場(chǎng)(14)被顯示為第一陰影面。光導(dǎo)體(5) 通過無(wú)折射地耦合到汽車玻璃(1)上來保持通過汽車玻璃(1)的由 折射所引起的光偏轉(zhuǎn)。由此，在汽車玻璃(1)的外部區(qū)域(15)中 產(chǎn)生相機(jī)(2)的視場(chǎng)(14)，其中相機(jī)(2)的采集區(qū)域至少包括從 一個(gè)方向掠式(streifend)落到汽車玻璃(1)上的光線。
圖1示例性示出從汽車玻璃(10)的外部區(qū)域(15)入射的平行 光束(6)的光路。光束(6)在進(jìn)入汽車玻璃(1)時(shí)折射之后繼續(xù) 直線前進(jìn)，并通過相機(jī)鏡頭(12 )成像在成像平面(8 )的一個(gè)點(diǎn)(17 ) 上。所有從外部區(qū)域入射的光束(6)在相機(jī)(2)的成像平面(8) 中被統(tǒng)一成外部區(qū)域的一幅圖像(19)。
其中，成像平面(8)中的圖像點(diǎn)(17)的橫向位置僅取決于光 束(6)的入射方向。其中，相機(jī)(2)的采集區(qū)域完全可以大到使得 整個(gè)視場(chǎng)(14)僅被成像在相機(jī)芯片(13)的光學(xué)傳感器面的一部分 上。因此，相機(jī)(2)也能獲取掠式光入射之外(jenseits)具有某個(gè) 入射角的光，這相當(dāng)于來自汽車玻璃(1)的內(nèi)側(cè)的光入射。
這種可附加地通過相機(jī)(2)采集的角度區(qū)域在此被光源(3)用 于實(shí)現(xiàn)濕度傳感器。由于這樣一來光源(3)的照射角與通過外部視 場(chǎng)(14)所形成的角度區(qū)域相鄰，因此導(dǎo)致在相機(jī)(2)的成像平面 (8)中，光源(3)的成像區(qū)域無(wú)交疊地橫向與外部區(qū)域(l5)的成 1象區(qū)域相鄰。
優(yōu)選地，通過相機(jī)(2)的不同設(shè)置采集這兩個(gè)區(qū)域。在第一次 拍攝中，相機(jī)(2)的設(shè)置用于最佳地采集外部區(qū)域，其中光源(3) 保持?jǐn)嚅_。光源的可能出現(xiàn)的散射光由此不會(huì)干擾外部區(qū)域的采集。 在第一次拍攝中，光源(3)非常亮地接通，并且相機(jī)(2)的設(shè)置與 該高亮度匹配。來自可能非常亮的外部區(qū)域的可能出現(xiàn)的散射光于是 只能不明顯地千擾對(duì)光源(3)的光的采集。
這說明了圖2所示的示例性相機(jī)圖像，該圖像由于打印技術(shù)的原 因在這里被減少為黑白圖像。當(dāng)然，實(shí)際的、至少灰度級(jí)顯示的相機(jī)
圖像比在此顯示的原理圖更為詳細(xì)。
在上部區(qū)域中，可以看出由相機(jī)釆集的汽車外部區(qū)域的圖像
(19);在下部區(qū)域中，顯示了兩個(gè)光源的稍微擴(kuò)展的圖像點(diǎn)(16)。 圖像點(diǎn)(16)由未示出的分析裝置針對(duì)其強(qiáng)度或針對(duì)強(qiáng)度變化而進(jìn)行 分析，并例如用于控制雨刷裝置，其中分析裝置尤其可以也是相機(jī)的 組成部件。
外部區(qū)域的圖像(19 )具有由光導(dǎo)體導(dǎo)致的失真。該圖像失真又 可以通過分析裝置而很容易地補(bǔ)償，尤其是為了在顯示屏上顯示所采 集的圖像(19)。
如上所述，外部區(qū)域(15)的成像采集被限制到相機(jī)(2)的視 角(14)。沒有光可以從汽車玻璃(1)上方半空間的相鄰的第二陰 影區(qū)域(18)到達(dá)相機(jī)(2)。但是，如圖3所示，來自該區(qū)域的光 可以通過光導(dǎo)體(5)被引導(dǎo)到另一光學(xué)傳感器，該另一光學(xué)傳感器 作為環(huán)境光傳感器(9)采集外部區(qū)域(15)的區(qū)域(18)的亮度。
優(yōu)選地，環(huán)境光傳感器(9)與光源(3) —起被設(shè)置在同一電路 載體(4)上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，光源(3)、電路載體(4) 和/或環(huán)境光傳感器(9)與光導(dǎo)體(5) —起構(gòu)成一個(gè)公共組件。
附圖標(biāo)記
1汽車玻璃
2相機(jī)
3光源
4電路載體
5光導(dǎo)體
6光束
7光軸
8成像平面
9環(huán)境光傳感器
10平行光束(來自光源)
11透鏡
12相機(jī)鏡頭 13相才幾芯片 14視場(chǎng) 15外部區(qū)域
16 (圖像)點(diǎn)
17 (圖像)點(diǎn)
18 (外部區(qū)域的)段
19 (外部區(qū)域的)圖像
權(quán)利要求
1. 一種用于汽車的相機(jī)裝置，具有對(duì)準(zhǔn)汽車玻璃的相機(jī)，其中所述相機(jī)采集位于汽車玻璃的與相機(jī)相對(duì)的一側(cè)的外部區(qū)域的圖像，并且所述相機(jī)還獲取光源的在所述汽車玻璃和外部空間之間的接觸面上被反射的光線的強(qiáng)度，其中設(shè)置在所述汽車玻璃上的光導(dǎo)體將光源的光線耦入到所述汽車玻璃中以及將光源的光線從所述汽車玻璃中耦出，其特征在于，所述相機(jī)(2)通過同一光導(dǎo)體(5)拍攝外部區(qū)域(15)的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，光導(dǎo)體(5) 凈皮實(shí)施為棱鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，光導(dǎo)體(5) 通過被填充以光學(xué)作用材料的鏡筒構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，光源(3)將 平行光束(10)入射到光導(dǎo)體(5)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相機(jī)裝置，其特征在于，設(shè)置用于產(chǎn)生 所述平行光束(10)的光學(xué)元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的相機(jī)裝置，其特征在于，所述光學(xué)元件 具有與光源(3)相連接的透鏡(11)或者具有菲涅耳結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的相機(jī)裝置，其特征在于，所述平行光束 (10 )在所述汽車玻璃(1 )被全反射。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的相機(jī)裝置，其特征在于，所述平行光束 (10 )在所述汽車玻璃(1 )被全反射一次。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，光源(3)將 會(huì)聚光或發(fā)散光射入光導(dǎo)體(5 )中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的相機(jī)裝置，其特征在于，設(shè)置用于產(chǎn) 生會(huì)聚光或發(fā)散光的光學(xué)元件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的相機(jī)裝置，其特征在于，所述光學(xué)元 件具有散射屏。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，用于外部區(qū) 域(15)的圖像的采集區(qū)域和用于光源(3)的光線的釆集區(qū)域在相 機(jī)(2)的成像平面(8)中無(wú)交疊地相鄰排列。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，汽車玻璃(1) 上相機(jī)(2)的圖像采集功能的視場(chǎng)(14)和汽車玻璃(1)的外側(cè)上 的全反射區(qū)域至少部分交疊。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，相機(jī)(2)聚 焦在位于汽車外部的平面上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的相機(jī)裝置，其特征在于，相機(jī)(2) 聚焦在位于無(wú)窮遠(yuǎn)處的平面上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，設(shè)置不依賴 于相機(jī)(2)的環(huán)境光傳感器(9)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的相機(jī)裝置，其特征在于，環(huán)境光傳感 器(9)通過光導(dǎo)體(5)獲取來自汽車玻璃(1)的外部區(qū)域(15) 的光，其中所述外部區(qū)域不在相機(jī)(2)的圖像采集功能的視場(chǎng)(14) 內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的相機(jī)裝置，其特征在于，環(huán)境光傳感 器(9)與光源(3)形成一個(gè)組件。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的相機(jī)裝置，其特征在于，環(huán)境光傳感 器(9)與光源(3) —起被設(shè)置在公共電路載體(4)上。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，至少光源(3) 和光導(dǎo)體(5)彼此形成一個(gè)組件。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，光導(dǎo)體(5) 具有與汽車玻璃(l)相似的折射率，并且優(yōu)選由相同材料構(gòu)成。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，光導(dǎo)體(5) 與汽車玻璃(1)機(jī)械連接。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的相機(jī)裝置，其特征在于，光導(dǎo)體與汽 車玻璃(1)和/或與相機(jī)鏡頭(12)的一部分整體式地構(gòu)成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的相機(jī)裝置，其特征在于，至少相機(jī)(2)、 光導(dǎo)體(5)和光源(3)組成一個(gè)組件。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)裝置，其特征在于，分析裝置去 除相機(jī)(2)所采集的圖像的失真。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車的相機(jī)裝置，具有對(duì)準(zhǔn)車玻璃(7)的相機(jī)(2)，該相機(jī)采集車玻璃的外部區(qū)域的圖像，該相機(jī)還獲取光源(3)的被該車玻璃(7)反射的光線的強(qiáng)度，其中設(shè)置在車玻璃上的光導(dǎo)體(5)將光源(3)的光線耦合到車玻璃(7)中以及從車玻璃(7)中分離出。
文檔編號(hào)B60R11/00GK101384458SQ200780005540
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者F·布拉辛格, G·博內(nèi), M·里奇溫, R·博貝爾, T·韋伯 申請(qǐng)人:利奧波德·科世達(dá)責(zé)任有限股份公司