用于車輛的攝像機(jī)和具有該攝像機(jī)的車輛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于車輛（1）的攝像機(jī)（6），所述攝像機(jī)具有：圖像傳感器（10）；攝像機(jī)光學(xué)器件（12），其用于在所述圖像傳感器（10）上成像檢測(cè)區(qū)域（18）；其中，所述攝像機(jī)光學(xué)器件（12）具有至少一個(gè)透鏡（14a，14b，14c，14d；28），其中，所述攝像機(jī)光學(xué)器件（12）和所述圖像傳感器確定所述攝像機(jī)的光軸（A，B）。在此提出，所述攝像機(jī)光學(xué)器件（12）還具有非平面的鏡元件（15，30），所述非平面的鏡元件使所述攝像機(jī)的光軸（A，B）轉(zhuǎn)向。
【專利說(shuō)明】用于車輛的攝像機(jī)和具有該攝像機(jī)的車輛

【背景技術(shù)】
[0001]車輛中的攝像機(jī)不僅用于顯示器上的顯示而且用在駕駛輔助系統(tǒng)中。在此，前方攝像機(jī)從車輛的內(nèi)部空間出發(fā)檢測(cè)車輛前方的行車道區(qū)域；相應(yīng)地，其通過(guò)攝像機(jī)光學(xué)器件和傳感器定義的光軸基本上平行于車輛的縱軸定向。
[0002]因此，光路(Strahlengang)從待成像的外部檢測(cè)區(qū)域通過(guò)車窗玻璃的光學(xué)穿透面和攝像機(jī)光學(xué)器件延伸至圖像傳感器。車窗玻璃的光學(xué)穿透面的大小一方面取決于攝像機(jī)光學(xué)器件的張角(0ffn ungs w in kel)而另一方面取決于車窗玻璃相對(duì)于光軸的傾斜；如果窗玻璃更傾斜或者以更平的走向構(gòu)造或張角更大，則相應(yīng)地光學(xué)穿透面也更大。
[0003]然而，車窗玻璃的對(duì)于光學(xué)穿透面而言所需的自由區(qū)域通常是受限制的。除車輛攝像機(jī)以外，必要時(shí)安裝其他的組件一一如雨水傳感器、光傳感器以及例如用于在所述區(qū)域中施加后視鏡的鏡座。安裝板、窗玻璃的上方區(qū)域中的用于衰減入射太陽(yáng)光的黑色印刷物以及散射光遮板進(jìn)一步限制了穿過(guò)前窗玻璃的自由透視。因此，對(duì)具有大的張角的攝像機(jī)能夠在很大程度上檢測(cè)車輛前方和必要時(shí)車輛中的道路場(chǎng)景的要求與前窗玻璃的受限制的自由區(qū)域、尤其車輛的前窗玻璃的上方區(qū)域中的受限制的自由區(qū)域相沖突。
[0004]為了在光學(xué)穿透面受限制時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)攝像機(jī)的大的張角，在《Assistentenhinter Glas)) (Automobil-Elektronik, 2008年8月)中已經(jīng)提出:在窗玻璃與攝像機(jī)光學(xué)器件之間的光路中施加一個(gè)或多個(gè)棱鏡。通過(guò)這樣的棱鏡能夠減小光路的擴(kuò)寬。然而，由此由原理決定地限制了光學(xué)穿透面的減小。可能出現(xiàn)更強(qiáng)烈的畸變，所述畸變?cè)谕ǔｋx散采樣的圖像傳感器中可能導(dǎo)致幾個(gè)圖像區(qū)域中的不可忽略的信息損失。此外，在具有不同窗玻璃傾斜的相應(yīng)車輛中應(yīng)匹配棱鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)，尤其當(dāng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本上恒定的向前視向時(shí)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明，除至少一個(gè)透鏡元件以外，攝像機(jī)光學(xué)器件具有至少一個(gè)非平面的鏡元件，其使攝像機(jī)的光軸轉(zhuǎn)向。在此，“使光軸轉(zhuǎn)向”優(yōu)選理解為光軸延伸穿過(guò)鏡元件并且相應(yīng)地被折疊或者被反射。
[0006]因此，光軸通過(guò)鏡元件分成(至少)兩個(gè)部分軸，它們?cè)阽R元件中優(yōu)選以不等于180°的角彼此相交。原則上也可以設(shè)有其他鏡元件；但其原則上不是必需的。
[0007]因此，鏡元件優(yōu)選也不僅僅設(shè)置在光軸之外的邊緣區(qū)域中，以便補(bǔ)充來(lái)自另一檢測(cè)角的附加信息，如同在附加傳感機(jī)構(gòu)的情況下部分已知的那樣；更確切地說(shuō)，鏡元件改變光軸走向。此外，鏡元件起成像的作用，也就是說(shuō)，鏡元件非平面地構(gòu)造。有利地，鏡元件構(gòu)造為凹鏡或者凹面鏡，也就是說(shuō)其起聚焦的作用。
[0008]因此，可以通過(guò)至少一個(gè)起折疊和聚焦光軸作用的鏡元件從該鏡元件出發(fā)向前——朝向窗玻璃產(chǎn)生匯聚的光束。在此，優(yōu)選地在攝像機(jī)光學(xué)器件前方的光路中、尤其在攝像機(jī)光學(xué)器件與車窗玻璃之間或者也在車窗玻璃內(nèi)部構(gòu)造光束腰部(Strahltai lie)。
[0009]“光束腰部”理解為光路的明顯縮窄，優(yōu)選作為基本上點(diǎn)狀的區(qū)域，例如作為反轉(zhuǎn)點(diǎn)。
[0010]由此已實(shí)現(xiàn)以下重要優(yōu)點(diǎn):
[0011]一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于攝像機(jī)、尤其圖像傳感器的安裝位置的構(gòu)造自由性和攝像機(jī)的容納至少一個(gè)透鏡元件的主光學(xué)器件的安裝位置的構(gòu)造自由性。通過(guò)借助鏡元件的轉(zhuǎn)向或者折疊可以與行駛軸無(wú)關(guān)來(lái)選擇所述位置和方向。因此，例如也可以基本上平行于車窗玻璃和/或靠近車窗玻璃地定位攝像機(jī)的大部分，而無(wú)需小型地構(gòu)造攝像機(jī)光學(xué)器件。因此，可以實(shí)現(xiàn)好的成像特性，而不在結(jié)構(gòu)空間的有問(wèn)題的區(qū)域中占據(jù)大量位置。
[0012]此外，在不同的車輛類型中以相對(duì)較少的開(kāi)銷使攝像機(jī)匹配于結(jié)構(gòu)空間情況或者窗玻璃穿透面的情況；基本上僅僅考慮鏡元件的定向。
[0013]在此，鏡元件可以相對(duì)于攝像機(jī)殼體固定地構(gòu)造或者也可以是可調(diào)整的，以便在此能夠根據(jù)安裝位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。
[0014]一個(gè)特別有利的優(yōu)點(diǎn)在于以下可能性:在攝像機(jī)光學(xué)器件的張角較大時(shí)也使窗玻璃穿透面保持得較小。通過(guò)從攝像機(jī)光學(xué)器件出發(fā)光路首先匯聚或者在其橫截面中減小并且優(yōu)選穿過(guò)光束腰部，也可以在較大的張角的構(gòu)造中使車窗玻璃上的由光路覆蓋的光學(xué)穿透面保持得較小。所基于的考慮在于，光學(xué)穿透面基本上取決于從攝像機(jī)光學(xué)器件出發(fā)的檢測(cè)錐或者光束錐的張角以及所述光束錐的尖端與窗玻璃的距離；通過(guò)將所述光束錐的尖端設(shè)置為靠近車窗玻璃的反轉(zhuǎn)點(diǎn)或光束腰部或者甚至也位于車窗玻璃中，在張角較大時(shí)也可以使窗玻璃的所檢測(cè)的光學(xué)穿透面保持得較小。
[0015]因此，可以使通過(guò)車窗玻璃與攝像機(jī)光學(xué)器件之間的光路包圍的體積保持得較小。
[0016]一方面，鏡元件可以補(bǔ)充于由一個(gè)或多個(gè)透鏡元件組成的主光學(xué)器件設(shè)置，優(yōu)選設(shè)置在主光學(xué)器件前方。在此，鏡元件例如也可以由主光學(xué)器件的透鏡框保持或者構(gòu)造為透鏡框的一部分、例如透鏡框的反射區(qū)域。
[0017]另一方面，鏡元件可以與透鏡元件組合地構(gòu)造。因此，鏡元件構(gòu)造為透鏡元件中一個(gè)的部分反射鏡；因此所述透鏡元件具有入射面、出射面和反射面區(qū)域，所述反射面區(qū)域向內(nèi)起反射作用或者反光作用并且由此構(gòu)造鏡元件。因此，能夠在無(wú)相關(guān)的設(shè)備附加開(kāi)銷的情況下實(shí)現(xiàn)鏡元件的構(gòu)造。在此，例如可以車輛特定地構(gòu)造所述特殊的透鏡元件，并且標(biāo)準(zhǔn)化地構(gòu)造攝像機(jī)的其他元件以及(必要時(shí))其他透鏡元件。
[0018]因此，在這種具有透鏡元件的反射鏡(Verspiegelung)或者部分反射鏡的構(gòu)造中也可以保護(hù)鏡面免于水汽和污物。
[0019]補(bǔ)充地，在所有實(shí)施方式中可以在光束腰部的位置處施加附加的光闌或者視場(chǎng)光闌，以便實(shí)現(xiàn)相對(duì)于干擾光的更高穩(wěn)健性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]以下根據(jù)一種實(shí)施方式的附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。附圖示出:
[0021]圖1:具有根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的攝像機(jī)的車輛的風(fēng)擋玻璃的區(qū)域的截面；
[0022]圖2:具有鏡元件與透鏡元件的組合構(gòu)造的實(shí)施方式；
[0023]圖3:具有可調(diào)節(jié)的鏡元件的另一種實(shí)施方式。

【具體實(shí)施方式】
[0024]在圖1中示出車輛I的前窗玻璃(風(fēng)擋玻璃)2，其相對(duì)于車輛周圍環(huán)境4限界車輛內(nèi)部空間3。
[0025]在車輛內(nèi)部空間3中設(shè)有攝像機(jī)6，所述攝像機(jī)6通過(guò)在此僅僅簡(jiǎn)略示出的攝像機(jī)保持裝置7可以施加在前窗玻璃2的內(nèi)側(cè)2a上，或者也可以施加在車頂上或另一個(gè)裝置、例如后視鏡或擋板上。
[0026]攝像機(jī)6具有攝像機(jī)殼體8，在所述攝像機(jī)殼體中設(shè)直有圖像傳感器10。此外，攝像機(jī)6具有攝像機(jī)光學(xué)器件12，所述攝像機(jī)光學(xué)器件在這種實(shí)施方式中通過(guò)主光學(xué)器件14和設(shè)置在主光學(xué)器件14前方的鏡元件15構(gòu)成。通過(guò)圖像傳感器10和攝像機(jī)光學(xué)器件12確定攝像機(jī)6的光軸A、B。所述光軸在第一部分軸A中垂直地并且在中心延伸穿過(guò)圖像傳感器10 (相應(yīng)于在主光學(xué)器件14的對(duì)稱軸線的繼續(xù)延伸中)并且延伸穿過(guò)鏡元件15 ;在鏡元件15中第一光學(xué)部分軸A隨后以轉(zhuǎn)向角α轉(zhuǎn)向到第二光學(xué)部分軸B上。因此，部分軸A和B構(gòu)成攝像機(jī)6的光軸Α、B。在此，轉(zhuǎn)向角a定義為光束走向的改變，即所述轉(zhuǎn)向角大于0° (即確實(shí)存在轉(zhuǎn)向)而小于180° (即不使軸A、B反射到彼此上)。因此，鏡元件15的對(duì)稱軸相對(duì)于光學(xué)部分軸A和B優(yōu)選具有角度(180° -α)/2。攝像機(jī)6透過(guò)前窗玻璃2檢測(cè)車輛周圍環(huán)境4的檢測(cè)區(qū)域18。
[0027]如尤其從圖1和圖2中可以看到的那樣，光路41從鏡元件15向前匯聚至窗玻璃2，其中所述光路構(gòu)造光束腰部20，所述光束腰部在此位于鏡元件15與窗玻璃的內(nèi)側(cè)2a之間，但也可以位于窗玻璃2自身中。因此，光束腰部20也表示光路的反轉(zhuǎn)點(diǎn)。根據(jù)圖1可以設(shè)有圍繞光束腰部20并且用于遮蔽陌生光的視場(chǎng)光闌22。
[0028]從光束腰部20出發(fā)，光路41向前以光學(xué)張角β擴(kuò)寬并且穿過(guò)前窗玻璃2向外至車輛周圍環(huán)境4中。
[0029]在此，光路41在光學(xué)穿透面26中穿過(guò)前窗玻璃2。因此通過(guò)光束腰部20到前窗玻璃2或者到內(nèi)表面2a和外表面2b的距離、張角β以及窗玻璃傾斜或者光學(xué)部分軸B與前窗玻璃2a或者內(nèi)表面2和外表面2b之間的角來(lái)確定光學(xué)穿透面26的大小。
[0030]可以涂黑或通過(guò)其他功能覆蓋窗玻璃穿透面之外的內(nèi)表面2a的其他區(qū)域，以避免散射光。
[0031]主光學(xué)器件14基本上相應(yīng)于傳統(tǒng)的鏡頭并且有利地具有例如由礦物玻璃或塑料制成的各個(gè)透鏡元件14a、14b、14c、14d，這些透鏡元件容納在透鏡框24中。透鏡框24在此有利地固定在攝像機(jī)殼體6上，所述攝像機(jī)殼體遮蔽圖像傳感器10。
[0032]在圖1中，鏡元件15構(gòu)成次光學(xué)器件并且例如可以與透鏡框連接或者也可以作為反射鏡構(gòu)造在透鏡框的延長(zhǎng)線中，從而透鏡框和鏡元件15例如可以構(gòu)造為壓鑄部件。
[0033]替代地，鏡元件15可以直接施加在攝像機(jī)殼體8上或者與攝像機(jī)殼體連接的部件上或者也可以施加在攝像機(jī)保持裝置7上。
[0034]原則上，可以設(shè)有其他光學(xué)元件作為次光學(xué)器件15的一部分。然而根據(jù)本發(fā)明認(rèn)識(shí)到，為了構(gòu)造所期望的成像特性，一個(gè)唯一的鏡元件15已經(jīng)足夠了，尤其作為凹鏡。
[0035]在圖2的實(shí)施方式中，鏡元件30與透鏡元件28組合地構(gòu)造:鏡元件30構(gòu)造為鏡元件28的凹的、反射的面區(qū)域28c。因此改變或者徹底改變鏡元件28內(nèi)的光軸走向:第一光學(xué)部分軸A首先延伸穿過(guò)透鏡元件28，在鏡元件30處再次以角度α偏轉(zhuǎn)并且隨后在出射面28b中從透鏡元件28中射出。
[0036]相應(yīng)地，透鏡元件28具有更復(fù)雜的形狀，因?yàn)槔缛肷涿?8a和出射面28b彼此不平行。因此，不需要用于鏡元件30的支承結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。透鏡元件28可以再次容納在具有其他透鏡元件的共同的透鏡框中。
[0037]在圖3的實(shí)施方式中設(shè)有用于調(diào)節(jié)透鏡元件15的調(diào)節(jié)裝置32，從而可以調(diào)節(jié)光學(xué)部分軸A、B之間的角a。因此，圖3的實(shí)施方式尤其適合使攝像機(jī)6與尤其具有前窗玻璃2的不同傾斜的不同車輛類型和/或攝像機(jī)6的不同安裝位置和安裝方向相匹配。為了避免費(fèi)事的校準(zhǔn)，對(duì)于不同的類型例如可以作為鎖止位預(yù)給定不同的調(diào)節(jié)位置。
[0038]圖4 (極其示意性地)示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有攝像機(jī)光學(xué)器件12的攝像機(jī)6連同鏡元件15相對(duì)于具有攝像機(jī)光學(xué)器件112的傳統(tǒng)攝像機(jī)106的相對(duì)位置，所述攝像機(jī)光學(xué)器件112在沒(méi)有鏡元件的情況下朝向車輛周圍環(huán)境4中的檢測(cè)區(qū)域18。在相同的張角β和圖像傳感器10與前窗玻璃2或者光軸B穿過(guò)前窗玻璃2的穿透點(diǎn)的相同距離下，根據(jù)本發(fā)明得到更小的光學(xué)穿透面26。
[0039]因此，通過(guò)使用鏡元件15能夠在大的光學(xué)距離、大的張角B并且因此好的成像特性的情況下實(shí)現(xiàn)小的光學(xué)穿透面26。此外，攝像機(jī)、尤其主光學(xué)器件14的位置和方向在很大程度上與前窗玻璃的位置和傾斜以及攝像機(jī)的安裝位置無(wú)關(guān)；可以通過(guò)鏡元件15實(shí)現(xiàn)匹配。
【權(quán)利要求】
1.一種用于車輛(I)的攝像機(jī)(6)，所述攝像機(jī)具有: 圖像傳感器(10); 攝像機(jī)光學(xué)器件(12)，其用于在所述圖像傳感器(10)上成像檢測(cè)區(qū)域(18); 其中，所述攝像機(jī)光學(xué)器件(12)具有至少一個(gè)透鏡(14a，14b，14c，14d;28)，其中，所述攝像機(jī)光學(xué)器件(12)和所述圖像傳感器確定所述攝像機(jī)的光軸(A，B)， 其特征在于，所述攝像機(jī)光學(xué)器件(12)還具有非平面的鏡元件(15，30)，所述非平面的鏡元件使所述攝像機(jī)的光軸(A，B)轉(zhuǎn)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述鏡元件(15，30)構(gòu)造為凹鏡或凹面鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，光路(41)從所述鏡元件(15)出發(fā)向前構(gòu)造為匯聚光束。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述攝像機(jī)光學(xué)器件(12)如此構(gòu)造，使得從所述檢測(cè)區(qū)域(18)至所述攝像機(jī)光學(xué)器件(12)的光路(41)在所述攝像機(jī)光學(xué)器件(12 )前方穿過(guò)光束腰部(20 )或反轉(zhuǎn)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，在所述光束腰部(20)或所述反轉(zhuǎn)點(diǎn)的區(qū)域中設(shè)有用于防止散射光的光闌(22)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述鏡元件(15)在所述光路(41)中設(shè)置在所述透鏡(14a，14b，14c，14d ;28)前方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述攝像機(jī)光學(xué)器件具有主光學(xué)器件(14)和在所述主光學(xué)器件(14)前方設(shè)置的次光學(xué)器件(15)，其中，所述主光學(xué)器件(14)具有所述至少一個(gè)透鏡元件(14a，14b，14c, 14d)和一個(gè)透鏡框(24)，并且所述次光學(xué)器件(15)具有所述鏡元件(15)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述鏡元件(30)與至少一個(gè)透鏡元件(28)組合地構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述透鏡元件(30)中的至少一個(gè)至少部分地構(gòu)造為所述至少一個(gè)透鏡元件(28)的一個(gè)面區(qū)域(28c)的反射鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述透鏡元件(28)具有用于構(gòu)造所述鏡元件(30)的反射面區(qū)域(28c)、光入射面(28a)和不平行于所述光入射面(28a)的光出射面(28b)。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，所述鏡元件(15)使所述光軸(A，B)轉(zhuǎn)向大于90°的角(α)。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)(6)，其特征在于，設(shè)有用于相對(duì)于所述至少一個(gè)透鏡元件(14a，14b，14c, 14d)和/或相對(duì)于所述圖像傳感器(10)來(lái)調(diào)節(jié)所述鏡元件(15)的調(diào)節(jié)裝置(32)。
13.—種車輛(I )，所述車輛至少具有: 窗玻璃(2)； 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)(6)，所述攝像機(jī)借助攝像機(jī)保持裝置(7)定位在所述車輛(I)內(nèi)部并且設(shè)置用于穿過(guò)所述窗玻璃(2 )成像設(shè)置在所述車輛(I)外部的檢測(cè)區(qū)域(18);其中，在所述攝像機(jī)(6)與車窗玻璃(2)之間的光路(41)中或者在所述車窗玻璃(2)中構(gòu)造有光束腰部(20)或反轉(zhuǎn)點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛(I)，其特征在于，所述攝像機(jī)(6)的光軸(A ;B)通過(guò)所述攝像機(jī)(6)的鏡元件(15，30)分為具有不等于180°的角的第一部分軸和第二部分軸(A、B)，其中，所述第二部分軸(B)延伸穿過(guò)所述前窗玻璃(2)，其中，所述光束腰部(20)構(gòu)造在所述第二部分軸(B)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的車輛(1)，其特征在于，所述窗玻璃是所述車輛(I)的前窗玻璃 (2)。
【文檔編號(hào)】B60R11/04GK104071084SQ201410115462
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】U·塞格, N·鮑爾, C·赫爾特 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司