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Patent Searching and Data


Title:
ARRANGEMENT FOR OPTICAL SENSORS WITH EFFECT ON THE VIEWING ANGLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/091692
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an image sensor adjusting device (10) for an imaging system (20), to an imaging system (20) for rotating an image sensor (1), to an imaging system (20) with a rotated image sensor (1), to the arrangement of an image sensor (1) in a housing (24) of an imaging system (20), to a computer program product, to an imaging system (20) comprising a computer (40), to the use of an imaging system (20) according to the invention, to a method for increasing the viewing field (22) of an imaging system (20), and to a camera of a vehicle assistance system of a vehicle (30) which can be operated in an automated manner.

Inventors:
STOHR ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/077731
Publication Date:
May 16, 2019
Filing Date:
October 11, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
H04N5/225
Foreign References:
US20030164880A12003-09-04
DE19720200A11997-11-20
US20050206736A12005-09-22
DE102006020023A12007-07-12
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Bildsensorstelleinrichtung (10) für ein Abbildungssystem (20), das ein Gehäuse (24) und einen in dem Gehäuse (24) angeordneten Bildsensor (1 ) aufweist, mit

- einem Stellglied (11 ), das ausgeführt ist, den Bildsensor (1 ) bei einer gleichbleibenden Ausrichtung des Gehäuses (24) in eine Drehung um einen Drehwinkel (2) zu versetzen.

2. Bildsensorstelleinrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- das Stellglied (11 ) ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, ganz besonders vorzugsweise ein miniaturisierter Elektromotor, ist und

- die Bildsensorstelleinrichtung (10) eine Steuerung (12) aufweist, die ausgeführt ist, das Stellglied (11 ) zur Ausführung der Drehung um den Drehwinkel (2) anzusteuern.

3. Bildsensorstelleinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsensorstelleinrichtung (10) ausgeführt ist, den Bildsensor (1) derart zu drehen, dass nach der Drehung eine Diagonale (5) des Bildsensors (1 ) horizontal angeordnet ist.

4. Abbildungssystem (20) mit

- einem Gehäuse (24),

- einem in dem Gehäuse (24) angeordneten Bildsensor (1 ) und

- einer Bildsensorstelleinrichtung (10), wobei

- die Bildsensorstelleinrichtung (10) ausgeführt ist, den Bildsensor (1) bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses (24) zur Vergrößerung eines Sichtfeldes (22) des Abbildungssystems (20) zu drehen.

5. Abbildungssystem (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsensorstelleinrichtung (10) eine Bildsensorstelleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.

6. Abbildungssystem (20) mit

- einem Gehäuse (24) und

- einem in dem Gehäuse (24) angeordneten Bildsensor (1 ), - wobei eine Aufnahmefläche (4) des Bildsensors (1 ) um eine Drehachse (3) um einen Drehwinkel (2) gedreht ist.

7. Anordnung eines Bildsensors (1 ) in einem Gehäuse (24) eines Abbildungssystems (20),

- wobei eine Aufnahmefläche (4) des Bildsensors (1 ) um eine Drehachse (3) um einen Drehwinkel (2) gedreht ist

zur Vergrößerung eines Sichtfeldes (22) des Abbildungssystems (20).

8. Computerprogrammprodukt, das ausgeführt ist, in einen Speicher (41) eines Computers (40) geladen zu werden und das Softwarecodeabschnitte aufweist, mit denen eine durch eine Drehung eines in einem Gehäuse (24) angeordneten Bildsensors (1 ), bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses (24), entstandene Verzerrung einer Abbildung eines Abbildungssystems (20) korrigiert wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf dem Computer (40) läuft.

9. Abbildungssystem (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 mit einem Computer (40), auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8 läuft.

10. Verwendung eines Abbildungssystems (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 oder 9 für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug (30) als Kamera eines Fahrerassistenzsystems.

11. Verfahren zur Vergrößerung eines Sichtfeldes (22) eines Abbildungssystems (20) mit einem Gehäuse (24) und einem in dem Gehäuse (24) angeordneten

Bildsensor (1 ), wobei der Bildsensor (1 ) in Abhängigkeit eines Drehwinkels (2) bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses (24) gedreht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens eine Bildsensorstelleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem (20) ein Abbildungssystem (20) nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 9 ist.

14. Kamera eines Fahrerassistenzsystems eines automatisiert betreibbaren Fahrzeuges (30), wobei ein Bildsensor (1 ) der Kamera nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 gedreht ist.

Description:
Arrangement für optische Sensoren mit Auswirkung auf den Sichtwinkel

Die Erfindung betrifft eine Bildsensorstelleinrichtung für ein Abbildungssystem nach Anspruch 1 , ein Abbildungssystem nach Anspruch 4, ein Abbildungssystem nach Anspruch 6, eine Anordnung eines Bildsensors in einem Gehäuse eines Abbildungssystems nach Anspruch 7, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8, ein Abbildungssystem mit einem Computer nach Anspruch 9, eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems nach Anspruch 10, ein Verfahren zur Vergrößerung eines Sichtfeldes eines Abbildungssystems nach Anspruch 11 und eine Kamera eines Fahrerassistenzsystems eines automatisiert betreibbaren Fahrzeuges nach Anspruch 14.

Optische Sensoren, zum Beispiel Bildsensoren, mit Weitwinkel- oder Fischaugen- Sichtfeldern führen zu einer zirkulär begrenzten Abbildung einer erfassten Umgebung auf der Ebene des Sensors. Mittels einer entsprechenden Kombination aus Optik und Kamera kann von einem Bildsensor der gesamte Kreis, ein Ausschnitt des Kreises oder ein vollständiges Rechteck aus der Kreisfläche eines Abbildes einer Linse der Optik, ein sogenanntes Linsenabbild, ausgeschnitten werden. Jede Variante führt zu einer typischen Pixeldichte. Im Sinne der Erfindung ist die horizontale Pixeldichte der Quotient aus Anzahl der Pixel in der Breite auf dem Sensor und Breite der erfassten Fläche aus der abgebildeten Welt. Entsprechend ist die vertikale Pixeldichte der Quotient aus Anzahl der Pixel in der Höhe auf dem Sensor und Höhe der erfassten Fläche aus der abgebildeten Welt. Breite, Höhe und Länge bezeichnen die jeweilige Ausdehnung in Richtung der Breite, Höhe und Länge eines Objekts. Die Wahl einer jeden Variante ist jeweils ein gewisser Kompromiss zwischen der erfassten Fläche und der systembedingt erreichten Winkelauflösung im Sinne der Pixeldichte.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, wahlweise die erfasste Fläche und/oder zugleich die erreichte Pixeldichte im Vergleich zu einer identischen Paarung aus Sensor und Optik und einen Sichtbereich zu verbessern. Die Aufgabe wird gelöst mit einer erfindungsgemäßen Bildsensorstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einem Abbildungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 4, einem Abbildungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6, einer Anordnung eines Bildsensors mit den Merkmalen des Anspruchs 7, einem Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 8, einem Abbildungssystem mit einem Computer mit Merkmalen des Anspruchs 9, einer Verwendung eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 10, einem Verfahren zur Vergrößerung eines Sichtfeldes mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und einer Kamera eines Fahrerassistenzsystems eines automatisiert betreibbaren Fahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 14.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Bildsensorstelleinrichtung für ein Abbildungssystem, das ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten Bildsensor aufweist, weist ein Stellglied auf, das ausgeführt ist, den Bildsensor bei einer gleichbleibenden Ausrichtung des Gehäuses in eine Drehung um einen Drehwinkel zu versetzen.

Ein Bildsensor ist eine Vorrichtung zur Aufnahme von Abbildern aus Licht auf elektrischem oder mechanischem Wege. Ein Beispiel für einen Bildsensor ist ein Active Pixel Sensor, der auf CMOS-Technik, das heißt Complementary Metal-Oxide- Semiconductor, basiert. Ein Active Pixel Sensor ist ein Halbleiterdetektor zur Lichtmessung, bei dem jedes Bildelement eine Verstärkerschaltung zum Signalauslesen enthält. In der digitalen Fotografie werden vorzugsweise rechteckförmige Active Pixel Sensoren verwendet mit einer Bilddiagonale von 27 mm bis 28 mm. Weitere verwendete Formate haben eine Bilddiagonale von 21 ,633 mm, die sogenannten Four- Thirds Sensoren, oder eine Bilddiagonale von 43,267 mm, dem sogenannten Vollformat, das dem Kleinbildformat von Rollfilmen entspricht. Bildsensoren haben vorzugsweise ein rechteckiges Format. Eine Bildsensorstelleinrichtung ist eine mechanische und/oder elektronische Einrichtung, um einen Bildsensor aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung zu versetzen.

Ein Abbildungssystem projiziert mit Hilfe von optischen Verfahren ein Lichtbild auf ein lichtempfindliches Medium. Das lichtempfindliche Medium kann ein Rollfilm sein, aus dem durch das fotografische Verfahren dauerhafte Lichtbilder, z.B. Diapositiv, Filmbild oder Papierbild, hergestellt werden. Das lichtempfindliche Medium kann aber auch ein Bildsensor sein, der durch ein digitales Verfahren das Lichtbild in elektronische Daten umwandelt und dauerhaft speichert.

Ein Abbildungssystem weist neben dem lichtempfindlichen Medium ein Gehäuse und vorteilhafterweise ein sammelndes optisches System zur Erzeugung einer optischen Abbildung eines Gegenstandes auf, zum Beispiel ein Objektiv, das eine Anordnung von mehreren Linsen aufweisen kann. Eine Linse erzeugt ein Abbild eines erfassten Objekts auf einer Aufnahmefläche des lichtempfindlichen Mediums. Eine Aufnahmefläche des Bildsensors ist die Fläche, auf der die lichtempfindlichen Elemente des Bildsensors angeordnet sind. Eine Kamera mit Objektiv ist beispielsweise ein Abbildungssystem.

Ein Stellglied ist ein mechanisches und/oder elektronisches Element zum Weiterleiten einer Stellbewegung der Bildsensorstelleinrichtung.

Mit der erfindungsgemäßen Bildsensorstelleinrichtung kann eine Aufnahmefläche des Bildsensors durch die Drehung des Bildsensors verschiedene Bereiche eines Linsenabbildes des Abbildungssystems erfassen bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses des Abbildungssystems. Insbesondere für feststehende, fest verbaute, fix angeordnete Abbildungssysteme, zum Beispiel eine hinter einer Windschutzscheibe eines Fahrzeuges verbaute Kamera eines Fahrerassistenzsystems, lassen sich dabei bei gleicher Auflösung Objekte, die ohne eine Drehung außerhalb des Sichtfeldes des Abbildungssystems liegen würden, erfassen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellglied ausgeführt, den Bildsensor in einer Bildebene zu verschieben. Damit lassen sich bei gleicher Auflösung Objekte, die ohne eine Verschiebung außerhalb des Sichtfeldes des Abbildungssystems liegen würden, erfassen. Vorzugsweise ist das Stellglied ausgeführt, eine Drehung und eine Verschiebung des Bildsensors zu kombinieren.

Vorteilhafterweise ist das Stellglied ein Motor, vorzugsweise ein Elektromotor, ganz besonders vorzugsweise ein miniaturisierter Elektromotor und die Bildsensorstelleinrichtung weist eine Steuerung auf, die ausgeführt ist, das Stellglied zur Ausführung der Drehung um den Drehwinkel anzusteuern.

Eine weitere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Stellglied ein mechanisches Stellglied ist und an eine Benutzerschnittstelle gekoppelt ist.

Mit der Erfindung kann eine vorteilhafte Fixierung des Bildsensors auch ohne ein Stellglied erreicht werden, beispielsweise durch eine statische Anordnung des Bildsensors.

Ein Motor ist eine Maschine, die Energie in mechanische Arbeit umwandelt, und weist vorzugsweise eine Welle, das heißt ein Maschinenelement zum Weiterleiten von Drehbewegungen und/oder Drehmomenten, auf, die von dem Motor in Rotation versetzt wird, um eine Vorrichtung anzutreiben. Ein Elektromotor ist ein Motor, der elektrische Energie in mechanische Arbeit umwandelt. Miniaturisierung bezeichnet eine Verkleinerung von Strukturen unter Beibehaltung der Funktion und vorzugsweise der Form. Ein miniaturisierter Elektromotor kann vorteilhafterweise einfach in das Gehäuse des Abbildungssystems angeordnet werden, um den Bildsensor zu drehen. Die elektrische Energie kann der miniaturisierte Elektromotor von einer Batterie des Abbildungssystems beziehen.

Mit der Steuerung kann ein vorgegebener Drehwinkel, den die Bildsensorstelleinrichtung z.B. über eine Eingabeschnittstelle erhält, in ein Signal, vorzugsweise ein elektrisches Signal, umgewandelt werden zur Ansteuerung des Motors. Eine Schnittstelle ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, z.B. Daten oder physikalischen Größen, z.B. elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Der Austausch kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen. Eine Schnittstelle kann zwischen Software und Software, Hardware und Hardware sowie Software und Hardware und Hardware und Software bestehen.

Der Drehwinkel kann dabei auch händisch über die Eingabeschnittstelle eingestellt werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildsensorstelleinrichtung ausgeführt, den Bildsensor derart zu drehen, dass nach der Drehung eine Diagonale des Bildsensors horizontal angeordnet ist. Bei einem rechteckigen Bildsensor ergibt sich die Länge der Diagonalen aus der Wurzel der Summe aus dem Quadrat der Länge und dem Quadrat der Breite des Bildsensors. Daher ist die Diagonale länger als die Länge des Bildsensors und länger als die Breite des

Bildsensors. Dadurch werden der horizontale Bildwinkel und damit das Sichtfeld erweitert.

Das Sichtfeld ist das Objekt seitige Volumen, das erfasst, das heißt mit dem Abbildungssystem ausreichend scharf abgebildet, werden kann. Der Bildwinkel ist der Winkel im Objekt seitigen Raum, der durch die Ränder des Bildsensors begrenzt wird und von einer Brennweite einer Linse des Abbildungssystems abhängt. Der horizontale Bildwinkel ergibt sich aus der horizontalen Bildsensorbreite. Der vertikale Bildwinkel ergibt sich aus der vertikalen Bildsensorhöhe.

Das erfindungsgemäße Abbildungssystem weist ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Bildsensor und eine Bildsensorstelleinrichtung auf, wobei die Bildsensorstelleinrichtung ausgeführt ist, den Bildsensor bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses zur Vergrößerung eines Sichtfeldes des Abbildungssystems zu drehen. Dadurch kann vorteilhafterweise der horizontale und der vertikale Bildwin- kel des Abbildungssystems und damit das Sichtfeld des Abbildungssystems vergrößert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Bildsensorstelleinrichtung ausgeführt, den Bildsensor in einer Bildebene zu verschieben. Vorzugsweise ist die Bildsensorstelleinrichtung ausgeführt, eine Drehung und eine Verschiebung des Bildsensors zu kombinieren.

Vorzugsweise ist die Bildsensorstelleinrichtung eine erfindungsgemäße Bildsensorstelleinrichtung.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Abbildungssystem weist ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten Bildsensor auf, wobei eine Aufnahmefläche des

Bildsensors um eine Drehachse, vorzugsweise parallel zu einer optischen Achse des Abbildungssystems, um einen Drehwinkel gedreht ist.

Die optische Achse ist die Symmetrieachse des Abbildungssystems.

Mit dem erfindungsgemäßen Abbildungssystem lassen sich Randbereiche des Linsenabbildes vorteilhafterweise abbilden.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem eine Linse oder ein System von Linsen auf. Dabei ist hinsichtlich der Größe des Sichtfeldes eine Linse vorteilhafterweise eine Weitwinkel- oder eine Fischaugen-Linse.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung eines Bildsensors in einem Gehäuse eines Abbildungssystems ist eine Aufnahmefläche des Bildsensors um eine Drehachse, vorzugsweise parallel zu einer optischen Achse des Abbildungssystems, um einen Drehwinkel gedreht zur Vergrößerung eines Sichtfeldes des Abbildungssystems.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist ausgeführt, in einen Speicher eines Computers geladen zu werden und weist Softwarecodeabschnitte auf, mit denen eine durch eine Drehung eines in einem Gehäuse angeordneten Bildsensors, bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses, entstandene Verzerrung einer Abbildung eines Abbildungssystems korrigiert werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf dem Computer läuft.

Computerprogrammprodukte umfassen in der Regel eine Folge von Befehlen, durch die die Hardware bei geladenem Programm veranlasst wird, ein bestimmtes Verfahren durchzuführen, das zu einem bestimmten Ergebnis führt. Wenn das betreffende Programm auf einem Computer zum Einsatz kommt, ruft das Computerprogramm einen technischen Effekt hervor, nämlich eine Entzerrung einer Abbildung, die aufgrund einer Drehung des Bildsensors bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses entstanden ist.

Dabei ist ein Computer einer Einrichtung zum Verarbeiten von Daten, die mittels programmierbarer Rechenvorschriften Daten verarbeiten kann.

Ein Speicher ist ein Medium für die Sicherung von Daten.

Software ist ein Sammelbegriff für Programme und zugehörige Daten. Das Komplement zur Software ist Hardware. Hardware bezeichnet die mechanische und elektronische Ausrichtung eines datenverarbeitenden Systems.

Das technische Problem, eine durch eine Drehung eines in einem Gehäuse angeordneten Bildsensors bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses entstandene Verzerrung einer Abbildung eines Abbildungssystems zu korrigieren, wird durch das Computerprogramm dadurch technisch gelöst, dass mittels der Softwarecodeabschnitte beispielsweise ein Mapping in einem 3D-Raum erfolgt, in dem Verzerrungen ausgeglichen werden können.

Erfindungsgemäß weist ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem einen Computer auf, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt läuft. Damit kann eine Verzerrung bereits durch das Abbildungssystem korrigiert werden. Der Computer weist vorteilhafterweise einen Bildprozessor mit Mehr-Kern-Prozessor Architektur auf. Ein Prozessor ist ein programmierbares Rechenwerk. Zum Beispiel sind eine Central Processing Unit oder eine Graphics Processing Unit, die mehrere Rechnungen parallel ausführen kann, jeweils ein Prozessor.

Erfindungsgemäß wird ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug als Kamera eines Fahrerassistenzsystems verwendet.

Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das über eine technische Ausrüstung verfügt, die zur Bewältigung einer Fahreraufgabe, einschließlich Längsund Querführung, das jeweilige Fahrzeug nach Aktivierung einer entsprechenden automatischen Fahrfunktion, insbesondere einer hoch- oder vollautomatisierten Fahrfunktion nach der Norm SAEJ3016, mit einer Fahrzeugsteuerungseinrichtung steuern kann. Ein teil-automatisiert betreibbares Fahrzeug kann bestimmte Fahraufgaben übernehmen. Ein voll-automatisiertes Fahrzeug ersetzt den Fahrer. Ein reines Assistenzsystem assistiert den Fahrer bei der Durchführung einer Fahraufgabe.

Ein Fahrerassistenzsystem, im Englischen auch als Advanced Driver Assistance System bezeichnet, ist ein System, das den Fahrer zur Bewältigung von Fahraufgaben unterstützt.

Eine Kamera eines Fahrerassistenzsystems ist fest in dem Fahrzeug verbaut und kann nicht gedreht werden. Daher ist eine Drehung des Bildsensors bei gleichbleibender Ausrichtung der Kamera oder ein bereits gedrehter Bildsensor vorteilhaft, um eine neue Verteilung des Sichtbereiches zu erreichen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vergrößerung eines Sichtfeldes eines Abbildungssystems mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Bildsensor wird der Bildsensor in Abhängigkeit eines Drehwinkels bei gleichbleibender Ausrichtung des Gehäuses gedreht.

Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens eine erfindungsgemäße

Bildsensoreinstellrichtung verwendet. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist das Abbildungssystem ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem.

Die erfindungsgemäße Kamera eines Fahrerassistenzsystems eines automatisiert betreibbaren Fahrzeuges weist einen Bildsensor auf, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gedreht ist. Die durch eine Drehung des Bildsensors erreichte Verteilung des Sichtbereiches ist in vielen Fällen asymmetrisch. Dadurch kann eine Präferenz geformt werden, z.B. im Einsatz für Schilder oder Ampelsignale, die sich häufig stark rechts, insbesondere für Länder mit Rechtsverkehr, oder für Länder mit Linksverkehr stark links vom Fahrzeug befinden.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen: ein Ausführungsbeispiel eines Bildsensors, ein Ausführungsbeispiel eines gedrehten Bildsensors, ein Ausführungsbeispiel eines Abbildungssystems mit einem Ausführungsbeispiel einer Bildsensorstelleinrichtung,

ein Ausführungsbeispiel einer Bildsensorstelleinrichtung, ein Ausführungsbeispiel eines automatisiert betreibbaren Fahrzeuges mit einem Ausführungsbeispiel eines Abbildungssystems,

eine jeweilige Kombination aus Bildsensor und Linse mit Verlauf der nutzbaren Pixelanzahl bei gleicher Abbildgröße,

eine schematische Darstellung der nutzbaren Pixelanzahl für die jeweilige Kombination der Fig. 5A - 5D, eine jeweilige Kombination aus Bildsensor und Linse mit Verlauf der nutzbaren Pixelanzahl bei gleicher Bildsensorgröße, eine schematische Darstellung der nutzbaren Pixelanzahl für die jeweilige Kombination der Fig. 7A - 7D, und Fig. 9A - 9C ein Ausführungsbeispiel für eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Bildsensorstelleinrichtung oder eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems für reale Szenarien.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern selbe oder funktionsähnliche Bezugsteile. In den jeweiligen Figuren sind jeweils die relevanten Bezugsteile beziffert.

Fig. 1A zeigt einen Bildsensor 1 mit einer Aufnahmefläche 4. Bezüglich eines Strahleneinfalls in ein Abbildungssystem 20 können vor der Aufnahmefläche 4 verschiedene Filter, zum Beispiel Sperrfilter für infrarotes oder ultraviolettes Licht, angeordnet sein. Hinter den Filtern kann eine Mikrolinsenstruktur Schicht angeordnet sein zur Bündelung des einfallenden Lichts. Daran schließt sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Bildsensoren 1 ein Farbfilter an. Bei einem Bildsensor 1 , der nach Front Side Illumination, also einer frontseitigen Belichtung, konstruiert ist, folgen dann die Photodioden als lichtempfindliche Bauteile.

Der Bildsensor 1 hat ein rechteckiges Format und weist eine Bildsensorbreite 7 und eine Bildsensorhöhe 8 und eine Diagonale 5 auf. Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung des Bildsensors 1 in einem Abbildungssystem 20 verläuft die Bildsensorbreite 7 horizontal.

Fig. 1 B zeigt den Bildsensor 1 , der um einen Drehwinkel 2 um eine Drehachse 3, die senkrecht auf der Aufnahmefläche 4 steht, gedreht ist. Der Bildsensor 1 in Fig.l B ist derart gedreht, dass die Diagonale 5 horizontal angeordnet ist. Dadurch sind ein horizontaler Bildwinkel 6 und damit ein Sichtfeld 22 vergrößert. Da die Diagonale 5 länger als die Bildsensorbreite 7 ist, ist im Vergleich zu Fig. 1 A der horizontale Bildwinkel des Bildsensors 1 in Fig. 1 B größer.

Fig. 2 zeigt ein Abbildungssystem 20 mit einem Gehäuse 24. Das Gehäuse 24 weist eine Rückwandfläche 25 auf. An die Rückwandfläche 25 angrenzend ist der

Bildsensor 1 angeordnet. Das Abbildungssystem 20 ist rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse 27 aufgebaut. Die optische Achse 27 ist die optische Achse einer Linse 21. Der Bildsensor 1 steht in Wirkverbindung mit einer Bildsensorstelleinrich- tung 10, die ein Stellglied 11 aufweist. Die Bildsensorstelleinrichtung 10 ist ein miniaturisierter Elektromotor und das Stellglied 11 ist eine Welle dieses Motors, die den Bildsensor 1 in eine Drehung versetzt. Die Linse 21 des Abbildungssystems 20 hat eine Brennweite 9 und einem Brennpunkt 23. Ein Sichtfeld 22 des Abbildungssystems 20 wird durch den horizontalen Bildwinkel 6 begrenzt.

Fig. 3 zeigt die Bildsensorstelleinrichtung 10 im Detail. Das Stellglied 11 wird von einer Steuerung 12 angesteuert. Die Steuerung 12 erhält von einer Eingabeschnittstelle 13 einen vorgegebenen Drehwinkel 2. Die Eingabeschnittstelle 13 kann eine mechanische Einrichtung, zum Beispiel ein Drehrad, das mit dem Stellglied 11 in Wirkverbindung steht und händisch gedreht werden kann zum Einstellen des Drehwinkels 2, oder eine digitale Einrichtung sein, über die ein Wert für den Drehwinkel 2 eingegeben wird. Die Steuerung 12 wandelt die über die Eingabeschnittstelle 13 erhaltene Eingabe in ein Signal um, mit dem das Stellglied 11 angesteuert wird.

Fig. 4 zeigt ein automatisiert betreibbares Fahrzeug 30, das ein Abbildungssystem 20 aufweist. Das Abbildungssystem 20 ist eine Kamera eines Fahrerassistenzsystems. Diese Kamera ist an einer Windschutzscheibe 31 des Fahrzeuges 30 fest montiert und weist einen Bildsensor 1 auf, der mit der Bildsensorstelleinrichtung 10 gedreht werden kann. Die Kamera weist einen Computer mit einem Speicher 41 auf, auf dem neben beispielsweise Reduzierung von Rauschen, Bildskalierung und Gamma Korrektur ein Computerprogrammprodukt läuft zur Korrektur einer durch die Drehung des Bildsensors 1 entstandenen Verzerrung, wenn das Computerprogrammprodukt in den Speicher 41 geladen ist.

In Fig. 5A überdeckt die Aufnahmefläche 4 des Bildsensors 1 ein Linsenabbild 26 vollständig. In Fig. 5B wird das Linsenabbild 26 nur teilweise von der Aufnahmefläche 4 des Bildsensors überdeckt. In Fig. 5C ist die Aufnahmefläche 4 des Bildsensors vollständig innerhalb des Linsenabbildes 26 angeordnet. Fig. 5D unterscheidet sich von Fig. 5C dadurch, dass die Aufnahmefläche 4 des Bildsensors 1 gedreht ist. Von Fig. 5A an bis Fig. 5C wird die Größe der Aufnahmefläche 4 und damit des

Bildsensors 1 kleiner. In Fig. 5D ist die Größe der Aufnahmefläche 4 und des

Bildsensors 1 gleich der in Fig. 5C. Das Linsenabbild 26 bleibt bei den Fig. 5A bis 5D gleich groß. Durch die Verringerung der Größe des Bildsensors 1 verringert sich die Pixeldichte von Fig. 5A an bis Fig. 5C.

Die zu der jeweiligen Figur der Fig. 5A bis Fig. 5D zugehörige nutzbare Pixelanzahl ist in der jeweiligen Figur der Fig. 6A bis 6D gezeigt.

Die Fig. 7A bis 7D weisen jeweils dieselbe Größe des Bildsensors 1 auf. Unterschiedlich ist die Größe des Linsenabbildes 26. Wie in Fig. 5A bis 5C verringert sich in Fig. 7A bis 7C die Pixeldichte und damit die Auflösung.

Die zu der jeweiligen Figur der Fig. 7A bis Fig. 7D zugehörige nutzbare Pixelanzahl ist in der jeweiligen Figur der Fig. 8A bis 8D gezeigt.

Fig. 9A zeigt ein Ausgangsszenario. Der in dem Bildausschnitt links angeordnete Fußgänger und die in dem Bildausschnitt rechts angeordnete Ampel sind schwer erkennbar, weil sie in einem Randbereich des Aufnahmeformats liegen. Die Fläche der Ampelfarbe in der realen Welt hat auf der Aufnahmefläche 4 des Bildsensors 1 eine Größe von 8 Pixel x Pixel. In Fig. 9B ist der Öffnungswinkel der Linse im Vergleich zu Fig. 9A vergrößert. Der in dem Bildausschnitt links angeordnete Fußgänger und die in dem Bildausschnitt rechts angeordnete Ampel sind nun erkennbar, aber die Auflösung ist reduziert. Die Fläche der Ampelfarbe in der realen Welt hat auf der Aufnahmefläche 4 des Bildsensors 1 nun eine Größe von 6 Pixel x Pixel. In Fig. 9C ist der Bildsensor 1 derart verdreht, dass in dem linken Randbereich der Fußgänger und in dem rechten Randbereich die Ampel jeweils besser erfasst wird als in Fig.9A. Die Fläche der Ampelfarbe in der realen Welt hat auf der Aufnahmefläche 4 des

Bildsensors 1 jetzt wieder eine Größe von 8 Pixel x Pixel. Damit sind die Objekte besser erkennbar bei gleichbleibender Auflösung relativ zu Fig. 9A. Bezugszeichen Bildsensor

Drehwinkel

Drehachse

Aufnahmefläche

Diagonale

Bildwinkel

Bildsensorbreite

Bildsensorhöhe

Brennweite

Bildsensorstelleinrichtung

Stellglied

Steuerung

Eingabeschnittstelle

Abbildungssystem

Linse

Sichtfeld

Brennpunkt

Gehäuse

Rückwandfläche

Linsenabbild

optische Achse

Fahrzeug

Windschutzscheibe

Computer

Speicher