專利名稱：用于檢測車窗的車窗狀態的攝像機裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于檢測車窗的車窗狀態的攝像機裝置。補充地，設有一種具有所述攝像機裝置的車輛以及一種用于求得車窗的狀態的方法。
背景技術：
用于透過車輛的、尤其是機動車的車窗來檢測車輛周圍環境的攝像機裝置尤其是用在駕駛員輔助系統中，例如用在夜視系統的范圍內或者用作警告系統。為此，這樣的攝像機裝置被構造為尤其可以檢測機動車前方在行駛方向上的空間。此外，使用這樣的攝像機裝置用于次要功能、尤其是用于求得車窗的車窗狀態是已知的。在DE 10 2004 015 040 Al中示出了一種這樣的用于透過車窗檢測車輛周圍環境的攝像機裝置，所述攝像機裝置除主要功能、如夜視支持和/或車道偏離警告和/或交通標志識別和/或倒車輔助外還提供雨水傳感器形式的次要功能。為此，所述攝像機裝置具有輻射源，其中，由所述輻射源發出的光輻射首先可耦合輸入到車窗中并且然后耦合輸出，其中，所述光輻射的耦合輸出部分可由所述攝像機裝置的攝像機的圖像傳感器檢測到。由輻射源發出的輻射被如此耦合輸入到車窗中，使得所述輻射在車窗的未潤濕狀態下在車窗的內部全反射到耦合輸出的位置。在車窗被雨水潤濕的情況下，所述耦合輸入的輻射的全反射部分減少。根據由輻射源發出的輻射的通過這種方式減小的強度，可以借助于所述攝像機裝置求得車窗的潤濕程度。為了輻射源不干擾借助同一圖像傳感器執行的車輛周圍環境檢測，圖像傳感器劃分成用于檢測車輛周圍環境的第一子區域和用于檢測由輻射源發出的輻射的第二子區域，其中，通過使用光闌防止這些區域的重疊。DE 102 01 522 Al公開了用于透過車窗檢測車輛周圍環境的另一攝像機裝置。除主要功能、如檢測對象以外，所述攝像機裝置還包括次要功能、如例如通過車窗上的雨滴檢測視野妨礙。所述攝像機裝置具有聚焦到外部區域上的攝像機。通過測量借助于攝像機的圖像傳感器檢測的圖像的模糊來求得所述視野妨礙。在車輛周圍環境過少地包含對比度的情況下，例如在夜間，可以短時間地開啟車窗照明。于是，可由照射光的散射探測視野妨礙。 如果探測到視野妨礙，則可以采取適當的措施，例如開啟車窗雨刷器或開啟車窗加熱裝置。
發明內容
因此，根據本發明在借助由輻射源發出的第二光輻射的不同照射的情況下接收和分析圖像傳感器的測量。尤其是，可以在開啟輻射源的情況下、即在通過第二輻射進行照射的情況下接收第一測量，并且在關閉的或在強度方面減小的第二輻射的情況下接收第二測量，并且將圖像傳感器的圖像信號相互比較。在兩種測量中，有利地補充接收車輛周圍環境的第一光輻射，從而圖像信號獲得兩個輻射的信息。由于損壞、由于污染或者由于覆蓋、尤其是由于雨水潤濕，使車窗的車窗狀態改變。如果在這樣改變的狀態下通過輻射源以第二光輻射照射車窗，則這導致借助圖像傳感器攝取的圖像的改變，其中，所述圖像與在以更小強度或者根本不用第二光輻射照射車窗的情況下的圖像相比含有附加的信息。尤其是通過在第一狀態中或在第一測量中發出的圖像信號與在第二狀態中或在第二測量中發出的圖像信號的比較，可以求得車窗的車窗狀態，例如車窗通過雨水潤濕的強度。例如可以通過攝像機裝置的分析處理單元進行這些圖像信息的比較。如此求得的車窗狀態可以用于措施的引導，例如開啟車窗雨刷器。本發明的一個有利的改進方案規定借助于圖像傳感器的至少一個子區域可共同檢測第一光輻射和第二光輻射。優選地，借助整個圖像傳感器可共同檢測第一光輻射和第二光輻射。因此，可以充分利用整個圖像傳感器來檢測車輛環境以及用于求得車窗狀態。為了確保借助圖像傳感器攝取的車輛環境的圖像信息不受輻射源的第二光輻射干擾，優選地不在圖像傳感器的每個圖像攝取循環周期中激活輻射源，而是例如僅僅在每第η個圖像攝取循環周期中激活輻射源。尤其是可以根據情況匹配通過第二光輻射照射車窗的頻率、持續時間和/或亮度，例如根據外部光照度來選擇。因此，在夜間，可以比白天更頻繁地激活輻射源，以便在白天確保車輛環境的高圖像檢測率。本發明的另一有利的改進方案規定在不存在第二光輻射的情況下曝光圖像傳感器的第一子區域，并且借助第二光輻射曝光圖像傳感器的第二子區域。例如，可以在圖像傳感器的第一子區域的曝光結束時才開啟輻射源。借助第一光輻射和第二光輻射共同曝光圖像傳感器的第二子區域。這樣的圖像檢測尤其是可用于能夠實現像素/像點的在時間上錯開的曝光的圖像傳感器。
圖1示出第一實施方式的攝像機裝置的剖面圖；以及圖2示出第二實施方式的攝像機裝置的剖面圖。在附圖中，相同或彼此相應的組件設有相同的附圖標記。
具體實施例方式圖1示意性地示出用于檢測車窗的車窗狀態的攝像機裝置16的第一實施方式。攝像機裝置16包括具有僅僅簡略示出的攝像機殼體11的攝像機2，所述攝像機2 在未詳細示出的車輛的車輛內部空間中設置在車窗1、在此為擋風玻璃上。攝像機2包括圖像傳感器4和設置在圖像傳感器4前面的、在此通過透鏡表示的攝像機光學器件12。圖像傳感器4是基于半導體構造的，尤其是構造為CMOS傳感器或CXD傳感器，并且輸出圖像信號Si。此外，攝像機裝置16具有用于接收和分析處理圖像信號Sl的分析處理單元10。 攝像機2被如此設置，使得由車輛周圍環境產生的第一光輻射6可通過車窗1并且通過攝像機光學器件12由圖像傳感器4檢測。攝像機光學器件12的焦點優選位于無窮遠，從而車輛周圍環境在保證足夠的景深的情況下清晰地在圖像傳感器4上成像。此外，攝像機裝置16包括用于發出第二光輻射7的輻射源3。輻射源3例如具有一個或多個LED并且被如此設置在攝像機殼體11內或攝像機殼體11上，使得車窗1的至少一個區段A可由第二光輻射7照射，但是例如借助屏蔽元件13來防止第二光輻射7直接照射攝像機光學器件12和圖像傳感器4。車窗1的可借助輻射源3照射的區段A位于攝像機光學器件12的檢測范圍內，使得第二光輻射7的一部分可通過照射車窗1的區段A間接地由圖像傳感器4檢測。在所述實施例中照射車窗1的足夠大的區段A，使得借助于整個圖像傳感器4可共同檢測第一光輻射6以及第二光輻射7的一部分，其中，第二光輻射7的由圖像傳感器4檢測的份額取決于外部或位于外部的車窗表面9的狀態。如果車窗1受到污染，例如車窗表面9上的雨水滴8位于區段A的范圍內，則所述污染尤其是通過散射、反射和/或折射導致光輻射7的改變的光路和/或改變的光譜。因此，在通過輻射源3照射的狀態下由圖像傳感器4發出的圖像信號Sl與在車窗1未受污染并且未通過雨水潤濕的車窗1狀態下所接收的圖像信號Sl不同。在附圖中，清楚起見，省略了第二光輻射7的經散射或在界面上經反射的份額的示圖。輻射源3例如由分析處理單元10通過控制信號S2來控制。在此，根據本發明尤其是可以調節輻射源3的至少兩個狀態，在所述至少兩個狀態中輻射源3發出不同的兩個輻射7，也就是說，兩個輻射7尤其是在強度方面具有差別，但是替代地或附加地在光譜組成和/或角度分布和/或極性方面具有差別。在這兩個狀態下，分別借助攝像機2實施測量， 并且由分析處理單元10接收和分析處理攝像機2的圖像信號Si。在此，重要的是所獲取的圖像信號Sl與不同的測量的對應；在此，輻射源3也可以由另一控制單元通過控制信號S2 來控制，并且分析處理單元從所述控制單元獲得用于同步的相應信號；在這種情況下，另一控制單元與實施分析處理或評估的裝置的組合對應于圖1、2中所示的分析處理單元10。尤其是可以在輻射源3激活的情況下、即以被照射的區段A實施第一測量，并且在不照射區段A的情況下、尤其是在輻射源3關斷的情況下實施第二測量。對于在通過第二光輻射7照射車窗1的區段A的情況下的第一測量，在每第η個圖像攝取循環周期中在整個圖像攝取循環周期上開啟輻射源3，也就是說，輸出(至少)一幀，其中，11是> 1、優選大于10的數。在其余的圖像攝取循環周期中，禁用輻射源3。因此，每第η個圖像或幀的圖像信號Sl包括再現第一和第二光輻射6、7的疊加的圖像信息。其余的圖像包括在不存在第二光輻射7的情況下基于第一光輻射6的圖像信號Sl中的圖像信息，即在沒有通過第二光輻射7造成的干擾的情況下再現車輛周圍環境。此外，可以根據情況來匹配通過第二光輻射7照射車窗1的頻率、亮度和/或持續時間。因此，例如可以根據車輛周圍環境的光照度來提高或降低在通過第二光輻射7照射車窗1時攝取圖像的速率。此外，可以在激活輻射源3的情況下相繼地攝取多個圖像。這些措施尤其是在光照度差的情況下、例如在夜間是有利的，其中，可以爭取在沒有由第二光輻射7造成的干擾的情況下再現車輛周圍環境的圖像的較小圖像速率。輻射源3的亮度的變化是有利的，以便考慮第一光輻射6的亮度的變化，例如以便為了有利的分析處理而實現第一光輻射6與第二光輻射7的可識別的疊加，但避免過度輻射。在一種替代的實施方式中，不是在整個圖像攝取循環周期上、而是在僅僅一個時間段上激活輻射源3，由此導致借助第一光輻射6和第二光輻射7曝光圖像傳感器4的第一子區域，而在不存在第二光輻射7的情況下曝光第二子區域。對此，圖像傳感器4被構造成在時間上錯開地曝光或讀取像點/像素的圖像傳感器4。這樣的借助圖像傳感器4攝取的單個圖像因此含有如下圖像信息所述圖像信息不僅基于不存在第二光輻射7的情況下的第一光輻射6，而且基于與第二光輻射7疊加的第一光輻射6。為了檢測車輛周圍環境， 可以分析處理沒有受第二光輻射7影響的圖像信息。為了例如如以上所述那樣通過與在禁用車窗1的照射時的圖像信息的比較來確定車窗狀態，可以確定其他圖像信息。
圖2以示意圖示出根據本發明的攝像機裝置16’的第二實施例，所述攝像機裝置 16’具有用于檢測車窗1的車窗狀態的攝像機2’。根據第二實施例的攝像機裝置16’在基本要點方面相應于在圖1中示出的攝像機裝置16’的第一實施例，其中，以下僅僅深入探討區別。與第一實施方式不同，第二攝像機裝置16’除攝像機光學器件12外還具有攝像機附加光學器件，所述攝像機附加光學器件的焦點位于車窗1的區段A的范圍內，使得區段A在圖像傳感器4上清晰地成像。攝像機附加光學器件包括凹面鏡14和偏轉鏡15。凹面鏡14 位于攝像機光學器件12的檢測范圍內。此外，使車窗1的可借助輻射源3照射的區段A在圖像傳感器4的第二子區域恥上成像，其中，構成子區域fe的其余圖像傳感器4不可通過第二光輻射7照射。替代地，第二攝像機裝置可以與第一攝像機裝置類似地如此構造，使得為了檢測第一光輻射6和第二光輻射7而檢測整個圖像傳感器4。車窗1的區段A的聚焦尤其是能夠實現車窗1上的細節的分析，例如劃痕的檢測。可以與攝像機裝置16的第一實施例類似地實施圖像攝取和分析處理。替代地，攝像機光學附加器件也可以由其他光學元件構成或者包括其他光學元件、例如透鏡或光柵。
權利要求
1.用于檢測車窗(1)的車窗狀態的攝像機裝置(16，16’)，所述攝像機裝置至少具有攝像機(2，2’)，其具有用于檢測從車輛周圍環境發出的第一輻射(6)以及用于輸出圖像信號(Si)的圖像傳感器(4)；和輻射源(3)，其用于發出第二光輻射(7)，其中，可通過所述圖像傳感器(4)根據車窗狀態檢測所發出的第二光輻射(7)的至少一部分；其特征在于，攝像機裝置(16，16’ )被如此設置，使得可由所述圖像信號(Si)確定所述車窗(1)的車窗狀態，所述圖像信號(Si)由所述圖像傳感器(4)在通過所述第二光輻射(7)不同地照射所述車窗(1)時的測量中發出。
2.根據權利要求1所述的攝像機裝置，其特征在于，所述攝像機裝置具有分析處理單元(10)，所述分析處理單元用于接收所述圖像信號(Si)以及求得車窗狀態，其中，所述分析處理單元(10)由所述圖像信號(Si)確定所述車窗(1)的車窗狀態，所述圖像信號(Si) 由所述圖像傳感器(4)在通過所述第二光輻射(7)不同地照射所述車窗(1)時的測量中發出ο
3.根據權利要求2所述的攝像機裝置，其特征在于，所述分析處理單元(10)從所述圖像傳感器(4)接收來自至少一個第一測量和第二測量的圖像信號(Si)，在這些測量中，所述輻射源( 發出具有不同強度和/或不同光譜組成和/或不同輻射特性和/或不同極性的第二光輻射。
4.根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置，其特征在于，借助于所述圖像傳感器的至少一個子區域(5b)可共同檢測所述第一光輻射(6)和所述第二光輻射(7)。
5.根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置，其特征在于，所述攝像機裝置被如此設置，使得所述第二光輻射(7)的至少一部分在通過所述圖像傳感器(4)檢測前局部地穿過所述車窗(1)的內部傳導。
6.根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置，其特征在于，所述輻射源(3)被如此設置，使得所述第二光輻射(7)在這樣的角度范圍內入射到所述車窗(1)中，使得在未潤濕的車窗狀態下在所述車窗(1)內所述第二光輻射(7)的至少一部分不被全反射。
7.根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置，其中，所述輻射源(3)被如此設置， 使得所述車窗(1)可從車輛內部空間由所述第二光輻射(7)照射。
8.根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置，其特征在于，所述攝像機裝置被如此設置，使得在至少一個圖像攝取循環周期內在不存在所述第二光輻射(7)的情況下以所述第一光輻射(6)曝光所述圖像傳感器的至少一個子區域，并且在時間上與此錯開地借助所述第一光輻射(6)和所述第二光輻射(7)曝光所述圖像傳感器(4)的至少一個子區域。
9.根據權利要求8所述的攝像機裝置，其特征在于，在所述圖像攝取循環周期內，所述圖像傳感器的第一子區域和第二子區域被構造用于在時間上彼此錯開地進行曝光，其中，在不存在所述第二光輻射(7)的情況下所述第一子區域被曝光，而在存在所述第二光輻射(7)的情況下所述第二子區域被曝光。
10.根據權利要求8所述的攝像機裝置，其特征在于，在一個第一圖像攝取循環周期內，在不存在所述第二光輻射(7)的情況下所述圖像傳感器(4)被曝光，并且在一個第二圖像攝取循環周期內，在存在所述第二光輻射(7)的情況下所述圖像傳感器(4)被曝光。
11.根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置，其特征在于，所述攝像機裝置被如此設置，使得根據情況、尤其是根據所述車輛周圍環境的光照度來匹配通過所述第二光輻射(7)照射所述車窗(1)的頻率、持續時間和/或亮度。
12.根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置，其特征在于，所述攝像機裝置被如此設置，使得所述車窗(1)的至少一個可借助所述第二光輻射(7)照射的區段(A)可在所述圖像傳感器(4)上清晰地成像。
13.根據權利要求12所述的攝像機裝置，其特征在于，所述攝像機裝置除攝像機光學器件(1 外還具有附加光學器件，所述附加光學器件的焦點位于所述車窗(1)的所述區段 (A)的范圍內。
14.具有車窗(1)和根據以上權利要求中任一項所述的攝像機裝置的車輛，其中，所述攝像機裝置設置或安裝在所述車窗(1)上。
15.用于求得車窗的狀態的方法，其中，由圖像傳感器(4)檢測車輛周圍環境的穿過車窗(1)的第一光輻射(6)，由一輻射源如此發出第二光輻射(7)，使得通過所述圖像傳感器 (4)根據車窗狀態可檢測所發出的第二光輻射(7)的至少一部分；其特征在于，在通過所述第二光輻射(7)不同地照射所述車窗(1)的情況下實施所述圖像傳感器 ⑷的至少兩個測量；以及由所述圖像傳感器的在所述測量中發出的圖像信號(Si)確定所述車窗(1)的車窗狀態。
全文摘要
本發明涉及一種用于檢測車窗(1)的車窗狀態的攝像機裝置(16，16’)，所述攝像機裝置至少具有攝像機(2)，其具有用于檢測從車輛周圍環境發出的第一輻射(6)以及用于輸出圖像信號(S1)的圖像傳感器(4)；和輻射源(3)，其用于發出第二光輻射(7)，其中，可通過所述圖像傳感器(4)根據車窗狀態檢測所發出的第二光輻射(7)的至少一部分，根據本發明提出，攝像機裝置(16)如此設置，使得可由所述圖像信號(S1)確定所述車窗(1)的車窗狀態，所述圖像信號(S1)由所述圖像傳感器(4)在通過所述第二光輻射(7)不同地照射所述車窗(1)時的測量中發出。為此優選設有一種用于接收圖像信號(S1)以及確定車窗狀態的分析處理單元(10)，所述分析處理單元(10)從由圖像傳感器(4)在測量中發出的圖像信號(S1)中確定車窗(1)的車窗狀態。在此，尤其是可以在開啟和關閉輻射源(3)的情況下進行測量。
文檔編號B60S1/08GK102271977SQ200980153528
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月3日 優先權日2009年1月2日
發明者A·弗雷澤里克森, M·卡爾, M·許爾森, N·奧格, R·施密德, U·塞格, W·烏勒爾 申請人:羅伯特·博世有限公司