DE102004061334A1

DE102004061334A1 - Device and method for influencing the incident on an image sensor light

Info

Publication number: DE102004061334A1
Application number: DE102004061334A
Authority: DE
Inventors: Marc Giordani; Eladio Lopez; Dominique Marchal; Vincent Thominet
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-07-06
Also published as: WO2006067005A1

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beeinflussung des auf einen Bildsensor auftreffenden Lichts, insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, bei welchem eine Karma und ein steuerbares Element vorgesehen sind, welches aus wenigstens einer Zelle mit steuerbarer variabler Lichttransmission besteht. Dieses Element wird derart gesteuert, dass über- bzw. zu hoch belichtete Bildbereiche abgeschwächt werden.The invention relates to a device and a method for influencing the light impinging on an image sensor, in particular a motor vehicle, in which a karma and a controllable element are provided which consists of at least one cell with controllable variable light transmission. This element is controlled such that over- or over-exposed image areas are attenuated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beeinflussung des auf einen Bildsensor auftreffenden Lichts, insbesondere in Verbindung mit einem Kamerasystem für Kraftfahrzeuge.The The invention relates to a device and a method for influencing the incident on an image sensor light, in particular in connection with a camera system for Motor vehicles.

In vielen Anwendungen werden Kamerasysteme eingesetzt, welche Bilder einer Umgebung aufnehmen. Aus den aufgenommenen Bildern werden dann beispielsweise mittels Bildanalyse Reaktionen abgeleitet oder aber die aufgenommenen Bildsequenzen abgespeichert. Besondere Anwendungsgebiete sind dabei im Bereich der Kraftfahrzeuge Fahrerassistenzsysteme oder außerhalb der Kraftfahrzeuganwendung Videoüberwachungssysteme. Ein wichtiger Aspekt bei derartigen Systemen ist, dass die von der Kamera aufgenommenen Bilder unter verschiedenen Bedingungen wie Tageslicht, in der Nacht oder Dämmerung oder unter speziellen Wetterbedingungen eine für die Anwendung ausreichende Qualität aufweisen müssen, insbesondere auswertbar sein müssen. Von besonderer Bedeutung sind dabei Maßnahmen, welche die Kamera vor Blendung, Überbelichtung, etc. schützen. Dies gilt vor allem in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen für Kraftfahrzeuge, bei denen durch Sonneneinstrahlung und/oder Reflexionen häufiger Blendungen auftreten können.In In many applications, camera systems are used, which images an environment. From the pictures taken then become for example, derived by means of image analysis reactions or the recorded image sequences are stored. Special applications are in the field of motor vehicles driver assistance systems or outside the automobile application video surveillance systems. An important aspect of such systems is that of the Camera taken pictures under different conditions such as Daylight, at night or dusk or under special weather conditions sufficient for the application quality have to have in particular be evaluated. Of particular importance are measures that the camera against glare, overexposure, etc. protect. This is especially true in connection with driver assistance systems for motor vehicles, where sun exposure and / or reflections cause glare more often can.

Die Kameras, die in den oben genannten Anwendungsgebieten eingesetzt werden, umfassen in der Regel ein Objektiv und einen Bildsensor und müssen nach dem oben Gesagten in die Lage versetzt sein, ein Bild mit für die Anwendung ausreichender Qualität unter allen für die Anwendung wesentlichen Bedingungen zu liefern. Insbesondere gilt dies auch bei Blendungen oder bei ernsthaften Störungen im Bild, beispielsweise durch direkten Blick der Kamera in die Sonne, Blendungen durch entgegenkommende Fahrzeuge oder durch Reflexionen von Fahrzeuglichtern auf nasser Fahrbahn, etc. Charakteristisch für diese Situationen ist, dass das gesamte Bild oder ein Teil davon überbelichtet ist, während im Falle von überbelichteten Teilbereichen des Bildes andere Teile des Bildes dunkel sind. Um Bilder zu erreichen, die auch in den oben genannten Situationen auswertbar sind, muss eine auswertbare Information sowohl bei geringen als auch bei hellen Belichtungsverhältnissen bereitgestellt werden. Daraus ergibt sich für das Kamerasystem die Anforderung, einen hohen dynamischen Belichtungsbereich abzudecken, Sättigungen der Pixel des Bildsensors zu vermeiden und eine Störung benachbarter Pixel zu verhindern.The Cameras used in the above application areas usually include a lens and an image sensor and must after the above, be able to take a picture with for the application sufficient quality among all for to deliver the application essential conditions. Especially This also applies to glare or serious disturbances in the Picture, for example by direct view of the camera in the sun, Glare from oncoming vehicles or from reflections of vehicle lights on wet roads, etc. Characteristic for this Situations is that the whole picture or part of it overexposed is while in the case of overexposed Subareas of the image, other parts of the image are dark. Around Achieve images that are also evaluable in the above situations must be evaluable information both at low and even in bright lighting conditions to be provided. This results in the requirement for the camera system to cover a high dynamic exposure range, saturations to avoid the pixels of the image sensor and interference adjacent Prevent pixels.

Aus der WO 99/62732 A1 ist bekannt, durch abdunkelbare Bereiche auf der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs Blendungen des Fahrers zu unterdrücken.Out WO 99/62732 A1 is known, by darkened areas the windshield of a vehicle glares the driver too suppress.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Durch das Anbringen wenigstens eines Elements mit steuerbarer Lichttransmission im Erfassungsbereich des Bildsensors wird in vorteilhafter Weise eine dynamische Verringerung der Beleuchtung bzw. Belichtung des Sensors immer dann bereit gestellt, wenn diese Verringerung notwendig ist.By the attachment of at least one element with controllable light transmission in the detection range of the image sensor is in an advantageous manner a dynamic reduction of lighting or exposure of the Sensors are always provided when this reduction is necessary is.

Besonders vorteilhaft ist dabei, dass dies auch bei Teilbildern erfolgen kann, so dass eine Verringerung der Beleuchtungs- bzw. Belichtungsstärke nur in dem tatsächlich betroffenen Bereich des Bildes erfolgt.Especially it is advantageous that this can also be done with partial images, so that a reduction in illumination or exposure only in fact affected area of the image is done.

Durch die Verwendung von elektrisch steuerbaren Elementen mit variabler Lichtdurchlässigkeit ergeben sich günstige Einbaubedingungen, so dass kein zusätzlicher Platz erforderlich ist. Ferner lassen sich durch die an sich bekannten Elemente eine Massenproduktion mit vertretbaren Kosten realisieren.By the use of electrically controllable elements with variable Translucency cheap Installation conditions, so no extra space required is. Furthermore, can be by the known elements a Realize mass production with reasonable costs.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further Benefits emerge from the following description of exemplary embodiments or from the dependent ones Claims.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.The Invention will be described below with reference to the drawing Embodiments explained in more detail.

1 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm zur Steuerung eines Elements mit variabler Lichtdurchlässigkeit in Verbindung mit einem Kamerasystem. 1 shows a schematic flow diagram for controlling a variable light transmittance element in conjunction with a camera system.

In den 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für den Einbau eines Elements mit variabler Lichtdurchlässigkeit dargestellt.In the 2 to 6 various embodiments for the installation of a variable light transmission element are shown.

Die 7 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungen hinsichtlich der Ausgestaltung der Zuordnung steuerbarer Zellen des Elements und Sensorbereichen (z. B. Pixels) des Bildsensors.The 7 to 10 show different embodiments with regard to the design of the assignment of controllable cells of the element and sensor areas (eg pixels) of the image sensor.

Beschreibung von Ausführungsbeispielendescription of exemplary embodiments

Um optimal die Empfindlichkeit des in der Kamera verbauten Bildsensors auszunutzen, ist es notwendig, einen Weg zu finden, mit dessen Hilfe das einfallende Licht von überbelichteten Bereichen einer aufgenommenen Szene dynamisch, d.h. kontinuierlich oder diskret veränderbar, begrenzt werden kann. Grundgedanke ist, diese Anforderung dadurch zu erfüllen, dass Elemente mit steuerbarer Lichtdurchlässigkeit in den optischen Pfad der Kamera eingebracht werden. Derartige steuerbare Elemente mit variabler Lichtdurchlässigkeit abhängig von einem anliegenden Steuersignal sind auch in Form von Arrays bekannt, die aus mehreren individuell Steuerbaren Zellen bestehen. Beispielsweise werden hierzu LCD-Elemente, elektrochrome Elemente (ECD) oder Elemente mit Schwebstoffen (SPD, Suspended Partical Device), die sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung definiert ausrichten, verwendet.In order to optimally exploit the sensitivity of the image sensor installed in the camera, it is necessary to find a way by which the incident light from overexposed areas of a Recorded scene dynamically, ie continuously or discretely changeable, can be limited. The basic idea is to fulfill this requirement by introducing elements with controllable light transmission into the optical path of the camera. Such controllable elements with variable light transmission depending on an applied control signal are also known in the form of arrays, which consist of several individually controllable cells. For example, for this purpose LCD elements, electrochromic elements (ECD) or suspended particles (SPD), which are defined when voltage is applied, are used.

Um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen wird ein oder mehrere derartiger Elemente, die einen Satz von einzelnen steuerbaren Zellen mit variabler Lichttransmission darstellen, an einer oder mehreren ausgewählten Positionen, die für das Erzielen des Blendschutzes bzw. Überbelichtungsschutzes der Kamera geeignet sind, in den optischen Pfad vor dem Bildsensor eingebracht. Die Position und die Größe der Zellen bzw. der Zellen-Arrays wird dabei derart festgelegt, dass der gesamte Bildbereich oder der für die entsprechende Anwendung benötigte Bildbereich abgedeckt ist. Die Position des Elements (im Folgenden auch VLT-Element (VLT = variable light transmission) genannt) ist dabei im optischen Pfad zwischen Bildsensor der beobachteten Szene. In einer bevorzugten Ausführung wird dabei das Element mit variabler Lichttransmission derart ausgestaltet, dass jeder Pixel des Bildsensors einer oder auch mehreren Zellen des steuerbaren Elements mit variabler Lichtdurchlässigkeit zugeordnet ist. In einer anderen vorteilhaften Ausführung wird eine Zelle mehreren Pixel zugeordnet, wobei mehrere Zellen für das gesamte relevante Bild benötigt werden. Während des Betriebs des Kamerasystems wird die Lichtdurchlässigkeit der Elemente dynamisch angepasst, d.h. wenn erforderlich reduziert, um keine oder nur wenige Pixel des Bildsensors zu haben, die sich in oder nahe der Sättigung befinden. In Abhängigkeit der für die Elemente verwendete Technologie kann die Lichtdurchlässigkeit kontinuierlich oder nur stufenweise zwischen einem maximalen und einem minimalen Durchlässigkeitsniveau variiert werden. Bei Elementen, die lediglich zwei Zustände einnehmen können, werden Zwischenzustände, d.h. Zustände mit einer Lichtdurchlässigkeit zwischen den beiden Extremwerten dadurch realisiert, dass eine Anordnung von kleineren Zellen verwendet wird. Die Anzahl der in dem einen oder dem anderen Zustand sich befindenden Zellen ergibt dabei die Zwischenwerte für die Lichtdurchlässigkeitswerte des Zellenclusters.Around The above requirements will fulfill one or more of such elements, which is a set of individual controllable cells with variable light transmission, at one or more chosen Positions for Achieving the glare protection or overexposure protection of Camera are inserted in the optical path in front of the image sensor. The position and size of the cells or the cell arrays is determined in such a way that the entire Image area or the for needed the appropriate application Image area is covered. The position of the element (hereafter also called VLT element (VLT = variable light transmission)) is doing so in the optical path between image sensor of the observed scene. In a preferred embodiment In this case, the element with variable light transmission is configured in such a way that that each pixel of the image sensor one or more cells the controllable variable light transmission element assigned. In another advantageous embodiment, a Cell associated with multiple pixels, with multiple cells for the entire relevant picture needed become. While the operation of the camera system becomes the light transmittance the elements are dynamically adjusted, i. if necessary reduced, to have no or only a few pixels of the image sensor that is in or near saturation are located. Dependent on the for The elements used technology can reduce the light transmission continuously or only gradually between a maximum and a minimum permeability level be varied. For elements that occupy only two states can, become intermediate states, i.e. conditions with a translucency between the two extreme values realized by an arrangement is used by smaller cells. The number of in the one or the other state of the cells is the result Intermediate values for the light transmittance values of the cell cluster.

1 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild mit Ablaufdiagramm, an welchem die grundsätzliche Vorgehensweise dargestellt ist. 1 zeigt den Sensor 10 eines Kamerasystems sowie den optischen Lichteinfallspfad 12. Ferner ist ein Element 14 vorgesehen, welches aus wenigstens einer Zelle mit steuerbarer Lichtdurchlässigkeit besteht. Dieses Element 14 ist im optischen Pfad 12 zwischen der vom Sensor aufgenommenen Szene und dem Sensor selbst eingefügt. Der Sensor ist dabei im bevorzugten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Kamerasystems für den Einsatz in Kraftfahrzeugen. Die automatische Steuerung des Elements 14 erfolgt durch ein Steuersystem 16. Dieses besteht im wesentlichen aus den Modulen Bilderfassung 18, Bildanalyse 20 und Steuerung 22. Das in dem Steuersystem 16 durchgeführte Verfahren ist wie folgt. Das Bilderfassungsmodul 18 liefert Bilddaten des Sensors zum Bildanalysemodul 20 mit einer ausgewählten Datenrate, bzw. in einem vorgegeben Bilstakt. Die maximale Rate bzw. der maximale Takt hängt dabei an von der verwendeten Sensortechnologie, beispielsweise ob der Sensor ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor ist, und der möglicherweise notwendigen Integrationszeit bis zum Abschluss der Bildaufnahme ab. 1 shows a schematic representation of a block diagram with a flow chart, on which the basic procedure is shown. 1 shows the sensor 10 a camera system and the optical light path 12 , Further, an element 14 provided, which consists of at least one cell with controllable light transmission. This element 14 is in the optical path 12 inserted between the scene taken by the sensor and the sensor itself. The sensor is in the preferred embodiment part of a camera system for use in motor vehicles. The automatic control of the element 14 is done by a tax system 16 , This consists essentially of the modules image capture 18 , Image analysis 20 and control 22 , That in the tax system 16 The procedure performed is as follows. The image acquisition module 18 provides image data of the sensor to the image analysis module 20 with a selected data rate, or in a given Bilstakt. The maximum rate or the maximum cycle depends on the sensor technology used, for example, whether the sensor is a CCD sensor or a CMOS sensor, and the possibly necessary integration time until completion of the image acquisition.

Das Bildanalysemodul 20 umfasst einen Algorithmus, der für das erfasste und vom Erfassungsmodul 18 übermittelte Bild oder für Teilbereiche des Bildes, wobei der entsprechende Bildbereich einer entsprechenden Zelle oder entsprechenden Zellen des Elements 14 zugeordnet ist, eine gewünschte Lichtdurchlässigkeit der entsprechenden steuerbaren Zelle(n) errechnet. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass eine Grauwertverteilung des Bildes bzw. von Teilbereichen des Bildes ermittelt wird. Darauf hin wird der Schwerpunkt (oder Mittelwert) dieser Grauwertverteilung ermittelt und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen. Die Abweichung des Grauwerteschwerpunktes von dem gewünschten Wert wird dann z. B. mittels einer Tabelle, in der die Abweichung einem Wert zugeordnet ist, in einen Steuerwert zur Ansteuerung der entsprechenden Zelle(n) des Elements 14 umgesetzt. Der gewünschte Wert der Grauwertverteilung kann dabei auch abhängig sein von der Tageszeit und/oder den globalen Lichtverhältnissen. Ferner muss berücksichtigt werden, dass zum Erreichen der gewünschten Lichtdurchlässigkeitswerte im Element 14 eine gewissen Zeitdauer verstreicht. Diese Zeitkonstante, die hauptsächlich von der verwendeten Technologie für das Element 14 abhängig ist, ist bei der Auslegung des in 1 dargestellten Regelkreises zu berücksichtigen. Bei Farbbildern wird entsprechend der oben dargestellten Vorgehensweise verfahren.The image analysis module 20 includes an algorithm for the detected and collected module 18 transmitted image or for portions of the image, wherein the corresponding image area of a corresponding cell or corresponding cells of the element 14 is assigned, a desired light transmittance of the corresponding controllable cell (s) calculated. This is preferably done by determining a gray value distribution of the image or partial regions of the image. Thereupon, the center of gravity (or mean value) of this gray value distribution is determined and compared with a predetermined desired value. The deviation of the gray scale focus of the desired value is then z. B. by means of a table in which the deviation is associated with a value, in a control value for driving the corresponding cell (s) of the element 14 implemented. The desired value of the gray value distribution can also be dependent on the time of day and / or the global light conditions. It must also be considered that to achieve the desired light transmission values in the element 14 a certain amount of time elapses. This time constant, mainly based on the technology used for the element 14 depends on the interpretation of in 1 to be considered. For color images, proceed according to the procedure described above.

Der aus die beschriebene Weise ermittelte Steuerwert, bei einem aus mehreren steuerbaren Zellen bestehenden Element 14 zusammen mit einem Wert für die zu steuernden Zellen (z. B. Koordinatenwerte), wird dem Steuerungsmodul 22 zugeführt. Dieses setzt die zugeführten Wert in entsprechende Ansteuersignale für die betroffene(n) Zelle(n) um.The control value determined from the described manner, in the case of an element consisting of several controllable cells 14 along with a value for the cells to be controlled (eg, coordinate values), becomes the control module 22 fed. This sets the supplied value in accordance lowing drive signals for the affected cell (s).

Je nach Ausführung besteht das Element 14 aus einer oder verschiedenen, individuell steuerbaren Zellen mit veränderlicher Lichttransmission. Diese Zellen werden je nach Ausführung beispielsweise in einem rechteckigen Array angeordnet, d.h. in einer Matrix mit identischen oder verschiedenen rechteckigen Zellen, oder in einer Art Wabenarray, d.h. einer Matrix von identischen hexagonalen Zellen. Die Anordnung der Zellen erfolgt dabei derart, dass die ausgewählten Bereiche des Bildes bzw. des Bildsensors abgedeckt sind, insbesondere erfolgt eine Zuordnung von Zellen zu einem oder mehreren Pixeln des Bildsensors. Eine andere Aufteilung des Zellenarrays des Elements 14 ist ebenso möglich.Depending on the version, the element consists 14 from one or several, individually controllable cells with variable light transmission. Depending on the design, these cells are arranged, for example, in a rectangular array, ie in a matrix with identical or different rectangular cells, or in a type of honeycomb array, ie a matrix of identical hexagonal cells. The arrangement of the cells takes place in such a way that the selected areas of the image or the image sensor are covered, in particular an assignment of cells to one or more pixels of the image sensor. Another division of the cell array of the element 14 is also possible.

Die 2 bis 6 zeigen verschiedene Konfigurationen eines Bilderfassungssystems in einem Kraftfahrzeug unter Verwendung einer Kamera sowie eines aus einer oder mehreren Zellen bestehenden Elements mit steuerbarer Lichtdurchlässigkeit.The 2 to 6 show various configurations of an image capture system in a motor vehicle using a camera and a controllable light transmission element consisting of one or more cells.

Dabei werden zwei Hauptkonfigurationen unterschieden, nämlich eine erste, bei der das Element 14 nicht Bestandteil der Kameraanordnung ist, und eine zweite, in der das Element 14 Bestandteil der Kameraanordnung selbst ist.Two main configurations are distinguished, namely a first, in which the element 14 not part of the camera arrangement, and a second, in which the element 14 Part of the camera arrangement itself.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist eine Windschutzscheibe 24. Hinter dieser Windschutzscheibe 24 ist eine Kamera 26 angeordnet, die im Wesentlichen eine Blende 28, ein Objektiv 30 sowie einen Bildsensor 32 umfasst. Licht 34 fällt durch die Windschutzscheibe 24 auf die Kamerablende 28 und wird in der Kamera über ein Objektiv 30 auf den Bildsensor 32 abgebildet. Der Bildsensor 32, beispielsweise ein CMOS-Bildsensor, weist eine Vielzahl von Pixeln auf, die durch das auftreffende Licht angeregt werden zur Erzeugung von Bildinformationen. Das auf diese Weise erfasste Bild wird dann wie in 1 dargestellt, weiterverarbeitet. Ferner ist in 2 unmittelbar vor dem Bildsensor, in einem Ausführungsbeispiel auf den Bildsensor aufgebracht, ein steuerbares Element 36 vorgesehen, welches aus einer oder mehreren steuerbaren Zellen besteht. Diese Zellen werden individuell angesteuert und verändern bei Ansteuerung ihre Lichtdurchlässigkeit. In dieser gezeigten Ausführung ist das seine Lichtdurchlässigkeit verändernde Element 36 innerhalb der Kamera 26 angeordnet und zwar in einer Ebene unmittelbar vor dem Bildsensor, der in einem Brennpunkt des Objektivs 30 angebracht ist. In dieser Konfiguration wird in einer Ausführung das Element mit variabler Lichtdurchlässigkeit derart ausgestaltet, dass das auf jeden Pixel des Bildsensors auftreffendes Licht durch die korrespondierende vorgeschaltete Zelle des Elements mit steuerbarer Lichtdurchlässigkeit beeinflusst werden kann. Für den Fall, dass die Zellgrenzen des Elements nicht exakt mit den Grenzen der Pixel korrespondieren, wird das auf einen Pixel auftreffende Licht durch mehrere zugeordnete Zellen beeinflusst. 2 shows a first embodiment. Shown is a windshield 24 , Behind this windshield 24 is a camera 26 arranged, which is essentially a diaphragm 28 , a lens 30 and an image sensor 32 includes. light 34 falls through the windshield 24 on the camera aperture 28 and is in the camera via a lens 30 on the image sensor 32 displayed. The image sensor 32 For example, a CMOS image sensor has a plurality of pixels that are excited by the incident light to generate image information. The image captured in this way will then be as in 1 represented, further processed. Furthermore, in 2 immediately before the image sensor, in one embodiment applied to the image sensor, a controllable element 36 provided, which consists of one or more controllable cells. These cells are individually controlled and change their light transmission when activated. In this illustrated embodiment, the element which changes its light transmission is 36 inside the camera 26 arranged in a plane immediately in front of the image sensor, in a focal point of the lens 30 is appropriate. In this configuration, in one embodiment, the variable light transmittance element is configured such that the light incident on each pixel of the image sensor can be affected by the corresponding upstream cell of the controllable light transmittance element. In the event that the cell boundaries of the element do not correspond exactly to the boundaries of the pixels, the light striking a pixel is affected by several associated cells.

Die 8 bis 10 zeigen Ausführungsbeispiele für der Zuordnung der Zellen des Elements mit steuerbarer Lichtdurchlässigkeit und den Pixeln des Bildsensors.The 8th to 10 show exemplary embodiments for the assignment of the cells of the element with controllable light transmission and the pixels of the image sensor.

8 zeigt eine Ausgestaltung, in welcher die Dimensionen der Zellen 36a des Elements 36 mit variabler Lichtdurchlässigkeit (VLT-Zellen) identisch zu denen der Sensorspixel 32a sind. Es ergibt sich somit eine 1:1 Zuordnung der Zellen zu den Pixeln, welche erlaubt, das einfallende Licht individuell für jeden Pixel zu steuern. 8th shows an embodiment in which the dimensions of the cells 36a of the element 36 with variable light transmission (VLT cells) identical to those of the sensor pixels 32a are. This results in a 1: 1 assignment of the cells to the pixels, which allows to control the incident light individually for each pixel.

9 zeigt eine Ausführung, in der die VLT-Zelldimensionen größer sind als die der Sensorpixel. In diesem Fall besteht eine 1:n Zuordnung der Zellen 36a (grau, weiß) zu den Pixeln 32a. Damit wird das einfallende Licht für ein Cluster von benachbarten Pixeln gesteuert. 9 shows an embodiment in which the VLT cell dimensions are larger than those of the sensor pixels. In this case there is a 1: n assignment of the cells 36a (gray, white) to the pixels 32a , This controls the incident light for a cluster of neighboring pixels.

Eine weitere Ausführung zeigt 10. In dieser Ausführung sind die Zellen des VLT-Elements 36 so angeordnet, dass eine spezifische Aufteilung der Belichtungsfelder erreicht wird. In diesem Falle erlaubt jede VLT-Zelle 36a (grau, weiß, gestrichelt), das einfallende Licht für einen bestimmten Bereich des Sensors zu steuern, der einen veränderlichen Cluster von benachbarten Pixeln 32a entspricht.Another version shows 10 , In this embodiment, the cells are the VLT element 36 arranged so that a specific distribution of the exposure fields is achieved. In this case, each VLT cell allows 36a (gray, white, dashed) to control the incoming light for a particular area of the sensor, which has a mutable cluster of neighboring pixels 32a equivalent.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Anordnung des Elements mit steuerbarer Lichtdurchlässigkeit. In der Ausführung nach 3 ist dieses Element weiterhin Bestandteil der Kameraanordnung und ist in deren Strahlengang eingebaut. 3 zeigt das einfallende Licht 34, welches über die Windschutzscheibe 24 des Fahrzeugs auf die Blende 28 der Kamera 26 fällt. Dort wird das Licht über das Objektiv 30 fokussiert und über eine zusätzliche Linse 38 auf den Bildsensor 32 abgebildet. Das VLT-Element 36 ist dabei in der Fokusebene des Objektivs 30 und der Linse 38 angeordnet. Die zusätzliche Linse 38 dient zum Aufbau eines Zwischenbildes der Bildsensorebene in der Fokusebene des Kameraobjektivs. Die Anordnung des VLT-Elements 36 an diesem Platz hat gegenüber der Anordnung in 2 den Vorteil einer höheren Zweckdienlichkeit, insbesondere einer günstigen Konstruktion. Dabei wird die gleiche Funktionalität wie im Ausführungsbeispiel der 2 beschrieben erreicht. 3 shows a further embodiment of the arrangement of the element with controllable light transmission. In the execution after 3 this element is still part of the camera assembly and is installed in the beam path. 3 shows the incident light 34 which over the windshield 24 of the vehicle on the panel 28 the camera 26 falls. There the light is passing through the lens 30 focused and via an additional lens 38 on the image sensor 32 displayed. The VLT element 36 is in the focal plane of the lens 30 and the lens 38 arranged. The additional lens 38 serves to build an intermediate image of the image sensor plane in the focal plane of the camera lens. The arrangement of the VLT element 36 in this place has opposite the arrangement in 2 the advantage of a higher expediency, in particular a favorable construction. The same functionality as in the embodiment of 2 described reached.

Eine weitere Anordnung des VLT-Elements zeigt das Ausführungsbeispiel der 4. Auch hier fällt Licht 34 über die Windschutzscheibe des Fahrzeugs 24 auf die Blende 28 einer Kamera 26. Die Kamera besteht wie bereits anhand 2 dargestellt im wesentlichen aus Objektiv 30 und Sensorelement 32. In dieser Konfiguration wird das VLT-Element 36 im Bereich der Blende der Kamera 26 angeordnet, vorzugsweise auf die Blende (außen oder innen) aufgebracht. Dadurch wird es möglich, die Lihttransmission lokal in jedem Punkt der Blende zu modifizieren. Dies beeinflusst die Lichtmenge, die jeden Sensorpixel erreicht. In dieser Ausführung kann mittels einer einzigen VLT-Zelle die gesamte Blende bedeckt werden und so eine Steuerung der globalen Belichtung des Sensors erreicht werden. In einer anderen Ausführung werden mehrere VLT-Zellen eingesetzt, um eine variable Durchlässigkeit der Blende zu erreichen (sogenannte Apodisation, d.h. die Verbesserung des Auflösungsvermögens einer optischen Schicht durch eine absorbierende Schicht in der Eintrittsblende). Dies erlaubt einen entsprechenden räumlichen Filtereffekt, um beispielsweise Verbesserungen im Bildkontrast zu erreichen.A further arrangement of the VLT element shows the embodiment of the 4 , Again, light falls 34 over the windshield of the vehicle 24 on the aperture 28 a camera 26 , The Ka mera is as already described 2 shown essentially from lens 30 and sensor element 32 , In this configuration, the VLT element becomes 36 in the area of the aperture of the camera 26 arranged, preferably applied to the panel (outside or inside). This makes it possible to modify the Lihttransmission locally in each point of the aperture. This affects the amount of light that reaches each sensor pixel. In this embodiment, the entire aperture can be covered by a single VLT cell to provide control of the global exposure of the sensor. In another embodiment, multiple VLT cells are employed to achieve variable aperture transmittance (so-called apodization, ie, enhancement of the resolving power of an optical layer through an absorbing layer in the entrance aperture). This allows a corresponding spatial filter effect to achieve, for example, improvements in image contrast.

Im Allgemeinen muss bei der Anordnung des VLT-Elements 36 im Lichtpfad beachtet werden, dass die räumliche Filterung des erhaltenen Bildes auftritt, sobald das VLT-Element 36 nicht in der Bild-, d.h. Sensorebene oder einer optisch konjugierenden Ebene angeordnet ist.In general, when ordering the VLT element 36 be noted in the light path that the spatial filtering of the image obtained occurs as soon as the VLT element 36 is not arranged in the image, ie sensor plane or an optically conjugate plane.

Eine weitere Ausführung zur Anordnung des VLT-Elements zeigt 5. In diesem Fall ist das VLT-Element 36 auf der Innenseite der Windschutzscheibe 24 des Fahrzeugs angebracht, z. B. geklebt. Die anderen Elemente entsprechen den Elementen, die bereits anhand von 2 beschrieben wurden. In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kamera beispielsweise hinter dem Rückspiegel an der Windschutzscheibe angeordnet. In anderen Ausführung befindet sich die Kamera hinter einer anderen Scheibe des Fahrzeugs, z. B. Rückscheibe, Seitenscheibe, etc. Auch in diesem Fall kann es vorteilhaft sein, das VLT-Element 36 wie in 5 gezeigt an der inneren Oberfläche des Fensters anzubringen.Another embodiment for the arrangement of the VLT element shows 5 , In this case, the VLT element is 36 on the inside of the windshield 24 the vehicle attached, z. B. glued. The other elements correspond to the elements that are already based on 2 have been described. In the in 5 illustrated embodiment, the camera is arranged, for example, behind the rearview mirror on the windshield. In another embodiment, the camera is behind another disc of the vehicle, z. B. rear window, side window, etc. Also in this case, it may be advantageous to the VLT element 36 as in 5 shown attached to the inner surface of the window.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem das VLT-Element 36 in der Windschutzscheibe 24 des Kraftfahrzeugs (oder in eine andere Scheibe des Kraftfahrzeugs) integriert ist. 6 shows another embodiment in which the VLT element 36 in the windshield 24 of the motor vehicle (or in another disc of the motor vehicle) is integrated.

In diesen Konfigurationen wird zwar erreicht, dass das auf den zugeordneten Sensorpixel einfallende Licht durch eine Veränderung der Durchlässigkeit der ausgewählten VLT-Zelle beeinflusst wird. Es ist jedoch zu beachten, dass wegen der Überlappung der Lichtstrahlen, die auf benachbarte Pixel einfallen, eine Abschwächung der Belichtung für einen Pixel bzw. Bereich von Pixeln teilweise auch die Nachbarspixel bzw. die Nachbarbereiche beeinträchtigt. Auf diese Weise entsteht eine Beeinflussungszone der VLT-Zelle 36 im Sensor.In these configurations, it is achieved that the light incident on the associated sensor pixel is affected by a change in the transmissivity of the selected VLT cell. It should be noted, however, that due to the overlap of the light beams incident on adjacent pixels, attenuation of the exposure for one pixel of pixel also partially interferes with the neighboring pixels or neighborhoods. In this way, an influencing zone of the VLT cell is created 36 in the sensor.

7 verdeutlicht dies. Sie zeigt einen einfallenden Lichtstrahl 45, der durch eine ausgewählte VLT-Zelle 47 des VLT-Elements 36, welches an der Windschutzscheibe 24 angeordnet ist, abgeschwächt wird. Dieser Lichtstrahl wird über das Objektiv 30 der Kamera auf den Sensor 32 abgebildet. Der zugeordnete Pixel 49 erfasst entsprechend der Abschwächung weniger Licht, Nachbarpixels werden jedoch durch die Überlappung von Lichtstrahlen ebenfalls beeinträchtigt. Es entsteht so eine Beeinflussungszone 50 auf dem Sensor, deren Belichtung durch die Steuerung einer VLT-Zelle abgeschwächt ist. 7 clarifies this. It shows an incident light beam 45 passing through a selected VLT cell 47 of the VLT element 36 , which is attached to the windshield 24 is arranged, is attenuated. This beam of light is transmitted through the lens 30 the camera on the sensor 32 displayed. The assigned pixel 49 detects less light according to the attenuation, but neighboring pixels are also affected by the overlap of light rays. This creates an influencing zone 50 on the sensor whose exposure is attenuated by the control of a VLT cell.

In einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführung ist die Kamera innerhalb eines Scheinwerfers oder einer Rückleuchte, beispielsweise hinter der äußeren Linse, eingebaut. In diesem Fall wird das VLT-Element auf der Innenseite der Linse oder in die Linse selbst integriert. Diese Konfiguration ist analog zu der vorstehend diskutierten anhand der 5 und 6.In another, not shown in the figures embodiment, the camera within a headlight or a tail light, for example, behind the outer lens, installed. In this case, the VLT element is integrated on the inside of the lens or in the lens itself. This configuration is analogous to that discussed above with reference to FIG 5 and 6 ,

Als mögliche Technologien für das VLT-Element werden je nach Ausführung und Anwendungsgebiet LCD-Elemente, elektrochrome Elemente (ECD) oder Elemente mit Schwebstoffen, sogenannte Suspended Partical Devices (SPD) eingesetzt. Kriterien für die Auswahl sind der Bereich, innerhalb dessen die Lichttransmission verändert werden kann, die Auflösung und die Abmessungen des VLT-Arrays und die dynamischen Eigenschaften des Elements, beispielsweise die Schaltgeschwindigkeit.When possible Technologies for The VLT element will vary depending on the design and application LCD elements, electrochromic elements (ECD) or elements with suspended matter, so-called Suspended Partical Devices (SPD) used. criteria for the Selection are the area within which the light transmission changed can be, the resolution and the dimensions of the VLT array and the dynamic properties of the element, for example the switching speed.

Claims

Device for influencing the light impinging on an image sensor, in particular in a motor vehicle, with an image sensor ( 32 ) and with an element ( 36 ) with controllable light transmission, characterized in that the element ( 36 ) is arranged such that on the image sensor ( 32 ) incident light is at least partially attenuable.

Device according to claim 1, characterized in that the element ( 36 ) consists of several cells, which are individually controllable, and which are associated with one or more image sensor pixels.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the element ( 36 ) immediately in front of the image sensor ( 32 ) is mounted or applied to this.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the image sensor ( 32 ) Part of a camera ( 26 ) and the element ( 36 ) in the beam path of the camera after the Lens and mounted in front of the sensor in a focal plane of the lens.

Device according to claim 4 , characterized in that an additional lens ( 38 ) is provided which an intermediate image on the image sensor ( 32 ) and in whose plane the element ( 36 ) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the element ( 36 ) is arranged in the region of the outer panel of the camera.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the camera ( 26 ) is arranged behind a pane or a lens, in particular the windshield or a vehicle headlight, wherein the element ( 36 ) is attached to the inside of the disk or lens or integrated into the disk or lens.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cells of the element ( 36 ) are designed such that a 1: 1 assignment of the cells and the image sensor pixels takes place, or that a 1: n assignment takes place or that the cells selectable regions of the image sensor ( 32 ) assigned.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that an image analysis module ( 20 ), which is based on the image sensor ( 32 ) captured image control signals for the controllable element ( 14 ) is generated with variable light transmission, such that an overexposure or exposure is avoided.

Method for influencing the light impinging on an image sensor, in particular in a motor vehicle, wherein an image sensor ( 32 ) captures an image of a scene in front of it and wherein an element ( 14 . 36 ), which consists of at least one cell with a controllable, variable light transmission, characterized in that by means of analysis of the image sensor ( 32 ) is detected at least one image area is too high or overexposed and wherein a control signal for the controllable element ( 14 . 36 ) is generated when such an area has been detected, such that the exposure of at least this area is reduced.