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DE102011015056A1 - Optical device for use in windscreen of motor car to recognize pedestrian at edge of lane during rain, has reflective element reflecting radiation from optical paths having field angles larger than maximum field of view angle - Google Patents

Optical device for use in windscreen of motor car to recognize pedestrian at edge of lane during rain, has reflective element reflecting radiation from optical paths having field angles larger than maximum field of view angle Download PDF

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DE102011015056A1
DE102011015056A1 DE201110015056 DE102011015056A DE102011015056A1 DE 102011015056 A1 DE102011015056 A1 DE 102011015056A1 DE 201110015056 DE201110015056 DE 201110015056 DE 102011015056 A DE102011015056 A DE 102011015056A DE 102011015056 A1 DE102011015056 A1 DE 102011015056A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical device
image sensor
electromagnetic radiation
reflective element
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201110015056
Other languages
German (de)
Inventor
Konrad Rothenhäusler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conti Temic Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic GmbH filed Critical Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority to DE201110015056 priority Critical patent/DE102011015056A1/en
Publication of DE102011015056A1 publication Critical patent/DE102011015056A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The device has a lens system (5) for projecting electromagnetic radiation from an object-side region to an optical axis (7) on an image sensor (6) at a maximum field of view angle (a1). A reflective element (10) i.e. mirror, reflects the electromagnetic radiation from optical paths having field angles with respect to the image sensor, where the field angles are larger than the maximum field of view angle. The reflective element is arranged perpendicular to the optical axis, and formed by surface structures i.e. repetitive wedge structures, or diffraction grating. An independent claim is also included for a method for evaluating an image data.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur Abbildung von elektromagnetischer Strahlung auf einer sensitiven Halbleiterfläche sowie ein Verfahren zur Auswertung von Bilddaten, die mit der optischen Vorrichtung aufgenommen werden.The invention relates to an optical device for imaging electromagnetic radiation on a sensitive semiconductor surface and to a method for evaluating image data that is recorded with the optical device.

Im Stand der Technik sind optische Bildaufnahmevorrichtungen bekannt, die aus folgenden Komponenten bestehen:In the prior art optical image pickup devices are known, which consist of the following components:

Linsenelement:Lens element:

Mindestens ein Element zur Abbildung der elektromagnetischen Strahlung durch Brechung (Linse oder Prisma), Reflexion (Spiegel oder Prisma) oder Beugung (Diffraktives Element). Dieses Element wird im Folgenden als Linsensystem bezeichnet.At least one element for imaging the electromagnetic radiation by refraction (lens or prism), reflection (mirror or prism) or diffraction (diffractive element). This element is referred to below as a lens system.

Wobei dieses Einzelelement oder System ein den Strahlengang geometrisch begrenzendes Element enthalten kann, welches im Folgenden als Blende bezeichnet wird. Die Blende kann jedoch auch unabhängig vom Linsensystem positioniert sein.Wherein this single element or system may contain a geometrically delimiting the beam path element, which is referred to below as a diaphragm. However, the aperture can also be positioned independently of the lens system.

Das Linsensystem kann auch so gestaltet sein, dass eine Zwischenabbildung erfolgt. Wobei in der Ebene der Zwischenabbildung Blendenstrukturen, wellenlängenabhängige Filterbeschichtungen, Transmissionsfilter oder Polarisationsbeschichtungen vorgesehen sein können.The lens system can also be designed so that an intermediate image takes place. In the plane of the intermediate image diaphragm structures, wavelength-dependent filter coatings, transmission filters or polarization coatings can be provided.

Diese Funktionselemente können elektronisch ansteuerbar oder statisch ausgebildet sein.These functional elements can be designed to be electronically controllable or static.

Bildsensor:Image sensor:

Mindestens ein Sensorelement, welches für den gewünschten Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung sensitiv ist. Dieses Element wird im Folgenden als Bildsensor bezeichnet. Der Bildsensor kann dabei als Matrixstruktur aus sensitiven Halbleiterelementen (Pixel) ausgeführt sein. Wobei in einer weiteren Ebene des Bildsensors (zwischen sensitiven Halbleiterelementen und Linsensystem) ein Wellenlängenabhängiges Filterarray aufgebracht sein kann, welches eine Farbunterscheidung im Bild ermöglicht.At least one sensor element which is sensitive to the desired spectral range of the electromagnetic radiation. This element is referred to below as an image sensor. The image sensor can be designed as a matrix structure of sensitive semiconductor elements (pixels). Wherein in a further level of the image sensor (between sensitive semiconductor elements and lens system), a wavelength-dependent filter array can be applied, which allows a color distinction in the image.

Ebenfalls könnte in einer anderen Ausführung ein polarisationsabhängiges Filterarray in dieser Ebene aufgebracht sein.Likewise, in another embodiment, a polarization-dependent filter array could be applied in this plane.

Eine Kombination von Polarisations- und Wellenlängenabhängigen Filterarray kann vorteilhaft verwendet werden, um bestimmte Eigenschaften der von einem Objektpunkt bzw. einer Objektfläche ausgehenden elektromagnetischen Strahlung zu identifizieren.A combination of polarization- and wavelength-dependent filter array can be advantageously used to identify certain properties of the emanating from an object point or an object surface electromagnetic radiation.

Zusätzlich kann der Bildsensor eine Anordnung (Array) aus Mikrolinsen enthalten, welche refraktiv, diffraktiv oder reflektiv elektromagnetische Strahlung geometrisch fokussieren, um eine höhere Bestrahlungsstärke auf der sensitiven Halbleiterfläche zu erhalten.Additionally, the image sensor may include an array of microlenses that refractively, refractively or reflectively geometrically focus electromagnetic radiation to obtain a higher irradiance on the sensitive semiconductor surface.

Unter einem Pixel eines Bildsensors wird im Folgenden verstanden: sensitive Halbleiterfläche sowie ggfs. die zugehörige Signalvorverarbeitung, wellenlängen- und oder polarisationsabhängiges Filter bzw. Filterpixel, Mikrolinse, die der sensitiven Halbleiterfäche dieses Pixels zugeordnet sind.In the following, a pixel of an image sensor is understood to be the sensitive semiconductor surface and, if appropriate, the associated signal preprocessing, wavelength-dependent or polarization-dependent filter or filter pixel, microlens, which are assigned to the sensitive semiconductor surface of this pixel.

Der Bildsensor besteht aus einer Arrayanordnung aus Einzelpixeln eventuell geschützt durch ein Abdeckglas.The image sensor consists of an array of single pixels, possibly protected by a cover glass.

Das Linsenelement und der Bildsensor bedingen einen maximalen Sichtfeldwinkel, aus dem elektromagnetische Strahlung auf dem Bildsensor abgebildet werden kann. In einem Kameraaufbau nach dem Stand der Technik ergibt sich durch die Parameter Bildsensorbreite und Brennweite des Linsenelements nach folgender Gleichung ein maximaler Feldwinkel α, welcher durch den Bildsensor detektiert werden kann:

Figure 00030001
The lens element and the image sensor require a maximum field of view angle from which electromagnetic radiation can be imaged on the image sensor. In a camera structure according to the prior art, the parameters image sensor width and focal length of the lens element result according to the following equation a maximum field angle α, which can be detected by the image sensor:
Figure 00030001

Genaugenommen könnte α als maximaler horizontaler Sichtfeldwinkel bezeichnet werden, und durch Ersetzen der Bildsensorbreite durch die Bildsensorhöhe entsprechend ein maximaler vertikaler Sichtfeldwinkel bestimmt werden. Im Folgenden ist jedoch mit „maximaler Feldwinkel” der in Gleichung 1 angegebene gemeint.Strictly speaking, α could be termed the maximum horizontal field of view angle, and a maximum vertical field of view angle could be determined by replacing the image sensor width with the image sensor height. Hereinafter, however, "maximum field angle" is meant as indicated in Equation 1.

Elektromagnetische Strahlung, die von objektseitigen bzw. eintrittsseitigen Feldwinkeln aus strahlt, die größer sind als der maximale Feldwinkel α eines Kamerasystems, kann nicht ortsaufgelöst detektiert werden und ist höchstens als Streu- bzw. Falschlicht durch den gesamten Bildsensor abschätzbar.Electromagnetic radiation that radiates from object-side or entry-side field angles that are greater than the maximum field angle α of a camera system can not be detected in a spatially resolved manner and can only be estimated as scattered or stray light by the entire image sensor.

Für viele Anwendungen ist es wünschenswert oder erforderlich, dass das maximale Sichtfeld, das mit einem Bildsensor mit einem gegebenen optischen System (Linse, Blende etc.) detektiert werden kann, erweitert wird.For many applications, it is desirable or necessary to extend the maximum field of view that can be detected with an image sensor with a given optical system (lens, aperture, etc.).

Um den maximalen Sichtfeldwinkel für ein gegebenes Linsenelement zu vergrößern, werden bislang Bildsensoren mit einer größeren Fläche oder einer höheren Auflösung verwendet. Beides führt zu deutlich höheren Kosten.In order to increase the maximum field of view angle for a given lens element, image sensors having a larger area or higher resolution have hitherto been used. Both lead to significantly higher costs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische Vorrichtung anzugeben, die kostengünstig die Abbildung eines größeren Sichtbereichs ermöglicht sowie ein Verfahren zur Auswertung von Bilddaten, die mit der Vorrichtung aufgenommen werden.It is an object of the present invention to provide an optical device which allows the cost of imaging a larger field of view and a method for evaluating image data taken with the device.

Die Erfindung stellt eine Lösung dar, mit der auch Feldwinkel auf dem Bildsensor ortsaufgelöst abgebildet werden, die größer sind als der maximale Sichtfeldwinkel.The invention provides a solution with which even field angles are imaged in a spatially resolved manner on the image sensor, which are larger than the maximum field of view angle.

Durch eine erfindungsgemäße optische Vorrichtung wird eine ähnliche Abbildung erreicht wie durch ein Kamerasystem mit einem größeren Bildsensor.By means of an optical device according to the invention, a similar imaging is achieved as by a camera system with a larger image sensor.

Die ortsaufgelöste Abbildung auf dem Bildsensor erfolgt durch Einspiegelung von Strahlengängen mit Feldwinkeln größer als dem maximalen Sichtfeldwinkel auf zumindest einen Bereich des Bildsensors, wodurch es zu einer Überlagerung der eingespiegelten Abbildung mit dem Bild kommt, welches sich ohne die Einspiegelung, d. h. direkt, ergeben würde.The spatially resolved imaging on the image sensor takes place by reflecting beam paths with field angles greater than the maximum field of view angle onto at least one area of the image sensor, which causes the mirrored image to overlap with the image which, without the reflection, ie. H. directly, would result.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird also die Einspiegelung von Strahlengängen mit Feldwinkeln größer als dem maximalen Sichtfeldwinkel auf den Bildsensor vorgeschlagen. Dazu ist erfindungsgemäß zumiondest ein reflektives Element vorgesehen, z. B. ein Spiegel. Bevorzugt weist das reflektive Element eine ebene Fläche auf, wodurch die Einspiegelung gerichtet erfolgt. Alternativ hierzu ist die reflektive Oberfläche bzw. das reflektive Element nicht planar, sondern stellt eine Freiformfläche dar. Die Freiformfläche kann speziell dazu ausgebildet sein, um das Bild zu verzerren, zu vergrößern oder Bildfehler zu korrigieren.To solve the task so the reflection of beam paths with field angles greater than the maximum field of view angle is proposed on the image sensor. For this purpose, according to the invention a reflective element is provided, for. B. a mirror. Preferably, the reflective element has a flat surface, whereby the reflection takes place directed. Alternatively, the reflective surface or the reflective element is not planar, but rather represents a free-form surface. The free-form surface can be specially designed to distort, enlarge or correct image aberrations.

Eine erfindungsgemäße optische Vorrichtung kann z. B. in einem Kraftfahrzeug hinter der Windschutzscheibe eine verbesserte Fußgängererkennung am Fahrbahnrand ermöglichen, da ein größeres Sichtfeld aufgelöst werden kann. Auch in Rückfahrkameras kann mit einem kleineren Bildsensor ein größeres Sichtfeld als das aus Gleichung 1 ortsaufgelöst abgebildet werden. Da die Auflösung nicht für alle z. B. sicherheitsrelevanten Anwendungsfälle ausreichend ist, kann es vorteilhaft sein, einen Warnzustand auszulösen basierend auf detektierten Objekten im Bereich außerhalb des maximalen Sichtbereichs.An optical device according to the invention can, for. B. in a motor vehicle behind the windshield enable improved pedestrian detection on the roadside, since a larger field of view can be resolved. Even in rear view cameras, a larger field of view than that of Equation 1 can be imaged in a spatially resolved manner with a smaller image sensor. Since the resolution is not for all z. B. safety-relevant applications is sufficient, it may be advantageous to trigger a warning state based on detected objects in the area outside the maximum field of view.

Diese gerichtete Reflektanz bzw. Spiegeleigenschaft kann z. B. durch Verspiegelung der mindestens einen Prismenseitenfläche oder durch Ankleben eines verspiegelten Elements erreicht werden. Weiterhin kann die gerichtete Reflektanz auch durch geeignete Oberflächenstrukturen erreicht werden, z. B. durch wiederholende Keilstrukturen oder Beugungsgitter.This directed reflectance or mirror property can, for. B. by mirroring the at least one prism side surface or by gluing a mirrored element can be achieved. Furthermore, the directional reflectance can also be achieved by suitable surface structures, for. B. by repetitive wedge structures or diffraction gratings.

Diese Spiegelung kann in einer vorteilhafteren Ausführung wellenlängenabhängig sein (dichroidisch) oder auch zwischen verschiedenen Polarisationszuständen selektiv spiegeln oder transmittieren. Bei einer Transmission durch den Spiegel wird das Licht aus dem Abbildungsstrahlengang ausgekoppelt und erreicht den Bildsensor nicht.In a more advantageous embodiment, this reflection can be wavelength-dependent (dichroidic) or else selectively reflect or transmit between different polarization states. In a transmission through the mirror, the light is coupled out of the imaging beam path and does not reach the image sensor.

Insbesondere das Filterarray ist auf eine Trennung der überlagerten Bilder anzupassen. In particular, the filter array is adapted to a separation of the superimposed images.

Wobei die Trennung wellenlängenabhängig, einfallswinkelabhängig oder vom Polarisationszustand abhängig ausgeführt werden kann.Wherein the separation can be carried out depending on the wavelength depending on the angle of incidence or depending on the polarization state.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform soll diese Eigenschaft zumindest teilweise elektronisch ansteuerbar bzw. regelbar ausgeführt sein.In a further advantageous embodiment, this property should at least partially be electronically controlled or regulated.

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ist es möglich, die Bilddaten die direkt auf dem Bildsensor abgebildet werden und die Bilddaten, die über das reflektive Element eingespiegelt werden, aus den teilweise überlagerten Bilddaten, die der Bildsensor detektiert, zu rekonstruieren.By means of a method according to the invention, it is possible to reconstruct the image data which are imaged directly on the image sensor and to reconstruct the image data which are reflected by the reflective element from the partially superimposed image data which the image sensor detects.

Dazu wird der überlagerte Bildbereich ermittelt und aufgeteilt in direkt und eingespiegelt abgebildete elektromagnetische Strahlung aufgrund unterschiedlicher Abhängigkeit vom Einfallswinkel, von der Wellenlänge und/oder vom Polarisationszustand. Zur Ermittlung der gesamten direkten Bilddaten werden die direkten Bilddaten aus dem überlagerten Bildbereich um den direkten Bereich, in dem keine Überlagerung aufgetreten ist, erweitert.For this purpose, the superposed image area is determined and divided into directly and mirrored imaged electromagnetic radiation due to different dependence on the angle of incidence, the wavelength and / or the polarization state. To determine the total direct image data, the direct image data from the superimposed image area is extended around the direct area where no superimposition has occurred.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in weiteren Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention can be found in further subclaims.

Anhand der Figuren und Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert.With reference to the figures and embodiments, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

1 eine Filterpixelanordnung in Form einer 2×2 Matrix, 1 a filter pixel arrangement in the form of a 2 × 2 matrix,

2 eine großflächige Anordnung von Filterpixeln, 2 a large-scale arrangement of filter pixels,

3 eine optische Vorrichtung mit Linse und Bildsensor nach dem Stand der Technik, 3 an optical device with lens and image sensor according to the prior art,

4 durch die optische Vorrichtung aus 4 nicht abgebildete Feldwinkelbereiche, 4 through the optical device 4 not shown field angle ranges,

5 eine optische Vorrichtung mit einem Prisma mit einer reflektiven Seitenfläche, 5 an optical device having a prism with a reflective side surface,

6 überlagerte und nicht überlagerte Bereiche auf dem Bildsensor, 6 superimposed and not superimposed areas on the image sensor,

7 eine optische Vorrichtung mit einem Spiegel als reflektives Element, 7 an optical device with a mirror as a reflective element,

8 Prisma mit einer reflektiven Seitenfläche, bei der die Reflexion von der Wellenlänge der einfallenden elektromagnetischen Strahlung abhängt. 8th A prism with a reflective side surface, where the reflection depends on the wavelength of the incident electromagnetic radiation.

1 verdeutlicht die unterschiedlichen Eigenschaften von Filterarrays benachbarter Pixel. 1 illustrates the different properties of filter arrays of neighboring pixels.

Das Beispiel zeigt vier Pixel (1, 2, 3, 4), die zu einem Block zusammengefasst sind. Aus diesem Block kann eine Bildverarbeitung eine Identifikation der elektromagnetischen Strahlung bezüglich Wellenlänge und/oder Polarisationszustand durchführen.The example shows four pixels ( 1 . 2 . 3 . 4 ), which are combined into a block. From this block, image processing can perform an identification of the electromagnetic radiation with respect to wavelength and / or polarization state.

Die Filterpixelmatrix in 1 ist wie folgt aufgebaut:
Filterpixel 1 (links oben) = 0 0;
Filterpixel 2 (rechts oben) = 0 1;
Filterpixel 3 (links unten) = 1 0;
Filterpixel 4 (rechts unten) = 1 1.
The filter pixel matrix in 1 is structured as follows:
filter pixels 1 (top left) = 0 0;
filter pixels 2 (top right) = 0 1;
filter pixels 3 (bottom left) = 1 0;
filter pixels 4 (bottom right) = 1 1.

2 zeigt diesen Filterpixelblock (1, 2, 3, 4) in der Anordnung von Filterpixeln des Bildsensors als Wiederholungssequenz. 2 shows this filter pixel block ( 1 . 2 . 3 . 4 ) in the arrangement of filter pixels of the image sensor as a repetition sequence.

In 3 ist eine optische Vorrichtung bzw. ein Kamerasystem nach dem Stand der Technik dargestellt mit dem maximalem Feldwinkel α, welcher sich durch die geometrische Distanz der sensitiven Bildsensorfläche nach Gleichung 1 ergibt. Die Bildsensorbreite entspricht in diesem Fall d3, der maximale Sichtfeldwinkel α entspricht a1.In 3 is an optical device or a camera system according to the prior art shown with the maximum field angle α, which results from the geometric distance of the sensitive image sensor surface according to equation 1. The image sensor width in this case corresponds to d3, the maximum field angle α corresponds to a1.

In 3 ist eine Linse bzw. ein Linsensystem (5) mit dahinter bzw. darunter liegender Blende (8) gezeigt. Durch dieses Linsensystem (5) wird elektromagnetische Strahlung z. B. mit einer objektseitigen Fokussierung auf unendlich in einer bildseitigen Ebene mit der Distanz f (f = Brennweite) vom hinteren Hauptpunkt des Linsensystems (5) abgebildet. In dieser Abbildungsebene befindet sich der Bildsensor (5). In 3 is a lens or a lens system ( 5 ) with behind or underlying aperture ( 8th ). Through this lens system ( 5 ) is electromagnetic radiation z. B. with an object-side focus on infinity in an image-side plane with the distance f (f = focal length) from the rear main point of the lens system ( 5 ). In this image plane is the image sensor ( 5 ).

Betrachtet man nun die Mittelstrahlen (Hauptstrahlen, englisch: Chiefrays) der Abbildungsstrahlengänge von dem linkesten und dem rechtesten Pixel des Bildsensors (6) so ergibt sich in einer objektseitigen Entfernung d2 von der Eintrittspupille (bezeichnet mit + in 3) ein maximales Sichtfeld von d1. Dieses maximale Sichtfeld ist definiert durch den Sichtfeldwinkel α = a1, der durch Gleichung 1 gegeben ist.Now consider the center beams (chief rays) of the imaging beam paths from the leftmost and the rightmost pixels of the image sensor ( 6 ) results in an object-side distance d2 from the entrance pupil (denoted by + in 3 ) a maximum field of view of d1. This maximum field of view is defined by the field of view angle α = a1 given by Equation 1.

Für viele Anwendungen ist es wünschenswert oder erforderlich, dass das maximale Sichtfeld, das mit einem Bildsensor (6) mit einem gegebenen optischen System (Linse (5), Blende (8) etc.) detektiert werden kann, erweitert wird.For many applications, it is desirable or necessary that the maximum field of view associated with an image sensor ( 6 ) with a given optical system (lens ( 5 ), Cover ( 8th ) etc.) can be detected is extended.

Elektromagnetische Strahlung, die von Objektpunkten oder -flächen ausgeht, die bei einer Entfernung d2 eine größere Längsausdehnung als die Breite d1 haben, bzw. elektromagnetische Strahlung, die zum optischen System (5, 8) in einem Winkel ausgestrahlt wird, der größer als a1 ist, kann nicht mit dem Bildsensor (6) ortsaufgelöst werden. Diese Strahlung wird z. B. von einer hinter dem Bildsensor (6) liegenden Platine (nicht dargestellt) zu einem Teil gestreut und zu einem anderen Teil direkt absorbiert.Electromagnetic radiation emanating from object points or surfaces having a greater longitudinal extent than the width d1 at a distance d2, or electromagnetic radiation incident to the optical system ( 5 . 8th ) is emitted at an angle which is greater than a1, can not with the image sensor ( 6 ) are spatially resolved. This radiation is z. From one behind the image sensor ( 6 ) board (not shown) scattered to one part and directly absorbed to another part.

Dieser Sachverhalt ist in 4 dargestellt. Der Klarheit halber sind hierbei nur die Mittenstrahlen (Hauptstrahlen bzw. Chiefrays) aus 3 dargestellt.This situation is in 4 shown. For the sake of clarity, only the center beams (main beams or chiefrays) are off 3 shown.

Das maximale Sichtfeld, welches auf dem Bildsensor (6) ortsaufgelöst werden kann, ist durch die objektseitige Distanz d1 gegeben. Elektromagnetische Strahlung, die von einem Objektpunkt oder Objektflächenausschnitt abgestrahlt wird, der sich in einem Distanzbereich d5 außerhalb des maximalen Sichtfelds (d1) befindet, wird abseits des Bildsensors (6) abgebildet (Distanzbereich d4 neben dem Bildsensor) und kann somit nicht mehr durch den Bildsensor (6) ortsaufgelöst werden. Dies trifft für alle Objektpunkte zu, die sich in einer objektseitigen Distanz befinden, die größer als das maximale Sichtfeld d1 bei einer zugehörigen Entfernung d2 ist bzw. bei denen der Winkel a2 größer als der maximale Sichtfeldwinkel a1 ist.The maximum field of view on the image sensor ( 6 ) can be spatially resolved is given by the object-side distance d1. Electromagnetic radiation radiated from an object point or object area cutout located in a distance range d5 outside the maximum field of view (d1) is measured away from the image sensor (FIG. 6 ) (distance range d4 next to the image sensor) and thus can no longer be detected by the image sensor ( 6 ) are spatially resolved. This applies to all object points which are located in an object-side distance which is greater than the maximum field of view d1 at an associated distance d2 or in which the angle a2 is greater than the maximum field angle a1.

Wie eine erfindungsgemäße Einspiegelung umgesetzt werden kann, wird an zwei weiteren Abbildungen erklärt:
5 zeigt als erstes Ausfürhungsbeispiel ein Prisma (9) mit mindestens einer Seitenfläche, die durch Beschichtung oder Fügetechnik mit einem weiteren Element die nachfolgend beschriebene Eigenschaften der gerichteten Reflektanz erhält.
How a reflection according to the invention can be implemented is explained in two further figures:
5 shows as a first embodiment, a prism ( 9 ) having at least one side surface which receives by coating or joining technique with a further element the properties of the directed reflectance described below.

7 zeigt als zweites Ausfürhungsbeispiel einen Spiegel (10), dessen zum Bildsensor (6) gerichtete Oberflächen ebenfalls eine gerichtete Reflektanz bewirkt. 7 shows as a second embodiment, a mirror ( 10 ), the image sensor ( 6 ) also causes a directed reflectance.

In 5 ist die Seitenfläche eines Prismas (9) mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften für eine Bildüberlagerung in einem Bereich des Bildsensors (6) dargestellt.In 5 is the side surface of a prism ( 9 ) having the properties according to the invention for image superimposition in a region of the image sensor ( 6 ).

Die Ausrichtung der Prismenseitenfläche im 90° Winkel zur sensitiven Halbleiterfläche ist nicht zwingend. Wenn eine Verzerrung des Bildes in Kauf genommen werden kann oder sogar erwünscht ist, kann dieser Winkel auch dementsprechend davon abweichen.The orientation of the prism side surface at a 90 ° angle to the sensitive semiconductor surface is not mandatory. If a distortion of the image can be tolerated or even desired, this angle may also deviate accordingly.

Speziell in 5 wird durch den Prismenkörper (9), der als Träger für die Oberfläche mit der gerichteten Reflektanz (10) dient, ein axialer Versatz im Abbildungsstrahlengang bewirkt. Dieser muss im Kameraaufbau durch Verschiebung des Bildsensors (6) um die Distanz d6 korrigiert werden um weiterhin eine scharfe Abbildung zu erhalten. Der Prismenkörper (9) ist dabei bevorzugt so auszuführen, dass er geometrisch mit der sensitiven Halbleiterfläche des Bildsensors (6) abschließt, d. h. eine Länge d3 besitzt.Specially in 5 is passed through the prism body ( 9 ) used as a support for the surface with the directed reflectance ( 10 ), causes an axial offset in the imaging beam path. This must be in the camera structure by shifting the image sensor ( 6 ) are corrected by the distance d6 to continue to obtain a sharp image. The prism body ( 9 ) is preferably to be designed so that it geometrically with the sensitive semiconductor surface of the image sensor ( 6 ), ie has a length d3.

Der Prismenkörper (9) kann in einer bevorzugten Ausführungsfomr nur in einem Teilbereich (d. h. partiell) über der sensitiven Halbleiterfläche des Bildsensors (6) aufgebracht sein.The prism body ( 9 ) can in a preferred embodiment only in a partial area (ie, partially) over the sensitive semiconductor surface of the image sensor ( 6 ) be applied.

Alternativ kann ein Prismenkörper (9) mit mindestens zwei unterschiedlich hohen Teilbereichen über der sensitiven Halbleiterfläche des Bildsensors (6) angeordnet sein.Alternatively, a prism body ( 9 ) with at least two differently high subregions above the sensitive semiconductor surface of the image sensor ( 6 ) can be arranged.

Beide Ausführungsformen ermöglichen insbesondere eine kamerabasierte Regensensierung für ein Fahrzeug bei gleichzeitiger Beobachtung des Fahrzeugumfelds. Auf einem Teilbereich des Bildsensors (6) wird hierzu ein optischer Nahbereich (z. B. Windschutzscheibenaußenseite zur Regenerkennung) und auf einem zweiten Teilbereich des Bildsensors (6) ein optischer Fernbereich (z. B. der Bereich vor einem Kraftfahrzeug) abgebildet. Both embodiments in particular enable a camera-based rain sensing for a vehicle while observing the vehicle environment. On a portion of the image sensor ( 6 For this purpose, an optical proximity area (for example windscreen outer side for rain detection) and on a second subarea of the image sensor (FIG. 6 ) a long distance optical range (eg the area in front of a motor vehicle) is shown.

Die Überlagerung der Bildbereiche ist in 6 beispielhaft horizontal dargestellt. Das Bild aus der optischen Vorrichtung ohne das reflektives Element wird direkt auf den Bereichen i1 + i2 + i3 abgebildet. D. h. ohne Einspiegelung umfasst das „gewöhnliche” Bild die Bereiche i1 + i2 + i3 und der Inhalt füllt den Distanzbereich d1 aus 3 oder 4. Die durch das reflektive Element (10) zusätzlich eingespiegelten Strahlengänge von elektromagnetischer Strahlung, welche von Sichtfeldwinkeln a1 bis a2 abgestrahlt wird (siehe 5, d. h. größer als der maximale Sichtwinkelbereich nach Gleichung 1) werden bei Objekten links zur optischen Achse im Bildsensorbereich i3 überlagert. Sofern optional ein zweites reflektives Element auf der linken Seitenfläche des Prismas aus 5 angebracht ist (in 5 nicht dargestellt), werden Objekte aus Sichtfeldwinkeln a1 bis a2 rechts von der optischen Achse im Bildsensorbereich i1 abgebildet (überlagert mit dem direkten Bild in diesem Bereich).The superimposition of the image areas is in 6 exemplified horizontally. The image from the optical device without the reflective element is imaged directly on the regions i1 + i2 + i3. Ie. without reflection, the "ordinary" image comprises the regions i1 + i2 + i3 and the content fills the distance range d1 3 or 4 , The through the reflective element ( 10 ) additionally mirrored beam paths of electromagnetic radiation, which is radiated from field of view angles a1 to a2 (see 5 ie larger than the maximum viewing angle range according to equation 1) are superimposed on objects left to the optical axis in the image sensor area i3. If optional, a second reflective element on the left side surface of the prism 5 attached (in 5 not shown), objects from field of view angles a1 to a2 are imaged to the right of the optical axis in the image sensor area i1 (superimposed with the direct image in this area).

In 7 ist eine reflektive Oberfläche in Form eines Spiegels (10) dargestellt, die normal, d. h. in einem rechten Winkel zum Bildsensor (6), ausgerichtet sein kann und ein überlagertes Bild von objektseitigen Sichtfeldwinkeln a1 bis a2 ermöglicht, die größer sind als das maximale Sichtfeld, welches sich nach Gleichung 1 ergibt.In 7 is a reflective surface in the form of a mirror ( 10 ), which is normal, ie at a right angle to the image sensor ( 6 ), and allows a superimposed image of object-side field of view angles a1 to a2 that are greater than the maximum field of view that results from Equation 1.

Die Ausrichtung des Spiegels (10) im 90° Winkel zur sensitiven Halbleiterfläche des Bildsensors (6) ist nicht zwingend. Wenn eine Verzerrung des Bildes in Kauf genommen werden kann oder sogar erwünscht ist, kann dieser Winkel in beide Richtungen abweichen.The orientation of the mirror ( 10 ) at a 90 ° angle to the sensitive semiconductor surface of the image sensor ( 6 ) is not mandatory. If distortion of the image can be tolerated or even desired, this angle may differ in both directions.

Der Vorteil der sich durch die Erfindung ergibt, ist ein größeres Sichtfeld, welches geometrisch auf der sensitiven Halbleiterfläche des Bildsensors (6) aufgelöst werden kann.The advantage resulting from the invention is a larger field of view, which is geometrically on the sensitive semiconductor surface of the image sensor ( 6 ) can be resolved.

Eine Unterscheidungsmöglichkeit zur Trennung der überlagerten Bildbereiche (i1, i3) wird anschließend näher erklärt.A differentiation possibility for separating the superimposed image areas (i1, i3) will be explained in more detail below.

Insbesondere das Filterarray ist auf eine Trennung der überlagerten Bilder anzupassen. Die Trennung kann wellenlängenabhängig, einfallswinkelabhängig oder vom Polarisationszustand abhängig ausgeführt werden.In particular, the filter array is adapted to a separation of the superimposed images. The separation can be carried out depending on the wavelength, depending on the angle of incidence or depending on the polarization state.

Anhand der wellenlängenabhängigen Filterfunktion soll das Prinzip beispielhaft erklärt werden:
Wie in 1 dargestellt haben die sensitiven Halbleiterteilbereiche des Bildsensors (6) eine überlagerte Ebene mit einem Filterarray, welches eine Unterscheidung der elektomagnetischen Strahlung anhand einer Signalverarbeitung der hier vier zusammengehörigen Pixel ermöglicht. Im Folgenden wird dieses Filterarray als wellenlängenabhängiges Filterarray definiert.
Based on the wavelength-dependent filter function, the principle should be explained as an example:
As in 1 have shown the sensitive semiconductor portions of the image sensor ( 6 ) a superimposed plane with a filter array, which allows a distinction of the electromagnetic radiation based on a signal processing of the four pixels here together. In the following, this filter array is defined as a wavelength-dependent filter array.

Das Beispiel zeigt vier Filterpixel (1, 2, 3, 4), die zu einem Block zusammengefasst sind. Aus diesem Block kann eine Bildverarbeitung eine Identifikation der elektromagnetischen Strahlung bezüglich der Wellenlänge durchführen.The example shows four filter pixels ( 1 . 2 . 3 . 4 ), which are combined into a block. From this block, image processing can perform an identification of the electromagnetic radiation with respect to the wavelength.

Für die Filterpixelmatrix aus 1 werden beispielsweise jeweils die folgenden Wellenlängenbereiche transmittiert:
Filterpixel 1 (0 0): 300 nm bis 430 nm;
Filterpixel 2 (0 1): 400 nm bis 560 nm;
Filterpixel 3 (1 0): 540 nm bis 720 nm;
Filterpixel 4 (1 1): 700 nm bis 1200 nm.
For the filter pixel matrix off 1 For example, the following wavelength ranges are transmitted in each case:
filter pixels 1 (0 0): 300 nm to 430 nm;
filter pixels 2 (0 1): 400 nm to 560 nm;
filter pixels 3 (10): 540 nm to 720 nm;
filter pixels 4 (11): 700 nm to 1200 nm.

Diese Werte der Wellenlängenbereiche sind beispielhaft, die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.These values of the wavelength ranges are exemplary, the invention is not limited thereto.

Bei einer Überlagerung der Sichtwinkelbereiche durch Einspiegelung (vgl. 5 und 7) wird die dafür verwendete reflektive Oberfläche (10) vorteilhafterweise als wellenlängenabhängiger Spiegel ausgeführt.In a superimposition of the viewing angle ranges by reflection (see. 5 and 7 ), the reflective surface ( 10 ) is advantageously designed as a wavelength-dependent mirror.

Dadurch werden die gewünschten Wellenlängenbereiche gespiegelt, die „unerwünschten” Wellenlängenbereiche werden ausgekoppelt bzw. transmittiert und kommen nicht auf dem Bildsensor (6) zu einer ortsaufgelösten Abbildung. As a result, the desired wavelength ranges are mirrored, the "unwanted" wavelength ranges are coupled out or transmitted and do not come on the image sensor ( 6 ) to a spatially resolved image.

Dies ist schematisch in 8 dargestellt:
Als Beispiel wird nur elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich λ1 = 700 nm bis 1200 nm gespiegelt. Elektromagnetische Stahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich λ2, der einem Bereich mit kleineren oder größeren Wellenlängen als λ1 entspricht, wird somit nicht gespiegelt, sondern transmittiert und verlässt das betrachtete Abbildungssystem.
This is schematically in 8th shown:
As an example, only electromagnetic radiation in a first wavelength range λ1 = 700 nm to 1200 nm is mirrored. Electromagnetic radiation in a second wavelength range λ2, which corresponds to an area with wavelengths smaller or larger than λ1, is thus not mirrored, but transmitted and leaves the observed imaging system.

Für die Signalverarbeitung bedeutet das: Ein Gesamtbild, welches vom Bildsensor (6) ausgelesen wird, erfährt eine Unterteilung in die vier Unterbilder, welche dann ausschließlich aus einem der folgenden Filterpixel (1, 2, 3, 4) aufgebaut sind: 0 0, 0 1, 1 0, 1 1.For signal processing this means: An overall image, which is transmitted by the image sensor ( 6 ) is subdivided into the four subpictures, which then exclusively from one of the following filter pixels ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are: 0 0, 0 1, 1 0, 1 1.

Für die Trennung der überlagerten Teilbereiche im Bild (d. h. in 6 der Bereich i1 bzw. i3) wird nun ein Mittelwert (Offset) aus den mit einer Gewichtungsfunktion multipltizierten Signalwerten der separierten Unterbilder 0 0, 0 1, 1 0, vom Unterbild 1 1 abgezogen.For the separation of the superimposed partial areas in the picture (ie in 6 range i1 or i3), an average value (offset) from the signal values of the separated subimages 0 0, 0 1, 1 0 multiplied by a weighting function is subtracted from the subimage 11.

Das Unterbild 1 1 enthält anschließend bis auf Restfehler nur noch den eingespiegelten zusätzlichen Feldwinkelbereich a1 bis a2 als Signalwert. Die Auflösung dieser Abbildung beträgt also höchstens ein Viertel der Gesamtauflösung.The sub-picture 1 1 then contains, except for residual errors, only the mirrored-in additional field angle range a1 to a2 as the signal value. The resolution of this figure is thus at most one quarter of the total resolution.

Die Unterbilder 0 0, 0 1, 1 0 enthalten die Informationen, die das ursprüngliche Bild betreffen, d. h. ohne die (eingespiegelte) elektromagnetische Strahlung, die außerhalb des maximalen Sichtwinkelbereichs a1 liegt. Das entsprechende Unterbild 1 1' ohne den eingespiegelten Anteil kann bei Bedarf aus den drei anderen Unterbildern interpoliert werden (vergleichbar der beschriebenen Mittelwertbildung).The subpictures 0 0, 0 1, 1 0 contain the information concerning the original image, d. H. without the (mirrored) electromagnetic radiation, which is outside the maximum viewing angle range a1. If necessary, the corresponding subimage 11 'without the mirrored portion can be interpolated from the other three subimages (comparable to the averaging described).

Verstärkt werden kann das Verhältnis aus Signalqualität des eingespiegelten Bildes zu Restfehlern der ursrünglichen Abbildung im überlagerten Bereich durch eine Ebene zwischen Spiegel bzw. reflektiver Prismenseitenfläche (10) und sensitiver Halbleiterfläche des Bildsensors (6), die elektromagnetische Strahlung abhängig vom Einfallswinkel reflektiert oder transmittiert. Da die eingespiegelten zusätzlichen Feldwinkelbereiche a1 bis a2 größere Einfallswinkel haben als elektromagnetische Strahlung, die bei Feldwinkeln kleiner a1 abgebildet wird, kann dies zur Unterscheidung genutzt werden.The ratio of signal quality of the mirrored image to residual errors of the original image in the superimposed area can be increased by a plane between mirror or reflective prism side surface (FIG. 10 ) and sensitive semiconductor surface of the image sensor ( 6 ) that reflects or transmits electromagnetic radiation depending on the angle of incidence. Since the mirrored additional field angle ranges a1 to a2 have greater angles of incidence than electromagnetic radiation, which is imaged at field angles smaller than a1, this can be used for differentiation.

Damit könnte für ein Filterelement z. B. Filterpixel (4) (d. h. 1 1) im Bildsensorarray eine einfallswinkelabhängige Transmission ermöglicht werden. Wobei z. B. für Einfallswinkel kleiner 10° reflektiert wird und damit eine Abbildung auf der sensitiven Halbleiterfläche des Bildsensors (6) unterdrückt wird. Damit erreicht nur elektromagnetische Strahlung mit Einfallswinkeln größer 10° die sensitive Halbleiterfläche und damit bevorzugt die eingespiegelten zusätzlichen Feldwinkelbereiche a1 bis a2.This could be for a filter element z. B. Filter pixels ( 4 ) (ie 1 1) in the image sensor array an incident angle-dependent transmission are possible. Whereby z. B. is reflected for incident angle less than 10 ° and thus an image on the sensitive semiconductor surface of the image sensor ( 6 ) is suppressed. Thus, only electromagnetic radiation with angles of incidence greater than 10 ° reaches the sensitive semiconductor surface and thus preferably the mirrored additional field angle ranges a1 to a2.

Die Abbildungsqualität von diesen zusätzlichen Feldwinkeln kann insbesondere in diesem Beispiel verstärkt werden durch eine zusätzliche Beleuchung dieser objektseitigen Feldwinkel im genutzten Wellenlängenbereich. Hier im Beispiel wäre diese ein nahinfrarote Beleuchtung mit einer Wellenlänge im Bereich von 700 nm bis 1200 nm.The imaging quality of these additional field angles can be enhanced, in particular in this example, by an additional illumination of these object-side field angles in the wavelength range used. Here in the example, this would be a near-infrared illumination with a wavelength in the range of 700 nm to 1200 nm.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Filterpixel 0 0Filter pixel 0 0
22
Filterpixel 0 1Filter pixel 0 1
33
Filterpixel 1 0Filter pixel 1 0
44
Filterpixel 1 1Filter pixel 1 1
55
Linse oder LinsensystemLens or lens system
66
Bildsensorimage sensor
77
Optische AchseOptical axis
88th
Blendecover
99
Prismaprism
1010
Reflektive OberflächeReflective surface
++
Eintrittspupilleentrance pupil
a1a1
maximaler Sichtfeldwinkelmaximum field of view angle
a2a2
Winkel, der größer als a1 istAngle greater than a1
d1d1
objektseitiges maximales horizontales Sichtfeldobject-side maximum horizontal field of view
d2d2
objektseitige Entfernung zur EintrittspupilleObject-side distance to the entrance pupil
d3d3
Breite des BildsensorsWidth of the image sensor
d4d4
Distanzbereich neben dem BildsensorDistance range next to the image sensor
d5d5
objektseitiger Distanzbereich außerhalb von d1object-side distance range outside of d1
d6d6
Verschiebung des Bildsensors zur Korrektur des axialen VersatzesDisplacement of the image sensor to correct the axial offset
i1, i3i1, i3
Bildsensorbereich mit Überlagerung von direkter mit eingespiegelter AbbildungImage sensor area with superposition of direct with mirrored image
i2i2
Bildsensorbereich ohne ÜberlagerungImage sensor area without overlay
λ1λ1
erster Wellenlängenbereichfirst wavelength range
λ2λ2
zweiter Wellenlängenbereichsecond wavelength range
λ1 + 2λ1 + 2
Bereich umfassend ersten und zweiten WellenlängenbereichArea comprising first and second wavelength range

Claims (15)

Optische Vorrichtung umfassend einen Bildsensor (6) ein Linsensystem (5) zur Projektion elektromagnetischer Strahlung aus einem objektseitigen Bereich bis zu einem maximalen Sichtfeldwinkel a1 zur optischen Achse (7) auf den Bildsensor (6), dadurch gekennzeichnet, dass ein reflektives Element (10) derart in der optischen Vorrichtung angeordnet ist, dass eine Einspiegelung von Strahlengängen mit Feldwinkeln größer als dem maximalen Sichtfeldwinkel a1 auf den Bildsensor (6) erfolgt.Optical device comprising an image sensor ( 6 ) a lens system ( 5 ) for projecting electromagnetic radiation from an object-side region up to a maximum field of view angle a1 to the optical axis ( 7 ) on the image sensor ( 6 ), characterized in that a reflective element ( 10 ) is arranged in the optical device such that a reflection of beam paths with field angles greater than the maximum field of view angle a1 on the image sensor ( 6 ) he follows. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das reflektive Element (10) elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit vom Einfallswinkel, von der Wellenlänge und/oder vom Polarisationszustand reflektiert.Optical device according to claim 1, wherein the reflective element ( 10 ) electromagnetic radiation as a function of the angle of incidence, reflected by the wavelength and / or the polarization state. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 umfassend eine matrixförmige Anordnung von Filterpixeln (1, 2, 3, 4) für Pixel des Bildsensors (6), wodurch elektromagnetische Strahlung, die auf einen Pixel des Bildsensors (6) abgebildet wird, in Abhängigkeit vom Einfallswinkel, von der Wellenlänge und/oder vom Polarisationszustand durch die Filterpixel (1, 2, 3, 4) gefiltert wird.Optical device according to claim 1 or 2 comprising a matrix-like arrangement of filter pixels ( 1 . 2 . 3 . 4 ) for pixels of the image sensor ( 6 ), causing electromagnetic radiation incident on a pixel of the image sensor ( 6 ), as a function of the angle of incidence, of the wavelength and / or of the polarization state through the filter pixels (FIG. 1 . 2 . 3 . 4 ) is filtered. Optische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Anordnung aus einer 2×2 Filterpixelmatrix (1, 2, 3, 4) aufgebaut ist.An optical device according to claim 3, wherein the device consists of a 2 × 2 filter pixel matrix ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is constructed. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die 2×2 Filterpixelmatrix (1, 2, 3, 4) einen ersten Filterpixel (1) mit einer Transmission im blauen, einen zweiten Filterpixel (2) mit einer Transmission im grünen, einen dritten Filterpixel (3) mit einer Transmission im roten und einen vierten Filterpixel (4) mit einer Transmission im nahinfraroten Wellenlängenbereich umfasst.Optical device according to claim 4, wherein the 2 × 2 filter pixel matrix ( 1 . 2 . 3 . 4 ) a first filter pixel ( 1 ) with a transmission in the blue, a second filter pixel ( 2 ) with a transmission in the green, a third filter pixel ( 3 ) with a transmission in the red and a fourth filter pixel ( 4 ) with a transmission in the near-infrared wavelength range. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die 2×2 Pixelmatrix (1, 2, 3, 4) einen ersten Filterpixel (1) mit einer Transmission im Bereich von 300 nm bis 430 nm, einen zweiten Filterpixel (2) mit einer Transmission im Bereich von 400 nm bis 560 nm, einen dritten Filterpixel (3) mit einer Transmission im Bereich von 540 nm bis 720 nm und einen vierten Filterpixel (4) mit einer Transmission im Bereich von 700 nm bis 1200 nm umfasst.Optical device according to claim 4, wherein the 2 × 2 pixel matrix ( 1 . 2 . 3 . 4 ) a first filter pixel ( 1 ) with a transmission in the range of 300 nm to 430 nm, a second filter pixel ( 2 ) having a transmission in the range of 400 nm to 560 nm, a third filter pixel ( 3 ) with a transmission in the range from 540 nm to 720 nm and a fourth filter pixel ( 4 ) having a transmittance in the range of 700 nm to 1200 nm. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das reflektive Element (10) nur elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im infraroten oder nahinfraroten Wellenlängenbereich reflektiert.Optical device according to one of the preceding claims, wherein the reflective element ( 10 ) reflects only electromagnetic radiation having a wavelength in the infrared or near-infrared wavelength range. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend ein Prisma (9) mit mindestens einer Seitenfläche, wobei das reflektive Element (10) durch eine reflektive Beschichtung der Seitenfläche oder durch Anbringen einer reflektiven Fläche an die Seitenfläche des Prismas (9) ausgebildet ist.Optical device according to one of the preceding claims comprising a prism ( 9 ) having at least one side surface, wherein the reflective element ( 10 ) by a reflective coating of the side surface or by attaching a reflective surface to the side surface of the prism ( 9 ) is trained. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das reflektive Element (10) rechtwinklig zur optischen Achse (7) angeordnet ist.Optical device according to one of the preceding claims, wherein the reflective element ( 10 ) at right angles to the optical axis ( 7 ) is arranged. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das reflektive Element (10) durch Oberflächenstrukturen, insbesondere durch sich wiederholende Keilstrukturen oder Beugungsgitter, gebildet ist.Optical device according to one of the preceding claims, wherein the reflective element ( 10 ) is formed by surface structures, in particular by repeated wedge structures or diffraction gratings. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend ein reflektives Element (10), das elektronisch ansteuerbar oder regelbar ist. Optical device according to one of the preceding claims comprising a reflective element ( 10 ), which is electronically controlled or regulated. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend eine Lichtquelle zur zumindest teilweisen gezielten Beleuchtung der objektseitigen Feldwinkelbereiche mit mit Feldwinkeln größer als dem maximalen Sichtfeldwinkel a1.Optical device according to one of the preceding claims comprising a light source for at least partially targeted illumination of the object-side field angle ranges with field angles greater than the maximum field of view angle a1. Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Lichtquelle elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im infraroten oder nahinfraroten Wellenlängenbereich erzeugt.An optical device according to claim 11, wherein the light source generates electromagnetic radiation having a wavelength in the infrared or near-infrared wavelength range. Verfahren zur Auswertung von Bilddaten, die mit einer optischen Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgenommen werden mit den Schritten: • Aufteilen der Bilddaten in einen direkten (i2) und einen überlagerten (i1, i3) Bereich • Aufteilen des überlagerten Bildbereichs (i1, i3) aufgrund unterschiedlicher Abhängigkeit vom Einfallswinkel, von der Wellenlänge und/oder vom Polarisationszustand zwischen direkter und eingespiegelter Abbildung von elektromagnetischer Strahlung in ein erstes Unterbild für das Pixel des Bildsensors (6) mit einem ausgewählten Filterpixel (4) berücksichtigt werden, auf denen zusätzlich zur direkten auch eingespiegelte elektromagnetische Strahlung abgebildet wird, und zumindest ein zweites Unterbild für das Pixel des Bildsensors (6) mit einem oder mehreren anderen Filterpixeln (1, 2, 3) berücksichtigt werden, auf denen elektromagnetische Strahlung nur direkt abgebildet wird. • Ermittlung der im überlagerten Bereich (i1, i3) eingespiegelten Bilddaten durch Abziehen eines mit einer Gewichtungsfunktion gemittelten Mittelwerts von Signalwerten aus dem zumindest zweiten Unterbild von dem Signalwert des ersten Unterbilds. • Ermittlung der direkten Bilddaten durch Erweitern des direkten Bereichs (i2) um das zweite Unterbild.Method for evaluating image data recorded with an optical device according to one of the preceding claims, having the following steps: • splitting the image data into a direct (i2) and a superposed (i1, i3) region • splitting the superimposed image region (i1, i3 ) due to different dependence on the angle of incidence, of the wavelength and / or of the state of polarization between direct and mirrored imaging of electromagnetic radiation into a first subimage for the pixel of the image sensor ( 6 ) with a selected filter pixel ( 4 ) are taken into account, on which in addition to the direct also mirrored electromagnetic radiation is imaged, and at least a second sub-image for the pixel of the image sensor ( 6 ) with one or more other filter pixels ( 1 . 2 . 3 ) are considered, on which electromagnetic radiation is imaged only directly. • Determining the image data mirrored in the superimposed area (i1, i3) by subtracting a weighted average value of signal values from the at least second subimage from the signal value of the first subimage. • Determine the direct image data by extending the direct area (i2) around the second sub-image. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die direkten Bilddaten im überlagerten (i1, i3) Bereich interpoliert werden, indem in dem zumindest zweiten Unterbild fehlende Signalwerte mit den mit einer Gewichtungsfunktion gemittelten Mittelwerten aus dem zweiten Unterbild verfügbaren Signalwerten vervollständigt werden.The method of claim 14, wherein the direct image data is interpolated in the superimposed (i1, i3) region by completing missing signal values in the at least second subimage with the weighted average values from the second subimage.
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