发明内容

本发明的目的是，提供一种用于机动车的摄像机系统，所述摄像机系统能以不引人注目的方式集成到机动车中。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求、以下描述以及附图公开。

根据本发明的用于机动车的外部灯光装置总体上被设计为用于，提供与检测到的光相关的图像数据。因此，用于机动车的外部灯光装置最终能够实现基于摄影和/或视频检测机动车的环境。根据本发明的外部灯光装置例如被设计为前照灯、尾灯、车辆转向闪光灯或制动灯。外部灯光装置包括外观盖板以及至少一个检测装置。所述外观盖板例如由塑料制成并且用于相对于机动车的环境遮盖外部灯光装置的发光单元、也就是例如设计为发光二极管(LED)的灯。外观盖板例如可以被设计为彩色的，例如在制动灯的情况下被设计为红色。

外部灯光装置的检测装置被设计为用于，提供环境的图像数据。为此，检测装置一方面包括图像获取装置，另一方面包括载体介质。载体介质被设计为光导体，在其上提供有耦入区域和耦出区域。因此，载体介质是光导介质。载体介质例如能够面状地构成，即载体介质的宽度和长度大于载体介质的厚度。该面状的载体介质垂直于载体介质的厚度地例如固定在外观盖板上。载体介质为此例如可以作为由透明塑料或玻璃制成的板或薄膜制造。具有耦入区域和耦出区域的载体介质整体上构成为用于外观盖板的面状的匹配于外观盖板的表面形状的检测元件。该检测元件例如可以粘接在外观盖板的表面上。为此，可以在检测元件的一侧，也就是载体介质的一侧，例如布置作为固定元件的粘接剂，利用该粘接剂将检测元件粘接在外观盖板上。检测元件本身在此不被设计为刚性的板，而是可至少以典型的2cm的半径无损地弯曲，从而它例如可布置在弯曲的外观盖板上，该外观盖板例如被设计为用于遮盖机动车的前照灯。

耦入区域本身被设计为具有第一偏转结构的全息元件。这种全息元件的工作原理的描述——该全息元件通常被称为光栅并且可以借助于全息方法来制造——例如可以在上面所引用的科学出版物中找到。耦入区域可以相应地例如实现为衍射光栅。第一偏转结构被设计为用于，将从环境射到第一偏转结构上的光耦入到载体介质中并且在此以下述程度或强度地偏转，使得耦入的光满足临界角条件。载体介质相应地被设计为用于，将耦入的光借助于内反射、优选全反射从耦入区域传输到耦出区域。因此，从环境射到第一偏转结构上并且耦入到载体介质中的光可以例如在载体介质内以锯齿状运动沿着平行于检测元件的表面的平面的方向被引导。

耦出区域被设计为具有第二偏转结构的全息元件。耦入区域的第一偏转结构和耦出区域的第二偏转结构都可以分别例如实现为衍射光栅。第二偏转结构被设计为用于，将射到第二偏转结构上的耦入的光从载体介质中耦出。耦入区域和耦出区域在此例如可以位于检测元件的不同侧上。例如，耦入区域可以包括检测元件的、从外观盖板指向环境的方向并且因此指向机动车的环境方向的整个表面。耦出区域可以位于相对侧上并且因此指向外观盖板的表面的方向。替代于此或附加地，耦出区域可以布置在载体介质的一侧上，使得耦出区域垂直于所描述的耦入区域取向。

检测装置的图像获取装置被设计为用于，获取在耦出区域上从检测元件、也就是说具有耦入区域和耦出区域的载体介质中耦出的光并且将其提供为与所检测的光相关的图像数据。也就是说，图像获取装置被定向成，用于从耦入到图像获取装置中的光中产生或生成图像数据。为了检测从载体介质中耦出的光，图像获取装置贴靠在耦出区域上。为了将图像获取装置固定在载体介质上，图像获取装置例如可以粘接在载体介质上。替代地，载体介质可以夹紧在图像获取装置的保持装置中。图像获取装置优选可以实现为图像传感器或摄像机，分别具有或不具有成像光学系统、例如透镜或透镜系统。图像获取装置例如可以被设计为CCD传感器(Charged Coupled Device-电荷耦合装置)或者CMOS传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor-互补金属氧化物半导体)。在作为图像传感器的图像获取装置的该设计方案中，在其上布置有耦入区域和耦出区域的载体介质可以执行物镜——即成像光学系统的任务。替代地，图像获取装置也可以实现为具有自己的成像光学系统的摄像机或照相设备，特别是微型摄像机，像例如在移动终端设备、如智能手机中所设计的那样。也就是说，图像获取装置被设计为用于基于摄影和/或视频地生成外部灯光装置的环境的图像。通常，机动车的外部灯光装置相对于行驶地面定位得如此高，使得所述外部灯光装置例如与布置在减振器中的、深的摄像机传感器相比不那么快地变脏。因此，检测元件相对暴露地布置在机动车上，从而实现了机动车的环境的有利的概览。此外，检测元件由于其相对于行驶地面的定位通常很少变脏并且很容易被看到。

通过将检测装置集成到用于机动车的外部灯光装置中，允许以不引人注目的方式实现图像获取装置、例如用于机动车的摄像机系统。在图像获取装置合适地定位时，例如在外观盖板下方或在边缘区域中，例如在外部灯光装置的邻接于外观盖板的框架中，图像获取装置对于车辆的观察者而言是不可见的并且因此被以不引人注目的方式集成到机动车中。此外，通过外部灯光装置在机动车上的暴露位置，在将在机动车的所有相应的外部灯光装置中的各个检测装置相应定位时，提供了将机动车的环境作为完整的全方位视野检测的可能性。在这种情况下，可以以图像数据的方式完整地提供围绕机动车的360度的角度范围。

本发明还包括一些实施方式，通过这些实施方式可以获得附加的优点。

一种实施方式规定，耦入区域和耦出区域具有作为偏转结构的至少一个光栅、特别是面全息光栅或体全息光栅。在这种情况下，检测装置也可以被称为HoloCam、即全息相机的缩写。

如已经提到的，光栅、也称为衍射光栅及其工作方式和制造方法是众所周知的，例如可以从上面引用的科学出版物中看出。原则上，光栅可以基于基板中的至少部分地周期性的结构、所谓的光栅结构。借助于这种光栅结构，光栅可以通过衍射的物理效应引起光转向，如其例如由镜、透镜或棱镜已知的那样。如果光、即光束射到光栅上，其中，入射的光束特别满足布拉格方程，则光束被光栅衍射或偏转。因此，光转向特别可以通过由于光栅而衍射的光束的干涉现象来进行。耦入区域或耦出区域的偏转结构因此也可以被称为衍射结构。

光栅优选可以被设计为相对于入射光是方向选择性的或角度选择性的。因此，仅仅从预定入射方向、例如以预定角度射到光栅上的光、特别是光的一个分量才能被偏转。从另一个方向射到光栅上的光、特别是光的一个分量优选不被偏转，或者与预定入射方向的差异越大，则偏转越小。因此，偏离于预定入射方向或最佳入射方向的光分量可以优选不受阻碍地通过具有光栅的基板传播。

附加地或替代地，光栅还可以被设计为波长选择性的或频率选择性的。因此，仅仅具有预定波长的光、特别是光的第一分量才能被光栅以特定的衍射角偏转或衍射。具有与预定波长不同波长的光、特别是光的第二分量优选不被偏转，或者与预定波长的差异越大，则偏转越小。因此，偏离于预定波长或最佳波长的第二光分量可以优选不受阻碍地通过具有光栅的基板传播。由此例如可以把至少一个单色光分量从射到光栅上的多色光中分离出来。最佳波长的偏转效应有利地最大并且例如根据高斯钟朝向更长和更短的波长减小，或者变得更弱。偏转效应特别仅作用于可见光谱的一小部分和/或在小于90度的角度范围内。

光栅特别可以通过基板的曝光来制造，即例如以光刻方式或以全息方式。在这种情况下，光栅也可以被称为全息栅格或全息光栅。已知两种类型的全息光栅：面全息光栅(surface holografic gratings，简称：SHG)和体全息光栅(volume holograficgratings，简称：VHG)。在面全息光栅中，可以通过使基板的表面结构光学变形来产生光栅结构。通过改变的表面结构，入射光可以被偏转，例如被反射。面全息光栅的例子是所谓的锯齿-或闪耀光栅。与此相反，在体全息光栅的情况下，可以将光栅结构加工入基板的整个体积或体积的部分区域中。面全息光栅和体全息光栅通常是频率选择性的。然而，也已知了可以衍射多色光的光栅。这些光栅被称为复用体全息光栅(multiplexed volumeholografic gratings，简称：MVHG)并且例如能够通过改变光栅的光栅结构的周期性或通过将多个体全息光栅一个接一个地布置来产生。

聚合物、特别是光聚合物，或例如由塑料或有机材料制成的薄膜、特别是光敏薄膜，特别适合作为用于加工出光栅的所述基板的材料。具有用于衍射光的偏转结构——例如呈光栅形式——的基板也可以被称为全息光学元件(HOE)。

因此，通过耦入区域和耦出区域的所描述的设计方案使得可以将射到耦入区域上的光朝向例如布置在盖板一侧的图像获取装置衍射，由此检测元件可以这样设计，使得在检测装置在外观盖板上或中处于优选安装位置时，图像获取装置不覆盖发光单元。

在本发明的另一有利的实施方式中规定，检测元件借助于固定单元固定在外观盖板上或者集成到外观盖板中。固定单元例如可以被设计为粘接剂或粘附膜。由此能够实现，当固定单元被设计为粘附膜时，检测元件直接地、即没有粘接剂地通过分子力附着在外观盖板的表面上。检测元件因此可以以不同的方式以及特别成本有利地制造，因为它例如可以仅被设计为粘接在外观盖板上的薄的全息膜。

替代于此，检测元件可以被装入到外观盖板本身中。例如，为此可以设置例如由塑料制成的外观盖板的预给定的部分区域，在该部分区域中布置有全息板，从而检测元件固定地集成到外观盖板中。这具有的优点是，检测元件的这种布置例如对于从外部作用到外观盖板上的力而言是特别鲁棒的，因为例如即使在日常的驾驶使用情况中以及在与之相关的例如由于频繁的和剧烈的天气变化所造成的外力作用时，检测元件仍始终牢固地集成到外观盖板中并且因此在没有相应强的外部作用的情况下不会从外观盖板上脱落。因为在借助于例如粘接剂固定时完全可以考虑到在相应的天气条件下检测元件从外观盖板上脱落的情况。

本发明的另一特别有利的实施方式规定，检测元件被设计为透明的板、薄膜或涂装部/漆。优选地，检测元件的载体介质被设计为面状的。面状的载体介质的厚度例如可以在半毫米至五毫米之间。如果面状的载体介质被设计为透明薄膜，则该面状的载体介质此外还被构造成可弯曲的，也就是说，其可以无损地变形，其中，无损的变形是指将薄膜无损地以小于两厘米的弯曲半径弯曲。如果面状的载体介质被设计为透明涂装部，则其可以具有在微米范围内并且因此小于一毫米的厚度。由此实现了，具有耦入区域和耦出区域的面状的载体介质、也就是检测元件可以任意地布置在外观盖板上，而例如不会遮盖外观盖板本身或发光单元。由此，检测元件能够任意地集成到外观盖板中或外观盖板上。

根据另一实施方式规定，外部灯光装置包括两个检测装置，这两个检测装置在空间上彼此分离地布置在外观盖板的两个对置的边缘区域上。例如，在外部灯光装置作为机动车的前照灯的情况下，外观盖板可以弯曲，使得外观盖板的靠前的部分指向机动车纵向方向，而外观盖板的相对置的靠后的侧向部分指向机动车横向方向。如果现在在靠前的区域中和靠后的区域中定位相应的检测装置，也就是说布置有相应检测元件以及相关的图像获取装置，那么机动车的前部区域和机动车的侧向区域都可以通过两个检测装置被监控。这有助于最终例如在机动车的两个前照灯中以及两个尾灯中的相应的外部灯光装置中借助于检测装置实现机动车的环境的全方位检测。作为在外观盖板上或中的所述布置的备选方案，例如可以在外观盖板沿车辆高度方向的上部和下部区域中分别布置面状的检测元件。因此最后借助于适当放置的检测装置能实现对机动车的环境的全方位检测。

本发明的另一有利的实施方式规定，外部灯光装置包括评估装置，该评估装置被设计为用于，通过评估图像数据来检测机动车的环境中的至少一个对象，在使用对象识别标准的情况下识别所检测的对象并且提供对所识别的对象进行描述的对象数据。评估装置因此例如可以基于机器学习的方法、例如借助于人工神经网络来实施对象识别。因此，借助于评估装置可以识别，在与所检测的光相关的图像数据中是否能识别到相关的对象，例如人员、物体或位于机动车环境中的标志、例如交通指示牌。

此外，评估装置被设计为用于，在考虑对象识别标准的情况下识别所检测的对象，也就是说，对象识别标准例如包括存储在数据库中的不同对象的特征。在此，例如存储典型的大小、颜色和/或形状、光在对象上的典型的反射特性和/或对象的典型的与位置相关的和/或与时间相关的布置。作为对象现在例如可以检测和识别在对向行车道上靠近机动车的另一车辆。描述所识别的对象的对象数据由评估装置提供，从而这些对象数据例如可以被传输到机动车的控制装置或外部灯光装置本身。在该例子中，对象数据包括如下信息：识别出向机动车运动的车辆。

评估装置为此例如具有处理器设备，所述处理器设备被设置为用于，实施所述对象识别。为此，处理器设备可以具有至少一个微处理器或至少一个微控制器。此外，处理器设备可以具有程序代码，该程序代码被设置为用于，在由处理器设备执行时实施所述对象识别。程序代码可以存储在处理器设备的数据存储器中。

检测装置因此不仅可以记录并因此提供机动车的环境的图像，而且也可以借助于合适的评估方法实际检查机动车的环境并提供对所识别的对象进行描述的对象数据。对由检测装置检测的数据的这种评估例如是有意义的，以便在停车过程中有助于机动车的停车辅助系统，因为例如借助于定位在机动车的相应的外部灯光装置的外观盖板中和/或外观盖板上的检测装置来检测相应的环境数据，所述环境数据提供关于在环境中的一个或多个对象的信息并且因此能够实现对其相应的识别辨认。

在本发明的另一特别有利的实施方式中规定，外部灯光装置包括用于操控外部灯光装置的发光单元的控制装置。借助于控制装置例如可以调节相应发光单元的光强、也就是例如机动车的前照灯或尾灯的光强。评估装置通过使用对象识别标准被设计为用于，识别朝向检测元件运动的发射光的车辆。根据上述的对象识别因此可以识别，在机动车的环境中的对象是否是另一车辆。在此还可以识别该另一车辆是否发射光，也就是说是否具有至少一个激活的外部灯。例如可以根据相应的光强信号来识别正在驶来的车辆的光的发射、即激活的外部灯，该光强信号由正在驶来的车辆发射并由外部灯光装置检测到。

如果识别到发射光的车辆向检测元件运动，则评估装置被设计为用于，在使用行驶情况标准的情况下为发光单元提供减光信号。该行驶情况标准包括信息、例如机动车和所检测的机动车是否在正面驶向彼此的信息。因此，考虑检测装置以及所识别的车辆相对于彼此的运动方向。因为仅在相向运动时例如机动车的前照灯的当前被激活的远光灯的强度应被降低并且因此被减光。车辆向机动车的运动例如可以通过由车辆相应发射的光的颜色来识别，因为沿相同行驶方向在机动车前方行驶的车辆朝向机动车的方向发出尾灯的红色光，相反，从后方或前方沿车辆纵向方向驶向机动车的车辆发出其前灯的白色光。为了确定机动车的运动方向，可以替代地或附加地为评估装置提供机动车的相应传感器的数据并且将其传输给评估装置，从而根据这些传感器数据通过使用行驶情况标准可以特别可靠且准确地确定机动车和车辆相互间的运动方向。借助于行驶情况标准还可以考虑，机动车和车辆是在白天行驶还是在黑暗中行驶，因为特别是在黑暗中行驶时及时地将远光灯减光是有意义的，以便使得正在驶来的发射光的车辆的驾驶员不会发生眩目以及可能的烦躁的情况。

外部灯光装置的控制装置被设计为用于，在与由评估装置提供的减光信号相协调的情况下调节发光单元的光强。也就是说，如果检测到例如在对向行车道上行驶着以激活的前照灯行驶的并且朝向机动车运动的车辆，则控制装置借助于减光信号获知该车辆并且接着在当前激活的远光灯的情况下降低其强度、即减光。

因此，利用外部灯光装置可以实现，提前记录迎面驶来的车辆的可能的眩目情况并且借助于评估装置为控制装置提供用于调节机动车的外部灯、例如前灯的光强的相应信息。因此，借助于外部灯光装置可实现远光灯的可靠且快速的自动减光。

根据本发明的一个特别有利的实施方式规定，外部灯光装置包括光源、传感器装置和评估装置，并且在载体介质上提供有传感器耦出区域。光源例如是激光器，该激光器例如在红外光的波长范围中发射光。此外，该光源还被设计为用于发出脉冲光。从光源发射的光在此例如直接发射到机动车的环境中，其中，在环境中例如存在对象。这里所述的评估装置可以是外部灯光装置的附加的评估装置。但替代于此，该附加的评估装置也可以与上面已经提到的用于确定减光信号的评估装置相一致，也就是说，外部灯光装置可以包括仅一个评估装置，其可以实施不同的评估过程。

耦入区域的第一偏转结构被设计为用于，将从光源发射的并且在环境中的对象上反射的光耦入到载体介质中。因此，光源被这样定位，使得该光源例如朝向机动车环境中的墙壁发射脉冲光，该脉冲光因此在该墙壁上反射并且通过耦入区域耦入到载体介质中。载体介质被设计为用于，将耦入的反射光借助于内反射从耦入区域传输到传感器耦出区域。传感器耦出区域在此被设计为第三偏转结构上的全息元件。第三偏转结构例如可以被设计为衍射光栅，就像耦出区域上以及耦入区域上的相应偏转结构那样。第三偏转结构被设计为用于，将耦入到载体介质中的反射光从载体介质中耦出。传感器装置现在这样相对于检测元件并且最终相对于传感器耦出区域定向，使得所述传感器装置被设计为用于，检测在传感器耦出区域上耦出的光并且以传感器数据的形式来提供。传感器数据描述了由传感器装置检测到的、从光源发射并且在对象上反射的光的传播时长。评估装置现在被设计为用于，通过评估传感器数据来提供距离数据，所述距离数据描述了对象与检测装置的距离。

在适当地选择光源以及传感器装置的情况下，由此例如可以执行激光测距，该激光测距例如确定在机动车与对象之间的距离、也就是准确地说确定在机动车的外部灯光装置与对象之间的距离，其中，该对象在该示例中是机动车环境中的墙壁。相应的距离数据例如可以被提供给驾驶员辅助系统或机动车的其它控制装置，从而例如根据这些数据，停车辅助系统可以计划和实施机动车在所述墙壁旁的停车位中的自动的或至少部分自动的停车过程。替代于此或附加地，可以根据距离数据监视和优化从入口中的驶出，识别驶近的和/或已经相对于机动车位于死角中的对象，检测仅仅在驾驶员向后看越过肩部时才可见的对象和/或在对象在前方或在侧面朝向车辆运动的情况下执行紧急停车。外部灯光装置相对于传统的环境检测装置的优点在此在于，它大面积地在沿机动车高度方向的最佳高度上检测机动车环境的各个部分区域。因为外部灯光装置的各个检测区域不是如在传统的摄像机传感器中那样点状地构造，而是大面积地、在例如完全地或至少局部地覆盖外观盖板的检测元件的整个表面上延伸地构造。在此，即使在例如机动车局部被污染时——该污染至少局部分布在外部灯光装置的外观盖板上——也始终还能够检测机动车的环境，因为大面积的检测元件不太可能完全被污染。

本发明的一个附加的实施方式规定，除了传感器耦出区域之外，在载体介质上提供有光耦入区域和光耦出区域。光耦入区域被设计为具有第四偏转结构的全息元件，该第四偏转结构例如被设计为衍射光栅。第四偏转结构被设计为用于，将从光源射到第四偏转结构上的光耦入到载体介质中。该光耦入区域例如定位在发射脉冲光的光源旁边，使得从光源发射的脉冲光通过光耦入区域耦入到载体介质中。载体介质被设计为用于，将耦入的光借助于内反射从光耦入区域传输到光耦出区域。光耦出区域被设计为具有第五偏转结构的全息元件，该第五偏转结构例如被设计为衍射光栅。第五偏转结构被设计为用于，将射到第五偏转结构上的被传输的光从载体介质中耦出并且发射到环境中。除了对分别从环境中射向检测元件的光的单纯的耦入、传输和耦出之外，光源的光已经能够借助于载体介质并且因此借助于检测元件传输至期望的耦出区域、所谓的光耦出区域并且从那里发射到环境中。具有光耦入区域和光耦出区域的载体介质在此可以在耦出区域中与具有耦入区域的载体介质在空间上分离。但四个所述的耦合区域也可以设置在同一载体介质上，从而外部灯光装置的检测装置仅具有一个面状的载体介质，光从不同方向且以不同的耦出区域发射到作为目标位置的载体介质中。由此，例如可能的是，不仅光源而且例如图像获取装置和传感器装置都布置在外部灯光装置的相应的边缘区域上、例如布置在外观盖板的边缘上或者布置在外观盖板后方，但仍从外观盖板上的规定的区域发出光源的光或者耦入环境光并且传输至相应的传感器装置或图像获取装置。由此，外部灯光装置的检测元件以在光学上不引人注目的方式并且对于观察者而言不可见的方式例如安装在机动车的前照灯或尾灯中。

光耦入区域例如能够至少局部地与耦出区域相一致，其中，光耦出区域能够至少局部地与耦入区域相一致。

根据本发明的机动车具有如上所述的外部灯光装置。结合根据本发明的外部灯光装置提出的优选的实施方式及其优点——在适用的情况下——相应地适用于根据本发明的机动车。出于这个原因，在此不再次描述根据本发明的机动车的相应的改进方案。

根据本发明的机动车优选被设计为汽车、特别是乘用车或载货汽车，或被设计为乘用巴士或摩托车。

本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。