DE102007014126A1

DE102007014126A1 - Optical sensor

Info

Publication number: DE102007014126A1
Application number: DE102007014126A
Authority: DE
Inventors: Christian Schirp; Andreas Pirchner
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2008-09-25
Also published as: WO2008116812A1

Abstract

Ein optischer Sensor 1 umfasst ein aus einzelnen optoelektronischen Wandlerelementen (Pixeln) 3 aufgebautes Sensorarray 2. Ferner verfügt dieser Kamerasensor 1 über eine Optik zum Abbilden auf der fotosensitiven Oberfläche 4 der Pixel 3 des Sensorarrays 2. Bei diesem Kamerasensor 1 ist in den Strahlengang zum Belichten der fotosensitiven Oberfläche 4 von Wandlerelementen 3 des Sensorarrays 2 zumindest eine lichtdurchlässige, ihren Farbzustand in Abhängigkeit von dem Anliegen eines elektrischen Feldes ändernde Zelle als elektrisch schaltbarer optischer Farbfilter eingeschaltet.An optical sensor 1 comprises a sensor array 2 constructed from individual optoelectronic transducer elements (pixels) 3. Furthermore, this camera sensor 1 has optics for imaging on the photosensitive surface 4 of the pixels 3 of the sensor array 2. In this camera sensor 1, the beam path is exposed the photosensitive surface 4 of transducer elements 3 of the sensor array 2 at least one translucent, their color state in response to the concern of an electric field changing cell turned on as an electrically switchable optical color filter.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kamerasensor mit einem aus einzelnen optoelektronischen Wandlerelementen (Pixeln) aufgebauten Sensorarray und einer Optik zum Abbilden auf der fotosensitiven Oberfläche der Pixel des Sensorarrays.The The invention relates to a camera sensor with a single optoelectronic Transducer elements (pixels) constructed sensor array and optics for imaging on the photosensitive surface of the pixels of the sensor array.

Zur Erhöhung der Fahrsicherheit beim Führen eines Kraftfahrzeuges werden in zunehmendem Maße Fahrer-Assistenzsysteme eingesetzt. Eingesetzt werden zu diesem Zweck vor allem aus Kostengründen Kamerasensoren, die auf Schwarzweiß-Basis arbeiten und mit denen ein Graustufenbild erzeugbar ist. Über derartige Kamerasensoren, die eine zweidimensionale Anordnung von optoelektronischen Wandlerelementen als fotosensitives Sensorarray und eine vorgeschaltete Optik aufweisen, erfolgt eine Erfassung der Fahrzeugumgebung, insbesondere nach vorne in Fahrtrichtung blickend. Über ein solches Fahrer-Assistenzsystem wird beispielsweise eine Abblendung des Fernlichtes gesteuert, wenn ein entgegenkommendes Kraftfahrzeug detektiert wird. Mit einen herkömmlichen S/W-Kamerasensor ist jedoch nicht eindeutig feststellbar, ob erfasste Lichtpunkte Scheinwerfern eines entgegenkommenden Fahrzeuges oder den Rücklichtern eines voranfahrenden Fahrzeuges zuzuordnen sind. Dieses ist für den Vorgang des Abblendens von Fernlicht von Bedeutung, da bei Detektion eines entgegenkommenden Fahrzeuges sehr viel früher abgeblendet werden soll als bei der Detektion der Rücklichter eines voranfahrenden Fahrzeuges. Eine Unterscheidung weißen Lichts, das einem entgegenkommenden Fahrzeug zuzuordnen ist, von rotem Licht, das einem in dieselbe Richtung voranfahrenden Fahrzeug zuzuordnen ist, wäre durch Einsatz eines Farbkamerasensors möglich. Bei derartigen Sensoren ist jedes Pixel durch drei unterschiedliche Farbkanäle und somit letztendlich durch drei einzelne Sub-Pixel gebildet. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass durch die notwendige Ausbildung eines Bildpunktes (Pixel) durch drei Sub-Pixel erfolgt und damit die Auflösung reduziert wird. Überdies ist der Einsatz derartiger Sensoren kostenträchtig.to Increased driving safety when driving a Motor vehicles are becoming increasingly driver assistance systems used. Be used for this purpose, especially for cost reasons Camera sensors that work on a black and white basis and with which a grayscale image can be generated. About such Camera sensors, which are a two-dimensional array of optoelectronic Transducer elements as a photosensitive sensor array and an upstream Optics, there is a detection of the vehicle environment, in particular looking forward in the direction of travel. About such Driver assistance system, for example, a dimming of the high beam controlled when an oncoming motor vehicle is detected. However, with a conventional S / W camera sensor is not clearly detectable, whether detected points of light headlights a oncoming vehicle or the taillights of a are assigned to leading vehicle. This is for the process of dimming main beam of importance, as in detection An oncoming vehicle dimmed much earlier should be as in the detection of the taillights of a leading vehicle. A distinction of white light, attributable to an oncoming vehicle, red light, to associate that with a vehicle heading in the same direction is possible by using a color camera sensor. In such sensors, each pixel is through three different color channels and thus ultimately formed by three individual sub-pixels. adversely in this solution, however, that by the necessary Formation of a pixel (pixel) by three sub-pixels takes place and thus the resolution is reduced. moreover the use of such sensors is costly.

In EP 1 084 051 B1 ist vorgeschlagen worden, zwei parallel zueinander angeordnete optische Systeme einzusetzen, die jeweils eine unterschied liche Farbinformation empfangen. Zur Unterscheidung weißen Lichts von rotem Licht ist eine der beiden Abbildungseinheiten ausgelegt, vornehmlich rote Komponenten abzubilden, während die andere Abbildungseinheit zum Abbilden aller Farben dient. Werden helle Punkte nur mit dem rotempfindlichen Abbildungssystem detektiert, erlaubt dieses den Schluss darauf, dass dieses Licht die Rücklichter eines voranfahrenden Fahrzeuges sind. Lassen sich dagegen an ein oder derselben Stelle helle Flecken in beiden Abbildungssystemen detektieren, lässt dieses den Schluss zu, dass es sich bei dem empfangenen Licht um das von Scheinwerfern eines entgegenkommenden Fahrzeuges ausgestrahlte Licht handelt. Von Nachteil ist bei diesem System der doppelte apparative Aufwand und die positionsvergleichende Auswertung, durch die letztendlich das Auflösungsvermögen durch einzuhaltende Toleranzen herabsetzt wird.In EP 1 084 051 B1 It has been proposed to use two mutually parallel optical systems, each receiving a difference Liche color information. In order to distinguish white light from red light, one of the two imaging units is designed to image predominantly red components, while the other imaging unit is used to image all colors. If bright points are detected only with the red-sensitive imaging system, this allows the conclusion that this light are the taillights of a preceding vehicle. On the other hand, if light spots in both imaging systems can be detected at one or the same point, this leads to the conclusion that the light received is that emitted by headlights of an oncoming vehicle. The disadvantage of this system is the double expenditure on equipment and the position-comparative evaluation, by which ultimately the resolution is reduced by tolerances to be observed.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Kamerasensor, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrer-Assistenzsystem eines Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, mit dem bei Verwendung eines S/W-Kamerasensors auch Farbinformationen gewonnen werden können, ohne Nachteile hinsichtlich des Auflösungsvermögen hinnehmen zu müssen oder zwei parallel arbeitende Systeme, wie in EP 1 084 051 B1 beschrieben, verwenden zu müssen.Based on this discussed prior art, the invention is therefore based on the object of proposing a camera sensor, in particular for use in a driver assistance system of a motor vehicle, with the color information can be obtained with the use of an S / W camera sensor, without disadvantages in terms of resolving power or two parallel systems, as in EP 1 084 051 B1 described, to use.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen eingangs genannten, gattungsgemäßen Kamerasensor, bei dem zumindest eine lichtdurchlässige, ihren Farbzustand in Abhängigkeit von dem Anliegen eines elektrischen Feldes ändernde Zelle in den Strahlengang zum Belichten der fotosensitiven Oberfläche von Wandlerelementen des Sensorarrays als elektrisch schaltbarer optischer Farbfilter eingeschaltet ist.Solved This object is achieved by an aforementioned, generic Camera sensor in which at least one translucent, their color state depending on the concern of an electrical Field changing cell into the beam path for illuminating the photosensitive surface of transducer elements of Sensor array is turned on as an electrically switchable optical color filter.

Bei diesem Kamerasensor ist in dem Strahlengang zum Belichten der Wandlerelemente ein elektrisch schaltbarer optischer Farbfilter eingeschaltet. Bei diesem handelt es sich um eine ihren Farbzustand in Abhängigkeit von dem Anliegen eines elektrischen Feldes ändernde lichtdurchlässige Zelle. Eine solche Zelle kann in den Strahlengang zum Belichten eines jeden Wandlerelements des Sensorarrays eingeschaltet sein. Je nach Anwendungsfall kann sich eine solche Zelle auch über mehrere Pixel des Sensorarrays erstrecken oder, insbesondere wenn unmittelbar in den Strahlengang der Optik eingeschaltet, auf einen größeren Bereich oder auf das gesamte Sensorarray wirkend angeordnet sein. Ist eine solche als optisch schaltbarer Farbfilter dienende Zelle jedem Pixel des Sensorarrays zugeordnet, ist es ausreichend, wenn die Zelle durchscheinende Eigenschaften aufweist. Ist die Zelle dagegen in die Optik des Strahlengangs des Kamerasensors eingeschaltet und somit auf einen Bereich oder das gesamt Sensorarray wirkend, ist die Zelle durchsichtig gestaltet.at This camera sensor is in the beam path for exposing the transducer elements an electrically switchable optical color filter is turned on. at this is a dependent color state from the concern of an electric field changing translucent Cell. Such a cell can be exposed in the beam path be turned on of each transducer element of the sensor array. Depending on the application, such a cell can also over extend several pixels of the sensor array or, in particular if switched directly into the optical path of the optics, on one larger area or on the entire sensor array be arranged acting. Is such as optically switchable Color filter associated with each pixel of the sensor array is assigned it is sufficient if the cell has translucent properties. In contrast, the cell is in the optics of the beam path of the camera sensor switched on and thus on an area or the entire sensor array acting, the cell is made transparent.

Zum Einsatz eignen sich beispielsweise solche Zellen, die unter Ausnutzung des elektrischen Kapillareffektes arbeitend ausgelegt sind. Bei solchen Zellen handelt es sich um so genannte Electrowetting-Zellen. Eine solche Zelle ist nach Art eines Kondensators aufgebaut, wobei der Raum zwischen den Elektroden mit einer hydrophoben Flüssigkeit, insbesondere Öl und mit Wasser gefüllt ist. Eine der beiden Elektroden ist hydrophob beschichtet. Liegt kein elektrisches Feld an, legt sich der Öl als Film über die hydrophob beschichtete Elektrode. Liegt dagegen ein elektrisches Feld an, ändert sich die Oberflächenspannung, so dass das Wasser den Ölfilm verdrängt. Wesentlich ist, dass bei einer solchen Zelle zwei nicht mischbare Flüssigkeiten enthalten sind. Der Ölfilm ist gefärbt und stellt das gewünschte Farbfilter dar. Im Zusammenhang einer Erkennung von Lichtquellen, ob diese ein als Frontscheinwerfer einem entgegenkommenden Fahrzeug oder als Rücklicht einem vorangehenden Fahrzeug zugehörig sind, wird man rot gefärbtes Öl verwenden, um auf diese Weise einen Rotfilter bereitzustellen. Derartige Zellen haben eine sehr rasche Reaktionszeit, so dass in kurzer Zeit aufeinanderfolgend zwei Aufnahmen, beispielsweise der vorausliegenden Fahrzeugumgebung gemacht werden können. Eine erste Aufnahme eines solchen Aufnahmepaars wird mit eingeschalteten elektrischen Feld an den Zellen und somit ohne Filter gemacht, während die andere Aufnahme ohne anliegendem elektrischen Feld bei den Zellen und sodann mit dem durch den Ölfilm bereitgestellten Farbfilter gemacht. Durch Subtraktion der Pixel-Information lässt sich sodann ohne weiteres bestimmen, ob das erfasste Licht einer Lichtquelle im Falle eines Fahrer-Assistenzsystems rot oder weiß ist. Im Unterschied zu einem Farbkamerasensor wird bei diesem Kamerasensor, der im Rahmen eines Fahrer-Assistenzsystems nicht notwendigerweise Videoqualitäten, was die Bildabfolge betrifft aufweisen muss, die Farbinformation in kurzer Zeit hintereinander und nicht gleichzeitig gewonnen. Electrowetting-Zellen sind schnellschaltend und genügen sogar Ansprüchen an die Videoqualität, so dass letztendlich bei diesem Kamerasensor selbst diesbezüglich kaum Einbußen hingenommen werden müssen. Wesentlich ist, dass durch die gewünschte und gewonnene Farbinformation das Auflösungsvermögen eines solchen Sensors nicht beeinträchtigt wird.Suitable for use are, for example, those cells which are designed to work by utilizing the electrical capillary effect. Such cells are so-called electrowetting cells. Such a cell is constructed in the manner of a capacitor, the space between the electrodes with a hydrophobic liquid, in particular oil and filled with water. One of the two electrodes is hydrophobic coated. If there is no electric field, the oil will coat the hydrophobically coated electrode as a film. On the other hand, if there is an electric field, the surface tension changes, so that the water displaces the oil film. It is essential that in such a cell, two immiscible liquids are included. The oil film is colored and represents the desired color filter. In the context of light source detection, whether associated with an oncoming vehicle as the headlamp or with a preceding vehicle as the tail lamp, red colored oil will be used to provide a red filter. Such cells have a very rapid reaction time, so that in a short time successively two shots, for example, the preceding vehicle environment can be made. A first image of such a recording pair is made with the electric field switched on and thus without the filter, while the other image is taken without any electric field applied to the cells and then to the color filter provided by the oil film. By subtracting the pixel information, it is then readily possible to determine whether the detected light from a light source is red or white in the case of a driver assistance system. In contrast to a color camera sensor, this camera sensor, which in the context of a driver assistance system does not necessarily have to have video qualities as far as the image sequence is concerned, obtains the color information in a short time in succession rather than simultaneously. Electrowetting cells are fast switching and even meet the requirements of video quality, so that in the end with this camera sensor even in this regard hardly any losses have to be accepted. It is essential that the resolution of such a sensor is not impaired by the desired and obtained color information.

Für den Fall, dass weitere Farbinformationen mit einem solchen S/W-Kamerasensor gewonnen werden sollen, besteht ohne weiteres die Möglichkeit, zwei oder mehrere Zellen hintereinandergeschaltet in den Strahlengang des Kamerasensors einzubauen. Diese Zellen können eine bauliche Einheit bilden. Jede einzelne Zelle einer solchen Mehrfarbenfilterzelle wird im Zusammenhang dieser Ausführungen als Subzelle angesprochen. Die Subzellen sind zweckmäßigerweise unabhängig voneinander ansteuerbar, so dass nicht nur eine Farbinformation bezogen auf die Farbe des jeweiligen Öls einer Subzelle gewonnen werden kann, sondern auch Farbinformationen, die der Mischfarbe von zwei oder mehr hintereinandergeschalteten Subzellen entspricht.For the case that has more color information with such a b / w camera sensor be won, there is no problem two or more cells connected in series in the beam path of the camera sensor. These cells can be one forming a structural unit. Each individual cell of such a multi-color filter cell is addressed as a subcell in the context of this discussion. The subcells are appropriately independent controlled from each other, so that not only a color information related obtained on the color of the respective oil of a subcell can be, but also color information, the mixed color of two or more sub-cells connected in series.

Electrowetting-Zellen können auch in einer solchen Größe hergestellt werden, dass diese sich eignen, in den Strahlengang der Optik selbst eingebaut zu werden. Gleichermaßen kann eine solche elektrisch schaltbare Farbfilterzelle auch der Optik unmittelbar vor- oder nachgeschaltet sein. Auch an dieser Stelle ist es möglich, die mit einem S/W-Kamerasensor zu gewinnende Farbinformation dadurch zu erhöhen, dass zusammengesetzte Mehrfarbenfilterzellen benutzt werden und die einzelnen Subzellen Farbfilter unterschiedlicher Farbe aufweisen.Electrowetting cells can also be made in such a size be that these are suitable in the optical path of the optic itself to be installed. Similarly, such may be electrical Switchable color filter cell also the optics immediately before or be downstream. Also at this point it is possible the color information to be obtained with a black-and-white camera sensor thereby to increase that composite multicolor filter cells be used and the individual subcategory color filters different Have color.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:following the invention is based on embodiments below With reference to the accompanying figures. It demonstrate:

1: eine schematisierte Schnittdarstellung eines Ausschnittes eines Kamerasensors mit einer Farbfiltermatrix, gebildet aus einzelnen elektrisch schaltbaren optischen Farbfiltern und 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of a section of a camera sensor with a color filter matrix formed from individual electrically switchable optical color filters and

2: ein weiterer Kamerasensor mit einem im Bereich der Optik in den Strahlengang eingeschalteten elektrisch schaltbaren opti schen Farbfilter. 2 : Another camera sensor with a switched in the optical path in the beam path electrically switchable opti's color filter.

Ein S/W-Kamerasensor 1 verfügt über ein aus einer Vielzahl einzelner, in einer zweidimensionalen Anordnung zueinander angeordnete optoelektronische Wandlerelemente (Pixel) 3 aufgebautes Sensorarray 2. 1 zeigt lediglich einen Ausschnitt des Kamerasensors 1, insbesondere ohne eine dem Sensorarray 2 vorgeschaltete Optik. Aufgrund der notwendigen Freilassungen für die elektrischen Anschlüsse der Pixel 3 ist die lichtempfindliche Fläche eines solchen Pixels 3 auf einen Bereich desselben beschränkt. Die lichtempfindliche Fläche der Pixel 3 ist in 1 mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet.A b / w camera sensor 1 has one of a plurality of individual, in a two-dimensional arrangement to each other arranged opto-electronic transducer elements (pixels) 3 built-up sensor array 2 , 1 only shows a section of the camera sensor 1 , in particular without the sensor array 2 upstream optics. Due to the necessary releases for the electrical connections of the pixels 3 is the photosensitive area of such a pixel 3 limited to one area thereof. The photosensitive area of the pixels 3 is in 1 with the reference number 4 characterized.

Das Sensorarray 2 des Kamerasensors 1 ist im Bereich seiner Pixel 3 mit einer Elektrode 5 bedeckt. Die Elektrode 5 ist lichtdurchlässig. Die Elektrode 5 ist bereits Teil einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 6 in 1 gekennzeichneten Farbfiltermatrix. Die Farbfiltermatrix 6 umfasst des Weiteren eine auf die Elektrode 5 aufgebrachte Schicht 7 mit hydrophoben Eigenschaften. Die Schicht 7 weist nicht nur hydrophobe Eigenschaften auf, sondern dient auch als elektrischer Isolator. Daher kann die Schicht 7 durchgehend auf die voneinander beabstandeten Elektroden 5 der einzelnen Pixel 3 aufgetragen werden. Mit Abstand zu der hydrophoben Schicht 7 ist komplementär zu den Elektroden 5 eines jeden Pixels 3 eine weitere Elektrode 8 angeordnet. Auch diese ist ebenso wie die Elektrode 5 und auch die hydrophobe Isolationsschicht 7 lichtdurchlässig. Die Elektroden 8 weisen einen Bereich auf, der als ausgelassene Elektrodenfläche 9 angesprochen werden kann. Endseitig ist der Zwischenraum zwischen den Elektroden 8 und der Isolationsschicht 7 verschlossen. Gefüllt ist der Raum zwischen den Elektroden 8 und den hydrophoben Schicht 7 mit Öl 10 und Wasser 11. Das Öl 10 ist gefärbt, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel rot.The sensor array 2 of the camera sensor 1 is in the range of its pixels 3 with an electrode 5 covered. The electrode 5 is translucent. The electrode 5 is already part of a total with the reference numeral 6 in 1 marked color filter matrix. The color filter matrix 6 further includes one on the electrode 5 applied layer 7 with hydrophobic properties. The layer 7 not only has hydrophobic properties, but also serves as an electrical insulator. Therefore, the layer 7 continuously to the spaced apart electrodes 5 the single pixel 3 be applied. At a distance from the hydrophobic layer 7 is complementary to the electrodes 5 of each pixel 3 another electrode 8th arranged. This too is the same as the electrode 5 and also the hydrophobic insulation layer 7 translucent. The electrodes 8th have an area that is a missed electrode area 9 can be addressed. The end is the space between the electrodes 8th and the insulation layer 7 locked. Filled is the space between the electrodes 8th and the hydrophobic layer 7 with oil 10 and water 11 , The oil 10 is colored, in the illustrated embodiment, red.

Bei dem in 1 dargestellten linken Pixel 3 liegt zwischen den beiden Elektroden 5 und 8 keine Spannung an. Aufgrund der hydrophoben Eigenschaften der Isolationsschicht 7 hat sich das Öl 10 über die Schicht 7 gelegt und nicht das Wasser 11. Aufgrund der Rotfärbung des Öls 10 ist auf diese Weise ein optischer Rotfilter für das in 1 gezeigte linke Pixel 3 gebildet, der somit in den Strahlengang des Kamerasensors 1 einge schaltet ist. Der Strahlengang endet auf der Oberseite der lichtempfindlichen Fläche 4.At the in 1 shown left pixels 3 lies between the two electrodes 5 and 8th no voltage. Due to the hydrophobic properties of the insulation layer 7 has the oil 10 over the layer 7 put and not the water 11 , Due to the red color of the oil 10 This is an optical red filter for the in 1 shown left pixels 3 thus formed in the beam path of the camera sensor 1 is switched on. The beam path ends at the top of the photosensitive surface 4 ,

Wird über die beiden Elektroden 5, 8 ein elektrisches Feld auf eines oder mehrere Pixel 3 angelegt, wie dieses bezüglich des rechten Pixels 3 in 1 gezeigt ist, verdrängt das Wasser 11 den an der hydrophoben Schicht 7 anliegenden Ölfilm, da das anliegende elektrische Feld die Polarisation der Dipole in der Wasseroberfläche aufhebt. Das Öl 10 wird sodann seitlich weggedrängt, und zwar in den ausgelassenen Elektrodenbereich 9 hinein. Der ausgelassene Elektrodenbereich 9 befindet sich in Richtung des Strahlengangs oberhalb von denjenigen Bereichen, die nicht der lichtempfindlichen Fläche 4 eines Pixels 3 zugehörig sind. Somit beeinflusst das auf diese Weise verdrängte Öl 10 die lichtempfindliche Fläche 4 der Pixel 3 nicht. Der in 1 rechts gezeigte Pixel 3 wird daher in der gezeigten Schaltstellung des Farbfilters ohne eingeschalteten Farbfilter belichtet. Während der in 1 links gezeigte Pixel 3 den Farbfilter in seiner Ein-Stellung zeigt, ist dieser in dem rechten Pixel 3 in seiner Aus-Stellung wiedergegeben.Will over the two electrodes 5 . 8th an electric field on one or more pixels 3 created like this with respect to the right pixel 3 in 1 shown, displaces the water 11 at the hydrophobic layer 7 adjacent oil film, since the applied electric field reverses the polarization of the dipoles in the water surface. The oil 10 is then forced sideways, in the omitted electrode area 9 into it. The omitted electrode area 9 is located in the direction of the beam path above those areas that are not the photosensitive area 4 of a pixel 3 are associated. Thus, the oil displaced in this way influences 10 the photosensitive surface 4 the pixel 3 Not. The in 1 right shown pixels 3 is therefore exposed in the switching position of the color filter shown without switched-color filter. While in 1 pixels shown on the left 3 shows the color filter in its on position, this is in the right pixel 3 reproduced in his off position.

Bei den einzelnen Zellen der Farbfiltermatrix 6 handelt es sich, wie die Beschreibung deutlich macht, um Electrowetting-Zellen, mithin um solche Zellen, die bezüglich einer Belichtung des Sensorarrays 2 des Kamerasensors 1 in Abhängigkeit von dem Anliegen eines elektrischen Feldes ihren Farbzustand ändern.For the individual cells of the color filter matrix 6 As the description makes clear, these are electrowetting cells, and thus cells that are sensitive to an exposure of the sensor array 2 of the camera sensor 1 depending on the concern of an electric field change their color state.

Die Ansteuerung der einzelnen Zellen der Farbfiltermatrix 6 erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel individuell und damit pixelabhängig. Daher können einzelne Zellen oder Zellengruppen der Farbfiltermatrix 6 unabhängig von anderen Bereichen des Sensorarrays 2 in die eine oder andere Filterstellung geschaltet werden. Je nach der gewünschten Information, die durch den Kamerasensor 1 gewonnen werden soll, kann es ausreichend sein, wenn alle Zellen der Farbfiltermatrix 6 gleichzeitig und somit parallel zueinander geschaltet werden.The control of the individual cells of the color filter matrix 6 takes place in the illustrated embodiment individually and thus pixel dependent. Therefore, individual cells or cell groups of the color filter matrix 6 independent of other areas of the sensor array 2 be switched to one or the other filter position. Depending on the information requested by the camera sensor 1 it should be sufficient if all cells of the color filter matrix 6 be switched simultaneously and thus parallel to each other.

Die einzelnen adressierbaren Zellen (Farbfilter) in der Farbfiltermatrix 6 bieten die Möglichkeit einer Auswertung dergestalt, dass nur von besonders interessant erscheinenden erfassten Regionen oder sogar von ein zelnen Pixeln die Farbinformation ausgelesen wird, von anderen dagegen nicht. Dieses ermöglicht im Zusammenhang mit einem Fahrer-Assistenzsystem eine bessere Unterscheidung beispielsweise zwischen Rücklicht bedingten Reflektionen auf nasser Straße und Fahrbahnmarkierungen. Gleichfalls ermöglicht dieses, nach Art eines „Rollingshutter" einen Filterbalken über das Bild laufen zu lassen.The individual addressable cells (color filters) in the color filter matrix 6 offer the possibility of an evaluation in such a way that the color information is read out only from particularly interesting detected regions or even from an individual pixels, but not from others. This allows in connection with a driver assistance system better distinction, for example, between taillight-related reflections on wet roads and lane markings. Likewise, this allows, in the manner of a "Rollingshutter" a filter bar to run over the image.

2 zeigt in einer schematisierten Darstellung einen weiteren Kamerasensor 13. Im Unterschied zu dem Kamerasensor 1 der 1 ist bei diesem Kamerasensor 13 in den Strahlengang ein elektrisch schaltbarer Farbfilter, ausgebildet als Electrowetting-Zelle 12 eingeschaltet. Die Electrowetting-Zelle 12 ist der Optik 14 des Kamerasensors 13 zugeordnet. Das Sensorarray des Kamerasensors 13 ist in 2 mit dem Bezugszeichen 15 gekennzeichnet. Bei dem Sensorarray 15 handelt es sich ebenfalls um ein zweidimensional aufgebautes Schwarz-Weiß-Sensorarray, wie dieses zu dem Ausführungsbeispiel der 1 bereits beschrieben ist. Die Electrowetting-Zelle 12 ist aufgebaut wie die zu dem Ausführungsbeispiel der 1 beschriebenen Zellen der Farbfiltermatrix 6. Die Electrowetting-Zelle 12 ist bei dem Ausführungsbeispiel der 2 durchsichtig und zwar sowohl in seiner Farbfilterstellung als auch in seiner anderen Stellung. Durch den Farbfilter 12 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 das gesamte Sensorarray 15 beeinflusst, so dass von dem Sensorarray 15 entweder ein Bild mit eingeschaltetem Farbfilter oder ohne eingeschalteten Farbfilter gemacht werden kann. Die Electrowetting-Zelle 12 braucht bei einer geschickten Anordnung derselben innerhalb der Optik 14 des Kamerasensors 13 oder durch Vor- oder Nachschalten derselben nicht übermäßig groß ausgebildet zu sein. 2 shows a schematic representation of another camera sensor 13 , Unlike the camera sensor 1 of the 1 is with this camera sensor 13 in the beam path, an electrically switchable color filter, designed as electrowetting cell 12 switched on. The electrowetting cell 12 is the optics 14 of the camera sensor 13 assigned. The sensor array of the camera sensor 13 is in 2 with the reference number 15 characterized. In the sensor array 15 it is also a two-dimensionally constructed black and white sensor array, as this to the embodiment of 1 already described. The electrowetting cell 12 is constructed as the to the embodiment of 1 described cells of the color filter matrix 6 , The electrowetting cell 12 is in the embodiment of 2 transparent, both in its color filter position and in its other position. Through the color filter 12 is in the illustrated embodiment of 2 the entire sensor array 15 influenced, so by the sensor array 15 either an image can be made with the color filter turned on or without the color filter turned on. The electrowetting cell 12 needs a clever arrangement of the same within the optics 14 of the camera sensor 13 or not to be formed excessively large by upstream or downstream of the same.

Die Beschreibung der Erfindung macht deutlich, dass es mit einfachen Mitteln ohne Einbußen in dem Auflösungsvermögen eines Schwarz-Weiß-Sensorarray hinnehmen zu müssen, möglich ist, auch Farbinformationen zu gewinnen, beispielsweise solche, die im Zusammenhang mit einem Fahrer-Assistenzsystem eines Kraftfahrzeuges benötigt werden. Daher ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kamerasensor Teil eines solchen Fahrer-Assistenzsystems.The Description of the invention makes it clear that it is simple Means without loss of resolution a black and white sensor array to have to accept possible is to also gain color information, such as those which is required in connection with a driver assistance system of a motor vehicle become. Therefore, in a particularly preferred embodiment the camera sensor part of such a driver assistance system.

11: Kamerasensorcamera sensor
22: Sensorarraysensor array
33: Pixelpixel
44: lichtempfindliche Flächephotosensitive area
55: Elektrodeelectrode
66: FarbfiltermatrixCFA
77: Schichtlayer
88th: Elektrodeelectrode
99: ausgelassener Elektrodenbereichrollicking electrode area
1010: Öloil
1111: Wasserwater
1212: Electrowetting-ZelleElectrowetting cell
1313: Kamerasensorcamera sensor
1414: Optikoptics
1515: Sensorarraysensor array

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1084051 B1 [0003, 0004]

Claims

Optical sensor with one of individual optoelectronic transducer elements (pixels) ( 3 ) constructed sensor array ( 2 . 15 ) and an optic ( 14 ) for imaging on the photosensitive surface ( 4 ) of the pixels ( 3 ) of the sensor array ( 2 . 15 ), characterized in that at least one translucent cell, changing its color state as a function of the application of an electric field ( 12 ) in the beam path for exposing the photosensitive surface ( 4 ) of transducer elements ( 3 ) of the sensor array ( 2 . 15 ) is turned on as an electrically switchable optical color filter.

Sensor according to claim 1, characterized in that the at least one cell ( 12 ) using the electric capillary effect working (electrowetting cell) is designed.

Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that in the beam path in front of each pixel ( 3 ) of the sensor array ( 2 . 15 ) or one or more by combining individual pixels ( 3 ) formed each pixel such a cell as a color filter in the beam path is turned on.

Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that all cells in the on state show the same color.

Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one such cell ( 12 ) is transparent.

Sensor according to claim 5, characterized in that such a cell in the beam path of the optics ( 14 ) of the sensor ( 13 ) is switched on or this is forward and / or downstream.

Sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that one row of several with respect constructed of the beam path cascaded sub-cells is, wherein the sub-cells with activated filter function a have different filter color and the subcells independently can be controlled from each other.

Sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sensor ( 1 . 13 ) Is part of a driver assistance system of a motor vehicle.

Sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sensor is a camera sensor ( 1 . 13 ).