车辆光学传感器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及车辆光学传感器系统，尤其涉及带有通过共用透镜接收图像的多个光电器件和扩展透镜有效视场的光学器件的光学传感器系统。
【背景技术】
[0002]光学传感器系统经常被用在汽车和其他车辆中，来提供车辆周围区域的图像。在某些情况中，这些图像会被各种车辆预警和控制系统使用。以前视光学传感器系统为例，由传感器提供的图像可以作为避撞系统、车道偏离检测、行进碰撞预警、侧向预警、自适应巡航控制、夜视、前照灯控制、雨水传感系统等的输入。典型地，前视光学传感器系统位于挡风玻璃后、靠近后视镜，以获得与驾驶员的视野类似的前路视野。光学传感器系统还可以被用来观测车辆后面的区域，用于倒车、拖车、后部碰撞警告、和后部盲区预警系统。另外，光学传感器系统还可用于确定乘员位置，用于约束系统、后座乘员监视、或者安全和入侵检测系统。光学传感器系统的其他示例包括光学检测挡风玻璃上存在水分(如雨滴或凝结)的雨水传感器，确定车辆外部环境照明条件的环境光传感器，因此例如，车辆内显示器的亮度可以在不同的环境照明条件期间改变为容易观看。
[0003]每个这些车辆预警或控制系统的各个传感器系统的成本加上将多个光学传感器系统有效封装在车辆中的挑战使得期望使用单个传感器系统来为多个车辆预警和控制系统提供图像或信号。不幸的是，由于对于每一个车辆预警和控制系统特定的感光度、光谱灵敏度、以及视场要求，在采用单个光学传感器系统时性能会存在折衷。这种性能折衷预先阻碍了每一个车辆预警和控制系统的最优性能。
[0004]例如，夜视系统可能需要高感光度的光学传感器系统，这是因为需要在极低的有源照明下远距离感测物体的对比度。相反，车道偏离系统可能适应低感光度的光学传感器系统，因为日光或前照灯(在比较近的范围内)可以提供充足的光照。
[0005]感光度主要由光学传感器系统中使用的将光转换成电信号的光电器件的像素尺寸来确定，。较大的像素具有更多面积可用于光子撞击像素并被吸收。如这里使用的，光电器件是可用于产生视频信号的光学传感器系统部件。但是，较大的像素尺寸需要更大的光电器件来实现等效的像素分辨率。对于给定像素尺寸的感光度可以通过增加曝光时间来提高。但是，较长的曝光时间会降低图像的帧率。另外，可以通过采用较大孔径的透镜以允许更多光落在传感器的像素上，来增加感光度。但是，较大孔径通常需要较大的透镜，这会增加光学传感器系统的封装尺寸。
[0006]不同的车辆预警和控制系统也可能需要具有不同光谱敏感度的光学传感器系统。例如，尾灯检测系统可能需要对红光的敏感度，车道偏离检测系统可能需要对黄光的敏感度，夜视系统可能需要对红外光的敏感度。如果单个光学传感器系统用于所有这三个车辆预警和控制系统，可能要求性能折衷。
[0007]不同的车辆预警和控制系统可能还需要具有不同视场的光学传感器系统。例如，雨水检测系统可能需要宽视场，然而自适应巡航控制系统可能需要窄视场。同样的，采用单个光学传感器系统可能要求性能折衷。
【发明内容】
[0008]根据一个实施例，提供适于通过车窗操作的光学传感器系统。该系统包括透镜、多个光电器件和光学器件。透镜被配置用于将来自视场的光向焦平面引导。多个光电器件靠近焦平面放置。多个光电器件包括:第一个光电器件，可操作用于检测来自视场的第一部分的图像；第二个光电器件，可操作用于检测来自与第一部分不同的视场的第二部分的图像。光学器件被配置用于将来自视场外的光向第二部分引导。
[0009]在一个实施例中，第二个光电器件和光学器件协作以形成用于检测窗口上的水分的雨水传感器。
[0010]在另一个实施例中，第二个光电器件和光学器件协作以形成用于控制车辆上的被照明器件的环境光传感器。
[0011]经过阅读通过仅非限制示例并且参照附图给出的较佳实施例的以下详细描述，进一步的特点和优点会更清楚地显现出来。
【附图说明】
[0012]现在参照附图并通过示例描述本发明，在附图中:
[0013]图1为根据一个实施例的光学传感器系统的车辆附近的视场。
[0014]图2为根据一个实施例的图1中光学传感器系统的一部分的侧视图。
[0015]图3为根据一个实施例的图1中光学传感器系统的一部分的前视图。
【具体实施方式】
[0016]图1示出装配有光学传感器系统(以下简称为系统20)的车辆10的非限制示例，该光学传感器系统基于车辆10附近的图像和照明提供信息。系统20适于通过车辆的窗口12进行操作(即:查看)。系统20通常放置在车辆10上来观测车辆10附近的视场22。视场22被示为车辆10前向，用于检测在车辆10行进路径上或附近的物体，但是也可以指向车辆10旁边的区域以便检测诸如相邻车道的其他车辆之类的物体。或者，视场22可以在车辆10之后以例如当倒车或者拖车期间监视拖车时检测在车辆10后面的物体。视场22还可包括车辆10内部的区域，以例如检测成员是否在合适的位置上以激活辅助约束系统(例如气囊)，或者监视后排桌椅上的乘客。
[0017]图2和图3示出系统20的非限制细节。系统20包括透镜24，该透镜被配置用于将来自视场22的光向该透镜的焦平面26引导。视场22通常是圆锥形，并且由透镜24的视角来定义。通过示例而非限制，该示例中的透镜24具有被配置用于提供4.8mm的有效焦长以及64度的最大视场(即:视场22的视角)的4个非球面玻璃元件。
[0018]系统20还包括靠近焦平面26放置的多个光电器件28。多个光电器件28可以附加到印刷电路板30上，如本领域技术人员熟知的。此处描述的系统20的关键成本节约方面是所有的多个光电器件28通过透镜24接收光。S卩，透镜24被所有的多个光电器件28所共享，光电器件28位于透镜24的投射区32内，并且位于或靠近焦平面26。投射区32也被本领域技术人员称为“像圈”。但是，多个光电器件28中的每一个占据焦平面26上投影区32的不同区域，可以认识到，多个光电器件28中的每一个接收来自视场22不同部分的光。
[0019]通过示例而非限制，多个光电器件28可包括可操作用于检测来自视场22的第一部分34的图像的第一光电器件28A，视场34的第一部分34被引导到投影区32中第一光电器件28A所在的第一区域32A上。能够基于成像器件上呈现的图像创建视频信号的成像器件是公知的并且可以购得。在这个非限制性示例中，第一光电器件28A是办公室位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市的OmniVis1n公司的型号为0V10626的成像器。
[0020]系统20还包括可操作用于检测来自不同于第一部分34的视场22的第二部分36的光的第二光电器件28B，该第二部分36指向投影区32中第二光电器件28B所在的第二区域32B。第二光电器件28B通常被更多地表征为光传感器而不是成像器件。S卩，第二光电器件28B不会产生传统意义的表示图像的信号，而是会提供由第二光电器件28B检测到的光的强度和/或光谱组成的指示。以下提供向系统20提供特殊功能的第二光电器件28B的具体示例。
[0021]系统20有利地包括被配置用于将来自视场22外的光向第二部分36引导的光学器件40。在这个示例中，光学器件40采用被配置用于与透镜24的周边协作来捕捉来自视场22外的光的环孔形式。换句话说，如果环孔(光学器件40)被移除，透镜24将只能接收到来自透镜24自身的视角限定的区域的光，S卩，透镜24的自然或独立视场(视场22)。这样，视场22的第一部分34比视场22小。然而，通过增加廉价的光学器件，诸如环孔，系统的有效视场可以被拓展，它的优点将会在下面的描述中变得更加明显。
[0022]光学器件40的合适示例是由来自Schott的N-BK7光学玻璃材料形成的环孔，并且相当于内半径为4.4mm且外半径为10.4mm的发散弯月透镜。中心部分或核被去除，以形成环来为透镜24提供第一部分34的无遮挡视野。同时，环孔(光学器件40)的截面轮廓被示为绕该环恒定，这并不是要求。即，可以认识到，截面轮廓可以绕光学器件而变化，因此由光学器件40从视场