成像系统的制作方法

本发明涉及一种用于汽车环境的成像系统。该成像系统包括用于检测电磁辐射的图像传感器；用于聚焦电磁辐射的第一镜头单元和第二镜头单元；以及至少一个透射反射单元，其中该透射反射单元被配置成将来自该第一镜头单元和/或来自该第二镜头单元的电磁辐射基本垂直地投射在该图像传感器上。

背景技术：

在现代车辆中，传统的镜子通常被基于摄像机(camera)的系统取代。已经认识到，目前使用的车辆镜子具有若干缺点。传统的镜子通常为驾驶员提供对车辆环境的非常有限的视角。所谓的“盲点”只能通过额外的镜子来补偿。而且，车辆镜子对车辆的设计和空气动力学特性具有负面影响。因此，车辆通常采用视觉系统，其中车辆的左侧、右侧、前部和后部的摄像机的图像被呈现给驾驶员，而不是采用传统的镜子。例如，在de19951376a1中描述了这种系统。

这些采用多个摄像机的系统能够为驾驶员提供关于车辆周围环境的所需信息，然而，这些解决方案非常昂贵。到目前为止，环景影像(surround-view)和镜子更换需要有单独的摄像机，即采用两个镜头、两个外壳、两个图像传感器、两个控制器和两个具有相应布线的连接器的至少两个摄像机，这导致解决方案复杂且昂贵。

立体摄像机系统在现有技术中是众所周知的，并且确实使用两个彼此平行布置的镜头单元，参见例如us2010/0283837a1和de102013221581a1。另外，使用偏振滤波器的分束器是众所周知的，参见例如wo00/72079a2。

本发明旨在提供一种改进的成像系统，其需要较少的部件，同时提供高质量的图像。特别地，本发明的目的是进一步开发已知的成像系统以克服现有技术的缺点。

发明概述

本发明的目的通过以下方式解决：该第一镜头单元具有第一光轴，该第二镜头单元具有在交叉点处与该第一光轴交叉的第二光轴，并且该透射反射单元布置在该图像传感器、该第一镜头单元和该第二镜头单元之间，优选地在该交叉点处。

这里，术语“成像系统”可与术语“摄像机”或“摄像机系统”互换使用。此外，术语“电磁辐射”可用于指可见光，但也可用于指不可见的电磁辐射，例如红外光等。术语“透射反射单元”可用于指这样的单元，该单元包括至少一个透射反射器，其可以根据施加到该透射反射单元的相应输入信号以反射模式和/或透射模式操作。术语“图像传感器”可用于指能够检测和传达构成图像的信息的设备。而且，措辞“将电磁辐射基本上垂直地投射在至少一个该图像传感器上”可以被定义为以0°或接近0°的入射角将电磁辐射投射在至少一个该图像传感器上。

对于本发明来说重要的是，两个镜头单元不是如已知的立体摄像机那样彼此平行布置，而是布置成使得它们的光轴彼此交叉，其中相应的交叉点布置在该透射反射单元的区域中，该透射反射单元因此布置在该图像传感器、该第一镜头单元和该第二镜头单元之间。

在一个实施方式中，该透射反射单元包括具有反射模式和透射模式的至少一个第一快门玻璃，优选地，该第一快门玻璃的光轴在该第一快门玻璃内与该第一光轴和该第二光轴在其交叉点处交叉。例如，该快门玻璃可以包括液晶层，该液晶层具有在施加电压时变得不透明和反射的特性，否则基本上是透明的。

在另一实施方式中，所述至少一个第一快门玻璃相对于该图像传感器倾斜，以通过透射来自该第一镜头单元的电磁辐射而将来自该第一镜头单元的电磁辐射投射在该图像传感器上；和/或通过反射来自该第二镜头单元的电磁辐射而将来自该第二镜头单元的电磁辐射投射在该图像传感器上。

该透射反射单元可包括两个快门玻璃。

在又一个实施方式中，该透射反射单元包括第二快门玻璃，其中该第二快门玻璃布置在该第一镜头单元和该第一快门玻璃之间，以控制电磁辐射从该第一镜头单元到该第一快门玻璃的透射。

在一个实施方式中，该成像系统还包括控制单元，其中该控制单元适于向所述至少一个第一快门玻璃和/或至少一个该第二快门玻璃提供控制信号。

在另一实施方式中，该控制信号具有频率f，使得该第一快门玻璃和该第二快门玻璃在反射和透射模式之间切换。

在又一个实施方式中，该控制信号适于同时将该第一快门玻璃和该第二快门玻璃切换到该反射模式和/或该透射模式；或者交替地将一个快门玻璃切换到该反射模式，而另一个快门玻璃切换到该透射模式。这里，术语“同时”可用于指两个快门玻璃同时具有相同模式的情况，即两者都设置为反射，或者两者都设置为透射。

该成像系统可包括具有第三光轴的至少一个第三镜头单元，该第三光轴与该第一光轴和/或该第二光轴交叉，优选地在交叉点处交叉。

在一个实施方式中，该第一镜头单元、该第二镜头单元和/或该第三镜头单元具有不同的视场，优选地，该第一镜头单元和该第二镜头单元中的一个具有窄孔径而另一个具有宽孔径，优选地，该第一镜头单元具有40°的孔径和/或该第二镜头单元具有180°的孔径，优选地，该第一镜头单元包括环景影像镜头，以及该第二镜头单元包括摄像监控镜头(camera-monitorlens)。

在另一实施方式中，第一镜头单元、第二镜头单元和/或第三镜头单元各自包括至少一个光学镜头。

此外，本发明提出的实施方式的特征在于，该第一光轴、第二光轴或第三光轴与该图像传感器的光轴落在一起。

在又一个实施方式中，该成像系统适于布置在摄像机外壳中。

在一个实施方式中，该图像传感器包括半导体电荷耦合器件ccd；或者包括有源像素传感器。

在一个实施方式中，该成像系统还包括外壳、电子单元和/或视频线。

本发明还涉及一种用于车辆的后视显示设备，优选地一种用于机动车辆的后视显示设备，该后视显示设备包括至少一个根据本发明的成像系统。

此外，本发明涉及一种包括至少一个根据本发明的成像系统的车辆。

有利地，可以实现一种高度集成的摄像机，其具有至少两个镜头，但不是立体摄像机的形式，而是用于多视图应用。这使得生产成本较低，因为需要使用的部件较少，例如需要使用的仅仅是一个光学传感器、一个控制器、一个电接口而已。因此，需要较少的布线来将该成像系统连接到车辆的主控制系统。

而且，有利地，由于将来自该第一镜头单元和/或来自该第二镜头单元的电磁辐射基本垂直地投射在至少一个该图像传感器上允许在特定时间点将整个传感器用于来自一个镜头单元的信息，因此与具有宽开口角度的镜头的视场相比，具有窄开口角度的镜头的视场中的图像质量增强并且信息更多(分辨率更高)。

本发明的成像系统可以有利地用于车辆内部和后部座椅的多视图应用，以及用于获得车辆拖车挂钩的进一步视图，用于鸟瞰应用以及用于路缘石检测。而且，有利地，当向驾驶员显示时，各个视图可以被放大。图像系统可以与，像摄像监控系统并行地用于不同目的，进行或不进行检测和叠加，以及用于环景影像系统，进行或不进行检测和叠加。

附图说明

以下示意图示出了本发明的各方面，用于结合一些示例性说明来改进对本发明的理解，其中：

图1a、1b、1c示出了根据本发明的实施方式的成像系统的示意性平面图、示意性侧视图和示意性前视图；以及

图2示出了在不同位置安装有根据本发明的实施方式的成像系统的车辆的示意图。

发明详述

根据本发明的实施方式并在图1a、1b和1c中示出的成像系统1包括图像传感器3；第一镜头单元5，其具有与图像传感器3的光轴落在一起的第一光轴；第二镜头单元7，其具有垂直于该第一光轴延伸的第二光轴；第一快门玻璃9；以及第二快门玻璃11。借助于虚线示出的栅格系统仅用于经由光轴解释成像系统1的各个部件相对于彼此的空间定向的目的。由此，标记为a、b和c的轴相对于彼此以90°的角度定向。在所示的实施方式中，第一镜头单元5可以是具有40°视场的摄像监控镜头，而第二镜头单元7可以是具有180°视场的环景影像镜头，反之亦然。重要的是，两个镜头单元5、7的光轴在第一快门玻璃9内彼此交叉，即如图1a中可见，在第一快门玻璃9的光轴上彼此交叉。

因此，从图1a和1b中可见，第一镜头单元5与图像传感器3相对地定向，即相对于图像传感器3以180°的角度定向。由第一镜头单元5聚焦的电磁辐射可以通过穿过第一快门玻璃9被直接投射到图像传感器3上，第一快门玻璃9以45°角布置在图像传感器3和第一镜头单元5之间的光路中。当第一快门玻璃9处于透射模式时，电磁辐射可以通过第一快门玻璃9自由地传播，而当第一快门玻璃9处于反射模式时，电磁辐射的基本部分不能通过第一快门玻璃9传播。技术人员将知道，可以通过向第一快门玻璃9施加和移除电信号来完成模式之间的切换。

图1a和1b还示出了第二镜头单元7布置为相对于图像传感器3成α角。在所示的实施方式中，第二镜头单元7布置为相对于图像传感器3成α＝90°的角，其中α＝∠bf，α/2＝∠bd。从图1a中可见，第一快门玻璃9布置为相对于第二镜头单元7和图像传感器3成45°的角。当第一快门玻璃9处于反射模式时，来自第二镜头单元7的电磁辐射被第一快门玻璃9以90°的角反射到图像传感器3上。

角α原则上可以采用高于零且高达90°的任何绝对值以保持在本发明内，即该角度本身不重要，只要它与零不同并允许第一光轴和第二光轴交叉即可。

为了增强成像系统1的操作，示出了布置在第二镜头单元7和第一快门玻璃9之间的第二快门玻璃11。另外，在图1中，围绕第二快门玻璃11的虚线表示第二快门玻璃11可以位于倾斜平面中。

此外，可以切换第二快门玻璃11，使得当第一快门玻璃9处于透射模式时第二快门玻璃11也处于透射模式，反之亦然。这允许基本上仅将来自第一镜头单元5或来自第二镜头单元7的电磁辐射交替地投射到图像传感器3上。相应地，可以连接到图像传感器3的评估单元(未示出)可以交替地获得对应于来自第一镜头单元5或第二镜头单元7的电磁辐射的图像信号并且以对应于在透射和反射模式之间的切换频率的频率f评估所述图像信号。

在图1c中，示出了成像系统1的前视图。在所示的实施方式中，第二镜头单元7也布置为成角β，其中β＝∠cf，并且β/2+45°＝∠ce。对于α＝180°的情况，不需要采用第一快门玻璃9，并且当β＝270°时，不需要采用第二快门玻璃11。从图1c中可见，第二镜头单元7的第二光轴在第二快门玻璃11内与第二快门玻璃11的光轴交叉。

在图2中，示出了车辆的示意图，该车辆在各个位置安装有根据本发明的实施方式的四个成像系统1、1’、1”、1”’。在所示的实施方式中，成像系统1、1’、1”、1”’的第一镜头单元5是具有40°视场的摄像监控镜头，而第二镜头单元7是具有180°视场的环景影像镜头。成像系统1、1’、1”、1”’可以是图1a、1b、1c中所示的所有类型的成像系统1。示例性地，对于所示的成像系统1、1’、1”、1”’，驱动方向借助于箭头g描绘在成像系统1上方。该摄像监控镜头的方位角由γ表示，其中γ＝∠gb并且楔形虚线表示该摄像监控镜头的视角，而环景影像镜头的视角由虚线半圆表示。

在所示的实施例中，成像系统1配置为α＝180°，β＝225°，γ＝0°，成像系统1’配置为α＝320°，β＝225°，γ＝+15°，成像系统1”配置为α＝180°，β＝225°，γ＝180°，并且成像系统1”’配置为α＝60°，β＝225°，γ＝-15°。

然而，技术人员将知道，可以在该车辆的外部或内部安装更多或更少的成像系统1、1’、1”、1”’。

权利要求书、说明书和附图中披露的特征，单独地或彼此任意组合地，对于要求保护的发明的不同实施方式可能是必要的。

附图标记

1、1’、1”、1”’成像系统

3图像传感器

5第一镜头单元

7第二镜头单元

9第一快门玻璃

11第二快门玻璃

a、b、c、d、e、f、g参考轴

α、β、γ参考角