一种潜望式前视光学系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及辅助驾驶技术领域，特别是涉及一种潜望式前视光学系统及车辆。


背景技术：

2.通常车辆的前视摄像头在开启时，可以很直观的看到车前面的障碍物，前视摄像头所呈现的图像，一般为原像。
3.一般情况下，前视摄像头安装在前挡风玻璃后面，图像通过导光装置等部件进行反射成像。这种前视摄像头，在前挡风玻璃上所占面积较大，前挡风玻璃具有一定的曲率，会导致前视摄像头成像质量问题，还会影响驾驶员视野和车辆美观性。


技术实现要素：

4.基于上述问题，本实用新型提供了一种潜望式前视光学系统及车辆，以解决前视摄像头成像质量问题、驾驶员视野受限和车辆美观性的问题。
5.本实用新型实施例公开了如下技术方案：
6.第一方面，本技术提供了一种潜望式前视光学系统，所述系统包括：保护结构、第一反射镜、第二反射镜和相机模组；
7.所述保护结构包括窗口玻璃；
8.所述保护结构的腔体内包括所述第一反射镜、第二反射镜和相机模组；
9.所述相机模组，用于利用所述车辆前方的，经过所述窗口玻璃透射，并依次被所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后的光进行成像，以获取所述车辆前方的图像。
10.可选地，所述潜望式前视光学系统还包括：陀螺仪、处理器和驱动电机；
11.所述陀螺仪，用于测量所述相机模组的振动信息，并将所述振动信息传输给所述处理器；
12.所述驱动电机，用于在所述处理器的控制下，带动所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一个反射镜运动。
13.可选地，所述潜望式前视光学系统还包括：驱动电机；
14.所述驱动电机，用于在所述车辆的处理器的控制下，带动所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一个反射镜运动。
15.可选地，所述潜望式前视光学系统还包括：处理器，驱动电机；
16.所述处理器，用于和所述车辆的陀螺仪电连接，以获取所述陀螺仪传输的振动信息；
17.所述驱动电机，用于在所述车辆的处理器的控制下，带动所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一个反射镜运动。
18.可选地，所述驱动电机，具体用于在所述处理器的控制下，带动所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一个反射镜进行单轴运动或多轴运动。
19.可选地，所述第一反射镜和所述第二反射镜根据反射镜夹角公式放置；
20.所述反射镜夹角公式包括：
[0021][0022][0023]
γ是所述第一反射镜与水平面所成夹角，α是光线与所述第一反射镜法线所成夹角，θ是光线与水平面所成夹角。
[0024]
可选地，所述窗口玻璃处包括外层镀膜；
[0025]
所述外层镀膜，用于疏散所述窗口玻璃靠近所述车辆前方的污渍。
[0026]
可选地，所述窗口玻璃处包括内层镀膜；
[0027]
所述内层镀膜，用于铺展所述窗口玻璃靠近所述保护结构腔体内侧水雾。
[0028]
可选地，所述保护结构还包括垫圈；
[0029]
所述垫圈，用于连接所述窗口玻璃与所述潜望式前视光学系统的外壳。
[0030]
可选地，所述相机模组包括镜头模组和图像传感器，所述潜望式前视光学系统还包括电路板；
[0031]
所述电路板上集成电源模组和所述图像传感器；
[0032]
所述电源模组，用于为所述相机模组供电。
[0033]
第二方面，本技术提供了一种车辆，所述潜望式前视光学系统位于所述车辆的顶部，且朝向所述车辆的前端。
[0034]
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
[0035]
本实用新型，光线通过窗口玻璃透射，再依次经过第一反射镜和第二反射镜的反射，进入相机模组进行成像。因为依次经过第一反射镜和第二反射镜反射，使得光线经过第二反射镜的反射后，与水平面平行的进相机模组。此外，将前视摄像头安装于车顶，避免了前挡风玻璃的曲率影响光学镜头的像差和副像问题，还扩展了驾驶员视野，提高车辆美观性。因此，提高了前视摄像头成像质量，扩展了驾驶员视野，提高了车辆美观性。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]
图1为本实用新型提供的一种潜望式前视光学系统的结构示意图；
[0038]
图2为本实用新型提供的一种潜望式前视光学系统的反射镜夹角结构示意图；
[0039]
图3为本实用新型提供的一种潜望式前视光学系统的电路板的结构示意图；
[0040]
图4为本实用新型提供的一种潜望式前视光学系统的电路板的另一种结构示意图。
具体实施方式
[0041]
为了使本领域技术人员更清楚地理解本技术的技术方案，下面首先说明本技术方案的应用场景。
[0042]
随着传感器、车联网和人工智能技术的快速发展，辅助驾驶技术应运而生。辅助驾驶技术能够快速协调出行路线，进行自动避障，刹车，转弯灯等操作，从而降低驾驶的安全隐患，减少驾驶员失误，提升安全性。
[0043]
目前，车辆的前视摄像头安装在前挡风玻璃后，而前挡风玻璃在外界景物和前视摄像头中间是不可控因素，会导致前视摄像头成像质量变差。举例说明，例如，车辆在行驶过程中可能会遇到雨雪天气，或日常的清洁维护，此时的前视摄像头位于前雨刮的刮刷区域内。例如，前挡风玻璃存在一定的曲率，也就是说，前挡风玻璃相当于光学透镜，会影响前视摄像头的畸变等像差；此外，前挡风玻璃还会存在副像问题。此外，还会降低辅助驾驶算法识别的准确率，影响辅助驾驶的性能一致性、稳定性和可靠性。因为前视摄像头到前挡风玻璃之间需要有防杂光遮光罩，所以前视摄像头的安装支架在前挡风玻璃上所占面积较大，也会影响驾驶员的视野范围和前挡风玻璃的美观性。
[0044]
为了解决以上技术问题，本技术提供了一种潜望式前视光学系统及车辆。本技术技术方案，光线通过窗口玻璃透射，再依次经过第一反射镜和第二反射镜的反射，进入相机模组进行成像。因为依次经过第一反射镜和第二反射镜反射，使得光线经过第二反射镜的反射后，与水平面平行的进相机模组。此外，将前视摄像头安装于车顶，避免了前挡风玻璃的曲率影响光学镜头的像差和副像问题。因此，提高了前视摄像头成像质量，扩展了驾驶员视野，提高了车辆美观性。
[0045]
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0046]
图1为本技术实施例提供的一种潜望式前视光学系统的结构示意图。如图1所示，该潜望式前视光学系统包括：保护结构、第一反射镜101、第二反射镜102和相机模组。
[0047]
保护结构包括窗口玻璃103、垫圈104和外壳105。
[0048]
相机模组包括镜头模组106和图像传感器107。
[0049]
潜望式前视光学系统可以安装在车辆顶部任意位置处，举例说明，可以安装在车顶激光雷达的左侧。潜望式前视光学系统安装在车辆顶部，可以不受前挡风玻璃201的影响，提高成像质量，还可以扩展驾驶员视野，提高车辆美观性。
[0050]
窗口玻璃103可以将车辆前方的光线透射进潜望式前视光学系统内，窗口玻璃103安装在外壳105上方的凹形卡槽内。窗口玻璃103与水平面202具有一定夹角，夹角可以是任意角度，其中，夹角角度范围在0
°
～35
°
之间时，光线透射的成像效果最佳。
[0051]
窗口玻璃103可以直接与车辆外部接触，还可以防护异物进入或撞击破坏潜望式前视光学系统。窗口玻璃103选用的材料，可以是平行平板玻璃，或者是其他保护玻璃。举例说明，窗口玻璃103采用平行平板玻璃，平行平板玻璃的性价比较高，且不会改变光线传播的方向。
[0052]
窗口玻璃103的表面还镀有增加透射减少反射的光学膜系，可以用来增加光线的透射率。
[0053]
此外，在窗口玻璃103靠近车辆外部的一侧镀有疏水膜，用来防止车辆在行驶过程中，窗口玻璃103沾染水滴、灰层等污渍。可以疏散窗口玻璃103上的污渍，有效的避免因为水滴或灰尘的衍射，降低潜望式前视光学系统所成图像对车辆前方图像的真实还原度。
[0054]
在窗口玻璃103靠近腔体内部的一侧镀有亲水膜，用来防止腔体内部在一定湿度下，因为车内外温差导致的窗口玻璃起雾问题。可以铺散窗口玻璃103上的水雾，在起雾情况下，提高潜望式前视光学系统对车辆前方的图像成像的清晰度。
[0055]
其中，垫圈104位于窗口玻璃103和外壳105的凹形卡槽的连接位置处。垫圈104可以用来防水和缓冲因振动带来的影响。垫圈104的材质可以是橡胶，也可以是硅胶泡棉，或者是其他材料。垫圈104的形状可以是圆形，也可以是其他形状的垫圈，用来实现防护的功能。
[0056]
保护结构可以保护腔体内部的第一反射镜101、第二反射镜102和相机模组。
[0057]
第一反射镜101可以安装在保护结构腔体内上方的三角形支撑结构上。镜面朝向车辆前方放置，以便接收由窗口玻璃103透射进来的光线。
[0058]
第二反射镜102可以安装在保护结构腔体内下方的三角形支撑结构上，相机模组的左方。镜面朝向腔体内放置，与第一反射镜101的镜面相对放置，以便接收经过第一反射镜101反射的光线。第二反射镜102与水平面202所成夹角可以是20
°
～70
°
。
[0059]
反射镜安装方式举例说明，可以通过紫外胶粘或者通过机械夹持的方式安装固定。
[0060]
具体的，由窗口玻璃103透射进来的光线，经过第一反射镜101和第二反射镜102的反射，可以与水平面202平行。所以第一反射镜101和第二反射镜102的放置与水平面202具有夹角，根据反射镜夹角公式具体放置，参见图2。反射镜夹角公式具体包括：
[0061][0062][0063]
其中，γ是第一反射镜101与水平面202所成夹角，夹角范围可以是10
°
～35
°
之间，α为光线与第一反射镜101的法线所成夹角，θ为光线与水平面202所成夹角，β为经过第二反射镜102反射后光线与水平面202所成夹角。
[0064]
因为γ的夹角范围，在潜望式前视光学系统出厂时已做规定，所以γ是固定不变的。在本实施例中，透射进潜望式前视光学镜头的光线，可以理解为，车辆前方画面中的主光轴光线。也就是说，每一个车辆前方的画面中，只有一个主光轴光线可以透射进潜望式前视光学镜头，其他光线可以忽略。主光轴光线与水平面202的夹角范围，需要在潜望式前视光学镜头的视场角范围内。
[0065]
根据数学关系，γ与α的关系，可以得到反射镜夹角公式(1)，θ与α的关系，可以得到反射镜夹角公式(2)，最后可以得到γ与θ的关系，即反射镜夹角公式(3)。
[0066]
当相机模组水平摆放时，经过第二反射镜102反射后的光线与水平面202所成夹角
为0
°
最佳，但也可以是其他角度。关于其他角度的可以被反射进相机模组的光线，根据相机模组的视场角或相机模组的摆放角度而变化。根据反射镜夹角公式对反射镜进行放置，可以实现相机模组水平放置时也可对车辆前方的图像进行清晰成像。
[0067]
第一反射镜101和第二反射镜102是平面反射镜。光线在经过第一反射镜101的反射后，光线在第一反射镜101与第二反射镜102的内部通路中进行传播。
[0068]
在光线传播的过程中，可能存在车辆前方的一些杂散光线透射进保护结构的腔体内部，对成像进行干扰。所以在第一反射镜101和第二反射镜102通路的机械结构中，进行消除杂散光的处理。
[0069]
举例说明，可以采用阳极氧化加黑、消光绒毛等方法。可以消除车辆前方杂散光对潜望式前视光学系统成像的影响。
[0070]
可选地，潜望式前视光学系统可以还包括：陀螺仪108、处理器109和驱动电机110。
[0071]
陀螺仪108和处理器109可以集成在电路板111上，参见图3。
[0072]
车辆在行程过程中，可能会受到路况的影响，车辆发生颠簸，因此带动潜望式前视光学系统颠簸。此时，图像成像会受到车辆振动的影响。
[0073]
在车辆发生振动时，陀螺仪108可以测量潜望式前视光学系统振动时的振动信息。对振动信息举例说明，振动信息可以包括车辆的振动方向，车辆的振动幅度等。陀螺仪108获取到振动信息后，将振动信息传输给处理器109。
[0074]
处理器109接收陀螺仪108采集的振动信息，并计算分析抗振动运动方式，用来控制驱动电机110带动反射镜进行运动。
[0075]
驱动电机110可以位于第一反射镜101的上方或第二反射镜102的下方，安装在外壳105的支撑结构上。用于带动第一反射镜101和第二反射镜102至少一个反射镜进行运动。驱动电机110在处理器109的控制下，可以实现单轴运动或多轴运动。
[0076]
举例说明，当车辆仅发生上下振动时，驱动电机110可以利用单轴运动带动反射镜，让反射镜向振动方向相反的方向进行运动。来补偿因为车辆振动导致的光线反射偏移，可以让光线在通过第二反射镜102后水平的进入相机模组。以补偿潜望式前视光学系统振动导致的成像模糊的问题。
[0077]
可选地，潜望式前视光学系统可以还包括：驱动电机110。
[0078]
陀螺仪108或处理器109可以使用车辆自身的陀螺仪或处理器。
[0079]
举例说明，陀螺仪108可以利用车辆自身底盘上集成安装的惯性测量单元，其中，车辆惯性测量单元包含加速度计和陀螺仪。因此潜望式前视光学系统上集成的陀螺仪108可由车身底盘集成的惯性测量单元替代，然后将所测得的偏转、倾斜等角速度信息通过以太网传输至处理器109进行处理。
[0080]
举例说明，通过车辆内部电路或控制程序，处理器109对驱动电机110进行控制。
[0081]
处理器109控制驱动电机110带动反射镜的运动，前文已详细描述，故此处不再赘述。
[0082]
可选地，潜望式前视光学系统可以还包括：处理器109和驱动电机110。
[0083]
处理器109可以集成在电路板111上。参见图4。
[0084]
陀螺仪108可以使用车辆自身的陀螺仪。处理器109与车辆自身的陀螺仪电连接，用来获取陀螺仪108的振动信息。
[0085]
车辆自身陀螺仪测量方式，陀螺仪108与处理器109的振动信息传输方式和驱动电机110带动反射镜的运动，前文已详细描述，故此处不再赘述。
[0086]
光线经过第二反射镜102的反射后，进入镜头模组106，经过镜头模组106中光学镜片的折射，在图像传感器107上实现聚焦，将车辆前方的图像汇聚成像。其中，镜头模组106的视场角为25
°
～125
°
。
[0087]
具体的，图像传感器107接收通过镜头模组106聚焦的光线，将光信号转换为电信号，再将电信号转换为数字信号，实现车辆前方图像的成像。
[0088]
举例说明，可以经过bayer阵列入射至图像传感器107的像敏单元阵列进行光电转换，然后由行、列驱动器进行电信号的转移传输，再经过ad转换器进行数模转换，最后通过输出接口输出车辆前方的图像。
[0089]
可选地，潜望式前视光学系统还包括：电路板111。
[0090]
电路板111上集成了电源模组112和图像传感器107。电路板111上还可以集成陀螺仪108或处理器109。参见图3和图4。
[0091]
电源模组112可以为图像传感器107、陀螺仪108、处理器109和驱动电机110提供电能。
[0092]
本技术中，光线通过窗口玻璃透射，再依次经过第一反射镜和第二反射镜的反射，进入相机模组进行成像。即使车辆发生振动，驱动电机也可以根据处理器发送的振动信息，带动第一反射镜或第二反射镜至少一个反射镜进行单轴运动或多轴运动，调节反射镜的角度，补偿因车辆振动导致的主光轴反射角度的变化。使得光线经过第二反射镜的反射后，与水平面平行的进相机模组。此外，将前视摄像头安装于车顶，避免了前挡风玻璃的曲率影响光学镜头的像差和副像问题。因此，提高了前视摄像头成像质量，扩展了驾驶员视野，提高了车辆美观性。
[0093]
本技术实施例还提供了一种车辆，车辆包括潜望式前视光学系统，潜望式前视光学系统位于所述车辆的顶部，且朝向所述车辆的前端。用于实现本技术实施例提供的方案。
[0094]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0095]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。