CN105799605B - 具有降低眩光的车辆摄像机除雾孔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于摄像机模块的装置，所述摄像机模块具有成像器，所述摄像机模块适于安装在车辆窗户的内表面上，所述装置包括的结构的尺寸和位置形成为用以阻挡来自模块下方的可能影响成像器的光反射，同时仍然允许空气流在成像器视野内流到窗户表面上。

Description

具有降低眩光的车辆摄像机除雾孔

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月15日提交的、名称为“VEHICLE CAMERA DEFOGGING VENTWITH GLARE MITIGATION(具有降低眩光的车辆摄像机除雾孔)”、系列号为No.62/091,672的美国临时申请的优先权.上述临时申请全文通过参考并入本文中.

技术领域

本发明涉及用于车辆的安装在窗户上的摄像机，更具体地，本发明涉及减小可能影响摄像机操作的窗户反射的除雾孔结构.

背景技术

越来越多的机动车辆配备有安装于挡风玻璃的数字摄像机模块，以用于观察车辆前方的道路.摄像机模块包括数字成像器以及用于分析数字成像器产生的数字视频信号的微处理器.一些摄像机模块包括多重(例如，立体)成像器，甚至多重微处理器(例如，专门的图像处理器和模块处理器).摄像机模块执行多种功能，包括道路偏离警告、道路保持辅助、自动高远光控制、前方碰撞预警和交通标志识别.将来，甚至更复杂的自主车辆功能将可能在这样的摄像机模块中实施或者利用这样的摄像机模块实施.

摄像机模块一般在中心较高位置安装于车辆挡风玻璃的内部.这个位置位于车辆挡风玻璃刮水器的刮水动作内侧，以使得在安装位置处，挡风玻璃的外表面的雨、雪和其他表面污染物能够被清除.此外，摄像机模块优选地具有空气通道，以用于接收车辆除雾器产生的气流，从而模块安装位置处的窗户玻璃内表面的任何雾气也能被清除。

发明内容

从车辆内的表面(例如仪表盘)反射出的光，可能通过摄像机模块内的空气流通道并且进一步从与摄像机附接的窗户玻璃反射.这种眩光可能影响成像器并且因此影响摄像机的操作.本发明减轻了这个问题.

根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种与具有成像器的摄像机模块共同使用的装置，该摄像机模块适合安装于车辆窗户内表面上，使得成像器通过车辆窗户向外看.该装置包括具有开口的摄像机安装部件，该开口的尺寸和位置形成为允许空气流流到窗户表面(成像器通过该窗户表面进行观察)上并且还阻止来自模块下方的可能影响成像器的光反射.

根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种与具有成像器的摄像机模块共同使用的装置，该摄像机模块适合安装于车辆窗户内表面上，使得成像器通过车辆窗户向外看.该装置包括具有开口的摄像机安装部件，该开口的尺寸和位置形成为允许空气流流到窗户表面(成像器通过该窗户表面进行观察)上并且还阻止来自模块下方的可能影响成像器的光反射.摄像机安装部件包括框架，框架限定了用于接纳来自装置下方的空气流，框架将空气流引导到成像器通过其向外看的窗户表面上.框架包括多个部件，所述多个部件朝向窗户玻璃伸入开口中，部件与窗户玻璃之间的间距被选择成用以阻止穿过其间的光反射，所述多个部件在开口的至少一部分上沿竖直方向和水平方向间隔开，使得空气能够在部件之间流动，但是从下方朝向框架向上反射的光线被至少一个部件阻挡.

附图说明

对于本领域技术人员来说，本发明的上述的以及其他特征和优点通过阅读下面的描述和相关附图将更加清楚，其中：

图1为附接到车辆挡风玻璃的摄像机模块的正视图；

图2为图1的模块的分解透视图，示出了摄像机模块的组成部件；

图3为摄像机模块安装托架的透视图；

图4为根据本发明一个示例性实施例的安装托架的透视图；以及

图5至8为根据本发明的安装托架的其他示例性实施例的平面图，摄像机模块安装于每个托架内.

具体实施方式

参见图1，摄像机模块10经由包括托架14的摄像机安装系统可拆卸地附接到车辆前挡风玻璃12安装与车辆上.托架14具有锁定突出部，该锁定突出部与模块10内的匹配掣子弹性地接合.托架14的下部部分倾斜远离窗户玻璃以提供空气通道16，除雾器空气能够通过该空气通道到达窗户表面并对该窗户表面进行除雾，摄像机模块10通过该窗户表面进行观察.

如图2所示，模块10包括面向前的CMOS成像器20，该成像器通过透镜组件24向外看.透镜组件24通过透镜托架22在成像器上保持正确对齐.成像器和透镜组件插入主印刷电路板(“PCB”)26，该印刷电路板与安装在其上的零件电连接，包括图像处理芯片和微处理器.该微处理器在软件程序的控制下操作，利用从成像器获得的信息提供合适的输出信息.在PCB26后部处的连接器提供与车辆其他部件的连接，向该模块提供动力，同时提供用于模块与车辆之间的合适的输入/输出消息的管道.该电路，包括具有成像器和透镜组件的PCB26，滑入由后盖30封闭的壳体28内的导轨中.

因此，当安装于壳体内时，成像器和透镜组件将与壳体34内的孔口32对齐.成像器和透镜被定位和定向成具有模块10前方的视野.当模块卡扣到托架14中时，摄像机的视野与车辆前方的道路的一段预定部分对齐。孔口32位于模块观察腔体的后部，该腔体由相对的竖直壁34和下板36限定在壳体34内.侧壁和下板彼此倾斜，以足够将他们保持在成像器20视野之外的角度远离孔口32张开.

图3示出了安装托架14的一种形式.安装托架14是单个注射模制成型的零件，具有黏附于面向窗户玻璃的侧面上的泡沫垫(未标号).托架14中形成有四个锁眼开口38，用于接纳固定在窗户玻璃上的相应的线轴状插脚(未示出)，并且当结合在该插脚上时牢固地保持抵靠窗户玻璃.如前述，模块10继而通过托架14上的弹性紧固突出部(未标号)卡扣在托架14内并且通过该托架相对于窗户玻璃保持预定对齐.

托架14具有限定了托架观察腔体40的侧壁和下板平面，该托架观察腔体与模块观察腔体的几何结构类似.然而，托架观察腔体40的尺寸显著小于模块观察腔体的相应尺寸，使得当模块10安装在托架上时，托架观察腔体紧密地接纳并嵌套在模块观察腔体内。托架观察腔体40后部的切口42接纳模块10的孔口32。切口42为摄像机模块提供了通过车辆窗户的托架观察腔体40直至前方道路的不受阻碍的向前视野.

安装托架14进一步具有一体成型的斜面44，形成托架观察腔体40的倾斜的下板平面46的延续.斜面44向下远离表面46沿折线48折叠.当托架14安装于车辆窗户上时，折叠线48反而接近车辆窗户，但是与车辆窗户间隔开选择的大小，由此形成空气间隙.因为斜面44以相比窗户玻璃角更大的角度向下折叠远离折叠线，所以斜面44延伸远离窗户玻璃，提供了用于空气流通过空气间隙从车辆窗户除雾器流动的引导平面和进入路径.除雾器空气流在斜面44的导引下经过折叠线48和车辆窗户玻璃之间的空气间隙，并且由此被引导到由托架观察腔体40覆盖的窗户平面上.进入并通过托架观察腔体的除雾气流保持车辆窗户的位于摄像机视野内的部分不被雾化.

不幸的是，折叠线48和窗户玻璃之间的间隙也提供了用于光的路径，该光可能影响并从车辆的部件(特别是车辆仪表盘)反射.从模块下方的光反射可能因此擦过接近折叠线48的窗户并且进一步反射进入壳体34的成像器孔口32，并且因此进入摄像机模块的成像器.这种摄像机视野内的光反射是不期望的，原因在于它们会妨碍或者以其它方式干涉车辆前方的视野图像.

根据本发明，通过新型结构阻止仪表盘窗户玻璃反射，该新型结构允许除雾器气流通过托架空气间隙，同时阻挡从模块下发出的摄像视野内的不期望的反射.

图4给出了本发明的另一个实施例，其是修改的安装托架50的透视图.托架50大致与如上所述的托架14类似，并且与托架14的相似部件对应的托架50的部件用相应的附图标记表示.托架50以与托架14类似的方式附接到窗户玻璃上，并且进一步具有托架观察腔体40，该托架观察腔体具有下板表面46.斜面沿折叠线48与下板表面邻接.

根据本发明的这个实施例，尽管如此，光反射被几个菱形形状的形成于斜面44上的立杆结构52，54，56阻挡.这些结构彼此间隔，进而仍然允许除雾器气流通行至托架观察腔体40.每个结构52，54，56从斜面44的表面朝向窗户玻璃突出，并且具有一个高度，该高度被选择成使得每个结构的顶面(见图4)与窗户玻璃平行并与其以小的间隙(例如约1毫米)间隔开。这个间隙被设置用于允许附加的除雾器气体在每个结构的顶面和窗户玻璃之间流动.如果该间隙足够小并且顶面足够宽，光反射将不会通过该间隙渗漏并进入托架观察腔体40中.更具体地，如果每个结构的顶面在光路方向上更宽，那么该间隙可以被制作得更大，相反地，如果顶面在光路方向上更窄，那么该间隙应更小以阻止反射渗漏.顶面跨度和所导致的间隙间距之间的实际功能联系将取决于仪表盘和窗户的几何形状，并且可以由电脑模式中的从摄像机模块下方的仪表盘表面上至窗户玻璃的光反射的传统光束追踪(raytracing)决定.这种光线追踪分析将优选地考虑从窗户玻璃外表面及内表面的反射，和光传输和由表面涂层或内层(如PVB层)产生的光传输和反射效应.

光阻挡结构52，54，56横越斜面44横向地和纵向地间隔开，这样它们的横向边缘相互重叠以阻挡光阻挡结构之间的反射.“纵向”，在这里，指的是与折叠线48垂直的方向，反之，“横向”指衡越斜面宽度的方向，平行于折叠线48.当一个托架安装于车辆窗户上，“横向的”间距总体上等同于水平的”间距.因此，当两个结构被表述为具有不同纵向间距，也就是说来两个结构以不同的量与折叠线48垂直地间隔开.类似地，当两个结构被表述为具有不同横向间距，也就是说它们横越斜面44的宽度水平地彼此间隔开.

在图4中，结构54具有长形的菱形构造.结构54形成于斜面44上的中部横向位置处，靠近斜面的顶部，并且具有足够大的横向尺寸以与相邻结构52，56的横向边缘重叠.结构52，56为半菱形(也即，这些结构分别是长形的菱形横越两个顶点分裂开所得到的左右半部分)，结构52的截面边界与斜面44的左边缘相邻(如图所示)并且结构56的截面边界与斜面44的右边缘相邻.结构52，56沿着与结构54纵向地间隔开的线共线地布置，从而相应结构的相面对表面彼此间隔开以使空气流从中穿过.每个机构52，56具有相应的横向尺寸是菱形部件54的一半，其中菱形结构54的横向末端分别地与半菱形结构52，56的横向左右末端重叠.

由于结构的横向重叠，从竖直地位于托架下方一点处反射的光将被光线阻挡结构52，54，56完全阻挡.当然，来自仪表盘的反射将不会仅来自从竖直地位于托架下方的单个点处，而是会来自仪表盘的伸展的水平延伸区域(horizontal expanse)。仪表盘的非中心部分的反射能够倾斜地穿过结构之间的空间.为避免这种情况，需要结构52，54和56相对较大的重叠.这些结构的重叠将被选择以优化对来自仪表盘的光反射的阻挡，同时减小与托架视觉观察腔体临近的窗户玻璃上的除雾器空气流的干涉。此外，这些机构位于摄像机视野之外，因为它们位于斜面44上，该斜面倾斜远离观察腔体40的层面.

图4的菱形的光阻挡结构可以被具有其他尺寸和形状的备选结构代替.图5至图8给出了一些可能性.每一个图都是安装在窗户安装插脚上的托架的平面图的一部分，其中摄像机模块安装在托架上.托架60和托架50类似但不相同，并且具有观察腔体62.摄像机模块的透镜64与图2的透镜24相似，除了本图中的透镜64从摄像机模块壳体66中伸出进入托架观察腔体62之外.四个窗户安装插脚中的两个窗户安装插脚的盘形基座68，70是可见的.

图5光阻挡结构与那些在图4中的相似，包括三个菱形结构72，74，和76.图5实施例的斜面78具有横向外扩的轮廓，尽管如此，结构72和76的横向尺寸相应地延伸至外扩的轮廓的横行边缘以阻挡反射.

图6光阻挡结构包括一个更多数量的更小菱形80.在图中，9个更小的菱形78横越斜面形成在两个交错的横向行中，其中四个菱形在上面一行并且五个菱形在下面一行.如前实施例，一行中的每个菱形的横向幅度与相邻行的临近菱形的横向幅度重叠，由此仪表盘的光反射被阻挡.部件之间的间隔和行之间的间隔保证了除雾器空气能够循环进入并围绕安装有托架的窗户表面.

图7光阻挡结构包括更多数量的小圆柱形插脚82.在图中，数十个插脚82横越斜面形成在三个交错的横向行84，86和88中.如前实施例，一行上的每个菱形的横向幅度与其他两行中的一行或更多行的临近菱形的横向幅度重叠，由此仪表盘的光反射被阻挡.部件之间的间隔和行之间的间隔保证了除雾器空气能够循环进入并围绕托架安装的窗户表面.

图8光阻挡结构包括一行长形的肋部90.每个肋部都是倾斜的，相对于纵向方向和横向方向以对角线方式倾斜.肋部90相对透镜64的光学中心对称地定向，中心线左侧的那些肋部向左向上地倾斜，而中心线右侧的那些肋部向右向上地倾斜.中心线每侧上离中心线最近的肋部在它们下末端处接触，形成一个中心三角形的两条边.如前的实施例，每个肋部的横向幅度与临近的肋部的横向幅度重叠，由此仪表盘的光反射被阻挡.同样肋部之间的间隔保证了除雾器空气能够循环进入并围绕托架安装的窗户表面.

以上示出和描述的所有结构可能具有通过相应的间隙与窗户玻璃间隔开的顶面.尽管如此，如果提供了这些间隙，应该小心地保证来自仪表盘的反射不会从间隙漏出并进入托架观察腔体。如前图4所示，在光路方向上(也即，顶面的纵向尺寸)的相应顶面的宽度和优选的间隙尺寸之间存在功能联系.对于小结构，如图6和图7的那些机构，能够成功从一个机构上方的间隙穿过的反射可被其他临近的结构有效阻挡.因此，当所选择的设计中具有很多小结构时，需要考虑到结构整体协作布局的更复杂的分析.当然，这些小结构的使用增强了围绕结构的横向边缘的空气流动.因此，通过窗户间隙增加除雾器空气流有有限的额外好处.在这些情况下，这些机构被设计并精确模制使其具有足够高度以完全关闭间隙.

光阻挡结构当然可以具有其他几何外形.示出的大和小菱形和小圆柱插脚仅仅是一小部分示例.结构可以使直线杆部件，椭圆形，其他正多边形等.更进一步地，他们无需是全部同一尺寸或规则的间距.阻挡结构的看似随机的图案可以横越斜面分布而具有满意的效果.更进一步地，尽管可以通过将用于注射成型该安装托架的模具的合适成形而让阻挡结构与空气导引斜面(如所示)一体地成型，阻挡结构可以替代地包括一个或多个分开的与安装托架分别模制而成的部分(例如简单的横向杆)并直接安装在空气导引斜面上方的窗户玻璃的内表面上.在这种情况下，空气导引平面将具有一个光滑的平面形区域，类似于图3所示的，这样光阻挡结构将不再与斜面一体地形成.在光阻挡结构以这种方式直接固定至窗户玻璃时，除雾器空气将仍然通过结构之间和周围的空间以及通过结构和斜面之间的间隙(例如相应结构的底部和斜面的光滑平面形顶面之间的间隙)通过该结构.在任何情况下，这些结构将被设计以具有阻挡光线并允许空气流动的双重优点.

从本发明的以上描述，本领域技术人员可以也看出其他的改进，改变或变动.这些改进，变化和变动在本技术领域内被附加的权利要求涵盖。

Claims (16)

1.一种用于摄像机模块的装置，所述摄像机模块具有成像器，所述摄像机模块适于安装在车辆窗户的内表面上，使得成像器通过车辆窗户向外看，所述装置包括具有开口以及至少一个部件的摄像机安装部件，该开口的尺寸和位置形成为允许空气流流到所述成像器通过其向外看的窗户表面上，所述至少一个部件伸入所述开口中，以便能够阻挡来自模块下方的可能影响成像器的光反射，所述至少一个部件允许空气穿过所述开口而流到所述成像器通过其向外看的窗户表面上。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述摄像机安装部件固定到所述摄像机模块。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述摄像机安装部件包括框架，所述框架限定了用于接纳来自所述装置下方的空气流的开口，所述框架将所述空气流引导到所述成像器通过其向外看的所述窗户表面上，所述框架还包括至少一个部件，所述至少一个部件伸入所述开口中以阻挡来自模块下方的光反射。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述至少一个部件包括从相关位置伸入所述开口中的多个部件，所述多个部件在所述开口的至少一部分上沿水平方向间隔开。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述多个部件具有规则的多边形横截面。

6.如权利要求4所述的装置，其中所述多个部件都具有大体菱形横截面。

7.如权利要求4所述的装置，其中所述多个部件都具有大体圆形横截面。

8.如权利要求4所述的装置，其中所述多个部件成多行排列，每一行大致水平地取向，所述行沿竖直方向一个堆叠在另一个之上，在一行中的部件与相邻行中的部件水平地偏移。

9.如权利要求4所述的装置，其中所述多个部件在相关位置处伸入所述开口中，这些相关位置在所述开口的至少一部分上以不规则的排列方式间隔开。

10.如权利要求3所述的装置，其中所述至少一个部件包括朝向所述窗户玻璃伸入所述开口中的多个部件，所述多个部件与所述窗户玻璃之间的间距被选择成用以阻止穿过其间的光反射。

11.一种用于摄像机模块的装置，所述摄像机模块具有成像器，所述摄像机模块适于安装在车辆窗户的内表面上，使得成像器通过车辆窗户向外看，所述装置包括具有开口的摄像机安装部件，该开口的尺寸和位置形成为允许空气流流到所述成像器通过其向外看的窗户表面上并且还能够阻挡来自模块下方的可能影响成像器的光反射，所述摄像机安装部件包括框架，所述框架限定了用于接纳来自所述装置下方的空气流的开口，所述框架将所述空气流引导到所述成像器通过其向外看的所述窗户表面上，所述框架包括多个部件，所述多个部件朝向所述窗户玻璃伸入所述开口中，所述部件与所述窗户玻璃之间的间距被选择成用以阻止穿过其间的光反射，所述多个部件在所述开口的至少一部分上沿竖直方向和水平方向间隔开，使得空气能够在部件之间流动，但是从下方朝向所述框架向上反射的光线被至少一个所述部件阻挡。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述多个部件具有规则的多边形横截面。

13.如权利要求11所述的装置，其中所述多个部件都具有大体菱形横截面。

14.如权利要求11所述的装置，其中所述多个部件都具有大体圆形横截面。

15.如权利要求11所述的装置，其中所述多个部件成多行排列，每一行大致水平地取向，所述行沿竖直方向一个堆叠在另一个之上，在一行中的部件与相邻行中的部件水平地偏移。

16.如权利要求11所述的装置，其中所述多个部件在相关位置处伸入所述开口中，这些相关位置在所述开口的至少一部分上沿竖直方向和水平方向以不规则的排列方式间隔开。