CN106210458A - 多重成像器相机 - Google Patents
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Abstract
公开了包括块体(20)、成像器(16)和对准装置(24)的多重成像器相机(10)。所述块体(20)被配置为将图像引导至靠近由所述块体(20)所限定的多个孔径(22A、22B和22C)的多个成像器(16A、16B和16C)。所述多个成像器(16A、16B和16C)的所述成像器(16)被配置为接收穿过所述多个孔径(22A,22B,22C)的孔径(22)的所述图像。所述对准装置(24)置于所述块体(20)和所述成像器(16)之间。所述对准装置(24)被配置为允许六个自由度来使所述成像器(16)对准所述图像。所述六个自由度包括沿着所述孔径(22)的x轴(41)、y轴(42)和z轴(43)的调节，以及关于所述孔径(22)的俯仰轴(44)、偏航轴(45)和翻滚轴(46)的调节。所述对准装置(24)进一步被配置为在所述成像器(16)对准所述图像之后，使所述成像器(16)与所述块体(20)固定联接。
Description
技术领域
本公开总地涉及多重成像器相机，更具体地涉及对准装置，该对准装置被配置成在每个成像器与相机接收到的图像对准之后固定安置多重成像器。
背景技术
光学传感器系统经常用于汽车以及其他车辆以提供车辆周围区域的图像。在某些情况下，这些图像被用于多种车辆警告与控制系统。在向前观察光学传感器系统的例子中，传感器提供的图像可用作输入以供碰撞避免、车道偏离检测、向前碰撞警告、侧面警告、自适应巡航控制、夜视、前灯控制、雨感测系统和其他。通常，向前观察光学传感器系统被定位在靠近后视镜的挡风玻璃之后以获得相似于司机的视场的前方道路的视场。光学传感器系统也可用于观察车辆后面的区域以供倒车、拖车牵引、后视碰撞警告以及后方盲区警告系统。另外，光学传感器系统可用于确定约束系统的乘客位置、后座乘客监视，或者安全与指令检测系统。
对于每个这些车辆警告或控制系统的独立传感器系统的成本，加上在车辆里高效地封装多个光学传感器系统的挑战，期望使用单个传感器系统来对多个车辆警告和控制系统提供图像。不幸的是，由于光灵敏度、频谱灵敏度和视场对每个车辆警告和控制系统有特定的需求，因此当使用单个光学传感器系统时，存在性能折衷。这些性能折衷已经先排除了每个车辆警告和控制系统的最佳性能。
例如，夜视系统可需要具有高光灵敏度的光学传感器系统，因为需要在非常微弱的亮度下远距离地感测物体的对比度。相比之下，车道偏离系统可适应具有更低光灵敏度的光学传感器系统，因为日光或前灯(在近距离处)提供了足够的照明。
光灵敏度主要由用于光学传感器系统中将光转变为电信号的光电器件的像素尺寸所确定；更大的像素具有更多的面积可供光子来撞击像素并且被吸收。如本文中所使用的，光电器件是可操作来产生视频信号的光学传感器系统的组件。但是，对于相同的视场，更大的像素尺寸需要更大的光电器件。对于已知像素尺寸，通过增加曝光时间，可增加光灵敏度。但是，更长的曝光时间将降低图像的帧速率。另外，通过使用更大的孔径透镜以允许更多的光落入传感器的像素上，能增加光灵敏度。但是，更大的孔径通常需要更大的透镜，这增加了光学传感器系统的封装尺寸。
不同的车辆警告和控制系统也可需要具有不同频谱灵敏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灵敏度，车道偏离探测系统可能需要对黄光的灵敏度，而夜视系统可能需要对红外光的灵敏度。如果在全部这三个车辆警告和控制系统中使用单个光学传感器系统，可能需要性能折衷。
不同的车辆警告和控制系统也可能需要具有不同视场的光学传感器系统。例如，雨检测系统可能需要宽敞的视场而自适应巡航控制系统可能需要狭窄的视场。再次地，使用单个光学传感器系统可能需要性能折衷。
发明内容
根据一个实施例，提供了多重成像器相机。相机包括块体、成像器和对准装置。块体被配置为将图像引导至靠近由块体限定的多个孔径的多重成像器。多重成像器的成像器被配置为接收穿过多个孔径的孔径的图像。对准装置置于块体和成像器之间。对准装置被配置为允许六个自由度来使成像器对准图像。六个自由度包括沿着孔径的x轴、y轴和z轴的调节，关于孔径的俯仰(pitch)轴、偏航(yaw)轴和翻滚(roll)轴的调节。对准装置进一步被配置为在成像器对准图像之后，把成像器与块体固定联接。
在阅读优选实施例的下列详细描述后，进一步的特征和优势将更清楚地呈现出，这些优选实施例仅作为非限定性的示例且结合附图而给出。
附图说明
现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中：
图1A和1B是根据一个实施例的多重成像器相机的相对视角的等轴侧视图；
图2是根据一个实施例的图1A和1B的相机的分解图；
图3是根据一个实施例的图1A和1B的相机的对准装置的特写等轴侧视图。
图4A、4B、4C、4D、4E和4F是根据一个实施例的图3的对准装置提供的六个自由度的示意图。
图5是根据一个实施例的使图1A和1B的相机对准的工具的等轴侧视图；以及
图6是根据一个实施例的图1A和1B的相机的替代对准装置的特写等轴侧视图。
具体实施方式
图1示出了多重成像器相机(下文称为相机10)的非限制性示例。通常，相机10被配置为使多种成像器(例如16A、16B、16C)，诸如可见光成像器、红外光成像器以及低分辨率高速成像器，能够通过共享透镜组件(下文称为透镜14)从视场12捕捉图像。通过将多重成像器16A、16B和16C安排成共享透镜14，因为每个成像器不需要单独的透镜，所以可以降低费用，以及可降低在不同波长或在不同分辨率下检测图像的系统的总体尺寸。如果期望覆盖或者组合图像(即组合表示来自每个成像器的图像的视频信号)，则期望成像器与图像对准以使图像能够以有用的方式被组合。如将在下文更详细描述的，本文所描述的相机10包括用于将多种成像器与来自透镜14的图像容易地对准并由此避免在组合的图像被人观察时可能引起清晰度下降的误匹配图像的装置。
图2进一步示出相机10的分解图的非限定性示例。相机包括框架或者块体20，该框架或者块体被配置为尤其将来自透镜14的图像引导到靠近由块体20限定的多个孔径22A、22B和22C定位的多重成像器16A、16B和16C。虽然本文所述的非限制性示例示出三个成像器，可构想具有两个成像器或多于三个成像器的相机。
图3示出可以是多重成像器16A、16B和16C中任何一个的成像器16的非限定性通用示例。成像器16被配置为接收来自透镜14穿过孔径22的图像，可以是多个孔径22A、22B、22C中任何一个。孔径22的尺寸被调整成使成像器16可相对于孔径22充分地移动以使成像器16与来自透镜14的图像对准并因此补偿组成相机10的多种零件的任何预期的零件间(part-to-part)变化性。
为了使成像器16对准来自透镜14的图像，相机10包括置于块体20和成像器16之间临近孔径22的对准装置24。对准装置24有利地被配置为允许六个自由度来使成像器16对准图像。如将由本领域人员认识的那样，六个自由度包括沿着三个轴(例如x、y、z)运动和围绕那三个轴(例如俯仰、偏航、翻滚)运动。
图4A、4B、4C、4D、4E和4F示出每一个六个自由度或调节，该调节包括沿着孔径22的x轴41、y轴42和z轴43的调节，以及关于孔径22的俯仰轴44、偏航轴45和翻滚轴46的调节。一旦完成了对准过程(对准过程的示例在下面示出)，各个成像器对于相机10的相对位置需要就地固定或锁定。另外，对准装置24进一步被配置为在成像器16对准图像之后，使成像器16与块体20固定联接。换而言之，成像器16就地锁定以使它不会在对准过程已经完成之后变成未对准。虽然本文所示的示例都建议每个成像器具有相应的对准装置，但是可构想成像器中的一个(例如成像器16B)可以以不可调节的方式附连到或联接在块体20上，而其他的成像器(例如成像器16A和/或成像器16B)可相对于就地固定的成像器被调节。但是，为了保持调节过程尽可能灵活，优选每个成像器与调节装置联接。
再次参见图2，为了把来自透镜14的图像分配或指向多个孔径22A、22B和22C，相机10装配有分束器26，该分束器26被配置成将图像引导至多个孔径22A、22B和22C。如本文使用的，分束器26的定义包括适于将来自透镜14的图像在多个方向上引导至多个孔径22A、22B和22C的任何装置或设备。通过示例而非作为限制，本领域技术人员将认识到分束器可包括一个或更多半镀银(half-silvered)镜子。如果相机10装配仅有两个成像器，那么单个半镀银镜子用于两个成像器可足以在两个方向上分离图像。如果相机10装配有三个成像器，那么可能需要两个半镀银镜子。认识到，可能优选的是，如若这些镜子被配置为反射和允许通过非50/50的光比率以适应多种成像器的光灵敏度特性。替代地，代替被动的分束器(例如半镀银镜子)，分束器26可包含可在全反射态和全传输态之间操作的一个或更多电致变色(electrochromic)镜子，如将被本领域技术人员认识到的。
再次参见图3，对准装置24的非限定性示例包括与块体20联接的外部环28。通常，外部环28被配置为允许成像器16的位置沿着x轴41(图4A)和y轴42(图4B)的调节。一旦完成对准过程，即成像器16对准了图像；外部环28的位置可被紧固或固定，例如，通过固化黏合剂和/或热熔(heat staking)。作为进一步示例而非限定，可先于把外部环28放置在块体20上运用紫外(UV)光固化发起黏合剂(curing initiated adhesive)在外部环28与块体20之间。然后，在完成对准过程之后，UV光源可被用于固化黏合剂并且由此把外部环28固定在块体20上。替代地，黏合剂可以是随着冷却变硬的热熔型黏合剂。在黏合剂通过装有弹簧的指状物(未示出)或一些其他的固定装置固化之前，外部环28可以被保持靠着块体20，如将被本领域技术人员认识到。
图3所示的对准装置24的非限定性示例以及别处还包括与外部环28联接的半球形环30。通常，半球形环30被配置为允许成像器16的位置沿着z轴43(图4C)以及俯仰轴44(图4D)、偏航轴45(图4E)和翻滚轴46(图4F)的调节。类似外部环28，可在靠着块体20插入外部环28之前将紫外(UV)光固化发起黏合剂施加在半球形环30与外部环28之间。然后，在完成对准过程之后，UV光源可被用于固化黏合剂并且由此把半球形环30固定在块体28上。优选地，半球形环30与外部环28之间的界面是干涉型或摩擦型配合从而一旦完成对准，在对准过程期间用于定位成像器16的工具能够释放成像器。
图5示出有助于相对块体20定位成像器16为了使成像器16对准来自透镜14的图像的工具32的非限定性示例。在此示例中，成像器附连到与连接器36电连接的电路板34从而在对准过程期间能够监视由成像器16拍摄到的图像。虽然未示出，本领域技术人员将认识到工具32可被附连到有效定位成像器16或使成像器16对准图像的机械臂或其他定位控制装置。在此示例中，在使成像器16对准图像之前，半球形环30被固定地附连到成像器16。
外部环28未在图5中示出，但预料到可在使成像器16对着块体20前，靠着块体20放置外部环28，或者可在使成像器16对着块体20之前，放置外部环28在半球形环30上。在每种情况下，优选在成像器16对准图像之后，使外部环28固定地附连到块体20。相似地，优选在成像器16对准图像之后，使半球形环30固定地附连到外部环28。
对准过程可包括定向相机10，如此指向已知物体(未示出)的视场12具有预定的目标有助于确定成像器16与物体的图像的对准。例如，物体可以是具有各种目标画在墙上的墙以使与连接器36连接的控制器(未示出)能够确定成像器16的相对对准。替代地，为了确定每个成像器的相对对准，激光可用于在每个成像器的一个或更多像素上投射光束。
图6示出主要由黏合剂38的装置构成的对准装置24的非限定性示例，被配置为允许当黏合剂38处于未固化态(即半液态或凝胶状态)时，使成像器16对准来自透镜14的图像，而当黏合剂38处于固化态(即固态或稳态)时，使成像器16固定地附连到块体20。此配置的优点是它避免必须提供外部环28和半球形环30。缺点是在黏合剂固化期间，成像器必须就地保持。相反，如果半球形环30对外部环28具有干涉型配合，该干涉将允许工具32在成像器组件上释放工具的手柄，并且当等待任意黏合剂固化时，将不会失去对准。
相应地，提供了多重成像器相机(相机10)。相机10有利地包括对准装置24，该对准装置允许使多种成像器(16A、16B、16C)对准穿过共享透镜(透镜14)的图像。相机有时被称为多核相机(MCC)。本文所述的MMC可被高度紧凑地制造，具有多重功能，并且能够运行在可见、红外波长。核或成像器可被用于成像或无图像感测(例如雨或光感测)。除了对准灵活性之外，配置还提供了成像器对透镜的精确聚焦。独立对准提供了使成像器独立地聚焦到透镜的能力，由此允许由波长、视场和/或成像器场(尺寸)的变化引起的透镜14的后焦距的变化。
尽管已针对其优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明不旨在如此限制，而是仅受后面权利要求书中给出的范围限制。
Claims (7)
1.一种多重成像器相机(10)包括：
块体(20)，其被配置为将图像引导至靠近由所述块体(20)限定的多个孔径(22A、22B和22C)的多个成像器(16A、16B和16C)；
所述多个成像器(16A、16B和16C)的成像器(16)，其被配置为接收穿过所述多个孔径(22A,22B,22C)的孔径(22)的所述图像；以及
对准装置(24)，其被置于所述块体(20)和所述成像器(16)之间,所述对准装置(24)被配置为允许六个自由度来使所述成像器(16)对准所述图像，其中所述六个自由度包括沿着所述孔径(22)的x轴(41)、y轴(42)和z轴(43)的调节，以及关于所述孔径(22)的俯仰轴(44)、偏航轴(45)和翻滚轴(46)的调节，所述对准装置(24)进一步被配置为在所述成像器(16)对准所述图像之后，使所述成像器(16)与所述块体(20)固定联接。
2.如权利要求1所述的相机(10)，其特征在于，所述相机(10)包括配置为将所述图像引导至所述多个孔径(22A，22B，22C)的分束器。
3.如权利要求1所述的相机(10)，其特征在于，所述对准装置(24)包括：
外部环(28)，其与所述块体(20)联接并且配置为允许沿着所述x轴(41)和所述y轴(42)的调节；以及
半球形环(30)，其与所述外部环(28)联接并且配置为允许沿着所述z轴(43)的调节，以及关于所述俯仰轴(44)、所述偏航轴(45)和所述翻滚轴(46)的调节。
4.如权利要求3所述的相机(10)，其特征在于，在所述成像器(16)对准所述图像之前，使所述半球形环(30)固定附连到所述成像器(16)。
5.如权利要求3所述的相机(10)，其特征在于，在所述成像器(16)对准所述图像之后，使所述外部环(28)固定附连到所述块体(20)。
6.如权利要求3所述的相机(10)，其特征在于，在所述成像器(16)对准所述图像之后，使所述半球形环(30)固定附连到所述外部环(28)。
7.如权利要求1所述的相机(10)，其特征在于，所述对准装置(24)包括：
黏合剂(38)，其被配置为当所述黏合剂(38)处于未固化态时，允许使所述成像器(16)对准所述图像，而当所述黏合剂(38)处于固化态时，使所述成像器(16)固定附连到所述块体(20)。
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