CN107402067A - 一种入射光线定向采集装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供入射光线定向采集装置及其制造方法，通过设置顶部反光组件、斜面反光组件，在斜面反光组件上安装不同角度的反光镜以选择四个不同方向的入射光线，并且可以控制特定入射角范围的入射光线落到光线传感器上，实现了光线传感器对入射光线的选择，降低误判。

Description

一种入射光线定向采集装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种入射光线定向采集装置及其制造方法。

背景技术

现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。根据传感器的作用，可以分类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的传感器，它们各司其职，一旦某个传感器失灵，对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此，传感器在汽车上的作用就显得非常重要。在车身电子应用中，环境光线传感器用于调节仪表盘的背光强度，以及导航系统(GPS)、温度控制及DVD屏幕中的LCD背光强度。例如，当日光变得昏暗并且漆黑一片时，仪表盘背光将进行不同程度地调节，以达到最佳可见度，并降低可能对驾驶者造成的强光。使用这些传感器可消除在白天打开车大灯时烦人的显示屏自动亮度调节等程序，环境光线传感器的关键功能是利用380nm～780nm的敏感度可见波长，复制了人眼的敏感度。

目前使用光线传感器采集环境光线时，基本都是采集传感器周围入射的光线，这样采集的光线很随机，因为光线传感器本身不具备识别光线入射方向的功能，很容易对环境光产生误判，从而影响用户体验。例如，流媒体数字后视镜一般具有防眩目功能，通过安装的光线传感器采集后方车辆灯光的照射情况来判定是否启动防眩目功能，容易出现以下误判情况：1、后方并没有车辆，此时打开车顶灯，该光线会被光线传感器采集到，从而触发防眩目功能；2、从左前门和右前门方向传来的路灯照射到光线传感器上，也会触发防眩目功能。以上两种情况其实并不需要启动防眩目功能，但是在采集光线过程中无法避免。

因此，现有技术有待进一步改进。

发明内容

本发明提供一种入射光线定向采集装置及其制造方法，旨在解决现有技术中的缺陷，实现特定入射角度光线的采集，降低光线传感器的光线采集误差。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明一方面提供一种入射光线定向采集装置，包括顶部反光组件、斜面反光组件，所述顶部反光组件由一单面反光镜及一支撑结构组成；

所述单面反光镜用于向下反射光线，其形状及大小皆与光线传感器相同；

所述斜面反光组件具有四个斜面，需要采集光线的斜面为单面反光镜，不需要采集光线的斜面为遮光片，所述四个斜面的侧面彼此粘合，构成一顶部、底部皆空的中空棱台型结构。

具体地，当需采集光线的方向为非全向时，所述支撑结构至少包含一侧面，所述支撑结构的侧面数量根据需采集光线的方向确定。

具体地，当需采集光线的方向为全向时，所述支撑结构为若干个支撑柱，所述支撑柱一端固定于单面反光镜反光面的四个边角，另一端固定于斜面反光组件顶端的四个角。

具体地，所述支撑结构的侧面数量根据需采集光线的方向确定，包括：在需采集光线的方向没有侧面，在不需要采集光线的侧面安装遮光片。

具体地，所述遮光片为单面反光镜或不透光材料。

具体地，所述不透光材料为黑色塑胶片。

具体地，所述支撑柱的直径小于0.1mm。

进一步地，所述入射光线定向采集装置还包括设置有反射光线收集区的底面受光组件。

具体地，所述反射光线收集区为一用于固定安装光线传感器的区域或一与光线传感器的尺寸相同的镂空区域。

本发明另一方面提供一种入射光线定向采集装置制造方法，包括：

S1、标定采光模块需要采集的入射光线的入射角范围确定斜面反光组件的倾斜角，所述倾斜角等于入射角范围的最小值。

S2、选定光线传感器尺寸，确定顶部反光组件的宽度，所述顶部反光组件的宽度等于光线传感器的宽度。

S3、确定采光装置的总高度。

S4、确定顶部反光组件高度与有效入射区域长度的关系。

S5、确定有效入射区域长度，并根据所述有效入射区域长度确定顶部反光组件高度。

S6、根据需采集光线的方向确定所述顶部反光组件的支撑结构的侧面数量。

S7、根据需采集光线的方向确定所述斜面反光组件中需安装单面反光镜的斜面及安装遮光片的斜面。

本发明的有益效果在于：本发明通过设置顶部反光组件、斜面反光组件，在斜面反光组件上安装不同角度的反光镜以选择四个不同方向的入射光线，并且可以控制特定入射角范围的入射光线落到光线传感器上，实现了光线传感器对入射光线的选择，降低误判。

附图说明

图1是本发明的入射光线定向采集装置的结构示意图；

图2是本发明的入射光线定向采集装置的另一结构示意图；

图3是本发明的最远入射光线的光路示意图；

图4是本发明的入射光线在A点且入射角度大于α的光路示意图；

图5是本发明的入射光线在A点下方且入射角度为α的光路示意图；

图6是本发明的入射光线在A点下方且入射角度大于α的光路示意图；

图7是本发明的入射光线在A点上方且入射角度等于α的光路示意图；

图8是本发明的入射光线在A点上方且入射角度小于α的光路示意图；

图9是本发明的入射光线在A点上方且入射角度小于α_min的光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种入射光线定向采集装置，包括顶部反光组件1、斜面反光组件2。

所述顶部反光组件1由一单面反光镜11(图中未示出)及一支撑结构12组成，所述单面反光镜11用于向下反射光线，其形状及大小皆与光线传感器相同。

当需采集光线的方向为非全向时，所述支撑结构12至少包含一侧面，所述支撑结构12的侧面数量根据需采集光线的方向确定，具体而言，在需采集光线的方向没有侧面，在不需要采集光线的侧面安装遮光片。例如，若只需采集左侧方向的入射光线，则所述支撑结构12没有左侧面，而其它三个侧面则分别安装一遮光片，所述遮光片可以是将入射光线向外反射的单面反光镜，也可以是不透光材料，如黑色塑胶片；若需采集左侧和右侧的入射光线，则所述支撑结构12没有左右侧面，而前后侧面分别安装一遮光片；其它情况以此类推，不再赘述。容易理解，若同时采集多个方向的光线，则每个方向采集的光线范围均需一样。在本实施例中，所述支撑结构12的侧面为矩形侧面，所述矩形侧面一端与所述单面反射镜垂直连接，另一端与斜面反光组件2的顶端的四边连接。

当需采集光线的方向为全向时，所述支撑结构12为若干个支撑柱，所述支撑柱一端固定于单面反光镜反光面的四个边角，另一端固定于斜面反光组件2顶端的四个角；所述支撑柱的直径小于0.1mm，这样既满足对单面反光镜的支撑作用，也不影响实际的采光效果。

在本实施例中，所述光线传感器为方形。

所述单面反射镜一般选取车用反射镜即可，如汽车内后视镜材质。

所述斜面反光组件2具有四个斜面21，需要采集光线的斜面为单面反光镜，不需要采集光线的斜面为遮光片，所述遮光片为将入射光线向外反射的单面反光镜，也可以是不透光材料，如黑色塑胶片。四个斜面21的侧面彼此粘合，构成一顶部、底部皆空的中空棱台型结构，所述中空棱台型结构的顶部小于底部，所述顶部与支撑结构12连接。斜面反光组件2的四个斜面21的倾斜角γ需根据需要选择的入射光线的角度α的最小值α_min确定。

如果利用本装置对现有已安装了采光模块的产品进行改造，则只需将设计好的本装置置于所述产品的采光模块的光线传感器正上方，所述光线传感器位于斜面反光组件2的底部中心位置，并使所述光线传感器的中心线与顶部反光组件的中心线对齐。

实施例2：

如图2所示，与实施例1不同的是，本装置还包括：底面受光组件3。所述底面受光组件上设置有反射光线收集区31，所述反射光线收集区31为一用于固定安装光线传感器的区域或一镂空区域，所述镂空区域尺寸与光线传感器的尺寸相同。光线传感器置于所述镂空区域下方以收集反射光线。对于以上两种反射光线收集区，光线传感器的中心线需与顶部反光组件的中心线对齐。

图3-9是本装置的入射光线的光路示意图。为了使采光模块提高采集入射光线的准确度，防止误动作，需事先为采光模块标定采集的入射光线的入射角度α的范围，即α_min<α≤α_max。例如，汽车内后视镜上的光线传感器采集光线的范围和内后视镜与水平地面的垂直高度有关。

由图3可知，由于光线传感器安装的位置，并且其尺寸有限，只有满足一定入射角度的入射光线、并且入射在斜面特定区域内才能被光线传感器接收到。

进一步，由图3中的光路可知：

①当入射点A离B点的距离大于某一阈值距离k时，无论入射光线的入射角度α是多少也不能被光线传感器接收到。距离B点距离为k的入射点A称为最远入射点Ak，最远入射点Ak与B点之间的区域称为有效入射区域，k称为有效入射区域长度，有效入射区域AkB之外的部分可以选择安装遮光片，所述遮光片可以是将入射光线向外反射的单面反光镜，也可以是不透光材料，如黑色塑胶片；

②在最远入射点Ak，入射光线的入射角度α也需等于某一特定角度才能被光线传感器接收到，这个角度称为最大光线入射角α_max；

③当入射点A距离B点的距离小于k时，入射光线的入射角度α必须小于α_max才能被光线传感器接收到。有效入射区域长度k需根据具体产品相关尺寸设计来确定。

如图3所示，是最远入射光线的光路示意图，该入射光线经过多次反射后能恰好落在光线传感器的最右侧D点。设该光线的入射角为α_max，经过斜面反射板反射后，入射到顶部反射镜，顶部入射角为β，经过顶部反射后，反射光线与底部光线传感器夹角为δ；斜面反射板与底部水平线夹角为γ，光线在斜面反射板的入射点A点和顶部立方体与斜面反射板结合处B点长度为k(即入射点在斜面k长度之内才是有效入射光线)，B点和光线在顶部反射板的入射点C点长度为t(即顶部反光组件的高度)，B点和E点为n，B点和光线传感器左侧端点F点长度为p，光线传感器右侧端点D点和F点长度为m(即光线传感器宽度),斜面反射板底端G点和F点长度为x，A点和E点长度为g。同时假设AB线和BC线夹角为ε，AB线和AC线的夹角为δ，AC线和AE线夹角为θ(图3中未标出，为临时量)；由此可以得出以下关系式：

β＝90°-δ.............................式(1)

ε＝180°-(90°-γ)＝90°+γ.........式(2)

δ＝90°-α_max.........................式(3)

θ＝90°-β＝δ+γ＝90°-α_max+γ..........式(4)

tanγ＝n/g＝p/x，p＝h-t...............式(5)

sinγ＝n/k..............................式(6)

n＝k*sinγ，g＝k*cosγ.............式(7)

由式(1)到式(7)可以推导出以下结果：

1、90°+γ+β+90°-α_max＝180°；

进一步得出：α_max＝β+γ；β＝90°-δ＝90°-arctan(h/m)；

所以有：h＝m*tan(90°+γ-α_max)..............①

也就是说，本装置的高度h，由如下公式确定：

h＝m*tan(90°+γ-α_max)，其中m是选择使用的传感器的尺寸，α_max是采光模块需要满足的采集入射角的最大值，γ＝α_min。

2、θ＝90°-α_max+γ＝90°-β＝δ；

得θ＝δ；

同理，tanθ＝tanδ＝(t+n)/g＝(t+k*sinγ)/k*cosγ＝h/m；

进一步得出：k＝t/[(h/m)cosγ-sinγ].........②

也就是说，本装置的顶部反光组件的高度t由如下公式确定：

t＝k*[(h/m)cosγ-sinγ]，其中k表示入射光线在斜面反射镜上的有效入射长度。

并且，k和t成正比关系，所以当t越大，k的值也越大，在斜面反射板上的有效入射光线范围也越大，反之则越小。在实际产品设计中，会综合考虑产品安装需求、产品设计尺寸、对有效入射光线范围的需求等来确定k和t的值。

如图4所示，当入射光线在A点，且入射角大于α时，反射光线将落在光线传感器右侧。

进一步，如图5所示，当入射光线在O点时(A点下方)且光线入射角等于α，则反射光线无法反射到顶部反射镜上，当入射角小于α时也一样。

如图6所示，当入射光线在O点时(A点下方)且入射角大于α时，反射光线将落在光线传感器右侧。

如图7所示，当入射光线在G点时(A点上方)，且入射角等于α时，反射光线将落在光线传感器右侧；当入射角大于α时，反射光线也会落在光线传感器右侧。

如图8所示，当入射光线在G点时(A点上方)且入射角小于α时，反射光线将落在光线传感器上。

如图9所示，当入射光线在G点时(A点上方)且入射角小于αmin时，反射光线将无法反射到顶部反光镜上，从而也无法反射到光线传感器上。

由此可见，入射光线满足α＝90°+γ-arctan(h/m)，即α＝β+γ。当β等于零时，α＝γ，所以入射光线的范围γ<α≤90°+γ-arctan(h/m)。

然后，根据产品的尺寸需求确定h、m、t、k的值，由此便可以设计出满足条件的定向光线采集器。

实施例2：

本实施例提供一种入射光线定向采集装置制造方法，主要包括如下步骤：

步骤1、标定采光模块需要采集的入射光线的入射角α范围(α_min,α_max]，确定斜面反光组件2的倾斜角γ，所述倾斜角γ等于α_min。

例如，45°<α≤80°，则由γ<α≤90°+γ-arctan(h/m)可得γ＝α_min＝45°，α_max＝80°；

步骤2、选定光线传感器尺寸，确定顶部反光组件的宽度m，所述顶部反光组件的宽度m等于光线传感器的宽度。

例如，所选的光线传感器尺寸为2mm*2mm*0.4mm，所以有m＝2mm。

步骤3、确定采光装置的总高度h。

在本实施例中，所述h由公式α_max＝90°+γ-arctan(h/m)确定。

将α_max、γ、m代入公式α_max＝90°+γ-arctan(h/m)中，得：

80°＝90°+45°-arctan(h/m)，进一步得：h/m＝tan55°。

所以，h＝m*tan55°＝1.43*m，即h＝2mm*1.43＝2.86mm。

步骤4、确定顶部反光组件高度t与有效入射区域长度k的关系。

在本实施例中，k＝t/[(h/m)cosγ-sinγ]。

将h，m，γ的值代入②中得：k＝t/[(2.86mm/2mm)cos45°-sin45°]，

即：k＝0.3*t，因为t<h，所以t<2.86mm。

步骤5、确定有效入射区域长度k，并根据所述有效入射区域长度k确定顶部反光组件高度t。

例如，后视镜一般要求入射光线范围k在0.4mm到0.7mm之间，当t＝2mm时，k＝0.6mm，可以满足需求。

步骤6、根据需采集光线的方向确定所述顶部反光组件的支撑结构12的侧面数量。

例如，若只需采集左侧方向的入射光线，则所述支撑结构12无需左侧面，而其它三个侧面则分别安装一遮光片；若需采集左侧和右侧的入射光线，则所述支撑结构12无需左右侧面，而前后侧面分别安装一遮光片；其它情况以此类推。

步骤7、根据需采集光线的方向确定所述斜面反光组件2中需安装单面反光镜的斜面及安装遮光片的斜面。

在具体实施时，在需要采集光线的斜面安装单面反光镜，在不需要采集光线的斜面安装遮光片。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种入射光线定向采集装置，其特征在于，包括顶部反光组件、斜面反光组件；

所述顶部反光组件由一单面反光镜及一支撑结构组成；

所述单面反光镜用于向下反射光线，其形状及大小皆与光线传感器相同；

所述斜面反光组件具有四个斜面，需要采集光线的斜面为单面反光镜，不需要采集光线的斜面为遮光片，所述四个斜面的侧面彼此粘合，构成一顶部、底部皆空的中空棱台型结构。

2.根据权利要求1所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，当需采集光线的方向为非全向时，所述支撑结构至少包含一侧面，所述支撑结构的侧面数量根据需采集光线的方向确定。

3.根据权利要求1所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，当需采集光线的方向为全向时，所述支撑结构为若干个支撑柱，所述支撑柱一端固定于单面反光镜反光面的四个边角，另一端固定于斜面反光组件顶端的四个角。

4.根据权利要求2所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，所述支撑结构的侧面数量根据需采集光线的方向确定，包括：在需采集光线的方向没有侧面，在不需要采集光线的侧面安装遮光片。

5.根据权利要求4所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，所述遮光片为单面反光镜或不透光材料。

6.根据权利要求5所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，所述不透光材料为黑色塑胶片。

7.根据权利要求3所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，所述支撑柱的直径小于0.1mm。

8.根据权利要求1～7任一项所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，所述入射光线定向采集装置还包括设置有反射光线收集区的底面受光组件。

9.根据权利要求8所述的入射光线定向采集装置，其特征在于，所述反射光线收集区为一用于固定安装光线传感器的区域或一与光线传感器的尺寸相同的镂空区域。

10.一种入射光线定向采集装置制造方法，其特征在于，包括：

S1、标定采光模块需要采集的入射光线的入射角范围确定斜面反光组件的倾斜角，所述倾斜角等于入射角范围的最小值。

S2、选定光线传感器尺寸，确定顶部反光组件的宽度，所述顶部反光组件的宽度等于光线传感器的宽度。

S3、确定采光装置的总高度。

S4、确定顶部反光组件高度与有效入射区域长度的关系。

S5、确定有效入射区域长度，并根据所述有效入射区域长度确定顶部反光组件高度。

S6、根据需采集光线的方向确定所述顶部反光组件的支撑结构的侧面数量。

S7、根据需采集光线的方向确定所述斜面反光组件中需安装单面反光镜的斜面及安装遮光片的斜面。