CN112693397A - 车辆外部成像系统 - Google Patents

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保罗·肯尼士·戴尔洛克
大卫·布莱恩·格利克曼
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Abstract

本公开提供了“车辆外部成像系统”。本公开涉及车辆外部成像系统，所述车辆外部成像系统捕获外部环境的视图并且将其显示给车辆操作员。一种示例性车辆外部成像系统可以包括：玻璃面板，其包括定位在第一层玻璃和第二层玻璃之间的组合器；第一外部侧视成像器组件，其被配置为捕获车辆外部环境的图像；以及投影仪组件，其被配置为将输出图像投射到所述玻璃面板上。所述输出图像是基于由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述图像。所述玻璃面板可以是挡风玻璃或门窗的一部分，并且所述投影仪组件可以安装在所述第一外部侧视成像器组件的壳体的外部或内部。

Description

车辆外部成像系统
技术领域
本公开涉及车辆外部成像系统，所述车辆外部成像系统捕获外部环境的视图并且将其显示给车辆操作员。
背景技术
机动车辆传统上包括侧视镜，所述侧视镜提供反射表面以允许车辆操作员对从车辆的后部和侧面接近的其他车辆进行可视化。在最近的几年中，一些车辆已经配备有用于捕获车辆外部环境的图像的相机。
发明内容
根据本公开的示例性方面的一种车辆外部成像系统除了其他之外包括玻璃面板，所述玻璃面板包括定位在第一层玻璃和第二层玻璃之间的组合器；第一外部侧视成像器组件，所述第一外部侧视成像器组件被配置为捕获车辆外部环境的图像；以及投影仪组件，所述投影仪组件被配置为将输出图像投射到所述玻璃面板上。所述输出图像是基于由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述图像。
在前述系统的另一个非限制性实施例中，所述玻璃面板是挡风玻璃的一部分。
在前述系统的任一个的另一个非限制性实施例中，所述玻璃面板是车门的车窗的一部分。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述组合器包括夹在第一层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和第二层聚乙烯醇缩丁醛之间的至少一层组合器膜。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一外部侧视成像器组件是驾驶员侧成像器，所述驾驶员侧成像器包括用于捕获所述图像的第一相机。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，第二外部侧视成像器组件是乘客侧成像器，所述乘客侧成像器包括用于捕获所述车辆外部环境的附加图像的第二相机。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一外部侧视成像器组件安装到车门。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一外部侧视成像器组件安装在车辆A柱的前方。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述投影仪组件安装到位于车辆乘客舱内部的车辆仪表板。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述投影仪组件安装在所述第一外部侧视成像器组件的壳体内部。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，镜子可移动地安装在所述壳体内部并且被配置为反射从所述投影仪组件发射的光，使得所述光穿过所述壳体的开口并且随后到达所述玻璃面板上。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述输出图像被投射到在车辆A柱内侧的位置处的所述玻璃面板的下拐角部分上。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，控制器被配置为接收由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述图像并且随后处理所述图像以形成所述输出图像。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述控制器被配置为命令所述投影仪组件的光源将所述输出图像投射到所述玻璃面板上。
在前述系统中任一个的另一个非限制性实施例中，所述控制器被配置为基于由传感器系统感测的环境光水平来调整所述输出图像的亮度。
根据本公开的另一个示例性方面的一种车辆除了其他之外包括玻璃面板，所述玻璃面板包括定位在第一层玻璃和第二层玻璃之间的组合器；第一外部侧视成像器组件，所述第一外部侧视成像器组件被配置为捕获所述车辆周围的外部环境的第一视图；以及第一投影仪组件，所述第一投影仪组件被配置为将第一输出图像投射到所述玻璃面板的第一部分上。所述第一输出图像是基于由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述第一视图。第二外部侧视成像器组件被配置为捕获所述外部环境的第二视图。第二投影仪组件被配置为将第二输出图像投射到所述玻璃面板的第二部分上。所述第二输出图像是基于由所述第二外部侧视成像器组件捕获的所述图像。
在前述车辆的另一个非限制性实施例中，所述玻璃面板是挡风玻璃，所述第一部分是所述挡风玻璃的下驾驶员侧拐角，并且所述第二部分是所述挡风玻璃的下乘客侧拐角。
在前述车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一投影仪组件和所述第二投影仪组件安装在仪表板的顶部上，所述仪表板位于所述车辆的乘客舱内。
在前述车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一投影仪组件安装在所述第一外部侧视成像器组件的第一壳体内部，并且所述第二投影仪组件安装在所述第二外部侧视成像器组件的第二壳体内部。
在前述车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述组合器包括夹在第一层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和第二层聚乙烯醇缩丁醛之间的至少一层组合器膜。
前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一者)可独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可简要描述如下。
附图说明
图1示意性地示出了配备有外部成像系统的车辆。
图2示出了图1的外部成像系统的成像器的示例性安装位置。
图3示出了图1的车辆的乘客舱的选定部分。
图4示意性地示出了用于车辆的示例性外部成像系统。
图5示出了车辆的示例性挡风玻璃。
图6A和图6B示意性地示出了图4的外部成像系统的投影仪组件的操作。投影仪组件将输出图像投射到车辆的挡风玻璃上以显示车辆外部环境的视图。
图7A和图7B示出了用于车辆的另一个示例性外部成像系统。
具体实施方式
本公开涉及车辆外部成像系统，所述车辆外部成像系统捕获外部环境的视图并且将其显示给车辆操作员。一种示例性车辆外部成像系统可以包括玻璃面板，其包括定位在第一层玻璃和第二层玻璃之间的组合器；第一外部侧视成像器组件，其被配置为捕获车辆外部环境的图像；以及投影仪组件，其被配置为将输出图像投射到所述玻璃面板上。所述输出图像是基于由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述图像。所述玻璃面板可以是挡风玻璃或门窗的一部分，并且所述投影仪组件可以安装在所述第一外部侧视成像器组件的壳体的外部或内部。在本具体实施方式的以下段落中更详细地描述了本公开的这些和其他特征。
图1和图2示意性地示出了车辆10。车辆10可以是轿车、卡车、货车、运动型多用途车或任何其他类型的机动车辆。车辆10还可以是常规的机动车辆、电池供电的混合动力或电动车辆、或自主车辆。
尽管在本公开的附图中示出了特定的部件关系，但图示并不意图限制本公开。车辆10的各种部件的布局和取向被示意性地示出并且可以在本公开的范围内变化。另外，附随本公开的各个附图不一定按比例绘制，并且一些特征件可能被放大或最小化以强调特定部件的某些细节。
车辆10包括用于捕获和显示与车辆10周围的外部环境14相关联的图像的外部成像系统12。由外部成像系统12捕获的图像可以显示在车辆10的挡风玻璃(即，防风罩)16上，以便向位于车辆10的乘客舱18内的操作员15(即，驾驶员)提供对外部环境14的改进的可视化。例如，图像可以允许车辆操作员15对从车辆10的后部和/或侧面接近的迎面而来的交通进行可视化，而没有可能与传统车辆侧视镜相关联的盲点的缺点。
外部成像系统12可以包括至少一个驾驶员侧成像器20、至少一个乘客侧成像器22以及可选地后视成像器24。驾驶员侧成像器20、乘客侧成像器22和后视成像器24中的每一个可以包括壳体26和至少部分地安装在壳体26内的相机28。每个壳体26可以包括相对低的轮廓，其为车辆10提供了重量和空气动力学益处。
驾驶员侧成像器20和乘客侧成像器22可以安装在车辆10的相对侧面30处，并且可以被称为车辆外部侧视相机或成像器组件。在其安装位置中，驾驶员侧成像器20和乘客侧成像器22面向车辆10的后部32。驾驶员侧成像器20和乘客侧成像器22可以各自捕获在车辆10的乘客舱18外部的视野34内的外部环境14的图像。在一个实施例中，每个视野34为约120度或更小。在本公开中，术语“约”表示所表达的量或范围不需要是精确的，而是可为近似的和/或更大或更小，从而反映可接受的公差、转换因子、测量误差等。
在一个实施例中，驾驶员侧成像器20和乘客侧成像器22安装到车辆10的前门36。然而，替代的安装位置也被设想为在本公开的范围内。例如，驾驶员侧成像器20和/或乘客侧成像器22可以安装在车辆10的A柱38前方的任何位置(参见，例如图2，其以虚线示出了驾驶员侧成像器20的替代安装位置)。
后视成像器24可以安装在车辆10的后部32内。后视成像器24可以捕获视野40内的外部环境14的图像。在一个实施例中，视野40为约170度或更小。
继续参考图1和图2，图3更详细地示出了车辆10的乘客舱18的选定部分。由外部成像系统12的驾驶员侧成像器20和乘客侧成像器22捕获的图像可以作为输出图像42显示在车辆10的挡风玻璃16上。在一个实施例中，输出图像42是实况视频流，其向操作员15提供外部环境14的实时视图。
输出图像42可以显示在挡风玻璃16上车辆10的A柱38内侧的位置处。在一个实施例中，由驾驶员侧成像器20捕获的图像在接近挡风玻璃16的下驾驶员侧拐角44处被显示为输出图像42，并且由乘客侧成像器22捕获的图像在接近挡风玻璃16的下乘客侧拐角46处被显示为输出图像42。在另一个实施例中，输出图像42可以显示从挡风玻璃16的玻璃熔料区域25起的稍内侧(例如，约25mm)处。输出图像42可以显示在挡风玻璃16的不需要操作员15在向前驾驶时注视道路的任何位置处。
输出图像42可以由外部成像系统12的一个或多个投影仪组件48投射。在一个实施例中，为外部成像系统12的每个成像器提供一个投影仪组件48(即，第一投影仪组件48专用于显示来自驾驶员侧成像器20的输出图像42，第二投影仪组件48专用于显示来自乘客侧成像器22的输出图像42等)。
每个投影仪组件48可以安装在位于乘客舱18内的仪表板50的顶部上。因此，在该实施例中，投影仪组件48与成像器20、22分开安装。仪表板50通常位于挡风玻璃16与乘客舱18的座椅52之间。在一个实施例中，与驾驶员侧成像器20相关联的投影仪组件48安装在仪表板50的驾驶员侧54上，并且与乘客侧成像器22相关联的投影仪组件48安装在仪表板50的乘客侧56上。投影仪组件48的其他安装位置也可以是合适的。
继续参考图1至图3，图4是用于车辆(诸如图1的车辆10)的示例性外部成像系统12的框图。外部成像系统12可以包括第一成像器20(例如，驾驶员侧成像器)、第二成像器22(例如，乘客侧成像器)、第一投影仪组件48A、第二投影仪组件48B、传感器系统58和控制器60。
第一成像器20和第二成像器22各自被配置为捕获围绕车辆10的外部环境14的图像。在一个实施例中，第一成像器20和第二成像器22在有或没有后视的情况下产生车辆10周围(例如，车辆10的驾驶员侧和乘客侧两者)的视觉表示。第一成像器20和第二成像器22中的每一个可以包括能够捕获外部环境14的图像的相机28。每个相机28可以包括数字成像装置，例如，电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)装置。
由相机28捕获的图像数据可以由控制器60接收作为输入信号62。控制器60可以响应于从第一成像器20和第二成像器22的相机28接收到输入信号62而控制第一投影仪组件48A和第二投影仪组件48B投射输出图像42。
控制器60可以包括硬件和软件，并且可以是整体车辆控制模块(诸如车辆系统控制器(VSC))的一部分，或者可以替代地是与VSC分开的独立控制器。此外，控制器60可以编程有可执行指令，以用于与外部成像系统12的各种部件进行对接并且对所述各种部件进行操作。
控制器60另外包括处理单元64和非暂时性存储器66以用于执行外部成像系统12的各种控制策略和模式。在实施例中，处理单元64被配置为执行存储在控制器60的存储器66中的一个或多个程序。
第一示例性程序在被执行时可以用于处理从第一成像器20和第二成像器22的相机28接收的图像数据。这可以包括例如，裁剪图像，使得仅图像的相关部分被投射到挡风玻璃16上作为输出图像42的一部分。
第二示例性程序在被执行时可以由控制器60采用，以便命令每个投影仪组件48A、48B的光源68将输出图像42投射到挡风玻璃16上。由光源68投射的输出图像42基于由控制器60处理的图像数据。光源68可以包括发光二极管(LED)、激光LED、液晶显示器(LCD)滤光器、数字光处理(DLP)投影仪或这些光源的任何组合。在一个实施例中，每个光源68能够输出至少约40流明的光，以便在白天中是可见的。
第三示例性程序在被执行时可以由控制器60采用，以控制由光源68中的每一个投射的输出图像42的亮度。控制器60可以与传感器系统58进行电子通信。传感器系统58可以包括一个或多个传感器，诸如检测环境光的光传感器70。在这样的示例中，控制器60可以向投影仪组件48A、48B的光源68发出命令，从而使投影仪组件48A、48B改变其亮度以对应于环境光状况，诸如在夜晚变暗并且在白天变亮。
现在参考图5，挡风玻璃16可以包括专用膜，以用于清楚地显示由外部成像系统12的投影仪组件48投射的输出图像42。在一个实施例中，挡风玻璃16可以包括组合器74，所述组合器包括一层或多层组合器膜72，其夹在第一层和第二层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)76之间以建立组合器74。合适的组合器膜的一个非限制性示例是3M公司销售的3MTM挡风玻璃组合器膜。
组合器74可以夹在玻璃层78之间以形成挡风玻璃16(或车辆10的任何其他玻璃窗)。组合器74可以代替车辆挡风玻璃内常用的PVB楔形件。
组合器74可以提供多种功能。组合器74的第一功能是通过对准由玻璃层78反射的图像来增加图像的视野并且几乎消除辅助图像，因此所有高度的乘客都可以在正确的深度看到单个输出图像42。组合器74的第二功能是反射紫外(UV)光和红外(IR)光，同时使剩余的可见光偏振以便减少眩光。
图6A和图6B详述了可以由上述外部成像系统12利用的示例性投影仪组件48。投影仪组件48可以包括壳体80和容纳在壳体80内部的光源68、反射偏振镜82、显示器84、冷镜86和非球面镜88。冷镜86本质上是滤色器，其用于选择性地使IR光通过并且反射可见范围的光。冷镜86可以通过将可商购的膜施加到一块玻璃或光学透明的塑料或具有多层介电涂层来制成。可以提供非球面镜88以恰好在将输出图像42投射到挡风玻璃16上之前帮助聚集和放大输出图像42。
如图6A所示，在被投射到挡风玻璃16上之前，由光源68输出的输出图像42可以行进通过反射偏振镜82和用作滤光器的显示器84，从冷镜86反射并且然后从非球面镜88反射。如图6B所示，由于投影仪组件48的所提出的设计，投影仪组件48的内部部件所经受的太阳能负载SL减小。太阳能负载SL中的大部分由挡风玻璃16反射，并且穿过挡风玻璃16的光L中的大部分从非球面镜88反射且被冷镜86过滤以防止投影仪部件过热。
图7A和图7B示出了用于车辆92的另一个示例性外部成像系统90。外部成像系统90可以包括外部侧视成像器组件94，所述外部侧视成像器组件94安装到车辆92的车门96并且被配置为捕获和显示与车辆92周围的外部环境98相关联的图像。尽管在图7A中仅示出了单个外部侧视成像器组件94，但是车辆92可以包括安装在车辆92的相对侧门上的附加的外部侧视组件。
外部侧视成像器组件94可以包括安装到车门96的壳体93。如图7B中最佳示出的，相机100、投影仪组件102和镜子104可以容纳在壳体93内部。
相机100能够捕获外部环境98的图像。投影仪组件102可以用于双重目的。例如，投影仪组件102可以被配置为充当门控地面照明灯，其用于将照亮的图案105投射到邻近车辆92的地面上。另外，投影仪组件102可以被配置为将输出图像106投射到车门96的车窗108上或车辆92的挡风玻璃110上。输出图像106在车辆92的操作期间提供外部环境98的实时视图，并且基于由相机100捕获的图像。车窗108和/或挡风玻璃110可以包括类似于上面关于图5所述的组合器膜，以便更清楚地显示输出图像106。
现在主要参考图7B，控制器112可以与外部成像系统90的各种部件进行电通信。控制器112可以包括处理单元114和非暂时性存储器116，以用于执行外部成像系统90的各种控制策略和模式。在实施例中，处理单元114被配置为执行存储在存储器116中的一个或多个程序。
第一示例性程序在被执行时可以用于命令投影仪组件102将照亮的图案105投射到邻近车辆92的地面上。例如，这可以在车辆92关闭并且授权用户正在接近车辆92时完成。
第二示例性程序在被执行时可以用于处理从相机100接收的图像数据。该处理可以包括，例如，裁剪图像，使得仅图像的相关部分被投射到车窗108/挡风玻璃110上。
第三示例性程序在被执行时可以由控制器112采用，以便命令投影仪组件102将输出图像106投射到车窗108/挡风玻璃110上。这可以例如在车辆92开启并且沿着路面行进时完成。
在命令投影仪组件102投射输出图像106之前，控制器112可以命令螺线管118将镜子104移动到适当位置以反射由投影仪组件102投射的光。由投影仪组件102投射的光将从镜子104反射，以便将输出图像106引导通过壳体93的开口120并且随后至车窗108/挡风玻璃110上。在投影仪组件102具有作为门控地面照明灯的附加功能并且因此朝向地面而不是朝向期望将输出图像106投射在其上的表面取向的情况下，可能需要镜子104和螺线管118。
本公开的车辆外部成像系统提供了用于在车辆操作期间捕获外部环境的视图并且将其显示给车辆操作员的相对低成本的选项。由所公开的系统输出的图像基本上消除了车辆操作员从一侧到另一侧进行扫视的需要，从而使得操作员能够将他们的眼睛保持聚集在道路上更笔直处。输出图像被进一步投射到车辆的将不会被其他乘客阻挡的区域上。
尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定组合。将来自非限制性实施例中的任一个的部件或特征中的一些与来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件结合使用是可能的。
应理解，贯穿若干图示，相似的附图标记标识对应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开和示出了特定的部件布置，但是其他布置也可以受益于本公开的教导。
前面的描述应被解释为说明性的而非任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可以出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种车辆外部成像系统，其包括：
玻璃面板，所述玻璃面板包括定位在第一层玻璃和第二层玻璃之间的组合器；
第一外部侧视成像器组件，所述第一外部侧视成像器组件被配置为捕获车辆外部环境的图像；以及
投影仪组件，所述投影仪组件被配置为将输出图像投射到所述玻璃面板上，
其中所述输出图像是基于由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述图像。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述玻璃面板是挡风玻璃或车门的车窗的一部分。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述组合器包括夹在第一层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和第二层聚乙烯醇缩丁醛之间的至少一层组合器膜。
4.如任一前述权利要求所述的系统，其中所述第一外部侧视成像器组件是驾驶员侧成像器，所述驾驶员侧成像器包括用于捕获所述图像的第一相机；并且可选地包括第二外部侧视成像器组件，所述第二外部侧视成像器组件是乘客侧成像器，所述乘客侧成像器包括用于捕获所述车辆外部环境的附加图像的第二相机。
5.如任一前述权利要求所述的系统，其中所述第一外部侧视成像器组件安装到车门并且可选地安装在车辆A柱的前方。
6.如任一前述权利要求所述的系统，其中所述投影仪组件安装到位于车辆乘客舱内部的车辆仪表板。
7.如任一前述权利要求所述的系统，其中所述投影仪组件安装在所述第一外部侧视成像器组件的壳体内部，并且可选地包括镜子，所述镜子可移动地安装在所述壳体内部并且被配置为反射从所述投影仪组件发射的光，使得所述光穿过所述壳体的开口并且随后到达所述玻璃面板上。
8.如任一前述权利要求所述的系统，其中所述输出图像被投射到在车辆A柱内侧的位置处的所述玻璃面板的下拐角部分上。
9.如任一前述权利要求所述的系统，其包括控制器，所述控制器被配置为接收由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述图像并且随后处理所述图像以形成所述输出图像。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述控制器被配置为命令所述投影仪组件的光源将所述输出图像投射到所述玻璃面板上，并且可选地，其中所述控制器被配置为基于由传感器系统感测的环境光水平来调整所述输出图像的亮度。
11.一种车辆，其包括：
玻璃面板，所述玻璃面板包括定位在第一层玻璃和第二层玻璃之间的组合器；
第一外部侧视成像器组件，所述第一外部侧视成像器组件被配置为捕获所述车辆周围的外部环境的第一视图；
第一投影仪组件，所述第一投影仪组件被配置为将第一输出图像投射到所述玻璃面板的第一部分上，
其中所述第一输出图像是基于由所述第一外部侧视成像器组件捕获的所述第一视图；
第二外部侧视成像器组件，所述第二外部侧视成像器组件被配置为捕获所述外部环境的第二视图；以及
第二投影仪组件，所述第二投影仪组件被配置为将第二输出图像投射到所述玻璃面板的第二部分上，
其中所述第二输出图像是基于由所述第二外部侧视成像器组件捕获的所述图像。
12.如权利要求11所述的车辆，其中所述玻璃面板是挡风玻璃，以及所述第一部分是所述挡风玻璃的下驾驶员侧拐角，并且所述第二部分是所述挡风玻璃的下乘客侧拐角。
13.如权利要求11或12所述的车辆，其中所述第一投影仪组件和所述第二投影仪组件安装在仪表板的顶部上，所述仪表板位于所述车辆的乘客舱内。
14.如权利要求11至13中任一项所述的车辆，其中所述第一投影仪组件安装在所述第一外部侧视成像器组件的第一壳体内部，并且所述第二投影仪组件安装在所述第二外部侧视成像器组件的第二壳体内部。
15.如权利要求11至14中任一项所述的车辆，其中所述组合器包括夹在第一层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和第二层聚乙烯醇缩丁醛之间的至少一层组合器膜。
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