CN113242991A - 具有红外led夜视系统的相机镜系统 - Google Patents

具有红外led夜视系统的相机镜系统 Download PDF

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Abstract

一种车辆的相机镜系统包括具有视场的相机。该相机具有被配置为将光聚焦在图像捕获单元上的透镜和滤光器开关，该滤光器开关被布置在设置于所述透镜和所述图像捕获单元之间的光路中。所述滤光器开关具有红外(IR)滤光器，该红外滤光器能够响应于IR滤光器命令而移入和移出光路。显示器与所述相机通信并且被配置为显示视场。IR发光二极管(LED)被配置为响应于IR LED命令来照亮视场。控制器与所述图像捕获单元、所述滤波器开关和所述IR LED通信。所述控制器被配置为响应于基于除大气光量以外的因素的受限使用夜视条件来提供IR滤光器命令和IR LED命令。

Description

具有红外LED夜视系统的相机镜系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月17日提交的美国临时申请No.62/780,460的优先权，并在此引入作为参考。
背景
本公开涉及一种具有夜视的相机镜系统。
一些类型的相机(例如RGB相机)将不显示来自低光照或无光环境的可见图像。在夜间提供可见图像的一种方法是用红外发光二极管(IR LED)照亮相机的视场。
IR LED系统在消耗功率时产生热量。如果热量没有被充分耗散，则可能出现过热状态，这可能导致电路损坏或在系统中产生故障。已经提出了循环打开和关闭IR LED的解决方案。这对于商用卡车上使用的类型的后向相机镜系统来说可能是不期望的。
发明内容
在一个示例性实施例中，用于车辆的相机镜系统包括具有视场的相机。该相机具有被配置为将光聚焦在图像捕获单元上的透镜和滤光器开关，滤光器开关被布置在设置于所述透镜和所述图像捕获单元之间的光路中。所述滤光器开关具有红外(IR)滤光器，该红外滤光器能够响应于IR滤光器命令而移入和移出光路。显示器与所述相机通信并且被配置为显示视场。IR发光二极管(LED)被配置为响应于IR LED命令来照亮视场。控制器与所述图像捕获单元、所述滤波器开关和所述IR LED通信。所述控制器被配置为响应于基于除大气光量以外的因素的受限使用夜视条件来提供IR滤光器命令和IR LED命令。
在上述任一个的另一实施例中，视场对应于后向视场。IR LED被配置为在车辆拖车的旁边照明。
在上述任一个的另一实施例中，显示器被配置为显示II类视图及IV类视图。
在上述任一个的另一实施例中，所述因素是预定速度阈值。
在上述任一个的另一实施例中，所述因素是档位。
在上述任一个的另一实施例中，所述因素为短暂光照条件。
在上述任一个的另一实施例中，短暂光照条件是与车辆的相对侧相比在车辆的一侧上的低光照条件。
在上述任一个的另一实施例中，图像捕获单元包括RCCB滤光器。通过从透明滤光器部分减去红光和蓝光来确定绿光。
在上述任一个的另一实施例中，控制器同时提供IR LED命令和IR滤光器命令。
在上述任一个的另一实施例中，在预定时间之后，控制器关闭IR LED并同时从光路移除IR滤光器。
在另一示例性实施例中，一种管理车辆相机镜系统的夜视的方法包括将来自相机透镜的视场的光过滤到图像捕获单元的步骤。该方法还包括基于除大气光量以外的因素来检测受限使用夜视条件的步骤。所述方法还包括响应于检测步骤向红外发光二极管(IRLED)供电以在视场中照射IR光的步骤。所述方法还包括响应于检测步骤而致动IR滤光器以过滤从透镜到图像捕获单元的IR光的步骤。所述方法还包括显示来自所述图像捕获单元的夜视图像的步骤。
在上述任一个的另一实施例中，供电步骤包括在车辆拖车旁边照明。
在上述任一个的另一实施例中，显示步骤包括显示由IR LED照明的II类视图和IV类视图。
在上述任一个的另一实施例中，所述因素是预定速度阈值。
在上述任一个的另一实施例中，所述因素是档位。
在上述任一个的另一实施例中，所述因素为短暂光照条件。
在上述任一个的另一实施例中，短暂光照条件是与车辆的相对侧相比在车辆的一侧上的低光照条件。
在上述任一个的另一实施例中，滤光步骤包括使用以拜耳滤光器图案布置的RCCB滤光器。通过从透明滤光器部分减去红光和蓝光来确定绿光。
在上述任一个的另一实施例中，同时执行供电步骤和致动步骤。
在上述任一个的另一实施例中，所述方法包括在预定时间之后关闭IR LED的同时从图像捕获单元的光路移除IR滤光器的步骤。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述可以进一步理解本公开，其中：
图1是具有提供II类视图和IV类视图的相机镜系统的商用卡车的示意性顶部正视图。
图2是具有相机和IR LED的示例相机壳体的示意图。
图3是具有夜视的相机镜系统的示意图。
图4是用于在所公开的相机镜系统中使用的相机的滤光器的示意图。
图5是示出管理车辆相机镜系统的夜视的方法的流程图。
前述段落、权利要求书或以下说明书和附图的实施例、示例和替代方案，包括它们的各个方面中的任何一个或相应的单独特征，可以独立地或以任何组合来获得。结合一个实施方式描述的特征适用于所有实施方式，除非这些特征是不兼容的。
具体实施方式
图1中示出了商用车辆10的示意图。车辆10包括用于牵引拖车14的车辆驾驶室12。驾驶员侧和乘客侧相机臂16安装到车辆驾驶室12。如果需要，相机臂16也可以包括与其集成的常规镜。第一和第二显示器18布置在车辆驾驶室12内的驾驶员侧和乘客侧的每一侧上，以在车辆10的每一侧上显示II类视图和IV类视图。
后向相机22布置在相机臂的相机壳体20内。相机22提供视场23(图2)，该视场23包括II类视图和IV类视图中的至少一个。如果需要，也可以使用多个相机。
管理镜更换系统的一些规定要求以颜色向驾驶员显示特定对象。一些示例包括停止标志和应急灯。为此，希望提供一种夜视系统，该夜视系统既照亮视场23，又能够以必要的颜色向驾驶员提供显示。参照图2，可以提供至少一个红外发光二极管(IR LED)作为光阵列，照亮与视场23重叠的视场25。
所公开的相机系统通过在低光照条件下激活IR LED而采用夜视。在一个示例中，在相机22中使用RGB滤光器。RBG滤光器提供低光照灵敏度，使得可能期望在例如6勒克斯下激活夜视，以向驾驶员提供期望的可见度。可能希望提高相机的低光照灵敏度以减少对夜视的需要。图3中示出了一个这样的示例相机22。
继续参考图3，相机22包括支持图像捕获单元32的PCB 38。透镜42将来自视场23的光28沿着光路聚焦到图像捕获单元32上。在该示例中，RCCB滤光器26提高低光照灵敏度，使得夜视可以在例如4勒克斯时被激活，以向驾驶员提供仅在低至6勒克斯的情况下能够获得的相同的期望可见性。滤光器开关40可以布置在设置于透镜和图像捕获单元32之间的光路中。不可能将RCCB滤光器集成到滤光器开关中。尽管RCCB滤光器26在示意图中单独示出，但是RCCB滤光器是图像捕获单元32的CFA(彩色滤光器阵列)的一部分。滤光器开关40通常具有IR滤光器(白天)和无滤光器(例如，用于夜视的抗反射(AR)涂层)的配置。滤光器开关40滤除IR以提供改善的、更清晰的白天可视性，而滤光器开关40的另一部分具有允许IR(来自IR LED和场景)通过到图像捕获单元32以提供改善的夜间可视性的无IR滤光器配置。
由于图像捕获单元32内的二极管可能由于IR光而变得饱和，所以限制了用于夜视目的的IR LED的使用。滤光器开关40可以是例如在美国公开No.2018/0180833中公开的类型，其通过引用整体结合于此。
控制器34与显示器18、IR LED 24、图像捕获单元32和滤光器开关40通信。控制器34被配置为响应于来自开关36的手动输入而激活夜视，或者当存在特定条件时自动地激活夜视。在一个示例中，滤光器开关40在IR LED 24通电的同时被激活。这将滤光器开关40的IR滤光器放置在透镜42和图像捕获单元32之间。
图4中示出了RCCB滤光器26的示意图。来自视场23(图2)的光28沿着光路穿过RCCB滤光器26，并将经滤光的光30提供到图像捕获单元32上。在该示例中，RCCB滤光器26被配置为2x2拜耳(Bayer)滤光器图案。RCCB滤光器26的“R”部分对光28进行滤光以允许红色穿过并到达图像捕获单元32上，并且RCCB滤光器26的“B”部分对光28进行滤光以允许蓝色光穿过并到达图像捕获单元32上。“C”部分(即，透明)允许光28(包括红色、绿色和蓝色(以及IR))穿过而到达图像捕获单元32上。显示器18所需的光28的绿色部分通过从RCCB滤光器26的“C”部分减去来自“R”部分和“B”部分的红光和蓝光来以数学方式确定。应用内插值和降噪算法，这导致改善的低光照灵敏度。已知的技术可从各种滤光器和图像捕获单元的制造商获得。
除了如上所述提供的降低了对夜视的需要的改进的低光照灵敏度之外，还可以使用受限使用的夜视条件来降低对IR LED 24的需要。来自CAN总线的例如与这些条件相关的各种输入48可被提供给控制器34。在一个示例中，输入48涉及速度、档位和/或环境光。也可以提供其他输入。
在一个示例中，当车辆速度低于预定速度阈值(例如，5mph)时激活夜视，从而在低速操纵期间向驾驶员提供改善的可视性。在另一示例中，当检测到倒车档时，可以激活夜视以在倒车时提供改善的拖车周围的能见度。还可以检测环境光条件以在特定的短暂光照条件期间激活夜视，例如当车辆在一侧处于阴影中时，但是位于车辆前方靠近仪表群的典型环境光传感器将不会检测到将激活夜视系统的低光照条件。以这种方式，受限使用夜视条件采用基于除大气光量以外的因素的夜视，例如，仅基于日光条件。
在操作中，参考图5，公开了管理车辆相机系统的夜视的方法44。方法44包括检测受限使用夜视条件，如框46所示，诸如速度、档位和环境光和/或其他输入48。如框50所示，开启夜视达预定的时间长度。也就是说，不完全基于大气照明条件来开启和离开夜视。例如，一旦速度高于预定阈值，例如5mph，或者档位选择器从倒车档位被置于前进档位，则夜视被关闭，如框52所示。
还应该理解的是，虽然在所示实施例中公开了特定的组件布置，但是其他布置也将从中受益。尽管示出、描述和要求保护了特定的步骤顺序，但是应当理解，步骤可以以任何顺序执行、分离或组合，除非另有指示，并且仍将受益于本发明。
虽然不同的实施例具有在说明中示出的特定组件，但是本发明的实施例不限于那些特定组合。可以将来自一个示例的某些部件或特征与来自另一个示例的部件或特征组合使用。
虽然已经公开了示例性实施例，但是本领域普通技术人员将认识到，某些修改将落入权利要求的范围内。为此，应研究以下权利要求以确定其真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于车辆的相机镜系统，包括：
具有视场的相机，该相机包括被配置为将光聚焦在图像捕获单元上的透镜和滤光器开关，该滤光器开关被布置在设置于所述透镜和所述图像捕获单元之间的光路中，所述滤光器开关具有红外IR滤光器，该红外IR滤光器能够响应于IR滤光器命令而移入和移出所述光路；
显示器，其与所述相机通信并且被配置为显示所述视场；
IR发光二极管LED，其被配置为响应于IR LED命令来照亮所述视场；以及
控制器，该控制器与所述图像捕获单元、所述滤光器开关和所述IR LED通信，所述控制器被配置为响应于基于除大气光量以外的因素的受限使用夜视条件来提供所述IR滤光器命令和所述IR LED命令。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述视场对应于后向视场，并且所述IR LED被配置为在车辆拖车的旁边照明。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述显示器被配置为显示II类视图及IV类视图。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述因素是预定速度阈值。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述因素是档位。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述因素为短暂光照条件。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述短暂光照条件是与车辆的相对侧相比在车辆的一侧上的低光照条件。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述图像捕获单元包括RCCB滤光器，并且通过从透明滤光器部分减去红光和蓝光来确定绿光。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述控制器同时提供所述IR LED命令和所述IR滤光器命令。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，在预定时间之后，所述控制器关闭所述IR LED并同时从所述光路移除所述IR滤光器。
11.一种管理车辆相机镜系统的夜视的方法，该方法包括以下步骤：
将来自相机透镜的视场的光过滤到图像捕获单元；
基于除大气光量以外的因素来检测受限使用夜视条件；
响应于检测步骤向红外发光二极管IR LED供电以在所述视场中照射IR光；
响应于检测步骤而致动IR滤光器以过滤从透镜到图像捕获单元的IR光；以及
显示来自所述图像捕获单元的夜视图像。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，供电步骤包括在车辆拖车旁边照明。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，显示步骤包括显示由IR LED照明的II类视图和IV类视图。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的方法，其中，所述因素是预定速度阈值。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的方法，其中，所述因素是档位。
16.根据权利要求11至15中的任一项所述的方法，其中，所述因素为短暂光照条件。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述短暂光照条件是与车辆的相对侧相比在车辆的一侧上的低光照条件。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的方法，其中，滤光步骤包括使用以拜耳滤光器图案布置的RCCB滤光器，并且通过从透明滤光器部分减去红光和蓝光来确定绿光。
19.根据权利要求11至18中的任一项所述的方法，其中，同时执行供电步骤和致动步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法包括在预定时间之后关闭所述IR LED的同时从图像捕获单元的光路移除所述IR滤光器。
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