CN113677073A - 一种应用于车辆的分区感光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于车辆的分区感光装置，所述分区感光装置包括：一个或多个光线处理装置，用于将接收到的环境光成像后分区输出；一个或多个光线接收装置，用于接收被分区输出的环境光并将其转换为电信号；光线处理装置任意一个分区输出的光由至少一个光线接收装置接收。本发明通过将环境光分区进行感光，解决了现有应用于车辆的感光器无法区分外界环境不同区域的光亮变化的问题。

Description

一种应用于车辆的分区感光装置
技术领域
本发明涉及应用于车辆的感光器领域，尤其是涉及一种应用于车辆的分区感光装置。
背景技术
感光器在多个领域都有着广泛的应用，而在汽车环境中，主要的应用如下：车载娱乐、导航、DVD系统背光控制，以便在所有的环境光条件下都可以显示出理想的背光亮度；后座娱乐用显示器背光控制；仪表组背光控制(速度计、转速计)；自动后视镜亮度控制(通常要求两个传感器，一个是前向的，一个是后向的)；自动前大灯和雨水感应控制(专用，根据需求进行变化)；后视相机控制(专用，根据需求进行变化)。
感光器通常由两部分构成，它们分别为：接收器和检测电路。
接收器有光电二极管、光电三极管或光敏电阻组成。光敏二极管是现在最常见的传感器。光电传感器光敏二极管的外型与一般二极管一样，只是它的管壳上开有一个镶嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当没有光照时，它与普通二极管一样，反向电流很小称为光敏二极管的暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子－空穴，称为光电载流子。检测电路主要是把接收器接收到的信号转换成稳定、有规律的电信号，以供使用。
景深是指在摄影机镜头或其他成像仪器前沿取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。光圈、镜头及焦平面到拍摄物的距离是影响景深的重要因素。使用凸透镜成像，所选凸透镜焦距越小，光圈越小，景深范围越大，即成像面在光轴上焦距附近时都可呈现较清晰的远近物图像。
现有应用于车辆的感光器并未对接收的光线进行更详细的划分，无法区分出外界环境不同区域的光亮变化。
发明内容
本发明所要解决的是现有应用于车辆的感光装置无法区分外界环境不同区域的光亮变化的问题，提供一种应用于车辆的分区感光装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种应用于车辆的分区感光装置，包括：一个或多个光线处理装置，用于将接收到的环境光成像后分区输出；一个或多个光线接收装置，用于接收被分区输出的环境光并将其转换为电信号。光线处理装置任意一个分区输出的光由至少一个光线接收装置接收。可以在一个光线处理装置中对光进行若干分区，也可以通过多个光线处理装置各自选择性输出不同区域的光来对光进行分区，可以根据实际需求来选择使用一个或多个光线接收装置，以能达到期望效果为准。
进一步的，所述光线处理装置包括：第一分区结构，用于输出接收到的近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线；第二分区结构，用于输出接收到的较远距离相对开来的车灯光和远路灯光；第三分区结构，用于输出接收到的近路灯光和天空光线。对于车辆有两种情况比较重要，一是白天与黑夜转换时，此时天空光线变化剧烈，划分为第三分区；二是在黑夜无路灯及其他灯光时，远处对向开来汽车，此时出现较远距离相对开来的车灯光，划分为第二分区。
进一步的，所述光线处理装置包括：设有通光孔的光栅A、凸透镜A、半透明感光板A和若干挡光板A；环境光通过所述光栅A和所述凸透镜A成像于所述半透明感光板A上，其透射光被所述若干挡光板A划分为三个区域后输出。
进一步的，还包括：所述凸透镜A的前弧面中心部分与所述光栅A中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板A固定在所述凸透镜A的后焦面处，经过所述半透明感光板A的透射光被平行于所述凸透镜A主光轴的所述若干挡光板A所形成的从上到下三个腔分为三个区域输出：近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线，较远距离相对开来的车灯光和远路灯光，近路灯光和天空光线。保证光敏管A、光敏管B及光敏管C各自能接收到半透明感光板A被划分区域内每一点透射的光线。所述光栅和所述凸透镜紧贴在一起，使视场角最大。所述通光孔的大小与形状可以根据实际需要改变，以此改变垂直视场角的大小和水平视场角的大小。由于分区方式是以天地分界线为参考进行划分的，所以对环境光的分区方式是以近乎水平的角度进行划分的。调整所述凸透镜的直径、所述光栅通光孔的大小、所述半透明感光板的透光性和所述光敏管的灵敏度，使探测车前最小光强(在黑夜无路灯及其他灯光时，远处一辆对向开来汽车灯光的光强)时，所述光敏管反应靠近截止区；探测有用最大光强(白天黑夜转换时，适合打开车灯时的环境光强)时，所述光敏管反应靠近饱和区。车前最小光强和有用最大光强必须用所述感光器实际测得。
进一步的，所述光线处理装置包括：第一分区结构，所述第一分区结构设有带通光孔的光栅B、凸透镜B、半透明感光板B及挡光板B，环境光通过所述光栅B和所述凸透镜B成像于所述半透明感光板B上，其透射光由所述挡光板B选择性输出；第二分区结构，所述第二分区结构设有带通光孔的光栅C、凸透镜C、半透明感光板C及挡光板C，环境光通过所述光栅C和所述凸透镜C成像于所述半透明感光板C上，其透射光由所述挡光板C选择性输出；第三分区结构，所述第三分区结构设有带通光孔的光栅D、凸透镜D、半透明感光板D及挡光板D，环境光通过所述光栅D和所述凸透镜D成像于所述半透明感光板D上，其透射光由所述挡光板D选择性输出。所述第一分区结构、所述第二分区结构和所述第三分区结构相互之间隔绝光线。
进一步的，第一分区结构还包括所述凸透镜B的前弧面中心部分与所述光栅B中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板B固定在所述凸透镜B的后焦面处，经过所述半透明感光板B的透射光被与所述半透明感光板紧贴设置的所述挡光板B选择性输出上部区域的光，即近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线。保证光敏管D能接收到半透明感光板B上未被挡光板B遮挡处每一点透射的光线。第二分区结构还包括所述凸透镜C的前弧面中心部分与所述光栅C中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板C固定在所述凸透镜C的后焦面处，经过所述半透明感光板C的透射光被与所述半透明感光板紧贴设置的所述挡光板C选择性输出中部区域的光，即较远距离相对开来的车灯光和远路灯光。保证光敏管E能接收到半透明感光板C上未被挡光板C遮挡处每一点透射的光线。第三分区结构还包括所述凸透镜D的前弧面中心部分与所述光栅D中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板D固定在所述凸透镜D的后焦面处，经过所述半透明感光板D的透射光被与所述半透明感光板紧贴设置的所述挡光板D选择性输出下部区域的光，即近路灯光和天空光线。保证光敏管F能接收到半透明感光板D上未被挡光板D遮挡处每一点透射的光线。
进一步的，所述光线接收装置是包含光敏管的光电转换电路。将光信号转换成电信号是因为现如今对电信号的运用和处理方式更加完善。所述电路包含电压跟随器和减法运算器，用于稳定电信号和对所述光敏管进行温度补偿。光信号通过所述光敏管转换后的电信号是比较不稳定的，这种电信号比较难以被使用，且所述光敏管易受温度影响，导致特性曲线会随温度变化而变化，这样的特性无法被运用，所以为了得到可以使用的有效信号，添加了用于稳定电信号的电压跟随器，并通过减法运算器连接所述光敏管和与所述光敏管同种类型号的进行遮光处理的光敏管，可以对所述光敏管进行温度补偿。
本发明的有益效果：
1.分区感光相比于不分区感光对外界环境的感应更加精确和灵敏。
2.车辆需要面对的两种主要的环境光亮变化情况，一是夜晚远方对向开来车辆，二是白天黑夜交替。所以本发明将环境光分为了三个区域，路灯光和天空光线，较远距离相对开来的车灯光和远路灯光，近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线，可以准确感应到上述两种情况。
3.在一个光线处理装置中对光进行若干分区的优点是体积小，感光准确。
4.通过多个光线处理装置各自选择性输出不同区域的光来对光进行分区的优点是易于批量化生产，易于维修。
附图说明
图1是分区感光装置实施例1的示意图。
图2是分区感光装置实施例2的第一分区结构示意图；
图3是分区感光装置实施例2的第二分区结构示意图；
图4是分区感光装置实施例2的第三分区结构示意图。
图5是光电转换电路的示意图。
附图标记说明：
1.光栅A；2.凸透镜A；3.视场范围；4.半透明感光板A；5.若干挡光板A；6.光敏管A；7.光敏管B；8.光敏管C；
9.凸透镜B；10.凸透镜C；11.凸透镜D；12.半透明感光板B；13.半透明感光板C；14.半透明感光板D；15.挡光板B；16.挡光板C；17.挡光板D；18.光敏管D；19.光敏管E；20.光敏管F；21.光栅B；22.光栅C；23.光栅D。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1：
如图1所示，环境光通过光栅A1和凸透镜A2在半透明感光板A4上形成外部物体的完整的倒立实像，通过调整光栅A1中心的通光孔的大小可以控制视场范围3的大小，结合实际需要，视场范围3可以分为竖直和水平两个部分。所选凸透镜A2焦距越小，光栅A1中心的通光孔越小，景深越大，所以本方案选用短焦距的凸透镜。使用若干挡光板A5将倒立实像由上到下分为三个部分：近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线，较远距离相对开来的车灯光和远路灯光，路灯光和天空光线。光敏管A6接收路灯光和天空光线，光敏管B7接收较远距离相对开来的车灯光和远路灯光，光敏管C8接收近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线。调整光敏管A6、光敏管B7及光敏管C8和半透明感光板A4之间的距离，以保证光敏管A6、光敏管B7及光敏管C8各自能接收到半透明感光板A4被划分区域内每一点透射的光线。
如图5所示，电压跟随器的作用是稳压，对与光敏管A6、光敏管B7和光敏管C8同种类型号的光敏管进行遮光处理，通过减法运算器与光敏管A6、光敏管B7和光敏管C8进行连接，可以对光敏管A6、光敏管B7和光敏管C8进行温度补偿，最后输出由接收的光强转换来的电信号。不同的光强会使光敏管产生对应的电信号，可以通过电信号的大小来判断接收光强的大小。
调整凸透镜A2的直径、光栅A1中心的通光孔的大小、半透明感光板A4的透光性和光敏管A6、光敏管B7及光敏管C8的灵敏度，使探测车前最小光强(在黑夜无路灯及其他灯光时，远处一辆对向开来汽车灯光的光强)时，光敏管A6、光敏管B7及光敏管C8的反应靠近截止区；探测有用最大光强(白天黑夜转换时，适合打开车灯时的环境光强)时，光敏管A6、光敏管B7及光敏管C8的反应靠近饱和区。车前最小光强和有用最大光强必须用所述感光器实际测得。
光敏管的选择：
光敏电阻：优点是灵敏度高，缺点是在弱光时，光电反应速度慢，最长可达100ms。
光敏二极管或光敏三极管：优点是反应速度快，缺点是光灵敏度较低。
光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管都会受温度影响，必须用同种类型号的光敏管遮光处理后，用做其他感光光敏管的温度补偿。
光栅和凸透镜之间的距离很小，可紧贴在一起。需要给分区感光装置装上遮光的外壳，只让处于视场角的光能够进入，其他光不能进入。
实施例2：
如图2所示，环境光通过光栅B21和凸透镜B9在半透明感光板B12上形成外部物体的完整的倒立实像，通过调整光栅B21中心的通光孔的大小可以控制视场范围的大小，结合实际需要，视场范围可以分为竖直和水平两个部分。所选凸透镜B9焦距越小，光栅B21中心的通光孔越小，景深越大，选用短焦距的凸透镜。将倒立实像分为三个部分：路灯光和天空光线，较远距离相对开来的车灯光和远路灯光，近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线。使用挡光板B12，只允许近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线通过，光敏管D18接收近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线。调整光敏管D18和半透明感光板B12之间的距离，以保证光敏管D18能接收到半透明感光板B12上未被挡光板B16遮挡处每一点透射的光线。
如图2所示，调整凸透镜B9的直径、光栅B21中心的通光孔的大小、半透明感光板B12的透光性和光敏管D18的灵敏度，使探测车前最小光强(在黑夜无路灯及其他灯光时，远处一辆对向开来汽车灯光的光强)时，光敏管D18的反应靠近截止区；探测有用最大光强(白天黑夜转换时，适合打开车灯时的环境光强)时，光敏管D18的反应靠近饱和区。车前最小光强和有用最大光强必须用所述感光器实际测得。
如图3所示，环境光通过光栅C22和凸透镜C10在半透明感光板C13上形成外部物体的完整的倒立实像，通过调整光栅C22中心的通光孔的大小可以控制视场范围的大小，结合实际需要，视场范围可以分为竖直和水平两个部分。所选凸透镜C10焦距越小，光栅C22中心的通光孔越小，景深越大，选用短焦距的凸透镜。将倒立实像分为三个部分：路灯光和天空光线，较远距离相对开来的车灯光和远路灯光，近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线。使用挡光板C13，只允许较远距离相对开来的车灯光和远路灯光通过，光敏管E19接收较远距离相对开来的车灯光和远路灯光。调整光敏管E19和半透明感光板C13之间的距离，以保证光敏管E19能接收到半透明感光板C13上未被挡光板C16遮挡处每一点透射的光线。
如图3所示，调整凸透镜C10的直径、光栅C22中心的通光孔的大小、半透明感光板C13的透光性和光敏管E19的灵敏度，使探测车前最小光强时，光敏管E19的反应靠近截止区；探测有用最大光强时，光敏管E19的反应靠近饱和区。车前最小光强和有用最大光强必须用所述感光器实际测得。
如图4所示，环境光通过光栅D23和凸透镜D11在半透明感光板D14上形成外部物体的完整的倒立实像，通过调整光栅D23中心的通光孔的大小可以控制视场范围的大小，结合实际需要，视场范围可以分为竖直和水平两个部分。所选凸透镜D11焦距越小，光栅D23中心的通光孔越小，景深越大，选用短焦距的凸透镜。将倒立实像分为三个部分：路灯光和天空光线，较远距离相对开来的车灯光和远路灯光，近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线。使用挡光板D14，只允许较远距离相对开来的车灯光和远路灯光通过，光敏管F20接收较远距离相对开来的车灯光和远路灯光。调整光敏管F20和半透明感光板D14之间的距离，以保证光敏管F20能接收到半透明感光板D14上未被挡光板D17遮挡处每一点透射的光线。
如图4所示，调整凸透镜D11的直径、光栅D23中心的通光孔的大小、半透明感光板D14的透光性和光敏管F20的灵敏度，使探测车前最小光强时，光敏管F20的反应靠近截止区；探测有用最大光强时，光敏管F20的反应靠近饱和区。车前最小光强和有用最大光强必须用所述感光器实际测得。
如图5所示，电压跟随器的作用是稳压，对与光敏管D18、光敏管E19和光敏管F20同种类型号的光敏管进行遮光处理，通过减法运算器与光敏管D18、光敏管E19和光敏管F20进行连接，可以对光敏管D18、光敏管E19和光敏管F20进行温度补偿，最后输出由接收的光强转换来的电信号。不同的光强会使光敏管产生对应的电信号，可以通过电信号的大小来判断接收光强的大小。
光栅和凸透镜之间的距离很小，可紧贴在一起。需要给分区感光装置装上遮光的外壳，只让处于视场角的光能够进入，其他光不能进入。
光敏管的选择：
光敏电阻：优点是灵敏度高，缺点是在弱光时，光电反应速度慢，最长可达100ms。
光敏二极管或光敏三极管：优点是反应速度快，缺点是光灵敏度较低。
光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管都会受温度影响，必须用同种类型号的光敏管遮光处理后，用做其他感光光敏管的温度补偿。

Claims (7)

1.一种应用于车辆的分区感光装置，其特征在于，包括：
一个或多个光线处理装置，用于将接收到的环境光成像后分区输出；
一个或多个光线接收装置，用于接收被分区输出的环境光并将其转换为电信号；
光线处理装置任意一个分区输出的光由至少一个光线接收装置接收。
2.根据权利要求1所述的一种应用于车辆的分区感光装置，其特征在于，所述光线处理装置包括：
第一分区结构，用于输出接收到的近距离对向车灯光、自车地面反射光和地面反射天空光线；
第二分区结构，用于输出接收到的较远距离相对开来的车灯光和远路灯光；
第三分区结构，用于输出接收到的近路灯光和天空光线。
3.根据权利要求2所述的一种应用于车辆的分区感光装置，其特征在于，所述光线处理装置包括：
设有通光孔的光栅A(1)、凸透镜A(2)、半透明感光板A(4)和若干挡光板A(5)；
环境光通过所述光栅A(1)和所述凸透镜A(2)成像于所述半透明感光板A(4)上，其透射光被所述若干挡光板A(5)划分为三个区域后输出。
4.根据权利要求3所述的一种应用于车辆的分区感光装置，其特征在于，还包括：
所述凸透镜A(2)的前弧面中心部分与所述光栅A(1)中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板A(4)固定在所述凸透镜A(2)的后焦面处，经过所述半透明感光板A(4)的透射光被平行于所述凸透镜A(2)主光轴的所述若干挡光板A(5)所形成的从上到下三个腔分为三个区域输出。
5.根据权利要求2所述的一种应用于车辆的分区感光装置，其特征在于，所述光线处理装置包括：
第一分区结构，所述第一分区结构设有带通光孔的光栅B(21)、凸透镜B(9)、半透明感光板B(12)及挡光板B(15)，环境光通过所述光栅B(21)和所述凸透镜B(9)成像于所述半透明感光板B(12)上，其透射光由所述挡光板B(15)选择性输出；
第二分区结构，所述第二分区结构设有带通光孔的光栅C(22)、凸透镜C(10)、半透明感光板C(13)及挡光板C(16)，环境光通过所述光栅C(22)和所述凸透镜C(10)成像于所述半透明感光板C(13)上，其透射光由所述挡光板C(16)选择性输出；
第三分区结构，所述第三分区结构设有带通光孔的光栅D(23)、凸透镜D(11)、半透明感光板D(14)及挡光板D(17)，环境光通过所述光栅D(23)和所述凸透镜D(11)成像于所述半透明感光板D(14)上，其透射光由所述挡光板D(17)选择性输出；
所述第一分区结构、所述第二分区结构和所述第三分区结构相互之间隔绝光线。
6.根据权利要求5所述的一种应用于车辆的分区感光装置，其特征在于：
第一分区结构还包括所述凸透镜B(9)的前弧面中心部分与所述光栅B(21)中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板B(12)固定在所述凸透镜B(9)的后焦面处，经过所述半透明感光板B(12)的透射光被与所述半透明感光板紧贴设置的所述挡光板B(15)选择性输出上部区域的光；
第二分区结构还包括所述凸透镜C(10)的前弧面中心部分与所述光栅C(22)中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板C(13)固定在所述凸透镜C(10)的后焦面处，经过所述半透明感光板C(13)的透射光被与所述半透明感光板紧贴设置的所述挡光板C(16)选择性输出中部区域的光；
第三分区结构还包括所述凸透镜D(11)的前弧面中心部分与所述光栅D(23)中心的通光孔紧贴设置，所述半透明感光板D(14)固定在所述凸透镜D(11)的后焦面处，经过所述半透明感光板D(14)的透射光被与所述半透明感光板紧贴设置的所述挡光板D(17)选择性输出下部区域的光。
7.根据权利要求1所述的一种应用于车辆的分区感光装置，其特征在于，所述光线接收装置是包含光敏管的光电转换电路。
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