CN114205504A - 自校准相机设备 - Google Patents

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Abstract

说明性示例相机设备(20)包括基板(36)以及被支撑在基板(36)上的传感器(34)。传感器(34)被配置成用于采集图像信息。透镜(32)位于传感器(34)附近，并且电活性聚合物(40)选择性地导致传感器(34)与透镜(32)之间的相对运动。

Description

自校准相机设备
本申请是申请日为2020-04-16，进入中国国家阶段的申请号为202010298849.7，题为“自校准相机设备”的发明专利申请的分案申请。
背景技术
各种传感器类型已被证明对于提供汽车车辆上增强的特征和控制是有用的。相机对于检测车辆附近或车辆路径中的对象并且向驾驶员提供视觉信息是有用的。被包括在车辆上的相机的类型通常要求透镜与透镜以极高的精度对准。实现该对准的已知技术依赖于昂贵的装备并且向制造过程引入复杂性和延后。例如，五轴机器在主动对焦校准期间控制透镜与传感器的相对位置。一旦实现了期望的对准，则至少一个固化(cure)周期将组件固定就位。
除了与上文提到的专门装备和时间延后相关联的增加的费用之外，已知相机组装技术具有另一缺陷。一旦相机传感器和透镜被固化就位，进一步的调整或校准就是不可能的。考虑到车辆及它们的组件随时间被暴露在各种环境条件下，相机设备会受到材料蠕变、印刷电路板翘曲、来自机械冲击和振动的应力、以及将透镜和传感器固定在校准位置的粘合剂劣化的影响。随着时间调整或重新校准相机是不可能的，如果更换相机，会带来额外的费用。如果没有更换，则相机仅保持不太理想的校准状态。
发明内容
说明性示例相机设备包括基板以及被支撑在基板上的传感器。传感器被配置成用于采集图像信息。透镜位于传感器附近，并且电活性聚合物选择性地导致传感器与透镜之间的相对运动。
具有前述段落的相机设备的一个或多个特征的示例实施例包括控制器，控制器被配置成用于控制施加至电活性聚合物的、导致传感器与透镜之间的相对运动电能量的量。
在具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，控制器被配置成用于：确定相机设备何时处于校准状态；确定当相机处于校准状态时施加至电活性聚合物的电能量的至少一个特性；以及维持电能量的至少一个特性以维持相机设备的校准状态。
在具有前述段落中的任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，控制器被配置成用于选择性地调整传感器或透镜中的至少一个相对于透镜或传感器中的另一个的位置以重新校准相机设备。
在具有前述段落中的任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，电活性聚合物被定位成抵靠基板并且基板包括至少一个传导迹线以用于向电活性聚合物提供电能量。
具有前述段落中的任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例包括壳体，壳体支撑透镜和基板。电活性聚合物位于基板与壳体的反应表面之间，由电活性聚合物占据的空间响应于电能量而改变，当由电活性聚合物占据的空间改变时电活性聚合物与反应表面反应，并且基板相对于壳体的位置随着电活性聚合物与反应表面反应而改变。
具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例包括至少一个弹性构件，至少一个弹性构件与基板相关联以用于当电活性聚合物与反应表面反应时允许基板与反应表面之间的相对运动。
在具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，至少一个弹性构件将基板朝向反应表面偏置。
在具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，电活性聚合物包括被支撑在基板上的多个部分，并且至少一个弹性构件包括分别与电活性聚合物的多个部分相关联的多个构件。
在具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，壳体包括基板支撑件，至少一个紧固件通过基板支撑件中的开口被接收，至少一个紧固件被固定至壳体，并且至少一个弹性构件与至少一个紧固件相关联并且被定位成允许基板支撑件与反应表面之间的相对运动。
在具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，透镜被支撑在相对于壳体的固定的位置中。
在具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，相对运动包括以下中的至少一个：传感器与透镜之间的距离的改变，以及传感器与透镜之间的倾斜角的改变。
在具有前述段落中任一个的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，电活性聚合物包括被支撑在基板上相应位置中的多个部分，多个部分中的每一个对施加至其的电能量的量作出响应，并且分别被施加至多个部分的电能量的不同的量导致传感器与透镜之间不同的相对运动。
一种用于校准相机设备的说明性示例方法包括：向电活性聚合物提供电能量以导致相机设备的传感器与透镜之间的相对运动，以实现传感器与透镜之间的第一相对取向；当传感器与透镜处于第一相对取向时获取参考的第一相机图像；确定第一相机图像与参考之间的对应性是否指示相机设备被校准。
在具有前述段落的方法的一个或多个特征的示例实施例中，第一相机图像与参考之间的对应性指示相机设备未被校准，并且方法包括：向电活性聚合物提供不同量的电能量以导致传感器与透镜之间的相对运动，以实现传感器与透镜之间第二不同的相对取向；当传感器与透镜处于第二相对取向时获取参考的第二相机图像；以及确定第二相机图像与参考之间的对应性是否指示相机设备被校准。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，电活性聚合物包括多个部分，并且提供电能量包括：向多个部分中的第一个部分提供具有第一特性的电能量，以及向多个部分中的第二个部分提供具有第二不同的特性的电能量。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，传感器与透镜之间的相对运动改变以下中的至少一个：传感器与透镜之间的距离、以及传感器相对于透镜的角度。
在具有前述段落中任一个的方法的一个或多个特征的示例实施例中，相机设备被支撑在车辆上，并且方法包括在相机设备的使用寿命期间多次执行所述提供、获取和确定。
一种说明性示例相机设备包括：基板；传感器装置，传感器装置被支撑在基板上以用于采集图像信息；透镜，透镜在传感器附近；电活性聚合物，电活性聚合物选择性地导致传感器与透镜之间的相对运动；以及控制装置，控制装置用于控制施加至电活性聚合物的、导致传感器与透镜之间的相对运动的电能量的量。
在具有前述段落的相机设备的一个或多个特征的示例实施例中，控制装置被配置成用于选择性地调整传感器或透镜中的至少一个相对于透镜或传感器中另一个的位置以用于重新校准相机设备。
通过以下详细描述，至少一个公开的示例实施例的多个特征和优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以被简要描述如下。
附图说明
图1示意性地示出了包括根据本发明的实施例设计的至少一个相机的示例车辆。
图2示意性地示出了所选择的示例相机设备。
图3是沿着图2中的线3-3截取的横截面示图。
图4示意性地示出了示例相机设备的所选择的特征。
图5是总结了用于校准相机设备的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了被支撑在车辆22上的相机设备20。相机设备20可被用于各种检测或图像采集目的，诸如，检测车辆附近的对象或状况。
如图2-图4中所示，相机20各自包括支撑透镜32的壳体30。被配置成用于捕获图像或采集图像信息的传感器34被支撑在基板36上。在所示的示例实施例中，基板36是大体平面的印刷电路板。传感器34被固定在基板36上的固定位置中，这在一些实施例中是通过将传感器34焊接就位来完成的。
电活性聚合物40通过改变形状或体积来对电能量作出响应。当电活性聚合物40对向其提供的电能量的改变作出响应时，电活性聚合物40选择性地导致传感器34与透镜32之间的相对运动。此类相对运动对于聚焦或校准相机20是有用的。所示的示例实施例的一个特征在于电活性聚合物促进制造过程期间的相机校准以及后续在相机20的使用寿命期间可能需要的相机校准。该特征与许多相机设备不同，在这些相机设备中透镜和传感器以一旦制造完成即不允许后续调整的方式被设置。
在所示的示例实施例中，电活性聚合物40包括位于基板36上的多个部分或衬垫(pad)。电活性聚合物40的多个部分位于基板36与壳体30上的反应表面42之间。基板36通过基板支撑件44被支撑在壳体中。多个紧固件46(诸如螺钉)将基板支撑件44保持在壳体30内的期望位置中。弹性构件48与紧固件46和基板支撑件44相关联，以允许基板36在壳体内的一些运动。弹性构件48在一些实施例中包括弹簧，并且在其他实施例中包括压缩衬垫。弹簧构件48将基板36和电活性聚合物40的多个部分朝向反应表面42偏置(bias)。
如图4中所示，相机20包括控制器50，控制器50选择性地向电活性聚合物40的多个部分提供电能量。在该示例中，基板36上的电路迹线52将期望量的电能量传导至电活性聚合物40的多个部分。
控制器50包括处理器或另一计算设备和存储器。控制器50选择性地分别向电活性聚合物40的多个部分提供电能量，以实现透镜32与传感器34之间期望的取向。通过改变向电活性聚合物的每一个部分提供的电能量的量，控制器50能够导致传感器34与透镜之间在三维中的相对运动。例如，单独地导致电活性聚合物40的多个部分如由箭头54示意性地示出地扩展或收缩改变了基板36的对应部分相对于壳体30的反应表面42的位置。传感器34随着基板36移动，并且因此透镜32与传感器34之间的距离如图4中的箭头56示意性地所示的是可调整的。额外地，控制器50可以控制向电活性聚合物40的多个衬垫或部分提供的电能量，以如由调整箭头58示意性地示出地选择性地调整传感器34的倾斜角。
导致透镜32与传感器34之间的相对运动促进校准相机20。在图5的流程图60中总结了示例校准技术。校准在62处开始。在64处，传感器34获取参考的图像，诸如可见图像的已知模式或系列。在66处，控制器50确定由传感器34获取的图像是否与参考对应。如果所捕获的图像信息与参考之间的对应性不足，则在68处控制器改变向电活性聚合物40的多个部分中的至少一个提供的电能量。在64处，传感器获取另一图像，并且在66处控制器将最近获取的图像与参考相比较。该过程继续，直至所捕获的图像与参考之间存在用于指示相机被恰当地校准的足够的对应性。一旦被校准，在70处，控制器50存储向电活性聚合物40的相应部分提供的电能量的至少一个特性。示例存储的特性包括电压和电流。存储的特性后续由控制器50用于放置或保持传感器34和透镜32恰当地对准以维持相机20的校准。
所示的实施例的一个特征在于：在制造过程期间和在相机20的使用寿命期间的后续各种时间处执行此类校准是可能的。例如，当相机20被支撑在车辆22上时，温度状况或冲击对相机20的组件造成不良影响从而导致相机20失去校准或以不太理想的方式操作是可能的。当合适的参考可用时，诸如在车辆服务中心处，控制器50可以执行上文总结的校准过程以重新校准相机20。不具有电活性聚合物40的先前相机配置无法被重新校准，因为透镜32和传感器34以不允许后续调整的方式被固定。
存在已知的电活性聚合物材料，并且受益于本说明书的本领域技术人员将能够针对他们特定的情况选择适当的材料。电活性聚合物被视为胜过例如压电材料，因为电活性聚合物具有更佳的应变百分比属性，从而允许透镜32与传感器34之间的更多调整或相对运动。
尽管在所示的示例实施例中，传感器34和基板36相对于壳体30是可移动的，而透镜相对于壳体30保持静止，但是其他实施例包括可移动的透镜32。
前述描述本质上是示例性的，而不是限制性的。对所公开的示例的不一定背离本发明的实质的变化和修改对于本领域技术人员而言可变得显而易见。赋予本发明的法律保护范围仅可通过研究所附权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种用于维持用于车辆的相机设备的校准的系统，所述系统包括具有至少一个处理器的控制器，所述处理器被配置用于：
通过将电能量施加到多个电活性聚合物衬垫来产生所述相机设备的透镜和传感器之间的相对移动，所述多个电活性聚合物衬垫在所述相机设备的聚合物层内彼此远离地定位；并且
调整产生所述相对移动的所述电能量，以将所述传感器和所述透镜之间的分离距离维持在校准状态下。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步配置用于：
确定所述相机设备何时处于所述校准状态；
确定当所述相机设备处于所述校准状态时施加至所述多个电活性聚合物衬垫的所述电能量的至少一个特性；并且
维持所述电能量的所述至少一个特性以维持所述相机设备的所述校准状态。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，确定所述相机设备何时处于所述校准状态包括：
当所述传感器和所述透镜处于第一相对取向时获取参考的第一相机图像，所述第一相对取向与施加到所述多个电活性聚合物衬垫的所述电能量的第一量相关联；以及
确定所述第一相机图像与所述参考之间的对应性是否指示所述相机设备被校准。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：
所述第一相机图像与所述参考之间的所述对应性指示所述相机设备未被校准；并且
所述至少一个处理器被进一步配置用于：
将不同量的电能量施加到所述多个电活性聚合物衬垫中的至少一个衬垫，以导致所述传感器和所述透镜之间的相对移动，以实现所述传感器和所述透镜之间的第二相对取向，
当所述传感器与所述透镜处于所述第二相对取向时，获取参考的第二相机图像，以及
确定所述第二相机图像与所述参考之间的对应性是否指示所述相机设备被校准。
5.如权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，调整产生所述相对移动的所述电能量以将所述传感器和所述透镜之间的所述分离距离维持在所述校准状态下包括：选择性地调整所述传感器或透镜中的至少一个相对于所述传感器或所述透镜中的另一个的位置，以重新校准所述相机设备。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于
所述多个电活性聚合物衬垫被定位成抵靠基板，并且所述传感器设置在所述基板上；并且
所述基板包括至少一个传导迹线，以用于使用所述控制器向所述多个电活性聚合物衬垫提供电能量。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述相机设备包括支撑所述透镜和所述基板的壳体，并且其中
由所述多个电活性聚合物衬垫占据的空间响应于使用所述控制器施加的电能量而改变；
当由所述多个电活性聚合物衬垫占据的空间改变时，所述多个电活性聚合物衬垫与反应表面反应；并且
所述基板相对于所述壳体的位置随着所述多个电活性聚合物衬垫与所述反应表面反应而改变。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述相对移动包括以下中的至少一个：所述传感器与所述透镜之间的距离的改变，以及所述传感器与所述透镜之间的倾斜角的改变。
9.如权利要求1-8中任一项所述的系统，其特征在于：
将电能量施加到所述多个电活性聚合物衬垫包括：将电能量的量施加到所述多个电活性聚合物衬垫中每个相应的衬垫；并且
分别被施加至所述多个电活性聚合物衬垫中的相应衬垫的电能量的不同量导致所述传感器与所述透镜之间不同的相对移动。
10.如权利要求1-9中任一项所述的系统，其特征在于，将电能量施加到所述多个电活性聚合物衬垫进一步包括：向所述多个电活性聚合物衬垫中的第一电活性聚合物衬垫提供具有第一特性的电能量，以及向所述多个电活性聚合物衬垫中的第二电活性聚合物衬垫提供具有第二不同的特性的电能量。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，其特征在于，所述相机设备被支撑在所述车辆上。
12.一种维持用于车辆的相机设备的校准的方法，所述方法包括：
利用所述相机设备的控制器，通过将电能量施加到多个电活性聚合物衬垫来产生所述相机设备的透镜和传感器之间的相对移动，所述多个电活性聚合物衬垫在所述相机设备的聚合物层内彼此远离地定位；并且
利用所述控制器调整产生所述相对移动的所述电能量，以将所述传感器和所述透镜之间的分离距离维持在校准状态下。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制器包括权利要求1-11中任一项的所述系统的所述控制器。
14.一种用于维持用于车辆的相机设备的校准的系统，所述系统包括：
用于通过利用所述相机设备的控制器将电能量施加到多个电活性聚合物衬垫来产生所述相机设备的透镜和传感器之间的相对移动的装置，所述多个电活性聚合物衬垫在所述相机设备的聚合物层内彼此远离地定位；以及
用于利用所述控制器调整产生所述相对移动的所述电能量以将所述传感器和所述透镜之间的分离距离维持在校准状态下的装置。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述用于产生的装置和所述用于调整的装置包括权利要求1-11中任一项的所述系统的所述控制器。
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