CN115802136A - 摄像头组件 - Google Patents

Abstract

本公开提供摄像头组件。摄像头组件(1)包括用于在采样步骤中对图像数据进行采样的传感器(11)。提供了用于将光会聚到传感器(11)上的镜头(4)。在镜头(4)的前面支撑有窗口(6)。窗口(6)包括用于响应于输入信号而改变通过窗口(6)的光的透射率的透明度改变材料。摄像头组件(1)被构造成由此在传感器(11)的采样步骤期间增加通过窗口(6)的光的透射率。

Description

摄像头组件

技术领域

本公开涉及摄像头组件。本公开特别涉及机动车摄像头组件和内部机动车摄像头模块，例如驾驶员监测摄像头单元，并且涉及用于机动车摄像头的摄像头窗口。

背景技术

摄像头监测系统在机动车应用中已经变得普遍，并且用于监测载具的内部和外部。此类系统需要在各种条件下运行，因此对车载摄像头的性能要求很高。作为一个示例，载具内部的光照条件在白天和夜间使用之间、在不同的天气条件下以及依赖于乘客是否打开窗户或天窗或打开车内灯时会有很大差异。因此，内部RGB摄像头模块需要在广泛的照明条件下有效运行。因此，用于监测驾驶员意识的内部摄像头模块需要相对较大、大光圈的镜头，以在较差的照明条件下最大限度地接收光线。

由上述引起的问题是，具有大而宽的孔径的镜头意味着大的摄像头窗口或前镜头元件暴露在载具内部。这不仅损害了载具的内部美感，而且还可能分散驾驶员和其他乘客的注意力。例如，驾驶员监测摄像头通常位于载具的后视镜单元中。因此，摄像头镜头将在驾驶员视野内清晰可见。这可能会导致一些驾驶员感到他们被不断地监视，增加了他们的焦虑，并降低了他们对驾驶任务的注意力。

机动车设计者通常会尝试通过将摄像头模块伪装在其他单元的主体内来减轻上述问题。例如，摄像头模块可以位于设置在其中嵌入了摄像头模块的单元的壳体的深色面板中的窗口后面。因此，窗口形成摄像头的光学前部元件，从而提供保护功能以及通过集成到周围面板中来伪装它。然而，保持光学性能的要求意味着窗口需要足够大且光学透明，以避免降低光透射。因此，虽然摄像头在低光照条件下对驾驶员来说可能不太明显，但在较亮的条件下摄像头将保持清晰可见。

因此，需要解决现有技术摄像头组件的上述问题。

发明内容

根据第一个方面，提供了一种摄像头组件，所述摄像头组件包括：用于在采样步骤中对图像数据进行采样的传感器；用于将光会聚到所述传感器上的镜头；以及支撑在所述镜头的前面的用于透射光的窗口，其中，所述窗口包括用于响应于输入信号而改变通过所述窗口的光的透射率的透明度改变材料。

在实施方式中，所述摄像头组件被构造成在所述采样步骤期间增加通过所述窗口的光的透射率。

在实施方式中，所述摄像头组件还包括用于与所述采样步骤一致地接收输入信号的输入端，并且其中，通过所述窗口的光的透射率响应于所述输入信号的施加而增加。

在实施方式中，响应于所述输入信号的施加，所述透明度改变材料能够在透明状态和不透明状态之间改变。

在实施方式中，所述窗口包括透明度改变材料的多个可控区域，在所述可控区域内，光的透射率能够响应于施加到相应区域的输入信号而改变。

在实施方式中，所述多个可控区域被设置作为多个可控线区域。

在实施方式中，所述传感器被构造成在卷帘快门模式下操作，在所述卷帘快门模式中，在多个采样步骤期间捕获图像，各个采样步骤包括对图像的图像线的图像数据进行采样；并且其中，各个可控线区域与一条或更多条图像线相关联，并且所述可控线区域与从图像的相应相关联线采样图像数据同步地依次被切换到透明状态。这样，可以动态调整通过窗口的透射以通过扫描过程将光瞄准传感器的有效区域。

在实施方式中，窗口包括电致变色材料形成的一个或更多个可控区域，在可控区域中光的透射率可以响应于施加到相应区域的电场而变化。

在实施方式中，所述传感器被构造成在全局快门模式下操作，在所述全局快门模式中，在单个采样步骤期间捕获图像，并且其中，所述窗口在采样步骤期间与图像数据的采样同步地被切换到透明状态。

在实施方式中，摄像头组件还包括：控制器，所述控制器用于将所述输入信号施加到所述窗口以改变通过所述窗口的光的透射率。

在实施方式中，所述控制器控制所述传感器并将所述输入信号施加到所述窗口，以与所述采样步骤同步地改变通过所述窗口的光的透射率。

在实施方式中，所述摄像头组件是机动车摄像头组件。

在实施方式中，所述透明度改变材料是电致变色材料。因此，电致变色材料可以响应于施加的电场的施加而在透明状态和不透明状态之间改变。在实施方式中，处于不透明状态的电致变色材料形成用于降低光通过窗口的透射率的漫射器(diffuser)图案。

在实施方式中，所述摄像头组件还包括用于向所述窗口施加电场的多个电场导体。

在实施方式中，所述摄像头组件还包括用于封闭所述镜头和所述传感器的壳体，其中，所述窗口位于所述壳体的外表面中，并且其中，所述窗口能够在当所述透明度改变材料处于不透明状态时的伪装状况与当所述透明度改变材料处于透明状态时的暴露状况之间切换。

在实施方式中，所述窗口被设置作为所述镜头的前部元件。

附图说明

现在将参照附图描述说明性实施方式，其中：

图1a是根据第一实施方式的摄像头组件在透明状态下的示意性剖视图；

图1b是第一实施方式的摄像头组件在透明状态下的正视图；

图2a是第一实施方式的摄像头组件在不透明状态时的示意性剖视图；

图2b是第一实施方式的摄像头组件在不透明状态时的正视图；

图3a是根据第二实施方式的摄像头组件在第一组采样步骤期间的示意性剖视图；

图3b是第二实施方式的摄像头组件在第一组采样步骤期间的正视图；

图4a是第二实施方式的摄像头组件在第二组采样步骤期间的示意性剖视图；以及

图4b是第二实施方式的摄像头组件在第二组采样步骤期间的正视图。

具体实施方式

在图1a至图2b中示出根据第一实施方式的机动车摄像头组件1。从图1a开始，该组件包括壳体2，该壳体可以形成载具内较大单元或集群的一部分。例如，在驾驶员意识摄像头系统的情况下，壳体1可以作为后视镜单元的一部分提供，该后视镜单元安装到驾驶员前方的内部天花板上。

摄像头模块3固定在壳体2内，包括镜头4、传感器11和控制器10。本实施方式中的传感器11是CMOS传感器，其对通过镜头4会聚在其表面上的可见光进行采样并且通过控制器10生成图像数据以供载具安全系统进行后续处理。应当理解，镜头4可以包括用于将光会聚到传感器11上的一个或更多个光学元件。此外，虽然控制器10在图中被示出为与传感器11分开，但是应当理解，这些组件可以被集成，例如集成到共用的印刷电路板上。

如图1a所示，壳体2的前部设有孔，窗口6位于该孔中，与摄像头镜头4的前部相邻。因此，摄像头3通过窗口6面向壳体2的外部。如图1b所示，窗口6因此暴露在摄像头组件前，并且接近壳体2的正面5的相邻表面。

窗口6包括透明度改变材料，使得通过窗口6的光的透射率可以在通过输入端8施加的控制信号的控制下改变。在图1a和图1b中，窗口被示出为处于其透明状态.在该实施方式中，透明度改变材料是电致变色材料，虽然也可以使用光或热驱动的透明度改变材料。也就是说，在其他实施方式中，可以使用光或热输入信号来实现透明度状态的改变。透明度改变材料可以是例如具有透明度改变特性的玻璃、箔或塑料。输入端8连接到控制器10，控制器10将控制信号的输出与经由传感器11执行的采样步骤同步。

在该实施方式中，窗口6由两个电场导体连同涂敷到基板的电致变色材料构成。在使用中，窗口6的光学特性由此可以通过经由输入端8向电场导体施加电压以产生穿过电致变色材料的电场而改变。这种电场的施加改变了电致变色材料的状态，导致透明状态和不透明状态之间的切换。在不透明状态下，通过窗口6的光的透射率降低。相反，控制器6可以施加反向电场以通过将电致变色材料转变为透明或漂白状态来去除不透明的着色。在这种状态下，光以最大强度透过材料。因此，通过切换电致变色材料的状态，可以改变窗口6的透明度。

如上所述，图1a和图1b分别示出了摄像头组件在透明状态下的侧剖视图和正视图。这样，入射光7可以通过窗口6进入组件1并进入镜头4，以供传感器11进行后续采样。同时，一部分入射光7作为反射光9被反射回来，这使得位于镜头4的前部的光学头通过窗口6对载具中的乘客可见，如图1b所示。

相反，图2a和图2b分别示出了摄像头组件在不透明状态下的侧剖视图和正视图。在这种情况下，入射光7基本上被窗口6内的电致变色材料吸收。这导致窗口6采用如图2b所示的深色外观，因为入射光7被吸收并且没有来自镜头4的反射光6被发射。因此，窗口6与壳体2的边界正面5实际上融合在一起。然而，在不透明状态下，传感器11也被阻止接收足够的入射光以产生最佳图像。

在使用中，如图2b所示，控制器10默认控制窗口6使其处于其不透明状态。因此，镜头4通过窗口6对载具中的乘客隐藏。在该第一实施方式中，摄像头模块3在全局快门模式下操作，在全局快门模式中通过同一个时间点在单个步骤在整个传感器11上对图像数据进行采样来生成图像帧。如此，当摄像头模块3被启动时，控制器10通过连续重复图像采样步骤以对传感器11进行曝光并由此产生视频帧序列来产生视频馈送。同时，如图1b所示，控制器10在各个采样步骤的持续时间内将同步控制信号施加到输入端8以将窗口6切换到其透明状态。从而在对各个图像进行采样时增加窗口6的透明度，从而最大化进入镜头4的入射光7，从而提高图像质量。一旦图像数据被采样，窗口6在控制器10的控制下恢复到其不透明状态。

由于各个采样步骤或曝光的持续时间非常短(例如，5毫秒至20毫秒)，因此载具的乘客基本上察觉不到镜头4的前部的存在。这是因为窗口6透明状态以促进图像捕获的时间段同样短暂。因此，对于载具中的乘客来说，切换到透明状态的时间段足够短，以致壳体2的内部看起来被窗户6遮蔽。然而，为了由摄像头模块3本身生成图像数据，入射光7被允许通过窗口，因此摄像头模块3的传感器操作不受影响。

还可以实现摄像头模块在卷帘快门模式下操作的实施方式，在卷帘快门模式下，不是一次捕获整个帧，而是通过在图像传感器11上逐行记录图像帧来采样图像。在这样的设置中，如果在传感器11对光进行采样的持续时间内将整个窗口6切换到透明状态，则可能会出现闪烁效应，因为整体曝光持续时间较长。为了解决这个问题，可以在窗口6中提供多个独立的可切换区域，使得在任何时候切换到透明状态的窗口6的部分被限制在与当时被采样的行相关联的区域。

在这方面，图3a至图4b示出了第二实施方式，其具有以垂直卷帘快门模式操作的摄像头模块3。该实施方式与图1a中描述的实施方式基本相同，除了窗口6设置有水平可切换区域的阵列，水平可切换区域可以在其不透明状态和透明状态之间独立地切换。由控制器10施加到输入端8的控制信号因此可以切换窗口6的线以允许一光带通过以照亮传感器11上框架的一条或更多条相关联的线。

在使用中，控制器10再次默认控制窗口6处于其不透明状态。在卷帘快门模式下的摄像头模块3在将逐行对图像数据进行采样，从传感器11的顶部垂直向下扫描。因此，图像帧由一系列采样步骤生成，各个步骤采样一行直到整个传感器11的图像数据已经被采样。然后对下一个图像帧重复该序列。

继上述之后，图3a和图3b示出了在第一组采样步骤期间第二实施方式的摄像头组件，其中图像数据从传感器11顶部的第一组线111中采样。同时，如图3b所示，在第一组采样步骤中的各个步骤的持续时间内，控制器10向输入端8施加控制信号以将窗口6的第一可切换区域61切换到其透明状态。因此，在与传感器的第一组线111相关联的采样步骤期间，增加第一区域61中窗口6的透明度以将光施加到传感器上的该第一组线111。

在第一组线路111的采样步骤已经完成时，如图4a和图4b所示，控制器10开始对第二组线路112进行采样。在这些后面的采样步骤期间，如图4b所示，在第二组采样步骤的各个步骤的持续时间内，控制器10向输入端8施加控制信号以将窗口6的第二可切换区域62切换到其透明状态。窗口6的第二区域62中的透明度因此增加以在与第二组线112相关联的采样步骤期间将光施加到传感器11上的该第二组线112。

上述过程针对传感器11的剩余线组和窗口6的相关可切换区域继续进行，直到整个帧已经被采样。该过程然后对于更多帧重复。

如在第一实施方式，对于载具中的乘客而言，壳体2的内部看起来被窗口6遮蔽。即，虽然窗口6的可切换区域被制成顺序透明，但切换周期是足够短的，并且区域的大小是足够小的，以至于乘客无法察觉它们的切换。因此，摄像头模块3可以正常操作以生成视频馈送，同时有效地隐藏在窗口6后面。

因此，实施方式有助于在不影响美观、损害用户体验或降低摄像头系统性能的情况下将摄像头组件1集成到内部机动车造型中。

应当理解，以上说明的实施方式仅出于说明的目的而示出应用。在实践中，实施方式可以应用于许多不同的配置，详细的实施方式对于本领域技术人员来说是直接实施的。

例如，应当理解，虽然在上述实施方式中控制器被描述为集成到摄像头组件中，但在其他实施方式中它可以是单独的。

此外，虽然已经结合窗口的水平可切换区域描述了垂直卷帘快门操作，但是应当理解，实施方式可以应用于使用水平卷帘快门操作的摄像头模块。在这样的实施方式中，可切换区域的线可以垂直地提供。

此外，虽然以上示例涉及用于持续操作的机动车摄像头系统，例如驾驶员感知摄像头系统，但是应当理解，可以提供仅间歇使用摄像头的实施方式。例如，可以提供简化的实施方式，其中，摄像头在不使用时可能被窗口遮挡，然后在启动摄像头时窗口可以切换到透明状态，然后在摄像头保持活动时保持在该状态。例如，载具倒车摄像头可能隐藏在窗户后面，并在载具倒车时暴露。这可以允许摄像头单元与载具后部更加分离地融合。

Claims (15)

1.一种摄像头组件，所述摄像头组件包括：

用于在采样步骤中对图像数据进行采样的传感器；

用于将光会聚到所述传感器上的镜头；以及

支撑在所述镜头的前面的用于透射光的窗口，

其中，所述窗口包括用于响应于输入信号而改变通过所述窗口的光的透射率的透明度改变材料。

2.根据权利要求1所述的摄像头组件，其中，所述摄像头组件被构造成在所述采样步骤期间增加通过所述窗口的光的透射率。

3.根据权利要求2所述的摄像头组件，所述摄像头组件还包括用于与所述采样步骤一致地接收输入信号的输入端，并且其中，通过所述窗口的光的透射率响应于所述输入信号的施加而增加。

4.根据权利要求1所述的摄像头组件，响应于所述输入信号的施加，所述透明度改变材料能够在透明状态和不透明状态之间改变。

5.根据权利要求1所述的摄像头组件，其中，所述窗口包括透明度改变材料的多个可控区域，在所述可控区域内，光的透射率能够响应于施加到相应区域的输入信号而改变。

6.根据权利要求5所述的摄像头组件，其中，所述多个可控区域被设置作为多个可控线区域。

7.根据权利要求6所述的摄像头组件，其中，所述传感器被构造成在卷帘快门模式下操作，在所述卷帘快门模式中，在多个采样步骤期间捕获图像，各个采样步骤包括对图像的图像线的图像数据进行采样；并且

其中，各个可控线区域与一条或更多条图像线相关联，并且所述可控线区域与从图像的相应相关联线采样图像数据同步地依次被切换到透明状态。

8.根据权利要求1所述的摄像头组件，其中，所述传感器被构造成在全局快门模式下操作，在所述全局快门模式中，在单个采样步骤期间捕获图像，并且

其中，所述窗口在采样步骤期间与图像数据的采样同步地被切换到透明状态。

9.根据权利要求1所述的摄像头组件，所述摄像头组件还包括：

控制器，所述控制器用于将所述输入信号施加到所述窗口以改变通过所述窗口的光的透射率。

10.根据权利要求9所述的摄像头组件，其中，所述控制器控制所述传感器并将所述输入信号施加到所述窗口，以与所述采样步骤同步地改变通过所述窗口的光的透射率。

11.根据权利要求1所述的摄像头组件，其中，所述摄像头组件是机动车摄像头组件。

12.根据权利要求1所述的摄像头组件，其中，所述透明度改变材料是电致变色材料。

13.根据权利要求11所述的摄像头组件，所述摄像头组件还包括用于向所述窗口施加电场的多个电场导体。

14.根据权利要求1所述的摄像头组件，所述摄像头组件还包括用于封闭所述镜头和所述传感器的壳体，其中，所述窗口位于所述壳体的外表面中，并且其中，所述窗口能够在当所述透明度改变材料处于不透明状态时的伪装状况与当所述透明度改变材料处于透明状态时的暴露状况之间切换。

15.根据权利要求1所述的摄像头组件，其中，所述窗口被设置作为所述镜头的前部元件。

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