TWI745935B - 紅外照明及偵測系統以及用於照明且成像一場景之方法 - Google Patents

紅外照明及偵測系統以及用於照明且成像一場景之方法 Download PDF

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

本發明係關於一種紅外照明及偵測系統，其可包含可發射具有一第一波長之紅外光之一紅外光源。鄰近該紅外光源定位之一可見光源可發射與該所發射之紅外光重疊之可見光。鄰近該紅外光源及該可見光源定位之一紅外偵測器總成可包含一波長敏感濾光器，該波長敏感濾光器可阻擋遠離該第一波長的波長。該紅外偵測器總成可包含可感測該第一波長之光之一感測器。當在不存在該所發射可見光之情況下被人眼觀看到時，該所發射之紅外光可表現為紅色。視情況，該所發射之可見光可足夠亮，以在該紅外光及該可見光一起被人眼觀看到時實質上消除所觀看到之紅色。亦提供減少或消除該所感知紅色之替代方案。

Description

紅外照明及偵測系統以及用於照明且成像一場景之方法
本發明係關於一種適合在一車輛上使用之紅外照明及偵測系統。
現代車輛包含感測器以擷取關於車輛的周圍環境之資料，且可將資料用於事故避免、輔助駕駛應用、自動駕駛應用及其他功能。
100:紅外照明及偵測系統
102:車輛
104:前部
106:前外殼
108:紅外光
110:反射之紅外光
112:側
114:側外殼
116:紅外光
118:反射之紅外光
200:系統
202:紅外光源
204:紅外光
206:高通濾光器
208:經高通濾光之紅外光
210:可見光源
212:可見光
214:輸出光
216:偵測器
218:反射之光
220:電路
222:通信路徑
224:通信路徑
226:通信路徑
302:元件
304:元件
400:紅外照明及偵測系統
402A:紅外光源
402B:紅外光源
402C:紅外光源
402D:紅外光源
410A:第一可見光源
410B:第二可見光源
416:偵測器總成
430:外殼
432A:第一擋光板
432B:第二擋光板
434A:第一透鏡
434B:第二透鏡
530:外殼
536:入射光瞳
538:擋光板
542:角間隙
544:間隙或內凹值
546:成像透鏡
548:第一傾斜角
550:第一印刷電路板
552:第二印刷電路板
600:多LED驅動器電路
602:第一LED驅動器積體電路
604:第二LED驅動器積體電路
606:額外電路
608:額外電路
610:第一輸出
612:第一輸出
614:第二輸出
616:第二輸出
700:方法
702:操作
704:操作
706:操作
708:操作
710:操作
圖1展示根據一些實施例之包含一紅外照明及偵測系統之一車輛之一實例。
圖2展示根據一些實施例之圖1之紅外照明及偵測系統之一實例。
圖3展示根據一些實施例之用於定義可見光源之波長光譜之一色度圖之一實例。
圖4展示根據一些實施例之適合在一紅外照明及偵測系統中使用之一外殼之一實例。
圖5展示根據一些實施例之適合在一紅外照明及偵測系統中使用之一外殼之一側視圖。
圖6A及6B展示根據一些實施例之適合在一紅外照明及偵測系統中使用之一多LED驅動器電路之一實例。
圖7展示根據一些實施例之用於執行紅外照明及偵測之一方法之一實例。
貫穿數個視圖，對應元件符號指示對應部分。圖式中之元件不一定按比例繪製。圖式中所展示之組態僅係實例，且不應被解釋為以任何方式限制所揭示標的物之範疇。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2019年4月19日申請之美國臨時申請案第62/836,260號及2019年5月16日申請之歐洲專利申請案第EP 19 17 4935號之權益，其等之完整內容以引用的方式併入。
存在關於定位於一車輛之一外部上之燈之色彩的政府法規(諸如，SAE J578，即由SAE International定義及頒布之一標準)。通常，對於典型之客車，政府法規要求一車輛之前部上之燈僅發射白光，一車輛之左側及右側上之燈僅發射琥珀色光，且一車輛之後部上之燈僅發射紅光。在世界上不遵守SAE J578標準之其他國家中，其他可見色彩之光在車輛之各個位置均可接受。
一車輛上之現代安全系統可產生車輛的周圍環境之影像，或擷取有關車輛的周圍環境之資料，以用於事故預防及物件避開。此外，自動駕駛或輔助駕駛應用亦可擷取有關車輛的周圍環境之資料。由於政府法規對從車輛發射之波長至多780nm之光提出要求，且對依長於780nm之波長發射之紅外光未提出要求，故使用此紅外光來照明車輛的周圍環境 對於多種應用係有益的。
用紅外光照明車輛的周圍環境具有優點。例如，照明周圍環境而非依靠環境光之反射係有益的，此係因為照明可允許安全系統在夜間操作。使用紅外光進行照明而非用可見光照明係有益的，此係因為紅外光在很大程度上對人眼不可見，且不會給其他車輛駕駛員帶來麻煩。此外，使用特定且相對較窄之波長範圍進行照明及偵測可係有益的，此係因為照明及偵測可在顯著大於周圍陽光中存在之亮度位凖之一亮度位凖下發生。例如，若照明及偵測在以約940nm(或另一合適紅外波長)為中心之一相對窄之紅外波長範圍中發生，則可容易地用足夠功率照明，以壓過由環境陽光或周圍環境中之其他發光元件引起之任何照明效應。此窄頻帶照明及偵測之所需功率可足夠小，以避免損壞眼睛組織或周圍環境中之其他活體組織。
然而，用紅外光照明周圍環境可導致非預期的問題。作為人類視覺之假影，來自紅外光源之發射可被人眼虛假地感知為紅色。具體言之，雖然從周圍環境反射之紅外光之強度可足夠低至人眼不可見，但直接看向紅外光源之觀看者可將光源之相對高強度視為虛假地發出紅色。隨著發射波長增加(且因此，移動更遠離可見光譜之長波長端，通常被認為係約700nm)，虛假效應降低，但仍存在。
因此，簡單地將一紅外源放置於一車輛之前部或側上可係有問題的，此係因為對於人眼而言，此一源將被感知為一紅光，此係政府法規所禁止的。
為克服政府法規所禁止的定位於一車輛外部之一前部或側上之紅外光源被感知為一紅光之問題，可將允許色彩之一可見光源定位為 緊鄰紅外光源，使得從可見光源發射之可見光與從紅外光源發射之紅外光重疊且遮蔽該紅外光。紅外及可見光源一起被人眼感知為具有可見光源之一色彩之一單個發光器。一白色光源可在車輛之一前部上使用。一琥珀色光源可在車輛之側上使用。
圖1展示根據一些實施例之安置於一車輛102上之一紅外照明及偵測系統100之一實例。在圖1中展示為一汽車之車輛102可係任何合適機動車輛，包含一卡車、摩托車、船或其他。
車輛102可採用可基於紅外成像之一自動駕駛特徵、一事故避免特徵及/或一警告特徵之任一者或全部。為使用此等特徵之任一者或全部，車輛102可用紅外光照明其周圍環境的全部或一部分，且用一紅外敏感偵測器偵測反射或散射回至車輛之任何紅外光。
在車輛102之前部104上，一前外殼106可包含：一紅外光源，其用以用紅外光108照明車輛102前方之一區域；一紅外敏感偵測器，其用以收集從車輛102前方之物件反射之紅外光110；及一白光源，其經定位而鄰近於紅外光源以遮蔽紅外光(白光源及IR源在圖1中未展示，但在下文更詳細地描述)。從白光源發射之白光與從紅外光源發射之紅外光重疊，使得白光源及紅外光源一起表現為具有白光源之色彩。白光有效地遮蔽紅外光，使得光源均未表現為紅色，若白光源不存在或自紅外源明顯移位，情況將係表現為紅色。在一些實例中，白光足夠亮，以在所發射之紅外光及所發射之白光一起被人眼觀看到時實質上消除所觀看到之紅色。例如，白光可具有紅外光之一功率之1.5、2、5、10倍大或任何合適值或等於紅外光之一功率之一功率(以瓦特為單位)。
類似地，在車輛102之一側112上，一側外殼114可包含： 一紅外光源，其用以用紅外光116照明車輛102旁邊之一區域；一紅外敏感偵測器，其用以收集從車輛102之旁邊之物件反射之紅外光118及一琥珀色光源，其經定位而鄰近於紅外光源以遮蔽紅外光(琥珀色光源在圖1中未展示，但在下文更詳細地描述)。從琥珀色光源發射之琥珀色光與從紅外光源發射之紅外光重疊，使得琥珀色光源及紅外光源一起表現為具有琥珀色光源之色彩。在一些實例中，琥珀色光足夠亮，以在所發射之紅外光及所發射之白光一起被人眼觀看到時實質上消除所觀看到之紅色。例如，琥珀色光可具有紅外光之一功率之1.5、2、5、10倍大或任何合適值或等於紅外光之一功率之一功率(以瓦特為單位)。
圖2展示根據一些實施例之圖1之紅外照明及偵測系統之一實例。在一些實例中，可見光源可係一白光源，其適合在一車輛之一前部上使用。在其他實例中，可見光源可係一琥珀色光源，其適合在車輛之一側上使用。對於其他應用，亦可使用其他合適色彩，諸如，黃色、綠色、藍色及其他。
系統200可包含一紅外光源202。在一些實例中，紅外光源202可係一發光二極體、一發光二極體陣列或以一指定圖案配置之多個發光二極體。在一些實例中，紅外光源202可包含一發光二極體，該發光二極體具有在940nm之一波長下達到峰值之一發射光譜。在一些實例中，紅外光源202可包含一發光二極體，該發光二極體具有在850nm之一波長下達到峰值之一發射光譜。亦可使用其他波長。由於政府法規對大於780nm之波長未提出要求，故紅外光源202可具有至少部分在780nm以上延伸之一光譜。
紅外光源202可發射紅外光204。
在一些實例中，紅外光源202可將紅外光204發射成一圓錐，使得光錐自車輛向外引導以照明車輛的周圍環境。在一些實例中，圓錐可關於一縱軸旋轉對稱，該縱軸正交於發光二極體之一發射面。在一些實例中，圓錐可經塑形以在一較佳方向上引導更多光，或引導更少光遠離較佳方向。在一些實例中，選用塑形光學器件可根據需要使圓錐變形或塑形。
對於其中紅外光源202包含一或多個發光二極體之實例，所發射之紅外光204之光譜通常在諸如850nm、940nm或其他之一峰值波長下達到峰值，且在遠離峰值波長的波長下減小。在一些實例中，由於政府法規可調節具有小於780nm之波長之光發射，故可期望衰減小於780nm之所發射之紅外光204之波長。
為實現此衰減，一選用高通濾光器206可接收所發射之紅外光204，可諸如透過反射或吸收來衰減小於780nm之波長，且以相對較小衰減或無衰減地傳遞大於780nm之波長，以產生經高通濾光之紅外光208。在一些實例中，高通濾光器206可具有在780nm下或在780nm附近之一截止波長。在一些實例中，截止波長可經移動更接近紅外光源202之峰值波長，諸如在780nm與峰值波長之間，使得高通濾光器206阻擋小於780nm之波長，且可視情況阻擋780nm與截止波長之間之額外波長。
在一些實例中，選用高通濾光器206可形成為被放置於所發射之紅外光204之光學路徑中之一獨立光學元件。在一些實例中，選用高通濾光器206可形成為附接至一外殼或與一外殼成一體之一蓋。在一些此等實例中，獨立光學元件可形成為一大體上平面元件，相對於所發射之紅外光204以垂直入射或一相對低入射角放置。在其他此等實例中，獨立 光學元件可係一大體上平面元件，相對於所發射之紅外光204以一相對高入射角，諸如45度放置。藉由以此方式配置選用高通濾光器206，高通濾光器206亦可用作一波長敏感光束分離器，其可折疊可見光以直接在經高通濾光之紅外光208之光學路徑的頂部上傳播。在又其他實例中，選用高通濾光器206可形成為在所發射之紅外光204之光學路徑上之一或多個現有光學元件上之一薄膜塗層，諸如在一外殼之一內表面上之一塗層。
系統200可包含一可見光源210。在一些實例中，可見光源210可係一發光二極體、一發光二極體陣列或以一指定圖案配置之多個發光二極體。在一些實例中，可見光源210可產生白光或琥珀色光。
存在指定可見光源210之波長光譜之政府法規。政府法規依靠一明確定義之色度圖，其係用於指定色彩之一公認標準。通常，可見光譜之單波長色彩分佈在色度圖之一周邊周圍，其中紅色定位於右下角，紫色定位於左下角，且綠色定位於左上部分。混合波長之色彩定位於色度圖之內部中，其中白光定位成靠近中心。
圖3展示根據一些實施例之用於定義可見光源之波長光譜之一色度圖之一實例。圖3之圖僅係一種定義可見光源之波長光譜之方式；亦可使用其他合適定義。
指定色度圖之一部分之一便捷方式係透過(xy)平面中之方程式集合，其中各方程式具有定義圖上之一條線之解之一軌跡，且線相交以指定一特定區域。
對於發射白光且因此適合在一車輛之前部上使用之可見光源，合適光譜由落在一色度圖之以下邊界內之一色度定義：x=0.31； x=0.50；y=0.15+0.64x；y=0.05+0.75x；y=0.44；及y=0.38。
此等邊界內之區域由元件302表示。
作為一替代定義，白光源可發射對應於來自在CIE照明體A(2854K)與CIE照明體B(5000K)之間之一色溫下操作之一黑體源之光之光。
對於發射琥珀色光且因此適合在一車輛之側上使用之可見光源，合適光譜由落在一色度圖之以下邊界內之一色度定義：y=0.39；y=0.79-0.67x；及y=x-0.12。
此等邊界內之區域由元件304表示。
以上方程式組指定由可見光源210產生之可見光212之色彩。應注意，可見光譜之外之光(其包含由紅外光源產生之紅外光)不影響色度圖上之一位置。另外，由於紅外光與可見光重合，故上述方程式組亦應指定組合之可見光及紅外光之色彩，作為輸出光214(圖2)。
再次參考圖2，在一些實例中，可見光源210可將可見光212發射成圓錐，使得可見光212之圓錐與所發射之紅外光204之圓錐重疊，或，若存在高通濾光器206，則與經高通濾光之紅外光208之圓錐重疊。
為完成此重疊，可見光源210可經定位而鄰近於紅外光源202，其中兩個光源在大體上相同之方向上發射光。可見光源210與紅外光源202之間之離距可在1mm、2mm、5mm、10mm、20mm或另一合適值內。一般而言，間隔應足夠使得直接看向光源之觀察者僅看到可見光源210；紅外光源202產生之紅色輝光應明顯地被可見光源210之亮度遮蓋。
作為一替代，可見光源210及/或紅外光源202可包含多個光產生元件。在一特定實例中，可見光源210可包含彼此水平分離之兩個光產生元件，且紅外光源202可包含兩個光產生元件，其中可見光源210之各光產生元件定位於可見光源210之各自光產生元件之上方及下方。
作為將光源放置成彼此靠近之一替代或除了將光源放置成彼此靠近之外，一選用光束分離器可將可見光及紅外光組合，使得其等完全或實質上完全重合。例如，光束分離器可重導引輸出光束，使得可見光源210與紅外光源202之間之離距可有效地減小為零。
光束分離器可包含具有一波長敏感塗層之一獨立元件。在一些實例中，此光束分離器之功能可與上述高通濾光器之功能組合，其中光束分離器包含執行高通濾光及光束組合之單獨塗層，或光束分離器包含執行兩項任務之一單個塗層。作為一具體實例中，光束分離器可係一45度入射分離器，其具有用於紅外光之一傳輸路徑及用於可見光之一反射路徑，或用於可見光之一傳輸路徑及用於紅外光之一反射路徑。
作為一替代，一選用光導可將光從一個光源導引至接近另一光源之一區域，使得可見光及紅外光表現為從相同位置出射。
系統200可包含對紅外光源202之波長敏感之偵測器216。 偵測器216可感測從車輛周圍之物件反射之光218。在一些實例中，偵測器216可係一多像素感測器，其可產生表示車輛的周圍環境之一視訊影像(或循序靜態影像)之資料。對於此等實例，系統200可另外包含成像光學器件(未展示)，該等成像光學器件在偵測器216上形成車輛的周圍環境之一影像。在其他實例中，偵測器216可係僅偵測照射偵測器216之紅外光之量之一單像素偵測器。在一些實例中，系統可視情況包含一波長敏感濾光器，該波長敏感濾光器可將可見光濾除而無法到達偵測器216。在一些實例中，此濾光器可與高通濾光器206組合，使得高通濾光器206對從紅外光源202發射之紅外光204及從車輛周圍之物件返回之反射光218兩者進行濾光。
系統200可包含電路220，該電路220經由通信路徑222耦合至紅外光源220，經由通信路徑224耦合至可見光源210，且經由通信路徑226耦合至偵測器216(例如，一紅外偵測器)。電路220可向光源提供電力且可解譯通信路徑226上之一信號以根據需要在車輛中之一或多個顯示器上顯示影像。
系統200可視情況包含擋板，該擋板可使偵測器與光源光學隔離。擋板可包含呈可圍繞偵測器及/或源之全部或一部分之合適形狀之一或多個吸收器或散射器。
圖4展示根據一些實施例之適合在一紅外照明及偵測系統400中使用之一外殼430之一實例。圖4之外殼430僅係一合適外殼之一個具體實例；亦可使用其他組態。
一偵測器總成416可定位於外殼430之一中心處。偵測器總成416可包含一成像透鏡及定位於該成像透鏡之一焦平面處或附近之一多 像素感測器。在一些實例中，可選擇成像透鏡之焦距及元件間隔，以在感測器上形成距外殼至多三米之物件之一影像。其他焦距亦可用於使處於其他距離的物件成像。在一些實例中，成像透鏡可由聚碳酸酯形成。在其他實例中，成像透鏡可由玻璃或由另一種合適光學材料形成。
一第一對紅外光源402A、402B可定位至偵測器總成416之左側，且一第二對紅外光源402C、402D可定位至偵測器總成416之右側。在一些實例中，第一對中之一個光源402A可定位於第一對中之另一光源402B正上方。在一些實例中，第二對中之一個光源402C可定位於第二對中之另一光源402C正上方。在一些實例中，所有四個紅外光源402A至402D具有相同發射光譜。在其他實例中，一個紅外光源可具有與另一紅外光源不同之一發射光譜。在一些實例中，感測器可在紅外光源402A至402D之發射光譜中之波長下回應。在一些實例中，感測器可在紅外光源402A至402D之發射光譜之一峰值波長下回應。
一第一可見光源410A可定位至偵測器總成416之左側，在第一對紅外光源402A、402B之間。在操作期間，從第一可見光源410A發射之可見光可壓倒或壓過來自第一對紅外光源402A、402B之任何所感知紅色。
一第二可見光源410B可定位至偵測器總成416之右側，在第二對紅外光源402C、402D之間。在操作期間，從第二可見光源410B發射之可見光可壓倒或壓過來自第二對紅外光源402C、402D之任何所感知紅色。
一第一透鏡434A可被放置於第一對紅外光源402A、402B與第一可見光源410A之間。第一透鏡434A可修改來自光源之角度發射圖 案。在一些實例中，第一透鏡434A可係一負透鏡，其可加寬來自光源之角度發射圖案。在一些實例中，第一透鏡434A可係變形的，使得第一透鏡434A可將一第一加寬因子賦予至沿水平方向之發射圖案，且將不同於第一加寬因子之一第二加寬因子賦予至沿垂直方向之發射圖案。在一些實例中，第一透鏡434A之全部或一部分可視情況磨砂(frosted)，使得所發射之光在離開第一透鏡434A時可成角度地散射。
第二透鏡434B可被放置於第二對紅外光源402C、402D及第一可見光源410B上方。第二透鏡434B可以與第一透鏡434A相同之方式起作用。
一第一擋光板432A可從外殼430向外延伸以選擇性地阻擋從第一對紅外光源402A、402B及第一可見光源410A發射之光到達偵測器總成416中之感測器。在一些實例中，第一擋光板432A可與外殼430單體地形成，且塑形為外殼材料中之一突起。
一第二擋光板432B可從外殼430向外延伸以選擇性地阻擋從第二對紅外光源402C、402D及第二可見光源410B發射之光到達偵測器總成416中之感測器。在一些實例中，第二擋光板432B可與外殼430單體地形成，且塑形為外殼材料中之一突起。
在一些實例中，第一擋光板432A及第二擋光板432B可形成為光學散射器，其等可將一角度隨機性賦予至離開散射表面之光。散射元件可具有適合於散射任何入射可見光或紅外光之一指定表面粗糙度。在一些實例中，第一擋光板432A及第二擋光板432B可形成為朗伯散射器，其等可以由朗伯餘弦定律描述之一角分佈散射入射光。在其他實例中，第一擋光板432A及第二擋光板432B可由吸收材料形成，該吸收材料可吸收 而非散射入射光。
圖5展示根據一些實施例之適合在一紅外照明及偵測系統中使用之一外殼530之一側視圖。外殼530僅係一合適外殼之一個具體實例；亦可使用其他組態。
外殼530可用作一散熱器，且可機械地支撐系統之照明及偵測元件。
在圖5之最上部分展示之一成像透鏡546可具有一入射光瞳536。在一些實例中，入射光瞳536可與成像透鏡546之一縱軸與成像透鏡546之一入射面(例如，面向外殼530之一外部之表面)之間之一交點重合。在其他實例中，入射光瞳536可在該交點上方或下方。
在圖5之實例中，擋光板538可由一散射或吸收材料形成，且可視情況與外殼530分開形成。
照明元件及光擋板538可相對於入射光瞳536之一平面內凹，以留下遠離成像透鏡546之縱軸與成像透鏡546之入射光瞳536之間之一交點之一角間隙542。在一些實例中，角間隙542可係十度，可在八度與十二度之間，或可係任何合適角間隙。
在一些實例中，第一組照明元件可相對於入射光瞳536之平面以一第一傾斜角548傾斜，使得當可見光及紅外光傳播遠離外殼530時，可見光線束及紅外光線束之一中心以等於第一傾斜角548之一角度遠離成像透鏡之縱軸傳播。在一些實例中，第一傾斜角548可係十度，可在八度與十二度之間，或可係任何合適角度。第二組照明元件可類似地以等於第一傾斜角548但具有與第一傾斜角548相反符號之一第二傾斜角傾斜。第一組照明元件可安裝在一第一印刷電路板550上。第二組照明元件 可安裝在一第二印刷電路板552上。各可見光線束及紅外光線束之中心正交於光線束自其傳播之印刷電路板。
在一些實例中，蓋之一高度可相對於對應擋光板538進一步內凹達一間隙或內凹值544。在一些實例中，內凹值544可等於1mm，但亦可使用其他合適值。
在一特定實例中，四個紅外光源一起可照明水平方向上170度及垂直方向上120度之一視場，在角視場內具有72%之一強度均勻性。此僅係一個數字實例；亦可使用其他合適值及效能度量。
成像透鏡546可係透明的(例如，具有一光滑、非散射表面)。外殼530可提供在成像透鏡546與感測器(未展示)之間延伸之一腔(未展示)。腔可具有一磨砂表面，使得穿過成像透鏡546且照射磨砂表面之光將散射而非鏡面反射。此散射可降低照射表面之一光線將被重導引至感測器上之可能性。
一偵測器總成或攝影機可包含成像透鏡546、一多像素感測器及在成像透鏡與感測器之間延伸之一選用磨砂腔。在一特定實例中，可選擇成像透鏡之焦距及元件間距，使得成像透鏡在感測器上形成距外殼530至多3米之物件之一影像。可用從紅外光源發射之光照明物件。
一紅外光學模組可包含紅外光源或紅外LED、一視情況遮掩之內部及可阻擋光譜之一可見光部分且使光譜之一紅外部分通過之一選用波長濾光器。在一些實例中，波長濾光器可係具有在780nm或大於780nm之波長下之一濾光器邊緣之一高通濾光器。
圖6A及6B展示根據一些實施例之適合在一紅外照明及偵測系統中使用之一多LED驅動器電路600之一實例。圖6A及圖6B之組態僅 係用於此一多LED驅動器電路之一個組態；亦可使用其他組態。除使用多個LED之其他系統之外，圖6A及6B之組態亦適合在上述紅外照明及偵測系統中使用。
多LED驅動器電路600可包含一第一LED驅動器積體電路602，該第一LED驅動器積體電路602可給一或多個紅外LED供電，諸如上述紅外光源。電路600可包含額外電路606以向第一LED驅動器積體電路602提供輸入、輸出及電力。額外電路606可將第一輸出610、612引導至紅外光源或若干紅外光源以給紅外LED或若干紅外LED供電。
多LED驅動器電路600可包含與第一LED驅動器積體電路602分開之一第二LED驅動器積體電路604。第二LED驅動器積體電路604可給一或多個可見光LED(諸如上述可見光源)供電。電路600可包含額外電路608以向第二LED驅動器積體電路604提供輸入、輸出及電力。額外電路608可將第二輸出614、616引導至可見光源或若干可見光源以給可見光LED或若干可見光LED供電。在一些實例中，第二LED驅動器積體電路604可給一或多個琥珀色LED供電。在一些實例中，第二LED驅動器積體電路604可給一或多個白光LED供電。
在一些實例中，可在一電路板上形成多LED驅動器電路600，其中第一LED驅動器積體電路602及第二LED驅動器積體電路604形成為定位於電路板上的離散積體電路晶片。
圖7展示根據一些實施例之用於執行紅外照明及偵測之一方法700之一實例。方法700可由上述任何系統或在其他合適系統上執行。方法700僅係用於執行紅外照明及偵測之一方法之一個實例；亦可使用其他合適方法。
在操作702，系統可用一紅外光源發射具有一第一波長之紅外光。
在操作704，系統可用鄰近紅外光源定位之一可見光源發射與所發射之紅外光重疊之可見光。
在操作706，系統可收集從附近物件反射之來自紅外光源及可見光源之光作為所收集光。
在操作708，系統可用一波長敏感濾光器阻擋遠離第一波長之所收集光之波長以形成經濾光光。
在操作710處，系統可用鄰近紅外光源及可見光源定位之一感測器來感測經濾光光。
在一些實例中，一種紅外照明及偵測系統可包含經組態以感測一第一波長之光之一紅外偵測器總成。紅外偵測器總成可將一縱軸定義為從紅外偵測器總成之一感測器之約一中心延伸穿過紅外偵測器總成之一透鏡之約一中心。紅外偵測器總成可將一第一平面定義為實質上正交於縱軸且穿過縱軸與紅外偵測器總成之透鏡之一表面的一交點。紅外偵測器總成可完全安置於第一平面之第一側上。耦合至紅外偵測器總成之一外殼可完全安置於第一平面之第一側上。一第一組發光二極體(LED)可耦合至外殼。第一組LED可完全安置於第一平面之第一側上。第一組LED中之各LED可從第一平面之第一側發射光至第一平面之一第二側。第一組LED中之各LED可具有實質上平行於相對於第一平面成角度之一第二平面的一發射表面。第一組LED可包含一第一紅外LED，該第一紅外LED可發射具有實質上包含第一波長之一光譜之光。第一組LED可包含一第一可見光LED，該第一可見光LED可發射具有實質上不包含第一波長之一光譜之 光。
在一些實例中，一第一電路板可機械地支撐第一組LED且給其等供電。
在一些實例中，第一電路板可定位於實質上平行於第二平面之一平面中。
在一些實例中，第一電路板可調變第一紅外LED。例如，第一電路板可使紅外LED閃爍，定期或不定期地電力開啟及電力關閉，在一第一功率(其可包含零)及一第二功率之間循環，電力開啟達針對一紅外影像之曝光之持續時間且此後電力關閉，及/或在紅外光上編碼資料。亦可使用其他合適調變。
在一些實例中，一第一擋光板可安置於紅外偵測器總成與第一組LED之間，完全安置於第一平面之第一側上且與第一平面間隔開，且經配置以防止由第一組LED發射之光直接進入紅外偵測器總成。
在一些實例中，紅外偵測器總成可包含一波長敏感濾光器，該波長敏感濾光器可阻擋遠離第一波長的波長之光。
在一些實例中，紅外偵測器總成可包含具有大於或等於約780nm之一濾光器邊緣波長之一高通濾光器，使得小於約濾光器邊緣波長的波長之光可被實質上阻擋，且大於濾光器邊緣波長的波長之光可被實質上引導至感測器上。
在一些實例中，感測器可係定位於透鏡之一焦平面處或附近之一多像素感測器。
在一些實例中，感測器可係一多像素感測器，其與透鏡間隔開以在多像素感測器上形成距外殼至多約三米之物件之一影像。
在一些實例中，第一組LED可進一步包含一第二紅外LED，該第二紅外LED可發射具有包含第一波長之一光譜之光。第一可見光LED可定位於第一紅外LED與第二紅外LED之間。一第一變形透鏡可在角度上加寬從紅外LED及第二紅外LED發射之紅外光。
在一些實例中，一第二組LED可耦合至外殼，使得紅外偵測器總成定位於第一組LED與第二組LED之間。第二組LED可完全安置於第一平面之第一側上。第二組LED中之各LED可從第一平面之第一側發射光至第一平面之第二側。第二組LED中之各LED可具有實質上平行於相對於第一平面成角度且相對於第二平面成角度之一第三平面的一發射表面。第二組LED可包含一第三紅外LED，該第三紅外LED可發射具有實質上包含第一波長之一光譜之光。第二組LED可包含一第二可見光LED，該第二可見光LED可發射具有實質上不包含第一波長之一光譜之光。
在一些實例中，一第二電路板可機械地支撐第二組LED且給其等供電。
在一些實例中，第二電路板可定位於實質上平行於第三平面之一平面中。
在一些實例中，第一平面及第二平面可成角度分開達一第一角度。第一平面及第三平面可成角度分開達一第二角度。第二角度可實質上等於第一角度。
在一些實例中，第一平面及第二平面可成角度分開達一第一角度。第一平面及第三平面可成角度分開達一第二角度。第一角度及第二角度可分別在約八度與約十二度之間。
在一些實例中，一種用於照明一場景且使其成像之方法可 包含：用安置於一第一電路板上的一第一紅外發光二極體(LED)及一第二紅外LED產生第一紅外光。該方法可進一步包含用一第一變形透鏡使第一紅外光成角度地加寬以產生第一經加寬紅外光。該方法可進一步包含用安置於第一電路板上的一第一可見光LED產生第一可見光。該方法可進一步包含用安置於一第二電路板上的一第三紅外LED及一第四紅外LED產生第二紅外光，第二電路板相對於第一電路板成角度。該方法可進一步包含用一第二變形透鏡使第二紅外光成角度地加寬以產生第二經加寬紅外光。該方法可進一步包含用安置於第二電路板上的一第二可見光LED產生第二可見光。該方法可進一步包含將第一經加寬紅外光、第二經加寬紅外光、第一可見光及第二可見光引導朝向一場景作為照明光。該方法可進一步包含從場景反射至少一些照明光以形成反射光。該方法可進一步包含用一透鏡收集至少一些反射光以形成所收集光。該方法可進一步包含用一波長敏感濾光器對所收集光進行光譜濾光以阻擋遠離一第一紅外波長的波長以形成經光譜濾光之光。該方法可進一步包含用一多像素感測器偵測經光譜濾光之光以形成對應於場景之影像資料，該多像素感測器相對於第一電路板及第二電路板兩者成角度。
在一些實例中，一種紅外照明及偵測系統可包含可感測一第一波長之光之一紅外偵測器總成。紅外偵測器總成可將一縱軸定義為從紅外偵測器總成之一多像素感測器之約一中心延伸穿過紅外偵測器總成之一透鏡之約一中心。紅外偵測器總成可將一第一平面定義為實質上正交於縱軸且穿過縱軸與紅外偵測器總成之透鏡之一表面的一交點。紅外偵測器總成可完全安置於第一平面之一第一側上。紅外偵測器總成可包含具有大於或等於780nm之一濾光器邊緣波長之一高通濾光器。小於濾光器邊緣 波長的波長之光可被阻擋，且大於濾光器邊緣波長的波長之光可被引導至多像素感測器上。耦合至紅外偵測器總成之一外殼可完全安置於第一平面之第一側上。一第一組發光二極體(LED)可耦合至外殼。第一組LED可完全安置於第一平面之第一側上。第一組LED中之各LED可從第一平面之第一側發射光至第一平面之一第二側。第一組LED中之各LED可具有實質上平行於相對於第一平面成角度之一第二平面的一發射表面。第一組LED可包含一第一紅外LED及一第二紅外LED，其等可發射具有實質上包含第一波長之一光譜之光。第一組LED可包含一第一可見光LED，該第一可見光LED可發射具有實質上不包含第一波長之一光譜之光。一第一電路板可機械地支撐第一組LED且給其等供電。第一電路板可定位於實質上平行於第二平面之一平面中。一第二組LED可耦合至外殼，使得紅外偵測器總成定位於第一組LED與第二組LED之間。第二組LED可完全安置於第一平面之第一側上。第二組LED中之各LED可從第一平面之第一側發射光至第一平面之一第二側。第二組LED中之各LED可具有實質上平行於相對於第一平面成角度且相對於第二平面成角度之一第三平面的一發射表面。第二組LED可包含一第三紅外LED及一第四紅外LED，其等可發射具有實質上包含第一波長之一光譜之光。第二組LED可包含一第二可見光LED，該第二可見光LED可發射具有實質上不包含第一波長之一光譜之光。一第二電路板可機械地支撐第二組LED且給其等供電。第二電路板可定位於實質上平行於第三平面之一平面中。
在一些實例中，第一平面及第二平面可成角度分開達一第一角度。第一平面及第三平面可成角度分開達一第二角度。第二角度可實質上等於第一角度。
在一些實例中，第一平面及第二平面可成角度分開達一第一角度。第一平面及第三平面可成角度分開達一第二角度。第一角度及第二角度可分別在約八度與約十二度之間。
在一些實例中，一第一擋光板可安置於紅外偵測器總成與第一組LED之間，完全安置於第一平面之第一側上且與第一平面間隔開，且經配置以防止由第一組LED發射之光直接進入紅外偵測器總成。一第二擋光板可安置於紅外偵測器總成與第二組LED之間，完全安置於第一平面之第一側上且與第一平面間隔開，且經配置以防止由第二組LED發射之光直接進入紅外偵測器總成。
在一些實例中，一第一變形透鏡可在角度上加寬從第一紅外LED及第二紅外LED發射之紅外光。一第二變形透鏡可在角度上加寬從第三紅外LED及第四紅外LED發射之紅外光。
儘管本文中已展示及描述本發明標的物之較佳實施例，但對於熟習此項技術者顯而易見的是，此等實施例僅藉由實例提供。在不背離所揭示之標的物之情況下，在閱讀及理解本文中提供之材料之後，熟習此項技術者將想到許多變化、改變及替代。應理解，在實踐標的物之各種實施例時，可採用本文中所述之所揭示標的物之實施例之各種替代方案。以下發明申請專利範圍旨在定義所揭示標的物之範疇，且由此涵蓋此等發明申請專利範圍之範疇及其等之等效物內之方法及結構。
530:外殼
536:入射光瞳
538:擋光板
542:角間隙
544:間隙或內凹值
546:成像透鏡
548:第一傾斜角
550:第一印刷電路板
552:第二印刷電路板

Claims (20)

  1. 一種紅外照明及偵測系統，其包括： 一紅外偵測器總成，其經組態以感測器一第一波長之光， 該紅外偵測器總成將一縱軸定義為從該紅外偵測器總成之一感測器之約一中心延伸穿過該紅外偵測器總成之一透鏡之約一中心， 該紅外偵測器總成將一第一平面定義為實質上正交於該縱軸且穿過該縱軸與該紅外偵測器總成之該透鏡之一表面的一交點， 該紅外偵測器總成完全安置於該第一平面之一第一側上； 一外殼，其耦合至該紅外偵測器總成，且完全安置於該第一平面之該第一側上；及 一第一組發光二極體(LED)，其等耦合至該外殼， 該第一組LED完全安置於該第一平面之該第一側上， 該第一組LED中之各LED經組態以從該第一平面之該第一側發射光至該第一平面之一第二側， 該第一組LED中之各LED具有實質上平行於相對於第一平面成角度之一第二平面的一發射表面， 該第一組LED包含一第一紅外LED，該第一紅外LED經組態以發射具有實質上包含該第一波長之一光譜之光， 第一組LED包含一第一可見光LED，該第一可見光LED經組態以發射具有實質上不包含該第一波長之一光譜之光。
  2. 如請求項1之系統，其進一步包括一第一電路板，該第一電路板經組態以機械地支撐該第一組LED且給其等供電。
  3. 如請求項2之系統，其中該第一電路板定位於實質上平行於該第二平面之一平面中。
  4. 如請求項2之系統，其中該第一電路板經進一步組態以調變該第一紅外LED。
  5. 如請求項1之系統，其進一步包括一第一擋光板，該擋光板係： 安置於該紅外偵測器總成與該第一組LED之間， 完全安置於該第一平面之該第一側上且與該第一平面間隔開，及 經配置以防止由該第一組LED發射之光直接進入該紅外偵測器總成。
  6. 如請求項1之系統，其中該紅外偵測器總成包含一波長敏感濾光器，該波長敏感濾光器經組態以阻擋遠離該第一波長的波長之光。
  7. 如請求項1之系統，其中該紅外偵測器總成包含具有大於或等於約780 nm之一濾光器邊緣波長之一高通濾光器，使得小於約該濾光器邊緣波長的波長之光被實質上阻擋，且大於該濾光器邊緣波長的波長之光被實質上引導至該感測器上。
  8. 如請求項1之系統，其中該感測器係定位於該透鏡之一焦平面處或附近之一多像素感測器。
  9. 如請求項1之系統，其中該感測器係一多像素感測器，其與該透鏡間隔開以在該多像素感測器上形成距該外殼至多約三米之物件之一影像。
  10. 如請求項1之系統，其中： 該第一組LED進一步包含一第二紅外LED，該第二紅外LED經組態以發射具有包含該第一波長之一光譜之光；及 該第一可見光LED定位於該第一紅外LED與該第二紅外LED之間；及 進一步包括一第一變形透鏡，該第一變形透鏡經組態以在角度上加寬從紅外LED及該第二紅外LED發射之該紅外光。
  11. 如請求項1之系統，其進一步包括一第二組LED，該第二組LED耦合至該外殼，使得該紅外偵測器總成定位於該第一組LED與該第二組LED之間， 該第二組LED完全安置於該第一平面之該第一側上， 該第二組LED中之各LED經組態以從第一平面之該第一側發射光至該第一平面之該第二側， 該第二組LED中之各LED具有實質上平行於相對於該第一平面成角度且相對於該第二平面成角度之一第三平面的一發射表面， 該第二組LED包含一第三紅外LED，該第三紅外LED經組態以發射具有實質上包含該第一波長之一光譜之光， 該第二組LED包含一第二可見光LED，該第二可見光LED經組態以發射具有實質上不包含該第一波長之一光譜之光。
  12. 如請求項11之系統，其進一步包括一第二電路板，該第二電路板經組態以機械地支撐該第二組LED且給其等供電，該第二電路板定位於實質上平行於該第三平面之一平面中。
  13. 如請求項11之系統，其中： 該第一平面及該第二平面成角度分開達一第一角度； 該第一平面及該第三平面成角度分開達一第二角度；及 該第二角度實質上等於該第一角度。
  14. 如請求項11之系統，其中： 該第一平面及該第二平面成角度分開達一第一角度； 該第一平面及該第三平面成角度分開達一第二角度；及 該第一角度及該第二角度分別在約八度與約十二度之間。
  15. 一種用於照明一場景且使其成像之方法，該方法包括： 用安置於一第一電路板上的一第一紅外發光二極體(LED)及一第二紅外LED產生第一紅外光； 用一第一變形透鏡使該第一紅外光成角度地加寬以產生第一經加寬紅外光； 用安置於該第一電路板上的一第一可見光LED產生第一可見光； 用安置於一第二電路板上的一第三紅外LED及一第四紅外LED產生第二紅外光，該第二電路板相對於該第一電路板成角度； 用一第二變形透鏡使該第二紅外光成角度地加寬以產生第二經加寬紅外光； 用安置於該第二電路板上的一第二可見光LED產生第二可見光； 將該第一經加寬紅外光、該第二經加寬紅外光、該第一可見光及該第二可見光引導朝向一場景作為照明光； 從該場景反射該照明光之至少一些以形成反射光； 用一透鏡收集該反射光之至少一些以形成所收集光； 用一波長敏感濾光器對該所收集光進行光譜濾光以阻擋遠離一第一紅外波長的波長以形成經光譜濾光之光；及 用一多像素感測器偵測該經光譜濾光之光以形成對應於該場景之影像資料，該多像素感測器相對於該第一電路板及該第二電路板兩者成角度。
  16. 一種紅外照明及偵測系統，其包括： 一紅外偵測器總成，其經組態以感測一第一波長之光， 該紅外偵測器總成將一縱軸定義為從該紅外偵測器總成之一多像素感測器之約一中心延伸穿過該紅外偵測器總成之一透鏡之約一中心， 該紅外偵測器總成將一第一平面定義為實質上正交於該縱軸且穿過該縱軸與該紅外偵測器總成之該透鏡之一表面的一交點， 該紅外偵測器總成完全安置於該第一平面之一第一側上， 該紅外偵測器總成包含具有大於或等於780 nm之一濾光器邊緣波長之一高通濾光器，使得小於該濾光器邊緣波長的波長之光被阻擋，且大於該濾光器邊緣波長的波長之光被引導至該多像素感測器上； 一外殼，其耦合至該紅外偵測器總成，且完全安置於該第一平面之該第一側上； 一第一組發光二極體(LED)，其等耦合至該外殼， 該第一組LED完全安置於該第一平面之該第一側上， 該第一組LED中之各LED經組態以從該第一平面之該第一側發射光至該第一平面之一第二側， 該第一組LED中之各LED具有實質上平行於相對於第一平面成角度之一第二平面的一發射表面， 該第一組LED包含一第一紅外LED及一第二紅外LED，其等經組態以發射具有實質上包含該第一波長之一光譜之光， 該第一組LED包含一第一可見光LED，該第一可見光LED經組態以發射具有實質上不包含該第一波長之一光譜之光；及 一第一電路板，經組態以機械地支撐該第一組LED且給其等供電，該第一電路板定位於與該第二平面實質上平行之一平面中； 一第二組LED，其等耦合至該外殼，使得該紅外偵測器總成定位於該第一組LED與該第二組LED之間， 該第二組LED完全安置於該第一平面之該第一側上， 該第二組LED中之各LED經組態以從該第一平面之該第一側發射光至該第一平面之一第二側， 該第二組LED中之各LED具有實質上平行於相對於該第一平面成角度且相對於該第二平面成角度之一第三平面的一發射表面， 該第二組LED包含一第三紅外LED及一第四紅外LED，其等經組態以發射具有實質上包含該第一波長之一光譜之光， 該第二組LED包含一第二可見光LED，該第二可見光LED經組態以發射具有實質上不包含該第一波長之一光譜之光； 一第二電路板，其經組態以機械地支撐該第二組LED且給其等供電，該第二電路板定位於與該第三平面實質上平行之一平面中。
  17. 如請求項16之系統，其中： 該第一平面及該第二平面成角度分開達一第一角度； 該第一平面及該第三平面成角度分開達一第二角度；及 該第二角度實質上等於該第一角度。
  18. 如請求項16之系統，其中： 該第一平面及該第二平面成角度分開達一第一角度； 該第一平面及該第三平面成角度分開達一第二角度；及 該第一角度及該第二角度分別在約八度與約十二度之間。
  19. 如請求項16之系統，其進一步包括： 一第一擋光板，其安置於該紅外偵測器總成與該第一組LED之間，完全安置於該第一平面之該第一側上且與該第一平面間隔開，且經配置以防止由該第一組LED發射之光直接進入該紅外偵測器總成；及 一第二擋光板，其安置於該紅外偵測器總成與該第二組LED之間，完全安置於該第一平面之該第一側上且與該第一平面間隔開，且經配置以防止由該第二組LED發射之光直接進入該紅外偵測器總成。
  20. 如請求項16之系統，其進一步包括： 一第一變形透鏡，其經組態以在角度上加寬從該第一紅外LED及該第二紅外LED發射之該紅外光；及 一第二變形透鏡，其經組態以在角度上加寬從該第三紅外LED及該第四紅外LED發射之該紅外光。
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