[发明专利]车辆光学传感器系统

说明书

适于通过车辆(10)的窗口(12)操作的光学传感器系统(20)包括透镜(24)、多个光电器件(28)和光学器件(40)。透镜(24)被配置用于将来自视场(22)的光向焦平面(26)引导。多个光电器件(28)靠近焦平面(26)放置。多个光电器件(28)包括可操作用于检测来自视场(22)的第一部分(34)的图像的第一光电器件(28A)，以及可操作用于检测来自视场(22)中与第一部分(34)不同的第二部分(36)的图像的第二光电器件(28B)。光学器件(40)被配置用于将来自视场(22)外的光向第二部分(36)引导。

技术领域

本公开一般涉及车辆光学传感器系统，尤其涉及带有通过共用透镜接收图像的多个光电器件和扩展透镜有效视场的光学器件的光学传感器系统。

背景技术

光学传感器系统经常被用在汽车和其他车辆中，来提供车辆周围区域的图像。在某些情况中，这些图像会被各种车辆预警和控制系统使用。以前视光学传感器系统为例，由传感器提供的图像可以作为避撞系统、车道偏离检测、行进碰撞预警、侧向预警、自适应巡航控制、夜视、前照灯控制、雨水传感系统等的输入。典型地，前视光学传感器系统位于挡风玻璃后、靠近后视镜，以获得与驾驶员的视野类似的前路视野。光学传感器系统还可以被用来观测车辆后面的区域，用于倒车、拖车、后部碰撞警告、和后部盲区预警系统。另外，光学传感器系统还可用于确定乘员位置，用于约束系统、后座乘员监视、或者安全和入侵检测系统。光学传感器系统的其他示例包括光学检测挡风玻璃上存在水分(如雨滴或凝结)的雨水传感器，确定车辆外部环境照明条件的环境光传感器，因此例如，车辆内显示器的亮度可以在不同的环境照明条件期间改变为容易观看。

每个这些车辆预警或控制系统的各个传感器系统的成本加上将多个光学传感器系统有效封装在车辆中的挑战使得期望使用单个传感器系统来为多个车辆预警和控制系统提供图像或信号。不幸的是，由于对于每一个车辆预警和控制系统特定的感光度、光谱灵敏度、以及视场要求，在采用单个光学传感器系统时性能会存在折衷。这种性能折衷预先阻碍了每一个车辆预警和控制系统的最优性能。

例如，夜视系统可能需要高感光度的光学传感器系统，这是因为需要在极低的有源照明下远距离感测物体的对比度。相反，车道偏离系统可能适应低感光度的光学传感器系统，因为日光或前照灯(在比较近的范围内)可以提供充足的光照。

感光度主要由光学传感器系统中使用的将光转换成电信号的光电器件的像素尺寸来确定，。较大的像素具有更多面积可用于光子撞击像素并被吸收。如这里使用的，光电器件是可用于产生视频信号的光学传感器系统部件。但是，较大的像素尺寸需要更大的光电器件来实现等效的像素分辨率。对于给定像素尺寸的感光度可以通过增加曝光时间来提高。但是，较长的曝光时间会降低图像的帧率。另外，可以通过采用较大孔径的透镜以允许更多光落在传感器的像素上，来增加感光度。但是，较大孔径通常需要较大的透镜，这会增加光学传感器系统的封装尺寸。

不同的车辆预警和控制系统也可能需要具有不同光谱敏感度的光学传感器系统。例如，尾灯检测系统可能需要对红光的敏感度，车道偏离检测系统可能需要对黄光的敏感度，夜视系统可能需要对红外光的敏感度。如果单个光学传感器系统用于所有这三个车辆预警和控制系统，可能要求性能折衷。

不同的车辆预警和控制系统可能还需要具有不同视场的光学传感器系统。例如，雨水检测系统可能需要宽视场，然而自适应巡航控制系统可能需要窄视场。同样的，采用单个光学传感器系统可能要求性能折衷。

发明内容

根据一个实施例，提供适于通过车窗操作的光学传感器系统。该系统包括透镜、多个光电器件和光学器件。透镜被配置用于将来自视场的光向焦平面引导。多个光电器件靠近焦平面放置。多个光电器件包括：第一个光电器件，可操作用于检测来自视场的第一部分的图像；第二个光电器件，可操作用于检测来自与第一部分不同的视场的第二部分的图像。光学器件被配置用于将来自视场外的光向第二部分引导。

在一个实施例中，第二个光电器件和光学器件协作以形成用于检测窗口上的水分的雨水传感器。