红外照射器的制作方法

1.本公开涉及红外(ir)照射器和ir源设备。本公开尤其涉及与例如驾驶员监控摄像机的汽车摄像机一起使用的汽车ir组件。


背景技术：

2.基于红外的传感器系统已经在汽车应用中变得普遍。例如，ir摄像机通常用在车辆内部，用于监视驾驶员的意识。通常，这种ir传感器系统使用ir led或垂直腔表面发射激光器(vcsel)作为红外光源。同时，这种ir源通常与内置透镜或扩散器一起集成到摄像机传感器单元中，所述内置透镜或扩散器用于将ir光通量整形为针对摄像机定制的特定照射场(foi)。这种集成有助于使制造成本最小化，并确保对摄像机优化了foi。然而，通过使ir传感器和ir光源位于单个单元中，对于某些应用而言，可能难以实现所需的ir照射。例如，希望将ir传感器系统用于乘客座位占用检测。然而，从通常位于驾驶员后视镜模块中的ir摄像机单元，照射器可能努力将足够的ir光传递到后乘客座椅。尽管可以增加发射的ir光的强度以进一步投射光，但这是不希望的，因为它可能引起眼睛不适。实际上，由于ir能量进入视网膜，非常高强度的ir光可能对驾驶员的眼睛有损害的风险，因此原始设备制造商通常会希望降低ir照射的整体水平以保护车辆乘员的眼睛。
3.同时，如上所述，将ir摄像机和ir源分离成两个单独的单元在商业上是不切实际的，因为这些部件是为了在它们的特定应用中一起使用而专门定制的。即，用于照亮具有特定ir摄像机的一个车辆的后座的ir照射器不可能用在不同的车辆中或用在不同的ir摄像机中。这是因为照射器内的发射器和透镜构造是针对特定位置中的特定摄像机的视场而选择的。因此，摄像机、照射器或座舱的相对位置的任何改变将需要新组件中的新部件。与此相关的成本将是巨大的，并且每个新应用将产生集成复杂性。
4.因此，上述问题限制了将ir感测系统进一步集成到车辆内部的可能性。因此，在ir传感器系统中需要新的改进的解决方案。


技术实现要素：

5.根据第一方面，提供了一种红外照射器，该红外照射器包括：红外ir发射器；以及ir窗口，其用于将ir辐射从所述ir发射器透射到照射场，其中，所述ir窗口包括用于响应于所施加的电场而改变通过所述ir窗口的ir辐射的透射率的电致变色材料。
6.这样，基于所施加的电场，可以容易地调节从照射器发射的光通量。因此，这可以允许将标准化的照射单元制造为通用部件，然后被容易地配置用于各种不同的系统、应用和车辆构造。这不仅允许降低成本，而且根据预期使用情况的具体要求提供优化的照射场。
7.在实施方式中，电致变色材料可响应于所施加电场的施加而在透明状态与不透明状态之间变化。
8.在实施方案中，处于不透明状态的电致变色材料形成用于降低通过ir窗口的ir辐射的透射率的漫射图案。这样，由照射器发射的ir光可以被调暗，从而允许针对特定的使用
情况降低ir辐射的强度。
9.在实施方式中，电致变色材料是具有多个不透明状态的聚合电致变色材料，所述多个不透明状态具有不同的ir辐射透射率。这样，ir窗口的透明度可以根据特定使用情况的需要进行调整。
10.在实施方式中，ir窗口包括电致变色材料的一个或更多个可控区域，在所述可控区域中，ir辐射的透射率可响应于施加到相应区域的电场而改变。这样，可以在照射场的目标区域中调节ir光的强度。
11.在实施方式中，一个或更多个可控区域包括多个可控区域。
12.在实施方式中，ir窗口包括用于独立地向多个可控区域的子集施加电场的多个电场导体。以这种方式，与ir窗口的周围区域相比，可以调整通过一个或更多个单独区域的ir光的透射率。因此，这可以允许基于特定使用情况的需要在照射场的区域内进行调整。
13.在实施方式中，多个可控区域的子集是单独的可控区域。这样，可以独立地调节通过每个区域的透射率。
14.在实施方式中，多个可控区域被布置在栅格阵列中。这样，可以根据具体使用情况的需要灵活地调节照射场。
15.在多个实施方式中，该红外照射器还包括用于包裹该ir发射器的壳体并且包括孔，其中，该ir窗口位于该孔内。以此方式，该照射器可以被提供为具有相对于彼此支承该ir发射器和ir窗口的壳体的组件。
16.在实施方式中，红外照射器还包括控制器，所述控制器用于向ir窗口施加电场以改变通过ir窗口的ir辐射的透射率。
17.在实施方式中，降低通过ir窗口的ir辐射的透射率减小了照射场。这样，照射场的尺寸和/或形状可以根据具体使用情况的需要进行调整。
18.在实施方式中，ir发射器包括具有发射器表面的vcsel发射器，其中，发射器表面平行于ir窗口。这样，可以提供紧凑的平面组件。
19.在实施方式中，红外照射器是汽车ir照射器。
附图说明
20.现在将参照附图描述说明性实施方式，其中：
21.图1a示出了根据第一实施方式的照射器的示意图；
22.图1b示出了穿过图1a中所示的截面a-a的ir窗口的平面图；
23.图2a示出了根据第二实施方式的照射器的示意图；
24.图2b示出了穿过图2a中所示的截面a-a的ir窗口的平面图；
25.图3a示出了根据第三实施方式的照射器的示意图，并且
26.图3b示出了通过图3a所示的截面a-a的ir窗口的平面图。
具体实施方式
27.图1a中示出了根据第一实施方式的照射器1。该照射器封装容纳由外部电源5供电的ir发射器2。在该实施方式中，ir发射器2是vcsel发射器。在其它实施方式中，发射器2可以是ir led。ir发射器2被定位成将所发射的ir光向前引导出位于照射器1的前部处的孔。
28.照射器1的正面的孔设有具有电致变色特性的可控ir窗口3。ir窗口3是用于允许ir光透射到照射场4的光学窗口，并且在实施方式中可以形成照射器的透镜或漫射器组件的一部分。
29.在该实施方式中，整个ir窗口3的透明度可以在控制器6的控制下改变，以便改变透射过该ir窗口的ir光的强度。这样，可以在控制器6的控制下调节由照射器1输出到照射场4的ir光的强度。
30.关于这一点，ir窗口3包括施加到衬底上的电致变色材料以及两个电场导体。在使用中，通过控制器6向电场导体施加电压以产生穿过电致变色材料的电场，可以改变ir窗口3的光学特性。电场的施加改变了电致变色材料的状态，在窗口3中产生可见的漫射图案7。这在图1b中示出，图1b示出了通过图1a所示的截面a-a的ir窗口3的平面图。在这种有色或不透明状态下，通过窗口3的ir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脱色或透明状态来去除漫射图案7。在这种状态下，ir光是以其最大强度发射的。因此，通过改变电致变色材料的状态，照射场4可以根据具体应用的要求可变地变暗。
31.值得注意的是，通过ir窗口3的电致变色颜色变化是持续的。因此，控制器6仅需要施加电场来调节所需应用的透射率。一旦被设置，ir窗口3就保持其调光设定，而不需要控制器6的持续主动驱动。也就是说，控制器可以通过重新施加适当的电场来周期性地更新调光设定。
32.在实施方式中，施加到ir窗口3的电致变色材料可以是聚合电致变色材料，因为其可以具有多个具有不同透射率水平的不透明状态。在这样的实施方式中，漫射图案7的对比度可以根据所施加的电场的大小而变化，因此可以更精细地调节ir光的透射率。
33.利用上述布置，可以针对不同的应用来调整由照射器1提供的ir光的总强度。例如，在照射器1可以相对靠近驾驶员地定位的较小车辆中的使用情况下，可以降低ir光的强度以减轻眼睛损伤的风险。相反，在较大的车辆中，ir窗3可以采用较高的传递率(transmissibility)设定，以优化扩大的舱室空间。然而，有利地，在两种情况下都可以使用相同的ir照射器单元，从而提供规模经济。
34.图2a和图2b中示出了第二实施方式。除了该实施方式中的可控ir窗口3包括多个独立可控的电致变色单元8以外，该实施方式按照与第一实施方式基本相同的方式工作。这些单元8在图2b中示出，其中每个单元的透射可独立地调节。控制器6包括用于向各个单元8施加电场以调节它们的透明度的行-列驱动器。这样，通过ir窗口3的不同区域的ir光的透射率可以通过向这些区域内的单元8施加电场来调节。因此，可以根据具体应用的要求来调节照射场和照射强度。例如，通过减少ir光穿过围绕窗口3周边的单元8的透射，可以为较小的车辆提供较小的照射场。同样地，通过使ir窗口3的顶部的单元8变暗来降低施加到车辆乘员的眼睛区域的ir光的强度，以减轻眼睛损伤的风险。因此，这提供了允许将标准照射器单元配置用于各种不同应用的灵活解决方案。
35.在图3a和图3b中示出了第三实施方式。除了该实施方式中的ir窗口3包括独立可控的区域9以外，该实施方式以与第一实施方式和第二实施方式基本相同的方式操作，如图3b所示。控制器6包括用于调节窗口3内的区域9的透明度的区域驱动器。如同第二实施方式，这由此允许为不同的应用调整照射场和强度。在该示例中，可控区域9被设置在ir窗口
的顶部，用于在照射场4的车辆乘员眼睛所在的区域中提供局部变暗。这样，在照射器可能更靠近乘员的较小车辆中，可以降低所发射的ir光的强度。相反，在其他使用应用中，ir窗口3可以保持透明以提供一致的照射场。应当理解，其它实施方式可以包括两个或更多个可控区域，以允许对更多种使用应用进行配置。因此，可以提供可配置的照射器1，其允许以与第二实施方式类似的方式选择性地限制某些区域中的ir光，但不需要与细胞式的ir窗口3相关联的更复杂的逐单元驱动。因此，可以提供需要较少的电信号和电场导体连接线的更低成本的实现。
36.利用上述布置，可以容易地调节从照射器发射的光通量，从而允许将标准化的照射单元用于不同的系统、应用和车辆配置。即，可以将照射器制造成标准的现成组件，然后根据具体的应用要求而使用控制器简单地进行调节。因此，这允许规模经济的成本优势。
37.进而，上述还提供了车辆内ir照射器的更有针对性的使用。例如，在照亮后排乘客座椅的情况下，不是简单地增加从位于车辆前部的单元发射的ir光的强度，而是可以在后部设置单独的照射器。该方法由此避免了非常高强度的ir光直接发射到驾驶员眼睛的前方，并因此减轻了眼睛损伤的潜在风险。同时，传递到后座区域的ir光能量增加，允许改进的传感器功能。
38.此外，选择性地调节照射场的不同区域中的ir光的强度的能力还允许目标特定优化。例如，如关于第三实施方式所描述的，可以降低传递到内部舱室的较高区域的ir光的强度，在该较高区域处可能有车辆乘员的眼睛。同时，可以将更大强度的ir光施加到内舱的下部区域以增强这些区域中的传感器检测。因此，这种定制的照射图案可以改善例如乘客座位分析的性能，同时降低总体照射水平以保护车辆乘客的眼睛。
39.应当理解，上述实施方式仅出于说明的目的而示出了应用。实际上，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易于实现的。
40.例如，应当理解，尽管在上述实施方式中，控制器被描述为与照射器分离，但是在其它实施方式中，控制器可以集成到照射器封装中。同样，尽管已经将照射器描述为ir摄像机的独立单元，但是应当理解，可以提供组合组件，其中照射器和摄像机集成到一个单元中。