CN104748731A - 车用tof相机及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车用TOF相机及其驱动方法，该车用TOF相机包括：光线发射装置、光线接收装置及控制装置。该光线发射装置将光线照射至目标；该光线接收装置根据从该目标反射并返回的光线而检测到该目标的距离，并为光线频率调制产生一调制信号；以及该控制装置根据该调制信号控制该光线发射装置的驱动。该光线发射装置包括有多个激光二极管。该控制装置根据该调制信号决定这些激光二极管的驱动顺序以控制这些激光二极管的驱动，以及根据该调制信号决定这些激光二极管的电流值以控制被驱动的激光二极管的电流量。本发明车用TOF相机及其驱动方法可以依据调制信号而连续扡操作多个激光二极管，从而提高检测范围、改善相机性能。

Description

车用TOF相机及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种车用相机，尤其涉及一种能够通过使用多个激光二极管作为光源以增加检测范围的车用TOF相机及其驱动方法。
背景技术
通常，飞行时间（Time of Flight，TOF）相机是利用当具预定频率的调制光线被一目标反射并返回时所产生的相位延迟等来检测目标，该TOF相机被用于地形测绘领域、目标的姿态控制领域、车用防追尾装置等。
根据TOF相机的工作原理，该TOF相机包括一光源，其发射具有一预定中心波长的光线。由该光源发射的光线以一预定频率调制，并且将该光线照射至被检测的一目标上。
然后，照射至该目标的光线被反射并返回TOF相机，而该TOF相机利用一嵌入其中的感测器检测所返回的光线。
在这种情况下，该TOF相机将所发射的光线相位与被目标反射并返回的光线的相位进行比较，从而计算该目标的距离。
图1是一般TOF相机的方块图。
如图1所示，该TOF相机可以包括一光线接收装置10，用来接收被一目标30反射回来的一反射光线；以及一光线发射装置20，用来发射调制光线至该目标30。
该光线发射装置20利用由该光线接收装置10提供的一调制信号来控制每个光线发射元件22，从而发射该调制光线至该目标30。
然后，该调制光线被该目标30反射并通过该光线接收装置10的一光线接收透镜模块12被收集在一光线接收元件14内。该光线接收装置10还包括一频率调制模块18，用来提供调制信号。
该光线接收元件14将光能转化为电能，并将该电能传送至一信号处理模块16。该信号处理模块16利用该输入信号与该调制信号之间的一相位差来确定与该目标的距离。
然而，由于现有的TOF相机利用发光二极管作为光源，所以存在检测范围短的问题。
因此，在使用激光二极管作为光源而不是发光二极管作为光源的情况下，相较于发光二极管，由于激光二极管能够得到相对强的光能，从而在使用相同电流时有可能得到一扩大的检测范围。
图2是通过比较发光二极管与激光二极管的光能特性而得到的一个曲线图。
如图2所示，可以理解的是，在使用相同电流时，激光二极管相较于发光二极管能够得到相对强的光能。
因此，相较于发光二极管，该激光二极管具有这样的特性：检测范围被扩大，而且由于窄波段其不受外界光线的影响。
因为TOF相机基本上是基于一调制信号控制一光线发射元件，所以有必要在一脉冲模式下控制激光二极管。
然而，由于脉冲激光二极管能产生高峰值的光能，所以需要较长的冷却时间以移除在光发射时间所产生的热量。
因此，由于激光二极管的工作周期长，根据TOF相机的快速调制时间而操作激光二极管是困难的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车用TOF相机及其驱动方法，其通过根据一调制信号连续地操作多个激光二极管以提高检测范围，并能忍受外界光线的影响。
依据本发明的上述目的，本发明提供一种车用TOF相机，该车用TOF相机包括：一光线发射装置、一光线接收装置及一控制装置，其中该光线发射装置将光线照射至一目标；该光线接收装置根据从该目标反射并返回的光线而检测到该目标的距离，并为光线频率调制产生一调制信号；以及该控制装置根据该光线接收装置的该调制信号控制该光线发射装置的驱动。该光线发射装置包括有多个激光二极管。该控制装置根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的驱动顺序以控制这些激光二极管的驱动，以及根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的电流值以控制被驱动的激光二极管的电流量。
该控制装置包括一驱动顺序决定部、一驱动控制部及一电流控制部，其中该驱动顺序决定部根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的驱动顺序；该驱动控制部根据所决定的驱动顺序控制这些激光二极管的驱动；该电流控制部根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的电流值，并且通过该驱动控制部的一控制信号而控制被驱动的这些激光二极管的电流量。
该控制装置根据这些激光二极管的工作周期调整被驱动的激光二极管的数量，并且控制该光线发射装置的驱动。
该控制装置根据这些激光二极管的工作周期调整这些激光二极管的驱动顺序，并控制该光线发射装置的驱动。
依据本发明的另一目的，本发明还提供一种车用TOF相机的驱动方法，该驱动方法包括：根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的一驱动顺序的步骤；根据所决定的驱动顺序控制这些激光二极管的驱动的步骤；根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的电流值、并按照该驱动顺序控制被选择性地驱动的这些激光二极管的电流量的步骤；以及根据该驱动顺序，将与所决定的电流值相对应的一电流施加至被驱动的这些激光二极管上的步骤。
相较于现有技术，本发明车用TOF相机及其驱动方法可以依据一调制信号而连续扡操作多个激光二极管，从而提高检测范围，并且该激光二极管能忍受外界光线的影响，因此本发明车用TOF相机的性能可以得到改善。
附图说明
本发明的上述及其它目的、特征和优点将从以下的详细描述中并结合附图得到进一步的了解，其中：
图1是一般TOF相机的方块图；
图2是通过比较发光二极管与激光二极管的光能特性而得到的一个曲线图；
图3是本发明车用TOF相机的方块图；
图4是图3的控制装置的方块图；
图5是表示由图4的控制装置连续驱动的激光二极管的操作周期的示意图；
图6是表示一实施例的图示，其中根据激光二极管的工作周期而调整被驱动的激光二极管的数量；
图7是表示一实施例的图示，其中根据激光二极管的工作周期而调整激光二极管的驱动顺序；以及
图8是一流程图，用来说明本发明车用TOF相机的驱动方法。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的典型实施例。
下面元件所使用的后缀“模块”和“装置”是在考虑为便于制作本说明书而被简单指定的，“模块”和“装置”可以混合使用。
另外，参考附图及附图中所表示的内容描述了本发明的实施例，但本发明并不会被实施例限制或限定。
对于在本说明书中所使用的术语，一般所广泛使用的术语是考虑了本发明的功能而被选用的，但这可以根据普通技术人员的意愿、习惯、新技术的出现等而进行改变。在具体的案件中，由申请人随意选择这些术语，并且在本案中，术语的含义已经记载于本发明的对应描述中。因此，本案说明书采用的术语不应当被理解为简单的术语名称，而应当根据术语的实际含义及整个说明书的内容而被解释。
图3是本发明车用TOF相机的方块图。
如图3所示，本发明的该TOF相机包括一能够产生一调制信号的光线接收装置100，以及一具有多个激光二极管210的光线发射装置200。该光线接收装置100包括一光线接收透镜部110、一光线接收元件120、一信号处理部130，以及一频率调制部140。
此外，本发明还包括一控制装置400，能够根据该光线接收装置100的调制信号控制该光线发射装置200的驱动。
亦即，本发明的该光线发射装置200能够将光线照射至一目标300，而该光线接收装置100则可以根据从该目标300反射并返回的光线而检测至该目标300的距离，并为光线频率调制产生一调制信号。
该控制装置400可以根据该光线接收装置100的调制信号控制该光线发射装置200的驱动。
该光线发射装置200可以包括多个激光二极管210，其优点在于：在使用相同电流时，该激光二极管210相较于发光二极管能够得到相对强的光能。
因此，相较于发光二极管，该激光二极管具有这样的特性：检测范围被扩大，而且由于窄波段，其不会受到外界光线的影响。
同时，由于工作周期长，根据TOF相机的快速调制时间而操作激光二极管是困难的。但是，该控制装置400能够连续地驱动多个激光二极管210，从而解决了这样的问题。
举例来讲，该控制装置400通过根据该光线接收装置100的调制信号决定该激光二极管210的驱动顺序以控制该激光二极管210的驱动，或者通过根据该光线接收装置100的调制信号决定该激光二极管210的电流值以控制被驱动的该激光二极管210的电流量。
亦即，该控制装置400可以依据该光线接收装置100的调制信号而决定该激光二极管210的驱动顺序，并且依据所决定的驱动顺序而控制该激光二极管210的驱动。
此外，该控制装置400可以依据该光线接收装置100的调制信号而决定该激光二极管210的电流值，控制根据驱动顺序而有选择地被驱动的该激光二极管210的电流量，以及将与所决定的电流值相对应的一电流施加至依据该驱动顺序被驱动的该激光二极管210上。
图4是图3的控制装置400的方块图。
如图4所示，该控制装置400包括一驱动顺序决定部410、一驱动控制部420及一电流控制部430。
该驱动顺序决定部410可以根据该光线接收装置的调制信号而决定该激光二极管的驱动顺序。
根据情况，当接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，该驱动顺序决定部410可以根据该激光二极管的一预设驱动顺序而决定该激光二极管的驱动顺序。
在另一种情况下，当接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，该驱动顺序决定部410可以检查是否有该激光二极管的驱动顺序的变更请求，并在有变更请求时将该激光二极管的预设驱动顺序变更为另一驱动顺序。
接着，该驱动控制部420可以根据所决定的驱动顺序控制该激光二极管的驱动。
也就是，该驱动控制部420可以依据所决定的驱动顺序将一启动信号应用至该激光二极管，并决定驱动该激光二极管。
该驱动顺序决定部410利用一循环计数器作为一内部计数器并连续地驱动该激光二极管，还可以根据该激光二极管的该预设驱动顺序决定该激光二极管的驱动顺序。
根据情况，若根据用户目的而变更该激光二极管的驱动顺序，则该驱动顺序决定部410可以用一个定义一驱动顺序的具体模块而代替。
也就是，当用户对该激光二极管的驱动顺序进行变更请求时，该驱动顺序决定部410可以将该激光二极管的预设驱动顺序变更为另一驱动顺序。
该激光二极管的其它驱动顺序可以被预设或被储存在一存储器中。
此外，在依据该激光二极管的类型而需要一独立冷却装置时，可以利用该驱动顺序作为该独立冷却装置的一操作启动信号。
例如，当该光线发射装置200包括多个用来冷却该激光二极管210的独立冷却装置时，该驱动控制部420可以根据所决定的驱动顺序控制该冷却装置的驱动。
接着，该电流控制部430可以根据该光线接收装置100的调制信号来决定该激光二极管210的电流值，并利用该驱动控制部420的一控制信号而控制被驱动的该激光二极管210的电流量。
为了依据该调制信号调整光线发射量，该电流控制部430可以控制提供给该激光二极管的电流量。
根据情况，由于该电流控制部430应当将一电流传送至每一激光二极管，该电流控制部430可以包括一多路复用器，其可以根据该驱动控制部420选择这些激光二极管中的任意一个，并输出被选择的激光二极管210的一电流量控制信号。
如上面所述，本发明的控制装置400，为了控制该激光二极管210的驱动，可以根据该光线接收装置的调制信号来决定该激光二极管210的驱动顺序；而为了控制被驱动的该激光二极管210，还可以根据该光线接收装置的调制信号来决定该激光二极管210的电流值。
也就是，该控制装置400可以根据该光线接收装置的调制信号来决定该激光二极管210的驱动顺序，并根据已决定的驱动顺序来控制该激光二极管210的驱动。
另外，该控制装置400还可以根据该光线接收装置的调制信号来决定该激光二极管210的电流值，按照该驱动顺序控制被选择性地驱动的该激光二极管210的电流量，并依据该驱动顺序将与所决定的电流值相对应的一电流施加至被驱动的该激光二极管210上。
图5是表示由图4的该控制装置连续驱动的激光二极管的操作周期的示意图。
如图5所示，该激光二极管具有高峰值的光能，但需要一较长的冷却时间以移除在光发射时间所产生的热量。
因此，该激光二极管从第一驱动时间至下一驱动时间具有一长的运转周期。
然而，由于这样的长工作周期，根据TOF相机的快速调制时间而操作该激光二极管是困难的。
针对这个方面，本发明是根据一TOF调制信号连接地操作多个激光二极管，这样就可以弥补长工作周期。
也就是，本发明的控制装置能够通过使用一内部计数器而决定被操作的激光二极管，并根据所接收的调制信号来控制对应的激光二极管的光发射量。
因此，本发明是根据调制信号使得多个激光二极管连续地被操作，从而提高检测范围并且该激光二极管能忍受外界光线的影响，使得该车用TOF相机的性能得到改善。
图6是表示一实施例的图示，其中根据激光二极管的工作周期而调整被驱动的激光二极管的数量。
如图6所示，该控制装置400可以根据该激光二极管210的工作周期而调整被驱动的该激光二极管210的数量，从而控制该激光二极管210的驱动。
也就是，本发明是利用多个激光二极管来补偿激光二极管的长工作周期，这样就可以依据该激光二极管的工作周期和该调制信号来调整该激光二极管的数量。
举例来讲，当该激光二极管210的工作周期短时，该控制装置400可以降低被驱动的该激光二极管210的数量，而当该激光二极管210的工作周期长时，可以提高被驱动的该激光二极管210的数量，从而控制该光线发射装置200的驱动。
图7是说明一实施例的图示，其中根据激光二极管的工作周期而调整激光二极管的驱动顺序。
如图7所示，该控制装置400可以根据该激光二极管210的工作周期调整该激光二极管210的驱动顺序，并控制该光线发射装置200的驱动。
举例来讲，该控制装置400可以根据该激光二极管210的一排列顺序而决定从左到右或从上到下的驱动顺序，并连续地驱动该光线发射装置200。
但是，该控制装置400可以根据该激光二极管210的工作周期而不管该激光二极管210的排列顺序来决定该驱动顺序，并驱动该光线发射装置200。
图8是一流程图，用来说明本发明该车用TOF相机的驱动方法。
如图8所示，由该控制装置的驱动顺序决定部根据该光线接收装置的调制信号决定该激光二极管的驱动顺序（S11）。
接着，该控制装置的驱动控制部依据所决定的驱动顺序控制该激光二极管的驱动（S12）。
当接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，该控制装置的驱动控制部可以根据该激光二极管的一预设驱动顺序而决定该激光二极管的驱动顺序。
然而，根据情况，当接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，该控制装置的驱动顺序决定部可以检查是否有该激光二极管的驱动顺序的变更请求，并在有变更请求时将该激光二极管的一预设驱动顺序变更为另一驱动顺序。
该激光二极管的其它驱动顺序可以被预设或被储存在一存储器中。
该控制装置的电流控制部根据该光线接收装置的调制信号决定该激光二极管的电流值，并按照该驱动顺序控制被选择性地驱动的该激光二极管的电流量（S13）。
然后，该控制装置的电流控制部可以依据该驱动顺序将与所决定的电流值相对应的一电流施加至被驱动的该激光二极管上（S14）。
然后，该控制装置的驱动顺序决定部检查是否接收到由该光线接收装置生成的该调制信号（S15），并重复地执行根据该光线接收装置的调制信号决定该激光二极管的驱动顺序的步骤（S11）以及在接收到该调制信号时的后续操作。
但是，在没有接收到该调制信号时，可以结束对该激光二极管的操作控制。
综上所述，根据本发明，可以依据该调制信号而连续扡操作多个激光二极管，从而提高检测范围，并且该激光二极管能忍受外界光线的影响，因此本发明车用TOF相机的性能可以得到改善。
尽管以上仅为了说明性的目的而描述本发明的较佳实施例，但是熟悉本领域的技术人员应能理解，在不背离本发明的精神和范围内的各种修改、增添和等同替换都是可能的。

Claims (12)

1. 一种车用TOF相机，其特征在于：该车用TOF相机包括：一光线发射装置、一光线接收装置及一控制装置，其中该光线发射装置将光线照射至一目标；该光线接收装置根据从该目标反射并返回的光线而检测到该目标的距离，并为光线频率调制产生一调制信号；以及该控制装置根据该光线接收装置的该调制信号控制该光线发射装置的驱动；其中该光线发射装置包括有多个激光二极管；其中该控制装置根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的驱动顺序以控制这些激光二极管的驱动，以及根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的电流值以控制被驱动的激光二极管的电流量。
2. 如权利要求1所述的车用TOF相机，其特征在于：该控制装置包括：一驱动顺序决定部、一驱动控制部及一电流控制部，其中该驱动顺序决定部根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的驱动顺序；该驱动控制部根据所决定的驱动顺序控制这些激光二极管的驱动；该电流控制部根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的电流值，并且通过该驱动控制部的一控制信号而控制被驱动的这些激光二极管的电流量。
3. 如权利要求2所述的车用TOF相机，其特征在于：当接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，该驱动顺序决定部根据这些激光二极管的一预设驱动顺序而决定这些激光二极管的驱动顺序。
4. 如权利要求2所述的车用TOF相机，其特征在于：当接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，该驱动顺序决定部检查是否有这些激光二极管的驱动顺序的一变更请求，并且在有该变更请求时将这些激光二极管的预设驱动顺序变更为另一驱动顺序。
5. 如权利要求2所述的车用TOF相机，其特征在于：该光线发射装置包括有多个用来冷却这些激光二极管的独立冷却装置，而该驱动控制部根据所决定的驱动顺序控制这些独立冷却装置的驱动。
6. 如权利要求2所述的车用TOF相机，其特征在于：该电流控制部包括一多路复用器，该多路复用器根据该驱动控制部选择这些激光二极管中的任意一个，并输出被选择的激光二极管的一电流量控制信号。
7. 如权利要求1所述的车用TOF相机，其特征在于：该控制装置根据这些激光二极管的工作周期调整被驱动的激光二极管的数量，并且控制该光线发射装置的驱动。
8. 如权利要求7所述的车用TOF相机，其特征在于：该控制装置能够在这些激光二极管的工作周期短时降低被驱动的这些激光二极管的数量，而在这些激光二极管的工作周期长时提高被驱动的这些激光二极管的数量，以控制该光线发射装置的驱动。
9. 如权利要求1所述的车用TOF相机，其特征在于：该控制装置根据这些激光二极管的工作周期调整这些激光二极管的驱动顺序，并控制该光线发射装置的驱动。
10.一种车用TOF相机的驱动方法，其中该车用TOF相机包括一产生一调制信号的光线发射装置、以及一包括多个激光二极管的光线接收装置；其特征在于：该驱动方法包括：
根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的一驱动顺序的步骤；
根据所决定的驱动顺序控制这些激光二极管的驱动的步骤；
根据该光线接收装置的该调制信号决定这些激光二极管的电流值、并按照该驱动顺序控制被选择性地驱动的这些激光二极管的电流量的步骤；以及
根据该驱动顺序，将与所决定的电流值相对应的一电流施加至被驱动的这些激光二极管上的步骤。
11. 如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于：在决定这些激光二极管的驱动顺序的步骤中，当接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，能够根据这些激光二极管的一预设驱动顺序决定这些激光二极管的驱动顺序。
12. 如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于：决定这些激光二极管的驱动顺序的步骤包括：
在接收到来自该光线接收装置的该调制信号时，检查是否有对于这些激光二极管的驱动顺序的一变更请求；
当有变更请求时，将这些激光二极管的一预设驱动顺序变更为另一驱动顺序。
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