CN111147698A - 车载摄像头模组和车载电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载摄像头模组和车载电子设备，所述的车载摄像头模组包括：激光传感器模块、影像传感器模块和控制器，控制器分别与激光传感器模块和影像传感器模块电连接，其中，激光传感器模块包括垂直腔面发射激光器，用以发射红外激光光束；影像传感器模块用以感应反射的红外激光光束并输出影像信息；控制器用以对影像信息进行处理以获得被拍摄物体的距离信息，其中垂直腔面发射激光器作为红外光源，能够有效提高车载摄像头模组的测距精度。

Description

车载摄像头模组和车载电子设备

技术领域

本发明涉及车载设备技术领域，特别是涉及一种车载摄像头模组和车载电子设备。

背景技术

车载摄像头模组是一种可获取视频图像的模组，其广泛应用于车室内监控、行车记录仪以及倒车影像等车载产品上，以给用户提供更多的便利。

但是，传统的车载摄像头模组均存在着一些缺陷，比如车距探测不够精准，所以如何有效提高车载摄像头模组的测距精度是一个亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够有效提高测距精度的车载摄像头模组和车载电子设备。

一种车载摄像头模组，包括：激光传感器模块、影像传感器模块和控制器，控制器分别与激光传感器模块和影像传感器模块电连接，其中，

激光传感器模块包括垂直腔面发射激光器，用以发射红外激光光束；

影像传感器模块用以感应反射的红外激光光束并输出影像信息；

控制器用以对影像信息进行处理以获得被拍摄物体的距离信息。

在其中一个实施例中，垂直腔面发射激光器包括多个，多个垂直腔面发射激光器以阵列方式分布。

在其中一个实施例中，车载摄像头模组还包括：

防抖动传感器模块，防抖动传感器模块对应镜头设置，防抖动传感器模块用以检测镜头的倾斜角度，并根据倾斜角度获取影像信息的偏移量，以及根据偏移量对镜头进行调节。

在其中一个实施例中，防抖动传感器模块包括：振动传感器、马达驱动模块和马达，马达驱动模块与振动传感器和马达分别电连接，其中，

振动传感器用以感应镜头的抖动轨迹并输出倾斜角度；

马达驱动模块用以根据倾斜角度获取影像信息的偏移量，并根据偏移量对马达进行驱动控制，以使马达带动镜头相对于影像传感器模块平移以产生与偏移量大小相同方向相反的偏移量。

在其中一个实施例中，马达为音圈马达。

在其中一个实施例中，镜头为广角镜头。

在其中一个实施例中，车载摄像头模组还包括：

红外夜视模块，红外夜视模块与控制器电连接，红外夜视模块用以发射红外光，以使影像传感器模块通过红外光获得夜间影像信息。

在其中一个实施例中，红外夜视模块包括多个红外发射二极管。

在其中一个实施例中，影像传感器模块包括高像素影像传感器。

一种车载电子设备，包括上述的车载摄像头模组。

上述车载摄像头模组和车载电子设备，通过垂直腔面发射激光器发射红外激光光束，并通过影像传感器模块感应反射的红外激光光束并输出影像信息，以及通过控制器对影像信息进行处理以获得被拍摄物体的距离信息，其中垂直腔面发射激光器作为红外光源，能够有效提高车载摄像头模组的测距精度。

附图说明

图1为第一个实施例中车载摄像头模组的方框示意图；

图2为一个实施例中VCSEL阵列裸芯片的示意图；

图3为第二个实施例中车载摄像头模组的方框示意图；

图4为第三个实施例中车载摄像头模组的方框示意图；

图5为第四个实施例中车载摄像头模组的方框示意图；

图6为一个具体示例中车载摄像头模组的方框示意图；

图7为图6所示的车载摄像头模组中影像传感器模块的局部电路图；

图8为图6所示的车载摄像头模组中振动传感器的局部电路图；

图9为图6所示的车载摄像头模组中马达驱动模块的局部电路图；

图10为图6所示的车载摄像头模组中红外夜视模块的局部电路图；

图11为图6所示的车载摄像头模组的实物图；

图12为一个实施例中车载电子设备的方框示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

图1为一个实施例中车载摄像头模组的方框示意图，如图1所示，车载摄像头模组100包括：激光传感器模块110、影像传感器模块120和控制器130，控制器130分别与激光传感器模块110和影像传感器模块120电连接。

激光传感器模块110包括垂直腔面发射激光器112，用以发射红外激光光束。

垂直腔面发射激光器112英文简称VCSEL，也称为垂直共振腔面射型激光，是一种半导体激光器，其激光垂直于顶面射出，由一般用切开的独立芯片制成，在结构上与传统的边射型激光器有所不同。

基于结构的不同，垂直腔面发射激光器112具有如下优势：1)较小的发散角和圆形对称的远、近场分布，使其与光纤的耦合效率大大提高，而无需复杂昂贵的光束整形系统，与多模光纤的耦合效率可达90％；2)光腔长度极短，使其纵模间距拉大，因而可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；3)腔体体积减小，使其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，物理特性大为改善；4)可在片测试，极大地降低了开发成本；5)出光方向垂直衬底，容易实现高密度二维面阵的集成，以实现高功率输出，并且由于在垂直于衬底的方向上可并行排列多个激光器，所以适用于并行光传输及并行光互联等领域；6)制造工艺与发光二极管兼容，使得大规模制造的成本很低。

简单来说，垂直腔面发射激光器112具有高精度、小型化、低功耗以及高可靠性等优点，当其作为红外光源应用于车载摄像头模组时，能够有效提高车载摄像头模组的拍摄精度。

在一个实施例中，垂直腔面发射激光器112包括多个，多个垂直腔面发射激光器112以阵列方式分布。在实际应用中，可以选用VCSEL阵列裸芯片，如图2所示，该芯片具有并行排列的多个垂直腔面发射激光器112，通过多个垂直腔面发射激光器112可实现高功率输出，从而满足高功率需求场合。并且，根据实际需求可对垂直腔面发射激光器112所发射的红外激光光束的波长进行选择，例如所选波长可以为850nm、940nm或980nm等。

影像传感器模块120用以感应反射的红外激光光束并输出影像信息。

影像传感器模块120包括红外影像传感器，当垂直腔面发射激光器112发射的红外激光光束照射到物体上发生反射时，影像传感器模块120将感应到反射回来的红外激光，并对其进行相应的处理以获得影像信息。

控制器130用以对影像信息进行处理以获得被拍摄物体的距离信息。

控制器130接收影像传感器模块120输出的影像信息，并对影像信息分析处理，以获得影像信息中被拍摄物体(如车辆、树木、建筑物等)的距离。举例来说，当需要测量当前车辆与周围车辆的车距时，控制器130可控制激光传感器模块110启动，以通过垂直腔面发射激光器112向被测车辆发射红外激光光束，红外激光光束遇到被测车辆后发生反射，影像传感器模块120将探测到反射回来的红外激光，通过对该红外激光分析处理可获得影像信息并传递给控制器130，控制器130通过对影像信息分析可获得被测车辆与当前车辆之间的距离，从而实现车距的精准测量。

本实施例中，通过垂直腔面发射激光器发射红外激光光束，并通过影像传感器模块感应反射的红外激光光束并输出影像信息，以及通过控制器对影像信息进行处理以获得被拍摄物体的距离信息，其中垂直腔面发射激光器作为红外光源，能够有效提高车载摄像头模组的测距精度，进而根据高精度的距离可有效提高辅助驾驶性能等。并且，垂直腔面发射激光器作为红外光源能够实现3D拍摄效果，使得车载摄像头模组能够清楚的识别到人脸眼角距、鼻尖点、两个太阳穴间距等深度信息，从而实现人脸的准确识别，进而可将其应用于3D车锁(人脸识别进行车解锁)以增强车辆的防盗功能，使得用车更安全、更放心。

在一个实施例中，如图3所示，车载摄像头模组100还包括：防抖动传感器模块140，防抖动传感器模块140对应镜头150设置，防抖动传感器模块140用以检测镜头150的倾斜角度，并根据倾斜角度获取影像信息的偏移量，以及根据偏移量对镜头150进行调节以消除偏移量。

在传统的车载摄像头模组中，由于采用的是低像素影像传感器且不具有防抖动功能，所以当其应用于行车记录仪时，当车辆行驶在颠簸道路上时，会造成车载摄像头模组倾斜，该倾斜将引起镜头观察角度发生变化。如果以镜头作为参照物，相当于被拍摄物体发生了移动，因此所成的像也会在影像传感器上相对于原位置发生偏移，从而造成图像始终随着车辆振动而处于不稳定状态，这样拍摄出来的画面会出现模糊重影等，不利于为交通事故提供有效的证据。

基于上述问题，可在车载摄像头模组100上增设防抖动传感器模块140，通过该模块来保证光学图像的稳定性，进而避免拍摄出来的影像信息出现模糊重影等。举例来说，当车辆行驶在颠簸道路上时，镜头150会随着车辆颠簸而发生抖动，防抖动传感器模块140感应该抖动并生成相应的倾斜角度，以及根据该倾斜角度计算所成的像在影像传感器模块120上相对于原位置发生的偏移量，进而根据该偏移量对镜头150的位置进行调整，以将抖动造成的图像偏移抵消掉，从而保证车载摄像头模组100在抖动环境中依然可以保持成像的稳定。

在本实施例中，通过防抖动传感器模块获取因抖动导致的镜头的倾斜角度，并根据该倾斜角度获取因抖动导致的影像信息的偏移量，进而根据该偏移量对镜头进行调整以消除偏移量，从而使得影像信息恢复至原位置，有效解决了视频图像模糊重影等的问题，使得车载摄像头模组在抖动的环境中依然可以获得清晰的影像信息，进而给交通事故提供更有效的证据。

在一个实施例中，如图4所示，防抖动传感器模块140包括：振动传感器142、马达驱动模块144和马达146，马达驱动模块144与振动传感器142和马达146分别电连接。其中，振动传感器142用以感应镜头150的抖动轨迹并输出倾斜角度；马达驱动模块144用以根据倾斜角度获取影像信息的偏移量，并根据偏移量对马达146进行驱动控制，以使马达146带动镜头150相对于影像传感器模块120平移以产生与偏移量大小相同方向相反的偏移量。

振动传感器142可以采用6轴传感器，如6轴陀螺仪传感器，通过该传感器可将抖动导致的镜头150的倾斜角度检测出来，马达驱动模块144根据该角度可预测出倾斜导致的影像信息的偏移量，并生成与该偏移量相对应的控制信号对马达146进行驱动控制，以使马达146带动镜头150相对于影像传感器模块120平移，以产生大小相同方向相反的偏移量，从而将抖动造成的影像信息的偏移量抵消掉，保证车载摄像头机组在抖动环境中依然可以保持成像的稳定。

具体地，振动传感器142可以采用6轴OIS(Optical Image Stabilization，光学稳定)传感器，该类型传感器具有并发运动用户界面，并支持光学影像防抖和微距影像防抖，是一项高分辨率逼真微距摄影技术。在实际应用中，可以采用型号为ICM20690的6轴OIS传感器，该传感器是一款集运动、OIS、EIS(Environment Identity System，环境识别系统)和增强现实应用于一体的传感器。马达驱动模块144可采用型号为RAA305190GBM的驱动集成电路，该电路是一种通用的光学稳定驱动集成电路，具体由控制块和驱动块构成，其中控制块内置有16位CISC(Complex Instruction Set Computer，复杂指令计算机)和DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)，驱动块内置有霍尔信号处理电路和马达驱动电路。

在一个实施例中，马达146为音圈马达，通过音圈马达可实现镜头倾斜式光学防抖以及自动对焦功能。其中，当马达驱动模块144根据偏移量对马达146如音圈马达进行驱动时，在音圈马达的作用下，镜头150的位置将发生移动，如镜头150将相对于影像传感器模块120平移，以产生与偏移量大小相同方向相反的偏移量，以消除因抖动导致的偏移量。在实际应用中，马达146可与镜头150集成设置，也可以通过卡扣进行可拆卸设置，具体可根据实际需求设计。

在一个实施例中，镜头150为广角镜头，由于广角镜头具有视角大、视野宽阔等优点，所以从某一视点观察到的景物范围要比人眼在同一视点所看到的大得多，并且其景深长，可以表现出相当大的清晰范围，而且能强调画面的透视效果，善于夸张前景和表现景物的远近感，有利于增强画面的感染力。由此，基于广角镜头获得的影像信息更清晰、范围更宽、立体感更强。

在一个实施例中，影像传感器模块120包括高像素影像传感器。具体地，高像素影像传感器可选用型号为OV13850的影像传感器，该影像传感器具有工作电压低、性能高的优点，因而可降低整个车载摄像头模组的耗电量和提高整个车载摄像头模组的性能，并且该影像传感器的像素可达1300W像素，能够有效解决影像信息不清晰的问题，从而提高影像信息的质量。该高像素影像传感器配合防抖动传感器模块140，可获得清晰稳定的影像信息，进而给交通事故提供更加清晰有效的证据。

在一个实施例中，如图5所示，车载摄像头模组100还包括：红外夜视模块160，红外夜视模块160与控制器130电连接。其中，红外夜视模块160用以发射红外光，以使影像传感器模块120通过红外光获得夜间影像信息。

红外夜视模块160主要用于无可见光或者微光的黑暗环境下，在该环境下，控制器130可控制红外夜视模块160启动以发射红外光，红外光经物体会发生反射，影像传感器模块120将感应到反射回来的红外光，并根据该红外光形成相应的夜间影像信息，从而拍摄到肉眼看不到的画面，实现夜间高清拍摄。

在一个实施例中，如图5所示，红外夜视模块160包括多个红外发射二极管162，通过控制多个红外发射二极管162发出红外光，进而基于该红外光实现夜间高清拍摄。

图6为一个具体示例中车载摄像头模组的方框示意图，图7-图10依次为图6所示的车载摄像头模组中影像传感器模块、振动传感器、马达驱动模块和红外夜视模块的局部电路图，图11为图6所示的车载摄像头模组的实物图。

如图6所示，镜头150和马达146可集成设置，控制器130可通过同一接口与影像传感器模块120和马达驱动模块144进行通信。如图7-图10所示，影像传感器模块可采用型号为OV13850的影像传感器，振动传感器可采用型号为ICM20690的6轴OIS传感器，马达驱动模块144可采用型号为RAA305190GBM的驱动集成电路，控制器130的I2C接口分别与OV13850的SIOC、SIOD接口以及RAA305190GBM的SDA、SCL接口对应相连，以进行数据传输，并且在数据传输中，可通过地址标识对传输数据进行区分。同时，ICM20690的AP_AD0/AP_SD0、AP_SDA/AP_SDI、AP_SCL/AP_SCLK、AP_CS接口与RAA305190GBM的SPI_CS、SPI_SCK、SPI_MOSI、SPI_MISO接口对应相连，以将获得的镜头150的倾斜角度传输给RAA305190GBM，并且RAA305190GBM的OUTISY_A、OUTISY_B、OUTISX_A、OUTISX_B、HAISX_INP接口与马达146的控制接口对应相连，以对马达146进行驱动控制。同时，控制器130的通用I/O接口与红外夜视模块160的稳压芯片S1170B33UC的ON/OFF接口相连，以控制多个红外发射二极管162发出红外光。

具体地，当车载摄像头模组100工作时，控制器130可通过I2C接口输出控制信号给RAA305190GBM，以通过RAA305190GBM对马达146进行驱动控制，以实现自动对焦功能，并控制激光传感器模块110发射红外激光光束，OV13850感应反射的红外激光光束并输出影像信息，控制器130接收该影像信息并对其进行处理，以获得被拍摄物体的图像，同时可根据需要进一步获得被拍摄物体的距离信息。在此过程中，ICM20690还感应镜头150的抖动轨迹并输出倾斜角度，RAA305190GBM接收该倾斜角度，并根据倾斜角度预估出影像信息的偏移量，并根据偏移量对马达146进行驱动控制，以使马达146带动镜头150相对于OV13850进行平移，以消除该偏移量。另外，当车载摄像头模组100工作于夜间时，控制器130还可通过I/O接口输出控制信号给S1170B33UC，以使S1170B33UC启动，进而使得多个红外发射二极管162发出红外光，以满足夜间拍摄需求。

需要说明的是，在图7和图9中，RAA305190GBM的OUTISY_A、OUTISY_B、OUTISX_A、OUTISX_B、HAISX_INP接口还与OV13850的Coil1、Coil2、Coil3、Coil4和PGND对应相连，以在马达146与RAA305190GBM相距较远时，通过OV13850进行引导，从而可提高部件设置的灵活性。

本实施中，通过激光传感器模块、影像传感器模块、防抖动传感器模块以及红外夜视模块的相互配合，不仅可以实现精准测距，而且可以有效避免因抖动导致的影像信息模糊重影等问题，同时可达到高清拍摄以及夜间拍摄的目的。

在一个实施例中，如图12所示，还提供了一种车载电子设备1000，其包括上述的车载摄像头模组100。

本实施例中，车载电子设备通过垂直腔面发射激光器发射红外激光光束，并通过影像传感器模块感应反射的红外激光光束并输出影像信息，以及通过控制器对影像信息进行处理以获得被测物体的距离信息，其中垂直腔面发射激光器作为红外光源，能够有效提高车载摄像头模组的测距精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车载摄像头模组，其特征在于，所述的车载摄像头模组包括：激光传感器模块、影像传感器模块和控制器，所述控制器分别与所述激光传感器模块和所述影像传感器模块电连接，其中，

所述激光传感器模块包括垂直腔面发射激光器，用以发射红外激光光束；

所述影像传感器模块用以感应反射的红外激光光束并输出影像信息；

所述控制器用以对所述影像信息进行处理以获得被拍摄物体的距离信息。

2.根据权利要求1所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括多个，所述多个垂直腔面发射激光器以阵列方式分布。

3.根据权利要求1或2所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述的车载摄像头模组还包括：

防抖动传感器模块，所述防抖动传感器模块对应镜头设置，所述防抖动传感器模块用以检测所述镜头的倾斜角度，并根据所述倾斜角度获取所述影像信息的偏移量，以及根据所述偏移量对所述镜头进行调节。

4.根据权利要求3所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述防抖动传感器模块包括：振动传感器、马达驱动模块和马达，所述马达驱动模块与所述振动传感器和所述马达分别电连接，其中，

所述振动传感器用以感应所述镜头的抖动轨迹并输出所述倾斜角度；

所述马达驱动模块用以根据所述倾斜角度获取所述影像信息的偏移量，并根据所述偏移量对所述马达进行驱动控制，以使所述马达带动所述镜头相对于所述影像传感器模块平移以产生与所述偏移量大小相同方向相反的偏移量。

5.根据权利要求4所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述马达为音圈马达。

6.根据权利要求3所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述镜头为广角镜头。

7.根据权利要求1所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述的车载摄像头模组还包括：

红外夜视模块，所述红外夜视模块与所述控制器电连接，所述红外夜视模块用以发射红外光，以使所述影像传感器模块通过所述红外光获得夜间影像信息。

8.根据权利要求7所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述红外夜视模块包括多个红外发射二极管。

9.根据权利要求1所述的车载摄像头模组，其特征在于，所述影像传感器模块包括高像素影像传感器。

10.一种车载电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的车载摄像头模组。

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