CN220896768U - 一种应用于tof技术的摄像模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于TOF技术的摄像模组，包括外壳，所述外壳的内部并排设有摄像头模块和发射模块，所述摄像头模块与所述发射模块电性连接；所述外壳的一侧设有玻璃盖板，所述摄像头模块的摄像方向和发射模块的发射方向均朝向所述玻璃盖板；所述外壳的内部还设有遮挡块，该遮挡块位于所述发射模块和玻璃盖板之间。本实用新型的发射模块和玻璃盖板之间的外壳上安装有遮挡块，该遮挡块能缩小发射模块的发射视野范围，且缩小后的发射模块的发射视野范围仍能覆盖摄像头模块的视野范围，这样设计降低了生产成本。

Description

一种应用于TOF技术的摄像模组

技术领域

本实用新型涉及车载摄像技术领域，尤其涉及一种应用于TOF技术的摄像模组。

背景技术

3D视觉传感技术是一种深度传感技术，增强了摄像机进行面部和目标识别的能力。其中飞行时间法(Time of Flight，简称TOF)是目前市面上主流的3D光学视觉方案之一。其中应用于TOF技术的摄像模组由摄像头模块和发射模块构成，其中摄像头模块不仅有接收光线的作用，还有传统的相机拍摄功能。

摄像模组通过发射模块给目标连续发送光脉冲，然后用摄像头模块接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。摄像头模块通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合摄像头模块传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。

该3D-TOF摄像头模组部署在汽车的方向盘、转仪表盘或A柱等位置上，获取驾驶员的眼部状态、头部姿态、打哈欠、打电话、抽烟等行为的图像或视频信息，然后通过深度学习算法对获取的信息进行分析，判断驾驶员当前所处状态，实现驾驶员疲劳监测、分神监测以及危险行为监测等。

该3D-TOF摄像头模组布置在车身上时除了需考虑摄像头模块的视野范围(简称摄像头FOV)，还要考虑发射模块的发射视野范围(简称LEDFOV)。为了接收到的信息全面准确，需满足LEDFOV＞摄像头FOV，但因为市场上的发射模块一般为红外线发射灯，而红外线发射灯一般是标准设计，LEDFOV较固定，导致LEDFOV远大于摄像头FOV。但在车身布置时，特别像A柱这种异形位置，一般要求LEDFOV在300mm距离内不能有干涉，否则就会导致光线反光到摄像头模块内，从而导致摄像头模块出来的图像有过曝现象，一片白色，看不到真实的图像信息，这些图像信息给到控制器端后成为无用信息，算法及应用均无法处理这些无用信息。

另外，3D-TOF摄像头模组所用的红外线发射灯中的光线一般是中间亮、越边缘越偏暗。摄像模组为了保证所得到的图像的亮度均匀性较好，会选择LEDFOV比摄像头FOV更大的视场角，即参照附图1的区域a(区域a为红外线发射灯的理想发射视野范围)，但对应区域a之外仍然会发射较强的红外线(即区域b)，因此，3D-TOF摄像头模组布置在车身其他位置上时也同样会产生过曝等问题。

为解决以上问题，传统的做法是在3D-TOF摄像头模组已有的玻璃盖板靠近发射模块的一侧增加遮挡面(也叫MASK)，通过遮挡面来缩小LEDFOV，且缩小后的LEDFOV仍能覆盖摄像头FOV，使缩小后的LEDFOV不会经过可能产生过曝的区域。但此种方案需在玻璃盖板上额外增加一道镀膜工艺，以此形成遮挡面，但因为玻璃镀膜的复杂性及良率问题，会导致生产成本增加很多。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种应用于TOF技术的摄像模组，用于解决现有技术中3D-TOF摄像头模组的玻璃盖板需额外镀膜形成遮挡面，生产成本高的问题。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的技术方案为，提出了一种应用于TOF技术的摄像模组，包括外壳、摄像头模块、发射模块和玻璃盖板；

所述外壳的内部并排设有摄像头模块和发射模块，所述摄像头模块与所述发射模块电性连接；

所述外壳的一侧设有玻璃盖板，所述摄像头模块的摄像方向和发射模块的发射方向均朝向所述玻璃盖板；

所述外壳的内部还设有遮挡块，该遮挡块位于所述发射模块和玻璃盖板之间。

进一步地、所述遮挡块与所述外壳一体成型，或者所述遮挡块与所述外壳可拆卸连接。

进一步地、所述遮挡块的形状为方环形。

进一步地、所述遮挡块的材质为铝合金。

进一步地、所述发射模块的发射视野范围大于所述摄像头模块的视野范围。

进一步地、所述摄像头模块的视野范围：水平角度为53.6±5°，垂直角度为41.6±5°。

进一步地、被所述遮挡块遮挡后的发射模块的发射视野范围：水平角度为60±5°，垂直角度为45±5°。

进一步地、所述玻璃盖板的颜色为黑色或不透明色。

进一步地、所述摄像头模块的镜头的入光面设有红外滤光片。

进一步地、所述发射模块优选为红外线发射灯，该红外线发射灯的灯光输出光谱为940nm±20nm。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型的发射模块和玻璃盖板之间的外壳上安装有遮挡块，该遮挡块能缩小发射模块的发射视野范围，且缩小后的发射模块的发射视野范围仍能覆盖摄像头模块的视野范围，这样设计降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中现有的发射模块的发射视野范围的示意图；

图2为本实用新型的应用于TOF技术的摄像模组的主视图；

图3为图2中A-A方向的剖视图；

图4为本实用新型的应用于TOF技术的摄像模组的后视图；

图5为本实用新型中的摄像头模块和发射模块的视野范围的近距离示意图；

图6为本实用新型中的摄像头模块和发射模块的视野范围的远距离示意图。

附图标记：

1、外壳；2、摄像头模块；21、镜头；3、发射模块；4、玻璃盖板；5、遮挡块；6安装槽。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。

本实用新型包括现有3D-TOF摄像头模组应有的存储单元等；本实用新型能部署在汽车的方向盘、方向盘转向柱、仪表台或A柱等位置上，以获取驾驶员的眼部状态、头部姿态、打哈欠、打电话、抽烟等行为的图像或视频信息，然后通过深度学习算法对获取的信息进行分析，判断驾驶员当前所处状态，实现驾驶员疲劳监测、分神监测以及危险行为监测等。

作为一种实施例，参照附图2-6，本实用新型提出一种应用于TOF技术的摄像模组，包括外壳1、摄像头模块2、发射模块3和玻璃盖板4；所述外壳1的内部并排设有摄像头模块2和发射模块3，所述摄像头模块2与所述发射模块3电性连接；所述外壳1的一侧设有玻璃盖板4，所述摄像头模块2的摄像方向和发射模块3的发射方向均朝向所述玻璃盖板4；所述外壳1的内部还设有遮挡块5，该遮挡块5位于所述发射模块3和玻璃盖板4之间，也就是遮挡块5位于发射模块3朝向玻璃盖板4的一侧，方便遮挡块5遮挡发射模块3发射光线的边缘部分。

本实施例中，摄像头模块2中包括有光采集单元和拍摄单元，其中拍摄单元用于对物体进行拍摄，采集对应的图像信息；光采集单元用于接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离，然后光采集单元再通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合拍摄单元的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。其中，摄像头模块2采集的图像信息是940nm±20nm光谱范围内的信息；发射模块3优选为红外线发射灯，且红外线发射灯的灯光输出光谱为940nm±20nm，这样发射模块3的发射的光线能更好地被摄像头模块2接收或采集。

本实施例中，当本实用新型固定在车内合适位置并与外界电源连接时，摄像头模块2和发射模块3开始工作，其中为了使摄像头模块2采集到的图像信息全面准确和亮度均匀性较好，需使发射模块3的发射视野范围大于摄像头模块2的视野范围。但目前市场上的发射模块3是标准设计，发射模块3的发射视野范围为较固定(即发射模块3的发射视野范围一般为：水平角度为72°，垂直角度为58°)，而摄像头模块2的视野范围一般为：水平角度为53.6°，垂直角度为41.6°，这样导致发射模块3的发射视野范围远大于摄像头模块2的视野范围，因此要缩小或遮挡发射模块3的发射视野范围，即在发射模块3和玻璃盖板4之间的外壳1安装有一个遮挡块5，以此缩小或遮挡发射模块3的发射视野范围，使缩小或遮挡后的发射模块3的发射视野范围不会经过可能产生过曝的区域。这样相比在玻璃盖板上镀膜以此形成遮挡面的传统方案来说，本实用新型只需在发射模块3和玻璃盖板4之间的外壳1上安装一个遮挡块5便可缩小或遮挡发射模块3的发射视野范围，且缩小或遮挡后的发射模块3的发射视野范围仍能覆盖摄像头模块2的视野范围，这样设计降低了生产成本。

具体地，参照附图5-6，本实用新型中的摄像头模块2的视野范围为A；未遮挡前的发射模块3的发射视野范围为B1；缩小或遮挡后的发射模块3的发射视野范围为B2。其中，图5为近距离的摄像头模块2的视野范围和发射模块3的发射视野范围，等到一定距离时，参照附图6，发射模块3的发射视野范围能将覆盖摄像头模块2的视野范围。

为了保证摄像头模块2所采集到的图像信息全面准确和亮度均匀性较好，会让发射模块3的发射视野范围要比摄像头模块2的视野范围有更大的视场角，即所述发射模块3的发射视野范围大于所述摄像头模块2的视野范围。本实施例中，所述摄像头模块2的视野范围：水平角度为53.6±5°，垂直角度为41.6±5°；被所述遮挡块5遮挡的发射模块3的发射视野范围：水平角度为60±5°，垂直角度为45±5°。

具体地，摄像头模块2的视野范围优选为：水平角度为53.6°，垂直角度为41.6°；被所述遮挡块5遮挡后的发射模块3的发射视野范围优选为：水平角度为60°，垂直角度为45°。

本实施例中，遮挡块5与外壳1有两种连接方式，并且只能任选其中一种使用，其一所述遮挡块5与所述外壳1一体成型，此时遮挡块5和外壳1均为铝合金制成，这样方便从对应的模具中一体打印成型，减少生产步骤，进一步降低生产成本。

其二所述遮挡块5与所述外壳1可拆卸连接，此时外壳1由铝合金制成，但遮挡块5的材质不仅包括铝合金，还包括其他不透明的材质，只要该不透明材质能承受-40℃-85℃的温度即可，且发射模块3和玻璃盖板4之间的外壳1设有多个限位槽，每个限位槽均能匹配安装遮挡块5。

且本实用新型中的发射模块3的发射视野范围以方形为例，那么为使遮挡块5能更好地遮挡发射模块3射出光线的边缘部分，防止边缘部分的光线干涉摄像头模块2，从而产生过曝等问题，因此，本实施例中，所述遮挡块5的形状为方环形。当然，若发射模块3的发射视野范围为圆形或椭圆形或其他适合形状时，遮挡块5的形状也相应变为圆环形或椭圆环形或其他对应形状的环形。

参照附图4，本实用新型的外壳1远离玻璃盖板4的一侧设有安装槽6，该安装槽6便于本实用新型安装在汽车A柱及其他合适的车身位置上。

为了使摄像头模块2所采集图像信息是940nm±20nm光谱范围内的信息，本实施例中，所述玻璃盖板4的颜色为黑色或不透明色，使玻璃盖板4能透过940nm±20nm的光谱，且这样还能遮挡住摄像头模块2和发射模块3，增加本实用新型的美观性。

为了进一步使摄像头模块2所采集图像信息是940nm±20nm光谱范围内的信息，本实施例中，所述摄像头模块2的镜头21的入光面设有红外滤光片，这样即使有部分940nm±20nm光谱范围外的光谱透过玻璃盖板4，也会被红外滤光片进一步滤除，而不会被摄像头模块2所采集，光干扰能力强。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于TOF技术的摄像模组，其特征在于：包括外壳（1）、摄像头模块（2）、发射模块（3）和玻璃盖板（4）；

所述外壳（1）的内部并排设有摄像头模块（2）和发射模块（3），所述摄像头模块（2）与所述发射模块（3）电性连接；

所述外壳（1）的一侧设有玻璃盖板（4），所述摄像头模块（2）的摄像方向和发射模块（3）的发射方向均朝向所述玻璃盖板（4）；

所述外壳（1）的内部还设有遮挡块（5），该遮挡块（5）位于所述发射模块（3）和玻璃盖板（4）之间。

2.根据权利要求1所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述遮挡块（5）与所述外壳（1）一体成型，或者所述遮挡块（5）与所述外壳（1）可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述遮挡块（5）的形状为方环形。

4.根据权利要求1所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述遮挡块（5）的材质为铝合金。

5.根据权利要求1所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述发射模块（3）的发射视野范围大于所述摄像头模块（2）的视野范围。

6.根据权利要求5所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述摄像头模块（2）的视野范围：水平角度为53.6±5°，垂直角度为41.6±5°。

7.根据权利要求5所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

被所述遮挡块（5）遮挡后的发射模块（3）的发射视野范围：水平角度为60±5°，垂直角度为45±5°。

8.根据权利要求1所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述玻璃盖板（4）的颜色为黑色或不透明色。

9.根据权利要求1所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述摄像头模块（2）的镜头（21）的入光面设有红外滤光片。

10.根据权利要求1所述的应用于 TOF 技术的摄像模组，其特征在于：

所述发射模块（3）为红外线发射灯，该红外线发射灯的灯光输出光谱为940nm±20nm。