[发明专利]机动车飞行时间摄像机、机动车及飞行时间摄像机运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的飞行时间摄像机，包括发光单元、用于对测量数据实施测量的摄像机单元和控制单元，该发光单元具有光源和用于使照亮区域被照亮的光学系统，其中，能够对由光源发出并且经反射而由摄像机单元检测到的光进行分析以确定距离信息。此外本发明还涉及一种具有这种飞行时间摄像机的机动车以及这种飞行时间摄像机的运行方法。 

背景技术

飞行时间摄像机（通常也简称为TOF摄像机）在现有技术中已经被大量公开并且现在也经常用于机动车中。飞行时间摄像机的优点在于，其除了图像信息之外还可以提供三维信息，就是说，可以为每个像素分配距离信息。在此情况下使用飞行时间法来测量距离，测量装置也因此而得名。 

在此借助至少一个光脉冲照亮待检测的现场，其中摄像机单元为每个像点测量光到达拍摄对象并且再次返回所需要的时间。当在所发射的光与所接收的光之间发现相位差时，出于校正的考虑也可以获取所述的时间。由该飞行时间可以推断出（摄像机）与对象之间的距离。为了实现这一点，飞行时间摄像机除了包括与图像传感器相对应的、用于拍摄测量数据的摄像机单元以外还具有照亮现场的发光单元。这种发光单元具有连接在光学系统后的光源，从而该发光单元能在短时间内照亮期待的照亮区域。通过摄像机单元的物镜收集反射光并记录飞行时间。 

在机动车中经常使用飞行时间摄像机，从而为不同的车辆系统提供测 量数据。例如应用在主动行人保护系统、碰撞监控系统等中，简言之大多用于对环境进行检测。 

飞行时间摄像机的检测范围在此由发光设备的主动发光的张角和光强、即照亮区域界定。在此，最初在设计机动车时确定由张角和有效距离描述的照亮区域。在此针对不同行驶情况做出妥协。为了改善对不同行驶情况的匹配可以提出：给飞行时间摄像机、具体而言给摄像机单元和发光单元设置缩放光学系统并且因此将张角和有效距离设计成可适应的，但是由于这种系统的复杂性和成本的原因这在实践中并不是可行的方法。 

发明内容

因此本发明的目的在于，使飞行时间摄像机能够以更好地匹配于不同的行驶情况或机动车运行状态的方式运行。 

为了实现该目的，根据本发明，对于开始所述类型的飞行时间摄像机提出，光学系统配设有至少一个用于对照亮区域进行匹配的调节装置，控制单元构造成根据描述机动车行驶状况的至少一个运行参数来控制调节装置，其中该调节装置是压电调节装置。 

因此根据本发明提出，因为认识到了：由于仅在照亮区域中光源的光被反射、进而采集到三维的测量数据并且与摄像机单元的可能性无关地在必要时能拍摄较大的区域，而使得对照亮区域的变化/调节便足以使飞行时间摄像机的有效检测范围匹配于行驶状态，所以仅借助于发光单元的光学系统便能规定出实际的可能调节方案。因此也可以具体提出，摄像机单元具有一包括所有能被调节出的照亮区域的检测范围。因此，摄像机单元的绝对检测范围、因此图像传感器和相应物镜的绝对检测范围包括所有——特别是在可能的检测角度方面——可以通过照亮区域预定的实际检测范围。特别是可以提出，摄像机单元相对于目前的飞行时间摄像机而言具有较高的角度分辨率。但是仅发光装置适应性地匹配于（行驶）状况。 

因此，通过仅对照亮区域进行适配可以实现对有效检测范围的低成本匹配，同时无需大幅提高系统复杂性、特别是成本和费用。由于仅须将发 光单元的光学系统的成像特性构造成可变的，所以就此而言对该光学系统的要求较低，从而可以使用低成本部件、例如塑料透镜。因此，与同时涉及摄像机单元、进而也涉及绝对检测范围的可适配性相比，按本发明的建议实现了简单得多、成本低得多的方案。 

在本发明的另一设计方案中可以提出，光学系统具有至少一个——特别是由塑料制成的——透镜，所述透镜——特别是在射出方向上——的位置能通过调节装置来改变。因此该光学系统具有至少一个透镜，所述透镜可以通过调节装置移动以能够适当改变照亮区域。因此例如可以改变在发光的光源——特别是发光二极管——与调焦透镜之间的距离。但是在一种设计方案中也可以设想，所述光学系统具有会聚透镜和连接在该会聚透镜下游并且可以通过调节装置移动的发散透镜。因此在这种情况下首先所述会聚透镜使得光源的光平行并且然后通过位置可变的发散透镜使光源的光这样散焦，从而产生期望的照亮区域。原则上显然也可以设想，在光学系统中设置其它透镜。此外也可能插入其它透镜、例如缩放镜头。 

在此仍需指出的是：也可以设想，在光学系统中使用特征可变的透镜，但是位置可变性由于其实施更简单并且更有利而是优选的。