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CN112868221A - 用于车辆视觉系统的摄像头 - Google Patents

用于车辆视觉系统的摄像头 Download PDF

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CN112868221A
CN112868221A CN201980068854.4A CN201980068854A CN112868221A CN 112868221 A CN112868221 A CN 112868221A CN 201980068854 A CN201980068854 A CN 201980068854A CN 112868221 A CN112868221 A CN 112868221A
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Abstract

用于机动车辆(12)的被配置成与机动车辆(12)的电子控制单元(16)通信的摄像头(14)包括被配置成拍摄来自机动车辆(12)的图像的成像器集成电路(22)；照射单元(28)；与成像器集成电路(22)电通信的第一混合器/分离器接口单元(34)；与第一混合器/分离器接口单元(34)电通信的摄像头双向信号端口(36)，摄像头双向信号端口(36)被配置成与承载用于成像器集成电路(22)的数据控制(31)信号的外部电源(15)信号电连接；第一混合器/分离器接口单元(34)被配置成从外部电源(15)信号分离数据控制(31)信号；将分离的数据控制(31)信号提供至成像器集成电路(22)，将来自分离的外部电源(25)信号的第一输入电压(23)提供至成像器集成电路(22)；将来自成像器集成电路(22)的与外部电源(15)信号混合的图像数据(33)提供至摄像头双向信号端口(36)；将来自分离的外部电源(25)信号的第二输入电压(27)提供至照明单元(28)。

Description

用于车辆视觉系统的摄像头
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的视觉系统的摄像头。更具体地，本发明涉及一种包括单个载流线电源的带有有源照明的摄像头。
背景技术
摄像头包括通常用在机动车辆中的载流线电源，其中，用于控制摄像头和摄像头的电源的数据由连接到该摄像头的同轴电缆承载。当光源集成在摄像头内部时，光源的控制和光源的电源远离摄像头布置，使得除了同轴电缆之外还需要连接到摄像头的额外电线。
摄像头相对于光源的这种额外连接对于防止摄像头的成像器集成电路的电源的干扰和摄像头的信号数据的故障是必要的，所述故障可能由光源的涌入电流和光源的电源上的传导发射率引起。
然而，由于摄像头的尺寸的增加和机动车辆的电气线束的复杂性的增加，额外的连接并不是合适的解决方案。
因此，提出一种新的解决方案来解决这些问题就尤为重要。
对此，文献US 2016/072991 A1公开了一种具有集成电源和次照明装置的照明设备。
发明内容
根据一个实施方式，本发明涉及一种用于机动车辆的摄像头，该摄像头被配置成与该机动车辆的电子控制单元(ECU)进行通信，并且包括：
-成像器集成电路，该成像器集成电路被配置成拍摄来自该机动车辆内部或外部环境的图像；
-照明单元，该照明单元包括至少一个光源部件，该照明单元被配置成用于照亮该机动车辆的内部/外部环境；
-与所述成像器集成电路电通信的第一混合器/分离器接口单元；
-与所述第一混合器/分离器接口单元电通信的摄像头双向信号端口，所述摄像头双向信号端口被配置成与承载用于所述成像器集成电路的数据控制信号的外部电源信号电连接；
所述第一混合器/分离器接口单元被配置成：
-从外部电源信号中分离数据控制信号，并将该分离的数据控制信号提供至所述成像器集成电路；
-将来自成像器集成电路的与外部电源信号混合的图像数据提供至摄像头双向信号端口。
此外，第一混合器/分离器接口单元与照明单元电通信，并且包括：
-第一电压调节器元件，用于将来自分离的外部电源信号的第一输入电压提供至成像器集成电路；以及
-第二电压调节器元件，用于将来自分离的外部电源信号的不同于第一输入电压的第二输入电压提供至照明单元。
第二电压调节器元件包括恒定电流源和被配置成由该恒定电流源供电的能量存储部件，所述能量存储部件被配置成将第二输入电压提供至照明单元。
第一混合器/分离器接口单元可以包括与摄像头双向信号端口电通信的第一同轴供电(PoC)滤波器元件，所述第一PoC滤波器元件被配置成从外部电源信号分离数据控制信号，并将该分离的数据控制信号提供至成像器集成电路。第一电压调节器元件和第二电压调节器元件优选包含在第一混合器/分离器接口单元中并且都与第一PoC滤波器元件电通信。
第一PoC滤波器元件还可以被配置成将图像数据与外部电源信号混合。
照明单元可以包括被配置成控制光源部件的照明的光源驱动器。该光源部件可以是红外光源部件。该光源驱动器可以被配置成向光源部件提供脉冲功率信号，使得该光源部件提供脉冲照明。
成像器集成电路可以包括与照明单元电通信的触发引脚，成像器集成电路被配置成触发照明单元。
照明单元可以包括光源故障检测部件，其被配置成检测光源部件的故障，所述光源故障检测部件被配置成将光源部件诊断数据提供至第一混合器/分离器接口单元，所述第一混合器/分离器接口单元被配置成将与外部电源信号混合的光源部件诊断数据提供至摄像头双向信号端口。
根据本发明的一个实施方式，用于机动车辆的视觉系统包括如上所述的摄像头。该视觉系统还包括ECU，该ECU包括：
-ECU双向信号端口，
-与所述ECU双向信号端口电通信的第二混合器/分离器接口单元，与所述第二混合器/分离器接口单元电通信的外部电源信号；
-微控制器，其被配置成将数据控制信号提供至所述第二混合器/分离器接口单元。
所述视觉系统还包括同轴电缆，所述同轴电缆在一个末端连接到所述ECU双向信号端口，并且在第二末端连接到所述摄像头双向信号端口。第二混合器/分离器接口单元被配置成将与外部电源信号混合的数据控制信号提供至ECU双向信号端口，使得同轴电缆被配置成电承载与数据控制信号混合的外部电源信号。所述第二混合器/分离器接口单元被配置成接收由所述同轴电缆承载的与外部电源信号混合的图像数据；并且从外部电源分离图像数据，以便将图像数据提供至微控制器。
附图说明
通过阅读下面的详细描述和附图，本发明的其它特征、目的和优点将变得显而易见，附图以示例的方式给出，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的机动车辆的视觉系统的示意图。
具体实施方式
根据图1，示出了用于机动车辆12的视觉系统10。该视觉系统10可以用于机动车辆12的外部视觉(诸如用于车道监测系统、用于道路标志监测系统)以及用于机动车辆12的内部视觉(例如用于驾驶员监测系统)。与驾驶员控制机动车辆12的手动车辆相比，视觉系统10还可以用于自动车辆，即无人驾驶车辆。视觉系统10还可以用于机动车辆12的高级驾驶员辅助系统。
即使未示出，也清楚的是，视觉系统10可以与机动车辆12的一些装置连接，诸如制动系统、方向盘系统、警告系统等。
根据本发明，视觉系统10包括被配置成监控机动车辆12的外部或机动车辆12的车厢的摄像头14。该视觉系统10还包括电子控制单元(ECU)16，其被配置成控制摄像头14并对由摄像头14拍摄的图像进行处理。视觉系统10还包括在ECU 16与摄像头14之间的仅一个单线连接19。更具体地，摄像头14仅具有单线连接19，其必须承载摄像头14的电源15和在摄像头14与ECU 16之间交换的信号数据17，诸如从ECU 16发送到摄像头14的数据控制31，以及从摄像头14发送到ECU 16的图像数据33或视频数据。更具体地，信号数据17由电源15信号承载，使得单线连接19是载流线电源。
单线连接19是同轴电缆18的一部分，该同轴电缆18在一个末端处连接到ECU 16并且在第二末端处连接到摄像头14。摄像头14、ECU 16以及同轴电缆18接地到可以是机动车辆12的车身的公共电接地21。通常，视觉系统10由可以是机动车辆12的电池的电压源20供电。该电压源20通常直接连接到ECU 16，使得ECU 16被配置成提供摄像头14的电源15。
被配置成与ECU 16通信的摄像头14包括配置成拍摄来自机动车辆12内部或外部环境的图像的成像器集成电路22。该成像器集成电路22从摄像头14的镜头24的视场26接收图像。
摄像头14还包括照明单元28，该照明单元包括至少一个光源部件30，该照明单元28被配置成照亮由该摄像头14监控的机动车辆12的内部/外部环境。
本发明的一个特定方面是由单线连接19承载的摄像头14的电源15信号用于向成像器集成电路22和照明单元28供电。摄像头14的电源15是用于摄像头14的单个电源15。
优选地，照明单元28包括多个红外线发光二极管，使得该光对于机动车辆12的驾驶员或乘客是不可见的。尤其是，当摄像头14照亮驾驶员的面部时使用红外线光源部件30以便不会导致驾驶员看不到。
如图1所示，为了控制和/或诊断光源部件，照明单元28包括光源驱动器32。根据一个实施方式，为了节省视觉系统10的能量，更具体地，为了节省照明单元28的能量，光源驱动器32例如以50％的占空比向光源部件30提供脉冲电源信号，使得光源部件30上的电流消耗除以2。向光源部件30提供脉冲电源信号导致摄像头14的视场26的脉冲照明。
根据一个实施方式，成像器集成电路22与照明单元28电通信。更具体地，成像器集成电路22能够向照明单元28提供触发信号，使得视场的照明与成像器集成电路22对图像的拍摄同步。此外，光源驱动器32包括光源故障检测部件，其能够诊断光源部件30的短路，即光源部件30的过电流消耗。光源故障检测部件还能够诊断光源部件30的开路，即在成像器集成电路22的触发信号之后检测光源部件30的零电流消耗。
根据本发明，摄像头14包括与成像器集成电路22电通信并且与照明单元28电通信的第一混合器/分离器接口单元34。第一混合器/分离器接口单元34通过摄像头双向信号端口36与单线连接19电通信。摄像头双向信号端口36连接到同轴电缆18，使得摄像头双向信号端口36被配置成将摄像头14的电源15和数据控制31信号从ECU 16提供至第一混合器/分离器接口单元34。根据图1，摄像头14的电源15是摄像头14外部的电源15，所述电源15由ECU16提供。更一般地，摄像头14的电源15可以是任何外部电源15，其中电源15信号承载在摄像头14与ECU 16之间交换的信号数据17。
第一混合器/分离器接口单元34被配置成从摄像头14的电源15分离数据控制31信号，并将分离的数据控制31信号提供至成像器集成电路22。第一混合器/分离器接口单元34还被配置成将来自成像器集成电路22的与摄像头14的电源15信号混合的图像数据33提供至摄像头双向信号端口36。第一混合器/分离器接口单元34还被配置成将来自成像器集成电路22的与分离电源15信号混合的光源部件30诊断数据29提供至摄像头双向信号端口36。
此外，第一混合器/分离器接口单元34还被配置成将摄像头14的电源15分配给成像器集成电路22和照明单元28。因此，第一混合器/分离器接口单元34被配置成从摄像头14的分离电源25向成像器集成电路22提供第一输入电压23(即从数据控制31信号分离)，并且从摄像头14的分离电源25向照明单元28提供不同于第一输入电压23的第二输入电压27。
第一输入电压23和第二输入电压27在本发明的意义上是不同的，使得它们彼此电隔离以便防止来自第二输入电压27的对第一输入电压23的干扰，其中，由于光源部件30的脉冲电源信号和光源部件30的涌入电流，第二输入电压可能分别引起传导电磁干扰和电流下降。
作为非限制性示例，第一混合器/分离器接口单元34包括第一电压调节器元件40，其被配置成将第一输入电压23从分离电源25提供至成像器集成电路22。通常，第一电压调节器元件40是为成像器集成电路22提供必要稳定电压的降压或升压电压转换设备。此外，为了保护第一输入电压不受光源电源的影响，第一混合器/分路器接口单元34包括第二电压调节器元件42，其被配置成从分离电源25向照明单元28提供第二输入电压27。更具体地，第二电压调节器元件42包括恒流源44和被配置成由该恒流源44馈电的能量存储部件46，所述能量存储部件46被配置成向照明单元28提供第二输入电压。能量存储部件46可以是被设计成在光源部件30的浪涌电流相位期间向光源部件30提供附加能量的电容器元件。换句话说，该能量存储部件46有利地能够在单个脉冲中提供比通过同轴电缆18从电源瞬时获得的能量更多的能量。由于该能量存储部件46，大量的能量在被释放以提供给照明单元28的光源驱动器32之前，可以被存储在其中。结果，可以将显著的脉冲电流提供给光源30，以产生高亮度的脉冲光。因此，光源30部件变得特别有效，因为尽管通过同轴电缆18仅提供有限的功率，但它仍可以提供高照明度。在这一点上，还应该注意，任何设计用来同时承载数据信号和电源的同轴电缆都无法提供高脉冲能量，因为电流脉冲会破坏数据通信。
第一混合器/分离器接口单元34包括与摄像头双向信号端口36电通信的第一同轴供电(PoC)滤波器元件48，所述第一PoC滤波器元件48被配置成从电源15信号分离数据控制信号31并将分离的数据控制信号31提供至成像器集成电路22。第一PoC滤波器元件48还被配置成将图像数据33与电源15信号混合。第一PoC滤波器元件48还被配置成将与摄像头14的电源15信号混合的来自成像器集成电路22的诊断数据29提供至摄像头双向信号端口36。
第一PoC滤波器元件48还被配置成将承载信号数据17的来自电源15的分离电源25信号提供至第一电压调节器40和第二电压调节器42。
根据本发明的一个实施方式，并且参照图1，ECU 16包括用于通过同轴电缆18与摄像头14建立载流通信的互补电子部件。因此，ECU 16包括ECU双向信号端口50和与该ECU双向信号端口50电通信的第二混合器/分离器接口单元52。ECU 16包括用于摄像头14的电源15。电源15由电连接到电压源20的ECU 16的第三电压调节器54提供。更具体地，第三电压调节器54被配置成提供ECU 16的内部电源56，所述内部电源56电连接到第二混合器/分离器接口单元52。
ECU 16还包括被配置成与第二混合器/分离器接口单元52交换信号数据17的微控制器58。因此，第二混合器/分离器接口单元52被配置成将与内部电源56混合的数据控制31信号提供至ECU双向信号端口50，使得ECU被配置成提供承载数据控制信号31的摄像头14的电源15。第二混合器/分离器接口单元52被配置成接收与由单线连接19承载的电源15信号混合的图像数据33，并且从电源15分离图像数据33，以便将图像数据33提供至微控制器58。光源部件30的诊断数据29也由第二混合器/分离器接口单元52从电源15分离，使得第二混合器/分离器接口单元52被配置成将诊断数据29提供至ECU 16的微控制器58。为了支持ECU16与摄像头之间的规定的载流通信，同轴电缆18在一个末端处连接到ECU双向信号端口50，并且在第二末端处连接到摄像头双向信号端口36。

Claims (9)

1.一种用于机动车辆(12)的摄像头(14)，所述摄像头(14)被配置成与所述机动车辆(12)的电子控制单元ECU(16)通信，所述摄像头(14)包括：
成像器集成电路(22)，所述成像器集成电路(22)被配置成拍摄来自所述机动车辆(12)内部或外部环境的图像；
照明单元(28)，所述照明单元(28)包括至少一个光源部件(30)，所述照明单元(28)被配置成照亮所述机动车辆(12)的内部/外部环境；
与所述成像器集成电路(22)电通信的第一混合器/分离器接口单元(34)；
与所述第一混合器/分离器接口单元(34)电通信的摄像头双向信号端口(36)，所述摄像头双向信号端口(36)被配置成与外部电源(15)信号电连接，所述外部电源(15)信号承载用于所述成像器集成电路(22)的数据控制(31)信号；
所述第一混合器/分离器接口单元(34)被配置成：
-从所述外部电源(15)信号中分离所述数据控制(31)信号并将分离的数据控制(31)信号提供至所述成像器集成电路(22)；
-将来自所述成像器集成电路(22)的与所述外部电源(15)信号混合的图像数据(33)提供至所述摄像头双向信号端口(36)；并且
-与所述照明单元(28)电通信；
所述第一混合器/分离器接口单元(34)包括：
-第一电压调节器(40)元件，用于将来自分离的外部电源(25)信号的第一输入电压(23)提供至所述成像器集成电路(22)，以及
-第二电压调节器(42)元件，用于将来自所述分离的外部电源(25)信号的不同于所述第一输入电压(23)的第二输入电压(27)提供至所述照明单元(28)；
其特征在于，
所述第二电压调节器元件(42)包括恒流源(44)和被配置成由所述恒流源(44)供电的能量存储部件(46)，所述能量存储部件(46)被配置成将所述第二输入电压(27)提供至所述照明单元(28)。
2.根据权利要求1所述的摄像头(14)，其特征在于，所述第一混合器/分离器接口单元(34)包括：
与所述摄像头双向信号端口(36)电通信的第一同轴供电PoC滤波器元件(48)即第一PoC滤波器元件(48)，所述第一PoC滤波器元件(48)被配置成从所述外部电源(15)信号分离所述数据控制(31)信号，并将所述分离的数据控制(31)信号提供至所述成像器集成电路(22)；以及
所述第一电压调节器(40)元件和所述第二电压调节器(42)元件，所述第一电压调节器(40)元件和所述第二电压调节器(42)元件都与所述第一PoC滤波器元件(48)电通信。
3.根据权利要求2所述的摄像头(14)，其特征在于，所述第一PoC滤波器元件(48)还被配置成将所述图像数据(33)与所述外部电源(15)信号混合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的摄像头(14)，其特征在于，所述照明单元(28)包括被配置成控制所述光源部件(30)的照明的光源驱动器(32)。
5.根据权利要求4所述的摄像头(14)，其特征在于，所述光源部件是红外光源部件(30)。
6.根据权利要求4或5所述的摄像头(14)，其特征在于，所述光源驱动器(32)被配置成向所述光源部件(30)提供脉冲功率信号，使得所述光源部件(30)提供脉冲照明。
7.根据前述权利要求中任一项所述的摄像头(14)，其特征在于，所述成像器集成电路(22)包括与所述照明单元(28)电通信的触发引脚，所述成像器集成电路(22)被配置成触发所述照明单元(28)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的摄像头(14)，其特征在于，
所述照明单元(28)包括光源故障检测部件，所述光源故障检测部件被配置成检测所述光源部件(30)的故障，所述光源故障检测部件被配置成将光源部件(30)诊断数据(29)提供至所述第一混合器/分离器接口单元(34)，
所述第一混合器/分离器接口单元(34)被配置成将与所述外部电源(15)信号混合的所述光源部件(30)诊断数据(29)提供至所述摄像头双向信号端口(36)。
9.一种用于机动车辆(12)的视觉系统(10)，该视觉系统(10)包括根据前述权利要求中任一项所述的摄像头(14)，其特征在于，所述视觉系统(10)包括：
ECU(16)，该ECU(16)包括：
ECU双向信号端口(50)，
与所述ECU双向信号端口(50)电通信的第二混合器/分离器接口单元(52)，
与所述第二混合器/分离器接口单元(52)电通信的外部电源(15)信号，
微控制器(58)，所述微控制器(58)被配置成将数据控制(31)信号提供至所述第二混合器/分离器接口单元(52)；
同轴电缆(18)，所述同轴电缆(18)在一个末端连接到所述ECU双向信号端口(50)，并且在第二末端连接到所述摄像头双向信号端口(36)；
所述第二混合器/分离器接口单元(52)被配置成将与所述外部电源(15)信号混合的所述数据控制(31)信号提供至所述ECU双向信号端口(50)，使得所述同轴电缆(18)被配置成电承载与所述数据控制(31)信号混合的所述外部电源(15)信号；
所述第二混合器/分离器接口单元(52)被配置成接收由所述同轴电缆(18)承载的与所述外部电源(15)信号混合的图像数据(33)；并从所述外部电源(15)分离所述图像数据(33)，以便将所述图像数据(33)提供至所述微控制器(58)。
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