專利名稱：飛行時間攝像機單元和光學監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于光學監(jiān)視系統(tǒng)的飛行時間(TOF，time of flight)攝像機單元以及包括這種TOF攝像機的光學監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術：
在過去幾年，基于飛行時間(TOF)原理的第一個全固態(tài)三維攝像機(3-D攝像機) 變得可在市場上獲得?；陲w行時間原理的3-D攝像機或傳感器從正被成像的場景中的物體獲取距離信息。在攝像機傳感器的每個像素處獨立生成距離信息。就美國專利6，323，942 中描述的實例來說，TOF系統(tǒng)發(fā)射光能量并確定直到被目標物體所反射的能量中的至少一些能量返回到要被檢測的系統(tǒng)為止花多長時間。相比于接近于該系統(tǒng)的目標物體，在被朝向系統(tǒng)反射回之前穿過目標物體的更遠表面區(qū)域的所發(fā)射的光能量將限定更長的T0F。如果來回行程TOF被標示為t，則目標物體和TOF時間之間的距離d可以被計算為d = t -c/2, 其中c是光速。這種已知系統(tǒng)可以獲取光度數(shù)據(jù)(信號振幅)和TOF距離，并可以實時產(chǎn)生目標物體的三維圖像。不直接測量飛行時間(其需要非常敏感的成像裝備)，更復雜的原理是基于相位測量TOF原理的。此處，不直接測量光脈沖的總行程，確定所發(fā)送信號和所接收信號之間的相位差。當利用調制頻率FM調制所發(fā)射的光時，反射點和攝像機之間的距離可以被計算為
權利要求
1.一種用于光學監(jiān)視系統(tǒng)的飛行時間攝像機單元，所述飛行時間攝像機單元(100)包括輻射發(fā)射單元(102)，用于照射第一平面所限定的監(jiān)視區(qū)域；輻射檢測單元(102)，用于接收從所述監(jiān)視區(qū)域反射的輻射并用于根據(jù)所檢測到的輻射來生成三維圖像；至少一個鏡子(120，122)，用于將所發(fā)射的輻射至少部分地偏轉到至少一個第二平面(114)中并用于將從所述第二平面反射的輻射偏轉到所述輻射檢測單元，所述第二平面 (114)相交地延伸至所述第一平面。
2.根據(jù)權利要求1所述的飛行時間攝像機單元，其中所述輻射發(fā)射單元(10 包括至少一個發(fā)光二極管和/或紅外發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的飛行時間攝像機單元，其中所述輻射檢測單元(102)包括對相位敏感的檢測器芯片和用于估計所述檢測器芯片的輸出的信號處理單元。
4.根據(jù)權利要求3所述的飛行時間攝像機單元，其中所述信號處理單元可操作用于限定并評估表示所述輻射發(fā)射單元直接照射的區(qū)域的第一深度水平、以及表示經(jīng)由所述至少一個鏡子(120，122)由所述輻射發(fā)射單元所照射的區(qū)域的至少一個第二深度水平，其中，所述處理單元還可操作用于將與所述第一深度水平對應的圖像和與所述第二深度水平對應的圖像合并起來，以生成全部監(jiān)視區(qū)域的三維圖像。
5.根據(jù)前述權利要求之一所述的飛行時間攝像機單元，還包括支座元件(IM)，其中所述至少一個鏡子(120,12 通過所述支座元件(124)而被保持在相對于所述飛行時間攝像機(102)的預定位置。
6.根據(jù)前述權利要求之一所述的飛行時間攝像機單元，其中所述接收單元的視角大于監(jiān)測所述監(jiān)視區(qū)域所需的視角，并且其中所述至少一個鏡子(120，122)位于所述視角的外圍區(qū)域中。
7.根據(jù)前述權利要求之一所述的飛行時間攝像機單元，其中所述輻射發(fā)射單元的孔徑大于照射所述監(jiān)視區(qū)域所需的孔徑，并且其中按照所述至少一個鏡子(120，122)偏轉所述輻射的外圍部分的方式來布置所述至少一個鏡子(120，122)。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的飛行時間攝像機單元，其中所述輻射發(fā)射單元和所述輻射檢測單元被布置在共用的攝像機外殼(102)內(nèi)，并且其中多個鏡子(120，122)圍繞所述攝像機外殼而對稱布置。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的飛行時間攝像機單元，其中所述輻射發(fā)射單元(102) 包括被布置在非平面基板上的發(fā)光二極管和/或紅外發(fā)光二極管的陣列，并且所述輻射檢測單元包括被布置在非平面基板上的光子混合器檢測器的陣列。
10.一種光學監(jiān)視系統(tǒng)，包括飛行時間攝像機(102)，用于三維地監(jiān)測監(jiān)視區(qū)域；至少一個鏡子元件(120，122)，用于將來自所述飛行時間攝像機的測量輻射偏轉到所述監(jiān)視區(qū)域，并用于將所述監(jiān)視區(qū)域所反射的輻射偏轉到所述飛行時間攝像機的檢測器單元；控制單元，用于根據(jù)所述檢測器單元所接收到的輻射來計算三維圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于光學監(jiān)視系統(tǒng)的飛行時間攝像機單元和包括這種飛行時間攝像機的光學監(jiān)視系統(tǒng)。飛行時間攝像機單元(100)包括輻射發(fā)射單元(102)，用于照射第一平面所限定的監(jiān)視區(qū)域；輻射檢測單元(102)，用于接收從監(jiān)視區(qū)域反射的輻射并用于根據(jù)所檢測到的輻射來生成三維圖像；以及至少一個鏡子(120，122)，用于將所發(fā)射的輻射至少部分地偏轉到至少一個第二平面(114)中并用于將從第二平面反射的輻射偏轉到輻射檢測單元，其中第二平面(114)相交地延伸至第一平面。飛行時間攝像機和至少一個鏡子可以被布置在一個共用支座元件(124)上。
文檔編號G01S17/89GK102253392SQ201110097518
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權日2010年4月15日
發(fā)明者卡爾·曼赫茨 申請人:賽德斯安全與自動化公司