用于測量距離的攝像機布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種攝像機布置(1)，其包括用于照射多個視域(7.1，7.2)的至少一個照射裝置(5，5.1，5.2)，其中待檢測的至少一個對象(8.1，8.2)位于視域(7.1，7.2)的每一個內。所述攝像機布置(1)還包括用于聚焦一個光束路徑的至少一個物鏡(4，4.1，4.2)，所述光束路徑包括所述多個視域(7.1，7.2)中的至少一個，或包括用于聚焦多個光束路徑的至少一個物鏡(4，4.1，4.2)，所述多個光束路徑的每一個包括多個視域(7.1，7.2)中的至少一個。還提供TOF傳感器(2)，其中至少一個照射裝置(5，5.1，5.2)，至少一個物鏡(4，4.1，4.2)和TOF傳感器(2)相對于彼此以及相對于視域(7.1，7.2)和位于后者中的對象(8.1，8.2)以如此的方式布置：對象(8.1，8.2)的圖像(A，B，C，D)可以同時或按時間連續(xù)的方式成像在一個TOF傳感器(2)上。本發(fā)明還涉及這種攝像機布置(1)的用途。
【專利說明】用于測量距離的攝像機布置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攝像機布置，以及涉及這種攝像機布置的用途。
【背景技術】
[0002]所謂的TOF攝像機(飛行時間攝像機)是已知的，其例如通過紅外光有效地照射場景，并通過傳感器來確定對于照明而言所用的光的飛行時間。在此基礎上，則確定被照射的對象與攝像機相距的距離。這些TOF攝像機中的許多會抑制并非來自攝像機光源的背景光。
[0003]DE 10 2009 001 159 Al公開了用于檢測在第一頻率范圍內的電磁輻射的攝像機，其包括電光晶體、分析儀和檢測器陣列，所述檢測器陣列具有用于檢測在第二頻率范圍內的電磁輻射的多個檢測器。分析儀在第二頻率范圍內的電磁輻射的光束方向上布置于電光晶體和檢測器陣列之間。檢測器陣列的多個檢測器分別包括用于解調在第二頻率范圍內的電磁輻射的裝置。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是要提供相比于現(xiàn)有技術有所改進的一種攝像機布置，以及這種攝像機布置的用途。 [0005]根據(jù)本發(fā)明該目的在攝像機布置方面通過權利要求1中所指定的特征以及在用途方面通過權利要求9中所指定的特征來實現(xiàn)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，攝像機布置包括用于照射多個視域的至少一個照射裝置，待檢測的至少一個對象分別位于視域內。根據(jù)本發(fā)明，攝像機布置還包括用于聚焦光束路徑的至少一個物鏡，所述光束路徑包括所述多個視域中的至少一個。作為一種替代方案，根據(jù)本發(fā)明，攝像機布置包括用于聚焦多個光束路徑的至少一個物鏡，所述光束路徑分別包括多個視域中的至少一個。根據(jù)本發(fā)明，攝像機布置還包括TOF傳感器，至少一個照射裝置、至少一個物鏡并且TOF傳感器相對于彼此以及相對于視域和位于其中的對象以如此的方式布置:對象的圖像可以同時或按時間順序連續(xù)的方式成像在一個TOF傳感器上。
[0007]因此攝像機布置以如此的方式形成:可以單個TOF傳感器芯片獲取兩個或多個視域(FOV)。通過空間疊加或通過時分復用方法可實現(xiàn)上述。
[0008]在這種情況下有利的是，為了檢測多個場景，只需要單個TOF傳感器芯片。以這種方式，相比于每一場景需要一個TOF傳感器芯片的情況，該攝像機布置可以更經濟地配置。
[0009]在本發(fā)明的一項改進中，提供兩個照射裝置，視域分別通過每個照射裝置照射，物鏡分別布置于對象和TOF傳感器之間，并且對象的圖像可成像在TOF傳感器上的至少部分公共區(qū)域內。在這種情況下，兩個照射裝置具體耦聯(lián)到控制裝置，所述照射裝置通過控制裝置在不同的時間下彼此獨立地被致動。
[0010]在這種情況下，兩個場景的兩個視域同時成像在一個傳感器上。兩個圖像的疊加從而形成在傳感器芯片上。為了對兩個視域進行成像，可使用光束分離器。然而，其它布置也可用于實現(xiàn)兩個視域疊加成像在傳感器芯片上。
[0011]TOF攝像機布置有效地照射場景并抑制背景光。通過將照射分別切換到僅僅一個場景上，未被照射的場景被遮擋，并且僅檢測到目前被照射的場景視域。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種配置，提供一個照射裝置，可通過所述照射裝置照射視域，公共物鏡布置于對象和TOF傳感器之間，以及位于視域內的對象的圖像可單獨地成像在TOF傳感器上的不同區(qū)域內。
[0013]這意味著兩個視域成像在傳感器芯片的不同區(qū)域上。以這種方式，可同時檢測到兩個視域。
[0014]在另一種配置中，提供兩個照射裝置，視域分別通過每個照射裝置來照射，公共物鏡布置于對象和TOF傳感器之間，以及可受控的反射鏡布置于對象和物鏡之間，反射鏡可以如此的方式受控:第一視域的光束路徑或第二視域的光束路徑可通過其被傳遞到所述物鏡，并且對象的圖像可成像在TOF傳感器上的公共區(qū)域內。
[0015]在這種情況下，兩個照射裝置同樣優(yōu)選耦聯(lián)到控制裝置，所述照射裝置通過控制裝置在不同的時間下彼此獨立地被致動。具體地，當?shù)谝灰曈虻墓馐窂酵ㄟ^反射鏡成像在TOF傳感器上時，可在第一時間下致動第一照射裝置。當?shù)诙曈虻墓馐窂酵ㄟ^反射鏡成像在TOF傳感器上時，具體可在第二時間下致動第二照射裝置。
[0016]因此通過將攝像機布置按序對準在不同的場景下可檢測到視域。每個場景只需要在攝像機視域目前瞄準在其上時被照射。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一項改進，所述反射鏡是數(shù)字反射鏡，具體是微反射鏡(所謂的MEMS-微機電系統(tǒng))。
[0018]攝像機布置例如可用于測量距離，從攝像機布置到位于相應視域內的至少一個對象的距離可由通過至少一個照射裝置發(fā)出到視域的光的飛行時間來確定。
[0019]在一項改進中，所述攝像機布置用在車輛中，以便只用一個TOF傳感器來監(jiān)控駕駛員和乘客的頭部。此外，在車輛內部可監(jiān)控駕駛員和/或乘客的姿態(tài)、表情、眼睛位置、觀察方向、座椅位置、頭部位置和/或人體測量特征。姿態(tài)具體是手勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]將借助于所附的示意性附圖對本發(fā)明進行更詳細地解釋說明。
[0021]圖1是攝像機布置第一實施例的示意圖；
[0022]圖2是攝像機布置第二實施例的示意圖；以及
[0023]圖3是攝像機布置第三實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1示出了攝像機布置I的第一實施例的示意圖，其包括TOF傳感器2，光束分離器3，兩個物鏡4.1和4.2，兩個照射裝置5.1，5.2，和控制裝置6。
[0025]物鏡4.1聚焦第一視域7.1的光束路徑，其中待檢測的第一對象8.1位于第一視域內。
[0026]物鏡4.2聚焦第二視域7.2的光束路徑，其中待檢測的第二對象8.2位于第二視域內。[0027]來自兩個物鏡4.1，4.2的聚焦后的光束路徑從不同的方向傳遞到光束分離器3，在那里互相疊置且成像到TOF傳感器2上。
[0028]照射裝置5.1布置成用于照射第一視域7.1。
[0029]照射裝置5.2布置成用于照射第二視域7.2。
[0030]控制裝置6控制照射裝置5.1,5.2，優(yōu)選以如此的方式控制照射裝置5.1,5.2:在每種情況下在時間t1; t2下都只照射一個視域7.1,7.2。
[0031]攝像機布置I以如此的方式形成:至少主要抑制背景光，并且僅檢測來自照射裝置5.1,5.2并且由對象8.1,8.2反射的光。
[0032]在照射兩個視域7.1，7.2的情況下，TOF傳感器2將檢測到互相疊置的兩個對象8.1,8.2，從而將形成圖像A。
[0033]在時間&下只照射視域7.1的情況下，其上只看到對象8.1的圖像B形成在TOF傳感器2上，所以到該對象的距離可通過確定光的飛行時間來確定。
[0034]在時間t2下只照射視域7.2的情況下，其上只看到對象8.2的圖像C形成在TOF傳感器2上，所以到該對象的距離可通過確定光的飛行時間來確定。
[0035]圖2示出了攝像機布置I的第二實施例的示意圖，其包括TOF傳感器2，物鏡4和照射裝置5。
[0036]物鏡4.1聚焦包括兩個視域7.1，7.2的光束路徑，待檢測的第一對象8.1位于視域7.1內，以及待檢測的第二對象8.2位于視域7.2內。
[0037]聚焦后的光束路徑而是以如此的方式成像到TOF傳感器2上:視域7.1成像到TOF傳感器2的第一區(qū)域2.1上以及視域7.2成像到TOF傳感器2的第二區(qū)域2.2上。
[0038]照射裝置5布置成用于照射兩個視域7.1，7.2。
[0039]攝像機布置I以如此的方式形成:至少主要抑制背景光，并且僅檢測來自照射裝置5并且由對象8.1,8.2反射的光。
[0040]在其上在單獨的區(qū)域內可看到兩個對象8.1，8.2的圖像D形成在TOF傳感器2上，所以到這些對象的相應距離可通過確定光的飛行時間來確定。
[0041]圖3示出了攝像機裝置I的第三實施例的示意圖，其包括TOF傳感器2，物鏡4，兩個照射裝置5.1，5.2，控制裝置(未表示)和可受控的反射鏡9。
[0042]反射鏡9可由控制裝置以如此的方式被控制:其將待檢測的第一對象8.1位于其中的第一視域7.1的光束路徑或待檢測的第二對象8.2位于其中的第二視域7.2的光束路徑傳遞到物鏡4。后者聚焦該光束路徑并將其成像到TOF傳感器2上。
[0043]照射裝置5.1布置成用于照射第一視域7.1。
[0044]照射裝置5.2布置成用于照射第二視域7.2。
[0045]攝像機布置I以如此的方式形成:至少主要抑制背景光，并且僅檢測來自照射裝置5.1,5.2并且由對象8.1,8.2反射的光。
[0046]當反射鏡9在時間h下瞄準到視域7.1時，其上只看到對象8.1的圖像B形成在TOF傳感器2上，所以到該對象的距離可通過確定光的飛行時間來確定。
[0047]當反射鏡9在時間t2下瞄準到視域7.2時，其上只看到對象8.2的圖像C形成在TOF傳感器2上，所以到該圖像的距離可通過確定光的飛行時間來確定。
[0048]控制裝置6可優(yōu)選以如此的方式控制照射裝置5.1，5.2:在每種情況下在一個時間下都只照射一個視域7.1,7.2。
[0049]附圖標記清單
[0050]I攝像機布置
[0051]2 TOF 傳感器
[0052]2.1,2.2 區(qū)域
[0053]3光束分離器
[0054]4，4.1，4.2 物鏡
[0055]5，5.1，5.2 照射裝置
[0056]6控制裝置
[0057]7.1，7.2 視域
[0058]8.1,8.2待檢測的對象
[0059]9反射鏡
[0060]Α, B, C，D 圖像
[0061]t1； t2 時間
【權利要求】
1.一種攝像機布置(I): -包括用于照射多個視域(7.1,7.2)的至少一個照射裝置(5，5.1,5.2)，待檢測的至少一個對象(8.1,8.2)分別位于所述視域(7.1,7.2)內； -包括用于聚焦一個光束路徑的至少一個物鏡(4，4.1,4.2)，所述光束路徑包括所述多個視域(7.1，7.2)中的至少一個，或包括用于聚焦多個光束路徑的至少一個物鏡(4，4.1，4.2)，所述多個光束路徑分別包括所述多個視域(7.1，7.2)中的至少一個；以及 -包括TOF傳感器⑵； -其中，所述至少一個照射裝置(5，5.1,5.2)、所述至少一個物鏡(4，4.1,4.2)和所述TOF傳感器(2)相對于彼此以及相對于所述視域(7.1,7.2)和位于其中的所述對象(8.1，8.2)以如此的方式布置:所述對象(8.1,8.2)的圖像(A，B，C，D)可以同時地或以按時間順序連續(xù)的方式成像在所述一個TOF傳感器(2)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的攝像機布置(I)，其特征在于，提供兩個照射裝置(5.1,5.2)，視域(7.1,7.2)分別通過每個照射裝置(5.1,5.2)可被照射，物鏡(4.1,4.2)分別布置于所述對象(8.1,8.2)和所述TOF傳感器(2)之間，并且所述對象(8.1,8.2)的圖像(A，B，C)可成像在所述TOF傳感器(2)上的公共區(qū)域內。
3.根據(jù)權利要求2所述的攝像機布置(I)，其特征在于，所述兩個照射裝置(5.1，5.2)耦聯(lián)到控制裝置(6)，所述兩個照射裝置(5.1,5.2)通過所述控制裝置(6)在不同的時間(t1； t2)下彼此獨 立地被致動。
4.根據(jù)權利要求1所述的攝像機布置(I)，其特征在于，提供一個照射裝置(5)，可通過所述照射裝置(5)照射所述視域(7.1,7.2)，公共物鏡(4)布置于所述對象(8.1,8.2)和所述TOF傳感器⑵之間，以及位于所述視域(7.1)內的所述對象(8.1,8.2)的圖像⑶可單獨地成像在所述TOF傳感器(2)上的不同區(qū)域(2.1,2.2)內。
5.根據(jù)權利要求1所述的攝像機布置(I)，其特征在于，提供兩個照射裝置(5.1,5.2)，視域(7.1,7.2)分別通過每個照射裝置(5.1,5.2)照射，公共物鏡(4)布置于所述對象(8.1,8.2)和所述TOF傳感器(2)之間，以及可受控的反射鏡(9)布置于所述對象(8.1，8.2)和所述物鏡(4)之間，所述反射鏡(9)可以如此的方式受控:第一視域(7.1)的光束路徑或第二視域(7.2)的光束路徑可由此被傳遞到所述物鏡(4)，并且所述對象(8.1,8.2)的圖像(B，C)可成像在所述TOF傳感器(2)上的公共區(qū)域內。
6.根據(jù)權利要求5所述的攝像機布置(I)，其特征在于，所述兩個照射裝置(5.1，5.2)耦聯(lián)到控制裝置，所述照射裝置(5.1,5.2)通過所述控制裝置在不同的時間(t1;t2)下可彼此獨立地被致動。
7.根據(jù)權利要求6所述的攝像機布置(I)，其特征在于，當?shù)谝灰曈?7.1)的光束路徑通過所述反射鏡(9)成像在所述TOF傳感器(2)上時，可在第一時間U1)下致動第一照射裝置(5.1)，以及其特征在于，當?shù)诙曈?7.2)的光束路徑通過所述反射鏡(9)成像在所述TOF傳感器(2)上時，可在第二時間(t2)下致動第二照射裝置(5.2)。
8.根據(jù)權利要求5至7之一所述的攝像機布置(I)，其特征在于，所述反射鏡(9)是數(shù)字反射鏡，具體是微反射鏡。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的攝像機布置(I)的用途，用于測量距離，其中，從所述攝像機布置(I)到位于相應視域(7.1,7.2)內的所述至少一個對象(8.1,8.2)的距離由通過所述至少一個照射裝置(5，5.1,5.2)發(fā)射到所述視域(7.1,7.2)的光的飛行時間來確定。
10.根據(jù)權利要求9所述的用途，其特征在于，在車輛內部監(jiān)控駕駛員的頭部和/或乘客的頭部、駕駛員和/或乘客的姿態(tài)、表情、眼睛位置、觀察方向、座椅位置、頭部位置和/或人體測量特 征。
【文檔編號】G01S17/89GK104040370SQ201380004870
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月7日 優(yōu)先權日:2012年1月7日
【發(fā)明者】A·埃平格, F·施利普, O·基爾施, H·R·貝姆 申請人:約翰遜控股公司