CN104040370A - 用于测量距离的摄像机布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摄像机布置(1)，其包括用于照射多个视域(7.1，7.2)的至少一个照射装置(5，5.1，5.2)，其中待检测的至少一个对象(8.1，8.2)位于视域(7.1，7.2)的每一个内。所述摄像机布置(1)还包括用于聚焦一个光束路径的至少一个物镜(4，4.1，4.2)，所述光束路径包括所述多个视域(7.1，7.2)中的至少一个，或包括用于聚焦多个光束路径的至少一个物镜(4，4.1，4.2)，所述多个光束路径的每一个包括多个视域(7.1，7.2)中的至少一个。还提供TOF传感器(2)，其中至少一个照射装置(5，5.1，5.2)，至少一个物镜(4，4.1，4.2)和TOF传感器(2)相对于彼此以及相对于视域(7.1，7.2)和位于后者中的对象(8.1，8.2)以如此的方式布置：对象(8.1，8.2)的图像(A，B，C，D)可以同时或按时间连续的方式成像在一个TOF传感器(2)上。本发明还涉及这种摄像机布置(1)的用途。

Description

用于测量距离的摄像机布置
技术领域
本发明涉及一种摄像机布置，以及涉及这种摄像机布置的用途。
背景技术
所谓的TOF摄像机(飞行时间摄像机)是已知的，其例如通过红外光有效地照射场景，并通过传感器来确定对于照明而言所用的光的飞行时间。在此基础上，则确定被照射的对象与摄像机相距的距离。这些TOF摄像机中的许多会抑制并非来自摄像机光源的背景光。
DE 10 2009 001 159 A1公开了用于检测在第一频率范围内的电磁辐射的摄像机，其包括电光晶体、分析仪和检测器阵列，所述检测器阵列具有用于检测在第二频率范围内的电磁辐射的多个检测器。分析仪在第二频率范围内的电磁辐射的光束方向上布置于电光晶体和检测器阵列之间。检测器阵列的多个检测器分别包括用于解调在第二频率范围内的电磁辐射的装置。
发明内容
本发明的目的是要提供相比于现有技术有所改进的一种摄像机布置，以及这种摄像机布置的用途。
根据本发明该目的在摄像机布置方面通过权利要求1中所指定的特征以及在用途方面通过权利要求9中所指定的特征来实现。
根据本发明，摄像机布置包括用于照射多个视域的至少一个照射装置，待检测的至少一个对象分别位于视域内。根据本发明，摄像机布置还包括用于聚焦光束路径的至少一个物镜，所述光束路径包括所述多个视域中的至少一个。作为一种替代方案，根据本发明，摄像机布置包括用于聚焦多个光束路径的至少一个物镜，所述光束路径分别包括多个视域中的至少一个。根据本发明，摄像机布置还包括TOF传感器，至少一个照射装置、至少一个物镜并且TOF传感器相对于彼此以及相对于视域和位于其中的对象以如此的方式布置：对象的图像可以同时或按时间顺序连续的方式成像在一个TOF传感器上。
因此摄像机布置以如此的方式形成：可以单个TOF传感器芯片获取两个或多个视域(FOV)。通过空间叠加或通过时分复用方法可实现上述。
在这种情况下有利的是，为了检测多个场景，只需要单个TOF传感器芯片。以这种方式，相比于每一场景需要一个TOF传感器芯片的情况，该摄像机布置可以更经济地配置。
在本发明的一项改进中，提供两个照射装置，视域分别通过每个照射装置照射，物镜分别布置于对象和TOF传感器之间，并且对象的图像可成像在TOF传感器上的至少部分公共区域内。在这种情况下，两个照射装置具体耦联到控制装置，所述照射装置通过控制装置在不同的时间下彼此独立地被致动。
在这种情况下，两个场景的两个视域同时成像在一个传感器上。两个图像的叠加从而形成在传感器芯片上。为了对两个视域进行成像，可使用光束分离器。然而，其它布置也可用于实现两个视域叠加成像在传感器芯片上。
TOF摄像机布置有效地照射场景并抑制背景光。通过将照射分别切换到仅仅一个场景上，未被照射的场景被遮挡，并且仅检测到目前被照射的场景视域。
根据本发明的一种配置，提供一个照射装置，可通过所述照射装置照射视域，公共物镜布置于对象和TOF传感器之间，以及位于视域内的对象的图像可单独地成像在TOF传感器上的不同区域内。
这意味着两个视域成像在传感器芯片的不同区域上。以这种方式，可同时检测到两个视域。
在另一种配置中，提供两个照射装置，视域分别通过每个照射装置来照射，公共物镜布置于对象和TOF传感器之间，以及可受控的反射镜布置于对象和物镜之间，反射镜可以如此的方式受控：第一视域的光束路径或第二视域的光束路径可通过其被传递到所述物镜，并且对象的图像可成像在TOF传感器上的公共区域内。
在这种情况下，两个照射装置同样优选耦联到控制装置，所述照射装置通过控制装置在不同的时间下彼此独立地被致动。具体地，当第一视域的光束路径通过反射镜成像在TOF传感器上时，可在第一时间下致动第一照射装置。当第二视域的光束路径通过反射镜成像在TOF传感器上时，具体可在第二时间下致动第二照射装置。
因此通过将摄像机布置按序对准在不同的场景下可检测到视域。每个场景只需要在摄像机视域目前瞄准在其上时被照射。
根据本发明的一项改进，所述反射镜是数字反射镜，具体是微反射镜(所谓的MEMS-微机电系统)。
摄像机布置例如可用于测量距离，从摄像机布置到位于相应视域内的至少一个对象的距离可由通过至少一个照射装置发出到视域的光的飞行时间来确定。
在一项改进中，所述摄像机布置用在车辆中，以便只用一个TOF传感器来监控驾驶员和乘客的头部。此外，在车辆内部可监控驾驶员和/或乘客的姿态、表情、眼睛位置、观察方向、座椅位置、头部位置和/或人体测量特征。姿态具体是手势。
附图说明
将借助于所附的示意性附图对本发明进行更详细地解释说明。
图1是摄像机布置第一实施例的示意图；
图2是摄像机布置第二实施例的示意图；以及
图3是摄像机布置第三实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了摄像机布置1的第一实施例的示意图，其包括TOF传感器2，光束分离器3，两个物镜4.1和4.2，两个照射装置5.1，5.2，和控制装置6。
物镜4.1聚焦第一视域7.1的光束路径，其中待检测的第一对象8.1位于第一视域内。
物镜4.2聚焦第二视域7.2的光束路径，其中待检测的第二对象8.2位于第二视域内。
来自两个物镜4.1，4.2的聚焦后的光束路径从不同的方向传递到光束分离器3，在那里互相叠置且成像到TOF传感器2上。
照射装置5.1布置成用于照射第一视域7.1。
照射装置5.2布置成用于照射第二视域7.2。
控制装置6控制照射装置5.1，5.2，优选以如此的方式控制照射装置5.1，5.2：在每种情况下在时间t1，t2下都只照射一个视域7.1，7.2。
摄像机布置1以如此的方式形成：至少主要抑制背景光，并且仅检测来自照射装置5.1，5.2并且由对象8.1，8.2反射的光。
在照射两个视域7.1，7.2的情况下，TOF传感器2将检测到互相叠置的两个对象8.1，8.2，从而将形成图像A。
在时间t1下只照射视域7.1的情况下，其上只看到对象8.1的图像B形成在TOF传感器2上，所以到该对象的距离可通过确定光的飞行时间来确定。
在时间t2下只照射视域7.2的情况下，其上只看到对象8.2的图像C形成在TOF传感器2上，所以到该对象的距离可通过确定光的飞行时间来确定。
图2示出了摄像机布置1的第二实施例的示意图，其包括TOF传感器2，物镜4和照射装置5。
物镜4.1聚焦包括两个视域7.1，7.2的光束路径，待检测的第一对象8.1位于视域7.1内，以及待检测的第二对象8.2位于视域7.2内。
聚焦后的光束路径而是以如此的方式成像到TOF传感器2上：视域7.1成像到TOF传感器2的第一区域2.1上以及视域7.2成像到TOF传感器2的第二区域2.2上。
照射装置5布置成用于照射两个视域7.1，7.2。
摄像机布置1以如此的方式形成：至少主要抑制背景光，并且仅检测来自照射装置5并且由对象8.1，8.2反射的光。
在其上在单独的区域内可看到两个对象8.1,8.2的图像D形成在TOF传感器2上，所以到这些对象的相应距离可通过确定光的飞行时间来确定。
图3示出了摄像机装置1的第三实施例的示意图，其包括TOF传感器2，物镜4，两个照射装置5.1，5.2，控制装置(未表示)和可受控的反射镜9。
反射镜9可由控制装置以如此的方式被控制：其将待检测的第一对象8.1位于其中的第一视域7.1的光束路径或待检测的第二对象8.2位于其中的第二视域7.2的光束路径传递到物镜4。后者聚焦该光束路径并将其成像到TOF传感器2上。
照射装置5.1布置成用于照射第一视域7.1。
照射装置5.2布置成用于照射第二视域7.2。
摄像机布置1以如此的方式形成：至少主要抑制背景光，并且仅检测来自照射装置5.1，5.2并且由对象8.1，8.2反射的光。
当反射镜9在时间t1下瞄准到视域7.1时，其上只看到对象8.1的图像B形成在TOF传感器2上，所以到该对象的距离可通过确定光的飞行时间来确定。
当反射镜9在时间t2下瞄准到视域7.2时，其上只看到对象8.2的图像C形成在TOF传感器2上，所以到该图像的距离可通过确定光的飞行时间来确定。
控制装置6可优选以如此的方式控制照射装置5.1，5.2：在每种情况下在一个时间下都只照射一个视域7.1，7.2。
附图标记清单
1 摄像机布置
2 TOF传感器
2.1，2.2 区域
3 光束分离器
4，4.1，4.2 物镜
5，5.1，5.2 照射装置
6 控制装置
7.1，7.2 视域
8.1，8.2 待检测的对象
9 反射镜
A，B，C，D 图像
t1，t2 时间

Claims (10)

1.一种摄像机布置(1)：
-包括用于照射多个视域(7.1，7.2)的至少一个照射装置(5，5.1，5.2)，待检测的至少一个对象(8.1，8.2)分别位于所述视域(7.1，7.2)内；
-包括用于聚焦一个光束路径的至少一个物镜(4，4.1，4.2)，所述光束路径包括所述多个视域(7.1，7.2)中的至少一个，或包括用于聚焦多个光束路径的至少一个物镜(4，4.1，4.2)，所述多个光束路径分别包括所述多个视域(7.1，7.2)中的至少一个；以及
-包括TOF传感器(2)；
-其中，所述至少一个照射装置(5，5.1，5.2)、所述至少一个物镜(4，4.1，4.2)和所述TOF传感器(2)相对于彼此以及相对于所述视域(7.1，7.2)和位于其中的所述对象(8.1，8.2)以如此的方式布置：所述对象(8.1，8.2)的图像(A，B，C，D)可以同时地或以按时间顺序连续的方式成像在所述一个TOF传感器(2)上。
2.根据权利要求1所述的摄像机布置(1)，其特征在于，提供两个照射装置(5.1，5.2)，视域(7.1，7.2)分别通过每个照射装置(5.1，5.2)可被照射，物镜(4.1，4.2)分别布置于所述对象(8.1，8.2)和所述TOF传感器(2)之间，并且所述对象(8.1，8.2)的图像(A，B，C)可成像在所述TOF传感器(2)上的公共区域内。
3.根据权利要求2所述的摄像机布置(1)，其特征在于，所述两个照射装置(5.1，5.2)耦联到控制装置(6)，所述两个照射装置(5.1，5.2)通过所述控制装置(6)在不同的时间(t1，t2)下彼此独立地被致动。
4.根据权利要求1所述的摄像机布置(1)，其特征在于，提供一个照射装置(5)，可通过所述照射装置(5)照射所述视域(7.1，7.2)，公共物镜(4)布置于所述对象(8.1，8.2)和所述TOF传感器(2)之间，以及位于所述视域(7.1)内的所述对象(8.1，8.2)的图像(D)可单独地成像在所述TOF传感器(2)上的不同区域(2.1，2.2)内。
5.根据权利要求1所述的摄像机布置(1)，其特征在于，提供两个照射装置(5.1，5.2)，视域(7.1，7.2)分别通过每个照射装置(5.1，5.2)照射，公共物镜(4)布置于所述对象(8.1，8.2)和所述TOF传感器(2)之间，以及可受控的反射镜(9)布置于所述对象(8.1，8.2)和所述物镜(4)之间，所述反射镜(9)可以如此的方式受控：第一视域(7.1)的光束路径或第二视域(7.2)的光束路径可由此被传递到所述物镜(4)，并且所述对象(8.1，8.2)的图像(B，C)可成像在所述TOF传感器(2)上的公共区域内。
6.根据权利要求5所述的摄像机布置(1)，其特征在于，所述两个照射装置(5.1，5.2)耦联到控制装置，所述照射装置(5.1，5.2)通过所述控制装置在不同的时间(t1，t2)下可彼此独立地被致动。
7.根据权利要求6所述的摄像机布置(1)，其特征在于，当第一视域(7.1)的光束路径通过所述反射镜(9)成像在所述TOF传感器(2)上时，可在第一时间(t1)下致动第一照射装置(5.1)，以及其特征在于，当第二视域(7.2)的光束路径通过所述反射镜(9)成像在所述TOF传感器(2)上时，可在第二时间(t2)下致动第二照射装置(5.2)。
8.根据权利要求5至7之一所述的摄像机布置(1)，其特征在于，所述反射镜(9)是数字反射镜，具体是微反射镜。
9.根据前述权利要求之一所述的摄像机布置(1)的用途，用于测量距离，其中，从所述摄像机布置(1)到位于相应视域(7.1，7.2)内的所述至少一个对象(8.1，8.2)的距离由通过所述至少一个照射装置(5，5.1，5.2)发射到所述视域(7.1，7.2)的光的飞行时间来确定。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，在车辆内部监控驾驶员的头部和/或乘客的头部、驾驶员和/或乘客的姿态、表情、眼睛位置、观察方向、座椅位置、头部位置和/或人体测量特征。
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