DE102009018095A1

DE102009018095A1 - Digitalkamera und Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Digitalkamera

Info

Publication number: DE102009018095A1
Application number: DE102009018095A
Authority: DE
Inventors: Kent Sørensen; Per Thorsen; Nikolaj Wehner; Keld Benner Valbjørn
Original assignee: Carlo Gavazzi Services AG
Current assignee: Carlo Gavazzi Services AG
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-10-21
Also published as: US20100265336A1; CA2699935A1; EP2244461A3; CN101867714A; EP2244461A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Digitalkamera 1, die in einem Bewegungssensor 4 verwendet werden kann. Um die Funktion der Kamera prüfen zu können, ist eine Lichtquelle 3 vorgesehen, die mindestens einen Teil der Sensormatrix 2 bestrahlt. Die Prozessorvorrichtung 5 der Kamera beurteilt, ob das Ausgabesignal der Sensormatrix 2 dem Licht, das die Sensormatrix 2 bestrahlt hat, korrekt entspricht. Es werden verschiedene Prüfverfahren offenbart, wie zum Beispiel das Variieren von Wellenlängen, die Ein-Aus-Modulation, die Abhängigkeit von der Verschlusszeit und die Beleuchtung verschiedener Bereiche der Sensormatrix 2.

Description

Bewegungssensoren, zum Beispiel Bewegungssensoren zur Türöffnung, des Standes der Technik arbeiten meist mit Doppler-Radar. Mit anderen Worten, wenn sich ein Objekt oder ein Mensch dem Sensor nähert, wird ein vom Sensor ausgehender Radarstrahl vom Objekt oder dem Menschen reflektiert, und der reflektierte Strahl erfährt eine Frequenzverschiebung (Doppler-Effekt). Die reflektierte Strahlung wird dann vom Bewegungssensor erkannt. Gegenstände, die sich sehr langsam bewegen, können aufgrund des zu schwachen oder nicht auftretenden Doppler-Effekts jedoch nicht erfasst werden.
Die Verwendung einer Kamera in Bewegungssensoren liefert bessere Ergebnisse, insbesondere wenn es darum geht, sich langsam bewegende oder still stehende Objekte zu erfassen. Kameras können jedoch aufgrund von Fehlern in ihrem Erkennungssystem versagen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Digitalkamera vorzusehen, die hinsichtlich ihrer richtigen Funktion leicht und zuverlässig geprüft werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Prüfverfahren zum Prüfen der Funktion einer Digitalkamera vorzusehen, die ein Teil einer Bewegungssensorvorrichtung sein kann.
Die oben genannten Aufgaben werden durch eine Digitalkamera und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß besonders vorteilhafter Ausführungsformen umfasst die Digitalkamera eine Prozessorvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Signale vom Sensorelement auszulesen, und die analysiert, ob die ausgelesenen Signale der elektromagnetischen Strahlung, die von der Strahlungsquelle auf das Sensorelement abgestrahlt wird, korrekt entsprechen. Die Strahlungsquelle, die eine Lichtquelle sein kann, kann mehrere Lichtelemente, wie zum Beispiel Leuchtdioden, umfassen, die einzeln gesteuert werden können. Die Lichtelemente können dazu ausgewählt werden, unterschiedliche Wellenlängen und/oder unterschiedliche Intensitäten abzustrahlen. Außerdem kann auch eine Ein-Aus-Modulation vorgesehen werden.
Zum besseren Verständnis der Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung wird eine bevorzugte Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnung im Einzelnen beschrieben:

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Bewegungssensorvorrichtung, die eine digitale Videokamera 1 gemäß der Erfindung aufweist. Die digitale Videokamera 1 umfasst ein Sensorelement 2, das eine quadratische Anordnung oder Matrix von Pixeln aufweist. Vor dem Sensorelement 2 ist ein Verschluss 6, der geöffnet oder geschlossen werden kann. Im offenen Zustand des Verschlusses kann Licht vom Kameraobjektiv 8 zum Sensorelement 2 gelangen. Im geschlossenen Zustand des Verschlusses ist der Lichtdurchgang vom Kameraobjektiv 8 zum Verschluss 6 versperrt, d. h. von außerhalb der Kamera kann kein Licht auf das Sensorelement 2 einfallen. Die digitale Videokamera 1 umfasst ferner eine Prozessorvorrichtung 5, die vom Sensorelement 2 Daten empfängt. Ein Verstärker 7 mit variabler Verstärkung ist vorgesehen, der die Pixeldaten vom Sensorelement 2 empfängt und die Daten an die Prozessorvorrichtung 5 ausgibt. Die Prozessorvorrichtung 5 ist mit einer Auswertungsstation 9 verbunden. Die Prozessorvorrichtung 5 ist außerdem auch mit dem Verstärkungssteuerungseingang des Verstärkers 7 verbunden. Ferner ist die Prozessorvorrichtung 5 mit dem Auslösereingang des Verschlusses 6 verbunden.
Strahlungsquellen 3, 3' sind zwischen dem optischen Kameraobjektiv 8 und dem Verschluss 6 vorgesehen. Die Strahlungsquellen 3, 3' umfassen jeweils Strahlungselemente 3a, 3b bzw. 3c, 3d. Im vorliegenden Beispiel sind die Strahlungselemente Leuchtdioden (LEDs). Die Strahlungsquellen 3, 3' sind in der Weise angeordnet, dass bei offenem Verschluss 6 die Strahlung von den Strahlungselementen 3a, 3b, 3c und 3d auf die lichtempfindliche Fläche des Sensorelements 2 fällt. Die Strahlungsquellen 3, 3' sind mit der Prozessorvorrichtung 5 in einer solchen Weise verbunden, dass jedes Strahlungselement 3a, 3b, 3c, 3d von der Prozessorvorrichtung 5 einzeln gesteuert werden kann. Folglich kann jedes Strahlungselement 3a, 3b, 3c, 3d unabhängig von den anderen Strahlungselementen 3a, 3b, 3c, 3d ein- oder ausgeschaltet sowie gedimmt werden.
In der Prüfphase sendet eine Strahlungsquelle 3 ihr Licht direkt, d. h. nicht durch das Objektiv 8 der Kamera 1, auf das Sensorelement. Während im letzteren Fall nur ein kleiner Bruchteil der Matrix bestrahlt würde, beleuchtet das Licht dann das gesamte Sensorelement 2, wenn die Strahlungsquelle 3 innerhalb des Gehäuses der Kamera 1 neben dem Sensorelement 2 angeordnet wird.
Im folgenden anderen Prüfaufbau werden Variationen erörtert:

1) Auf das Kamerasensorelement 2 gestrahltes Licht kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile davon prüfen. a. Das Sensorelement 2 wird aus Sicherheitsgründen geprüft. Das bedeutet, dass das ganze Bildfeld oder Teile des Felds einen Gegenstand im Feld erfassen. Zum Sicherstellen dieser Funktion besteht die Anforderung, dass die Pixel in dem angegebenen Feld auf das einstrahlende Licht ansprechen. b. Wenn das Ansprechen des Pixels erfasst wird, gelangt das Signal durch die Kameraverarbeitung und die Mikroprozessorverarbeitung. Je nach der Signalverarbeitung wird das ganze Sensorelement 2 oder ein Teil des Sensorelements 2 in die Prüfung mit aufgenommen.
2) Variation der Verschlusszeit in der in 1) verwendeten Kamera kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Die Kamera kann wie in 1) geprüft werden. Wenn Licht auf das Kamerasensorelement 2 gestrahlt wird, ändert eine Veränderung der Verschlusszeit auch die Antwort eines jeden Pixels in der Kamera.
3) Variation der Verstärkung in der in 1) verwendeten Kamera kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Die Kamera kann wie in 1) geprüft werden. Wenn Licht auf den Kamerachip gestrahlt wird, ändert eine Veränderung der Verstärkung auch die Antwort jedes Pixels in der Kamera.
4) Vom Rand des in 1) verwendeten Kamerachips her einstrahlendes Licht kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Die Kamera kann wie in 1) geprüft werden. In dieser Situation wird das Licht vom Rand des Kamerachips her eingestrahlt.
5) Ein-Aus-Modulation des in 4) verwendeten Lichts kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Wenn das Licht wie in 4) angelegt wird, kann ein Ein- und Ausschalten der Lichtquelle die eingestrahlte Intensität variieren.
6) Charakteristische Variation der Lichtintensität über den in 5) verwendeten Kamerachip kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Wenn das Licht vom Rand des Kamerachips her wie in 5) eingestrahlt wird, wird in der Nähe der Lichtquelle die Intensität hoch und in einer Entfernung von der Lichtquelle niedrig sein. Dies ergibt eine charakteristische Variation der Lichtintensität über den Kamerachip hinweg. b. Die charakteristische Intensitätsvariation kann prüfen, ob ein Adressierungsfehler vorliegt, wenn der Kamerachip gelesen wird. In manchen Fällen können Adressierungsfehler dazu führen, dass von unterschiedlichen Pixeln dieselbe Ausgabe erfolgt, obwohl die auf die beiden einwirkende Lichtintensität unterschiedlich ist. In diesem Fall kann der Fehler aufgedeckt werden.
7) Licht von einer vorgegebenen Anzahl von in 6) verwendeten Lichtquellen kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Zum Sicherstellen des Aufdeckens eventueller Adressierungsfehler können wie in 6) verwendete Lichtquellen kombiniert werden. Dies ergibt Lichtkombinationen, die für jeden Pixel eindeutig sind.
8) Licht von vorgegebenen Positionen von in 7) verwendeten Lichtquellen kann das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Zum stärkeren Ausprägen der Eindeutigkeit der Lichtintensität in 7) können Positionen von Lichtquellen festgelegt werden.
9) Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen, die in einer bestimmten Kombination und einer bestimmten Zeitmultiplexierung wie in 8) verwendet werden, können das ganze Sensorelement 2 oder Teile des Sensorelements 2 prüfen. a. Zum stärkeren Ausprägen der Eindeutigkeit der Lichtintensität in 8) können unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden. Zum Trennen der Wellenlängen werden dazu die Lichtquellen nacheinander ein- und ausgeschaltet (Zeitmultiplexierung). Dies erhöht die Möglichkeit zum Aufdecken von Adressierungsfehlern in einer Farbsensorkamera.

Claims

Digitalkamera, umfassend ein elektronisches Sensorelement (2), gekennzeichnet durch mindestens eine Strahlungsquelle (3, 3'), die dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung auf mindestens einen Teil des Sensorelements (2) zu strahlen.
Digitalkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalkamera (1) Teil einer Bewegungssensorvorrichtung (4) ist.
Digitalkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalkamera (1) eine Videokamera ist.
Digitalkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalkamera (1) mindestens eine Prozessorvorrichtung (5) umfasst.
Digitalkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorvorrichtung (5) einen Mikroprozessor aufweist.
Digitalkamera nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorvorrichtung (5) dazu ausgelegt ist, die Strahlungsquelle (3, 3') zum Aussenden von Strahlung auf mindestens einen Teil des Sensorelements (2) zu steuern.
Digitalkamera nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorvorrichtung (5) dazu ausgelegt ist, Signale vom Sensorelement (2) auszulesen, und weiter dazu ausgelegt ist, zu analysieren, ob die ausgelesenen Signale der elektromagnetischen Strahlung, die von der Strahlungsquelle (3, 3') auf das Sensorelement (2) abgestrahlt wird, korrekt entsprechen.
Digitalkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (3) mehr als ein Strahlungselement (3a, 3b, 3c, 3d) umfasst, wobei jedes der Strahlungselemente (3a, 3b, 3c, 3d) auf unterschiedliche Teile des Sensorelements (2) gerichtet ist.
Digitalkamera nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Strahlungselemente (3a, 3b, 3c, 3d) Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen abgibt.
Digitalkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalkamera (1) einen Verschluss (6) umfasst, der dazu ausgelegt ist, für ein bestimmtes Zeitintervall Strahlung an das Sensorelement anzulegen.
Digitalkamera nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessorvorrichtung (5) ferner dazu ausgelegt ist, zu analysieren, ob die ausgelesenen Signale dem bestimmten Zeitintervall korrekt entsprechen.
Digitalkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Digitalkamera (1) mit einem Verstärker (7) mit variabler Verstärkung ausgestattet ist, wobei die Prozessorvorrichtung (5) dazu ausgelegt ist, den Verstärkungsfaktor des Verstärkers zu steuern, und ferner dazu ausgelegt ist, zu analysieren, ob die ausgelesenen Signale dem ausgewählten Verstärkungsfaktor korrekt entsprechen.
Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Digitalkamera (1), mit einem Sensorelement (2), insbesondere eine Videokamera, die Teil einer Sensorvorrichtung (4) ist, gekennzeichnet durch den Schritt des Strahlens elektromagnetischer Strahlung auf mindestens einen Teil des Sensorelements (2).
Verfahren zum Prüfen der Funktion einer Digitalkamera (1) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Auslesens von Signalen vom Sensorelement (2) und den Schritt des Analysierens, ob die ausgelesenen Signale der elektromagnetischen Strahlung, die auf das Sensorelement (2) gestrahlt wird, korrekt entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch den Schritt des Aussendens von Strahlung hauptsächlich auf einen ausgewählten Teil des Sensorelements (2).
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den Schritt des Aussendens von Strahlung von einem Rand des Sensorelements (2) aus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Aussendens von Strahlung auf das Sensorelement (2) mit einer Ein-Aus-Modulation.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch den Schritt des Aussendens von Strahlung auf das Sensorelement (2) mit einer charakteristischen Variation der Strahlungsintensität über das Sensorelement (2) hinweg.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch den Schritt des Vorsehens eines Verschlusses (6) zum Anlegen einer Strahlung an das Sensorelement (2) über ein bestimmtes Zeitintervall und durch den Schritt des Analysierens, ob die ausgelesenen Signale dem bestimmten Zeitintervall korrekt entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Ausstatten der Digitalkamera (1) mit einem Verstärker (7) mit variabler Verstärkung; b) Steuern des Verstärkungsfaktors des Verstärkers und c) Analysieren, ob die ausgelesenen Signale dem ausgewählten Verstärkungsfaktor korrekt entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Bestrahlen des Sensorelements (2) mit elektromagnetischer Strahlung, die in Abhängigkeit von der Zeit in der Wellenlänge variiert; b) Analysieren, ob die ausgelesenen Signale der Wellenlänge der angelegten Strahlung korrekt entsprechen.