DE102013007859B3

DE102013007859B3 - Time-of-Flight-System mit räumlich voneinander getrennten Sendeeinrichtungen und Verfahren zur Abstandsmessung von einem Objekt

Info

Publication number: DE102013007859B3
Application number: DE102013007859.8A
Authority: DE
Inventors: Yosef Dalbah
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2033-05-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Time-of-Flight-System zur Abstandsmessung von einem Objekt, mit wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung, wobei die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt (2) angeordnet sind, und einer Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) mit einer Empfangsoptik (4), wobei die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) zum Empfangen der von den Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, wobei das System eine Steuereinrichtung (5) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') alternierend zu betreiben, so dass die von den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandte und von dem Objekt (2) reflektierte modulierte elektromagnetische Strahlung durch die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) eindeutig einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') zuordenbar ist, und den Abstand des Objekts (2) von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur des Tiefenwerts zu berechnen, der mittels der von wenigstens einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren zur Abstandsmessung von einem Objekt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Time-of-Flight-System mit räumlich voneinander getrennten Sendeeinrichtungen und ein Verfahren zur Abstandsmessung von einem Objekt.
Vorrichtungen und Verfahren zur Abstandsbestimmung arbeiten häufig nach dem Time-of-Flight-Prinzip (Laufzeitprinzip), wobei ein von einer Sendeeinrichtung ausgesandtes (emittiertes) Signal an einem Objekt reflektiert und das reflektierte Signal von der zur Sendeeinrichtung unmittelbar benachbarten Empfangseinrichtung detektiert wird. Anhand der Geschwindigkeit und der Laufzeit des Signals kann die Entfernung des Objekts von der Empfangseinrichtung ermittelt werden.
Time-of-Flight-Kameras enthalten drei wesentliche Komponenten: eine aktive Beleuchtungseinrichtung, eine bilderzeugende Sensoreinrichtung sowie eine Empfangsoptik. Die aktive Beleuchtungseinrichtung strahlt moduliertes Licht, beispielsweise im nahen Infrarot-Bereich aus. Licht, das auf ein Objekt oder eine Oberfläche trifft, wird zu der Kamera zurück reflektiert und mit Hilfe der Empfangsoptik auf den Bildsensor projiziert. Durch eine Korrelation von emittierten und empfangenen Signalen ist es möglich, für jedes Pixel die Entfernung des/der beleuchteten Objekts/Szene von dem Sensor zu berechnen. Time-of-Flight-Kameras liefern für jedes Pixel zwei verschiedene Informationen, die Intensität (Amplitude, Grau-Wert) und den Abstand (Distanzwert, Tiefenwert) von der Kamera. Die erfassten Informationen ergeben dann beispielsweise (ein) Amplitudenbild(er) und/oder Distanzbild(er) oder es können derartige Bilder aus den erhaltenen Informationen erzeugt werden.
Ein Time-of-Flight-Sensor ist eine Matrix, bestehend aus Distanz-Sensoren, der in herkömmlicher CMOS-Technologie gefertigt ist. Daher können Bildgebung und 3-d-Messmöglichkeiten mit Elektronik wie Analog-Digital-Wandler usw. kombiniert werden. Alle ”Intelligenz” des Time-of-Flight-Sensors, einschließlich der Distanz-Berechnung für jeden Pixel, ist in dem Chip integriert. Time-of-Flight-Pixel werden daher manchmal auch „intelligente Pixel” genannt.
Die erhaltene 3D-Information kann dann auf verschiedene Weise weiterverwendet und/oder weiterverarbeitet werden.
Ganz allgemein ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abstandsbestimmung von Objekten in einem Umfeld eines Kraftfahrzeugs aus der DE 103 36 682 A1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl an Sendeeinrichtungen, welche an unterschiedlichen Positionen im Fahrzeug angeordnet sind. Um Verfälschungen der Entfernungsmessung zu reduzieren oder zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Systemauslegung derart zu gestalten, dass die als Lichtquellen ausgebildeten Sendeeinrichtungen in zeitlicher Reihenfolge nacheinander jeweils ein Sendesignal erzeugen. Durch dieses alternierende Betreiben der Sendeeinrichtungen soll erreicht werden, dass die von den verschiedenen Sendeeinrichtungen emittierten und an einem der Objekte reflektierten Sendesignale in Abhängigkeit von dem alternierenden Betrieb eindeutig durch eine Empfangseinrichtung identifizierbar sind.
Eine der bekanntesten Vorrichtung zur Abstandsbestimmung nach dem Time-of-Flight-Prinzip (Laufzeitprinzip) ist ein PMD-System bzw. ein PMD-Kamerasystem. In einem solchen PMD-Kamerasystem ist ein Photomischdetektor (auch PMD-Sensor genannt; PMD = Photonic Mixing Device) als Sensor enthalten. Ein PMD-Sensor weist ein ein- oder in der Regel mehrzeiliges Array von PMD-Detektorelementen und eine Empfangsoptik auf.
Der Aufbau und die Funktionsweise der verschiedenen Time-of-Flight-Vorrichtungen ist Fachleuten bekannt und/oder können der Literatur (beispielsweise DE 197 04 496 A1 , EP 1 777 747 A1 , US 6 587 186 B2 ) entnommen werden.
Die EP 1 813 965 B1 beschreibt ein PMD-System zur Abstandsmessung von einem Objekt, mit einer ersten und zumindest einer zweiten intensitätsmodulierbaren Sendeeinheit, wobei die beiden Sendeeinheiten an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt angeordnet sind, mindestens einem PMD-Empfänger, welcher zum Empfangen der von den Sendeeinheiten gesendeten und von dem Objekt reflektierten Signale ausgebildet ist, zentralen Modulationseinheit, welche zur Erzeugung eines gemeinsamen Modulationssignals für die erste und zumindest die zweite Sendeeinheit ausgebildet ist, wobei das PMD-System derart ausgebildet ist, dass eine Phasenlage des Modulationssignals für jede Sendeeinheit individuell veränderbar ist, derart, dass mit jeder der beiden Sendeeinheiten im Wesentlichen gleiche Abstandswerte des Objekts ermittelbar sind. Weiter wird ein Verfahren zur Abstandsmessung von Objekten mittels eines PMD-Systems vorgeschlagen.
Aus der DE 10 2009 046 108 A1 ist ein Kamerasystem mit mindestens zwei 3D-TOF-Kameras, insbesondere PMD-Kameras, und einer aktiven Beleuchtung bekannt, wobei die beiden 3D-TOF-Kameras, vorzugsweise zur Erzielung eines Stereoeffekts, versetzt zueinander angeordnet sind. Weiter ist aus dieser Offenlegungsschrift ein Verfahren bekannt, bei dem Distanz- und Amplitudenbilder der ersten und zweiten 3D-TOF-Kameras erfasst und ausgewertet werden.
Und die DE 10 2004 037 137 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung, bei dem ein Objekt mit intensitätsmodulierter elektromagnetischer Strahlung beleuchtet wird und die Intensität der von dem Objekt reflektierten und/oder gestreuten Strahlung mit mindestens einem Detektor Laufzeit- bzw. phasensensitiv detektiert wird. Um ein optisches Messverfahren und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, die einen erweiterten Eindeutigkeitsbereich der Messung und eine erhöhte Genauigkeit erlauben, wird vorgeschlagen, dass mindestens ein weiteres optisches Verfahren zur Entfernungsmessung angewandt wird, wozu hinsichtlich der Vorrichtung Einrichtungen zur Durchführung mindestens eines weiteren optischen Verfahrens zur Entfernungsmessung vorgesehen sind.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zur Abstandsbestimmung von Objekten vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Time-of-Flight-System gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Time-of-Flight-System zur Abstandsmessung von einem Objekt vorgeschlagen, wobei das Time-of-Flight-System wenigstens zwei Sendeeinrichtungen zum Aussenden (Ausstrahlen) von modulierter elektromagnetischer Strahlung aufweist. Die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen sind an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt angeordnet. Das System weist weiter eine Time-of-Flight-Empfangseinrichtung mit einer Empfangsoptik auf, wobei die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung zum Empfangen der von den Sendeeinrichtungen ausgesandten und von dem Objekt reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System weist eine Steuereinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen alternierend zu betreiben, so dass die von den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen ausgesandte und von dem Objekt reflektierte modulierte elektromagnetische Strahlung durch die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung eindeutig einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen zuordenbar ist. Das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Abstand (c) des Objekts von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur des Tiefenwerts zu berechnen, der mittels der von wenigstens einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen ausgesandten und von dem Objekt reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten wird, derart, dass der Abstand (c) auf Grundlage der Distanz d mit d = a +c / 2 wobei a = Distanz zwischen der Sendeeinrichtung und Objekt und c = Distanz zwischen Objekt und Empfangsoptik mittels des Kosinussatzes für Dreiecke berechenbar ist, derart dass
wobei b = Distanz zwischen Empfangsoptik und Sendeeinrichtung, und α = Winkel zwischen Richtungsvektor eines Pixels der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung und dem Richtungsvektor zur Sendeeinrichtung.
In herkömmlichen Time-of-Flight-Systemen ist die Sendeeinrichtung so nah wie möglich an der Empfangslinse der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung angeordnet und es müssen sich alle Sendeeinrichtungen am gleichen Ort befinden. Hierdurch ergeben sich Einschränkungen in Bezug auf die Positionierung der Sendeeinrichtungen, so dass ein zu detektierendes Objekt oftmals nicht optimal ausgeleuchtet werden kann. Auch benötigt ein Time-of-Flight-System nach dem Stand der Technik, bei dem die Sendeeinrichtung und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind, einen vergleichsweise großen Bauraum, der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oftmals nicht zur Verfügung steht.
Bei einer Abweichung von dem gerade erwähnten Konstruktionsprinzip, wie es im Stand der Technik bereits vorgeschlagen wurde, ergeben sich große Ungenauigkeiten in Bezug auf die Distanzmessung.
Diese Nachteile des Stands der Technik werden durch das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System, bei dem es sich beispielsweise um ein PMD-System handeln kann, überwunden. Bei dem erfindungsgemäßen Time-of-Flight-System sind wenigstens zwei Sendeeinrichtungen an unterschiedlichen Orten angeordnet und es wird pro Messung nur eine der Sendeeinrichtungen eingeschaltet. Die genauen Distanzdaten erhält man durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur von wenigstens einem der erhaltenen Tiefenwerte.
Durch die frei wählbare Positionierung der Sendeeinrichtungen des Time-of-Flight-Systems besteht keine Notwendigkeit, die Sendeeinrichtungen in den Bauraum der Empfangseinrichtung (beispielsweise einer PMD-Empfangseinrichtung) unterzubringen. Die Positionierung der Sendeeinrichtungen kann so gewählt werden, dass die Ausleuchtung des zu detektierenden Objekts bzw. der zu detektierenden Objekte möglichst optimal ist. Dies führt zu besseren Messergebnissen bei einer geringeren erforderlichen Sendeleistung für die modulierte elektromagnetische Strahlung.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung räumlich getrennt voneinander angeordnet und ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Abstand des Objekts von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung durch eine nachgesetzte geometrische Korrektur der Tiefenwerte zu berechnen, die mittels der von jeder der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten werden.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen bei dem Time-of-Flight-System die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen unterschiedliche Sendeleistungen und/oder Öffnungswinkel auf.
Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind bei dem Time-of-Flight-System die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen derart positioniert, dass (eine) Sendeeinrichtung(en) mit einer großen Sendeleistung unterhalb von (einer) Sendeeinrichtung(en) mit einer geringen Sendeleistung angeordnet ist/sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind bei dem Time-of-Flight-System die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen so positioniert, dass sich ihre Öffnungswinkel zumindest teilweise überlappen.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei dem Time-of-Flight-System wenigstens eine der Sendeeinrichtungen zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 1 mm ausgebildet.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Time-of-Flight-System zur Abstandsbestimmung eines Objekts in einem Umfeld eines (Kraft)Fahrzeugs ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Abstandsmessung eines Objekts mittels eines Time-of-Flight-Systems (beispielsweise eines PMD-Systems) mit wenigstens zwei Sendeeinrichtungen zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung, wobei die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt angeordnet sind, einer Time-of-Flight-Empfangseinrichtung mit einer Empfangsoptik, wobei die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung zum Empfangen der von den Sendeeinrichtungen ausgesandten (ausgestrahlten) und von dem Objekt reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, und einer Steuereinrichtung.
Die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen senden durch die Steuereinrichtung gesteuert alternierend eine modulierte elektromagnetische Strahlung aus, so dass die von den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen ausgesandte und von dem Objekt reflektierte modulierte elektromagnetische Strahlung durch die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung eindeutig einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen zuordenbar ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung der Abstand des Objekts (c) von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur des Tiefenwerts berechnet wird, der mittels der von wenigstens einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen ausgesandten und von dem Objekt reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten wird, derart, dass der Abstand (c) auf Grundlage der Distanz d mit d = a + c / 2 wobei a = Distanz zwischen der Sendeeinrichtung und Objekt und c = Distanz zwischen Objekt und Empfangsoptik mittels des Kosinussatzes für Dreiecke berechnet wird, derart dass
wobei b = Distanz zwischen Empfangsoptik und Sendeeinrichtung, und α = Winkel zwischen Richtungsvektor eines Pixels der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung und dem Richtungsvektor zur Sendeeinrichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind bei dem Verfahren die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung räumlich getrennt voneinander angeordnet und wird durch die Steuereinrichtung der Abstand des Objekts von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung durch eine nachgesetzte geometrische Korrektur der Tiefenwerte berechnet, die mittels der von jeder der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen ausgesandten und von dem Objekt reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten werden.
Weitere von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfasste Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Time-of-Flight-Systems, seiner Weiterbildungen sowie der nachfolgenden weiteren Beschreibung der Erfindung sowie von Ausführungsbeispielen.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von zwei beigefügter Zeichnungen näher erläutert.
Die 1 und 2 zeigen schematisch das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System sowie eine damit durchführbare Abstandsmessung von einem Objekt.
Die Darstellungen in der Figur sind rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Innerhalb der Figur sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Wie in 1 und 2 schematisch dargestellt ist, weist das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung (Sendesignale) auf, wobei die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt 2 angeordnet sind. Weiter weist das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System eine Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 mit einer Empfangsoptik 4 auf, wobei die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 zum Empfangen der von den Sendeeinrichtungen 1, 1' ausgesandten und von dem Objekt 2 reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist.
Das System weist weiter eine Steuereinrichtung 5 auf, welche mit den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' und der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 verbunden ist, und die dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' alternierend zu betreiben, so dass die von den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' ausgesandte und von dem Objekt 2 reflektierte modulierte elektromagnetische Strahlung durch die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 eindeutig zuordenbar bzw. identifizierbar ist. Auf diese Weise können mehrere Sendeeinrichtungen 1, 1' und eine Empfangseinrichtung 3 verwendet werden, ohne dass dabei beispielsweise durch Überlagerungen der ausgesandten Signale Messfehler auftreten.
Weiter ist die Steuereinrichtung 5 dazu eingerichtet, den Abstand des Objekts 2 von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur des Tiefenwerts zu berechnen, der mittels der von wenigstens einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' ausgesandten und von dem Objekt 2 reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten wird.
Erfindungsgemäß werden die Messungen nacheinander mit jeder der verteilten Sendeeinrichtungen 1, 1' einzeln durchgeführt. Bei jeder Messung empfängt somit die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 Strahlung aus nur einer Sendeeinrichtungen 1, 1'. Aus der bekannten Position der Sendeeinrichtung 1, 1' und der intrinsischen Kalibrierung der Kamera kann die wahre Distanz aus der gemessenen bestimmt werden.
Je nach Art der Optik können bei Time-of-Flight-Kameras Verzerrungen in der Abbildung auftreten. Typisch sind diese zum Beispiel für Optiken mit einem Öffnungswinkel von mehr als 45°. Die optischen Abbildungseigenschaften einer Kamera können mit mathematischen Modellen beschrieben werden. Der Prozess, bei dem die Parameter dieses Modells bestimmt werden, nennt man intrinsische Kalibrierung. Bei einer extrinsischen Kalibrierung wird hingegen die Position und Orientierung einer Kamera gegenüber einem anderen Koordinatensystem ermittelt, wie zum Beispiel die Einbaulage einer Kamera in einem Fahrzeug.
Eine intrinsische Kalibrierung einer Kamera ist beispielsweise für konventionelle visuelle Hodometrie (auf Basis von Mono- oder Stereo-Kamerasystemen) nicht zwingend erforderlich, sie kann in vielen Fällen jedoch zur Verbesserung der Genauigkeit und/oder zur Verringerung des nötigen Rechenaufwandes dienen.
Das einfachste Modell wird durch die perspektivische Abbildung repräsentiert. Allerdings werden in diesem Modell keine Verzerrungen berücksichtigt, obwohl diese in der Praxis selbst bei einfachen Optiken vorkommen können. Daher wird in der Regel das Modell nach Bouguet verwendet. Das Bouguet-Modell ist in der Praxis in vielen Fällen verwendbar, da es ein erweitertes perspektivisches Modell darstellt, mit dem sich auch Verzerrungen bis zu einem gewissen Grad gut modellieren lassen. Für Verzerrungen, die bei Weitwinkelobjektiven oder omnidirektionalen Kameras (bis über 180°) auftreten, ist aber auch das Bouguet-Modell nicht geeignet. Für derartige Anwendungsfälle wurde von Scaramuzza ein Modell entwickelt, welches solche Abbildungen sehr gut modelliert.
Jedem Pixel eines Time-of-Flight-Distanzbildes kann anhand der bekannten optischen Abbildungseigenschaften der Linse ein Raumwinkel zugeordnet werden. Da zudem die Position der Sendeeinrichtung 1, 1' relativ zur Empfangsoptik 4 bekannt ist, kann die Objektdistanz geometrisch aus der gesamten zurückgelegten Strecke der elektromagnetischen Strahlung bestimmt werden.
Die Distanz b von der Empfangsoptik 4 und der Winkel α zwischen dem Richtungsvektor eines Pixels des Time-of-Flight-Sensors (wird anhand der optischen Abbildungseigenschaften der Linse bestimmt) und dem Richtungsvektor zur Sendeeinrichtung (Lichtquelle) sind bekannt.
Berechnet wird aufgrund des Laufzeitprinzips die Distanz d, die definiert ist als d = a + c / 2 (1)
Nach a aufgelöst ergibt sich a = 2d – c (2) Gesucht ist die Entfernung c, also die wahre Distanz.
Bestimmt werden kann c beispielsweise anhand des Kosinussatzes für Dreiecke a² = b² + c² – 2·b·c·cosα (3)
Wird nun (2) in (3) eingesetzt und nach c aufgelöst, kann c bestimmt werden.
Auf diese Weise kann die Objektdistanz geometrisch aus der gesamten zurückgelegten Strecke der Strahlung bestimmt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Time-of-Flight-System, bei dem eine der Sendeeinrichtungen 1, 1' in unmittelbarer Nähe zu dem Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 angeordnet ist, also beispielsweise die Bauform eines Time-of-Flight-Systems gemäß dem Stand der Technik aufweist, ist eine Korrektur der Tiefenwerte nur für die Sendeeinrichtung 1, 1' erforderlich, die einen größeren Abstand zu der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 aufweist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Time-of-Flight-Systems ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 räumlich getrennt voneinander angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung bilden die Sendeeinrichtungen 1, 1' und die Empfangseinrichtung 3 keine gemeinsame, vergleichsweise große Baueinheit, sondern mehrere kleine Baueinheiten, so dass diese wesentlich einfacher in/an einer Vorrichtung, wie beispielsweise an geeigneten Stellen in/an einem Kraftfahrzeug untergebracht/angebracht werden können. Beispielsweise können die Sendeeinrichtungen 1, 1' bei einem Kraftfahrzeug im Bereich der Frontscheinwerfer positioniert sein, während die Empfangseinrichtung 3 in einem oberen Bereich der Frontscheibe angeordnet ist.
Durch den Ausdruck „räumlich getrennt” soll ein Abstand ausgerückt werden, der größer ist, als dies bei den Time-of-Flight-Systemen nach dem Stand der Technik mit möglichst naher Anordnung von Sendeeinrichtung und Time-of-Flight-Empfangseinrichtung der Fall ist. Der Abstand zwischen den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' und der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 kann jede beliebige geeignete Größe aufweisen und kann von etwa 20 cm bis zu mehreren Metern betragen (beispielsweise 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 1,0 m, 1,1 m, 1,2 m, 1,3 m, 1,4 m, 1,5 m, 1,6 m, 1,7 m, 1,8 m, 1,9 m, 2,0 m, 2,1 m, 2,2 m, 2,3 m, 2,4 m, 2,5 m, etc.). Auch kann der Abstand zwischen jeder den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' und der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 unterschiedlich groß sein.
Bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Time-of-Flight-Systems sind die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 räumlich voneinander getrennt und ist die Steuereinrichtung 5 dazu eingerichtet, den Abstand des Objekts 2 von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 durch eine nachgesetzte geometrische Korrektur der Tiefenwerte zu berechnen, die mittels der von jeder der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' ausgesandten und von dem Objekt 2 reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten werden. Dies bedeutet, dass bei einer derartigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Time-of-Flight-Systems mit beispielsweise zwei, drei oder mehr räumlich voneinander getrennte Sendeeinrichtungen 1, 1' mittels der Steuereinrichtung für jede der Sendeeinrichtungen 1, 1' eine geometrische Korrektur der Tiefenwerte durchgeführt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Sendeeinrichtungen 1, 1' unterschiedliche Sendeleistungen und/oder Öffnungswinkel auf. Auf diese Weise können die Sendeeinrichtungen 1, 1' auf verschiedene Entfernungsbereiche sowie Raumwinkelbereiche ausgelegt werden, was beispielsweise für die verschiedenen Anforderungen während einer Fahrt und/oder während eines Einparkens eines Kraftfahrzeugs für die Abstandsbestimmung von Objekten 2 von Vorteil sein kann.
Die Öffnungswinkel der Sendeeinrichtungen 1, 1' können beispielsweise zwischen etwa 10° und 80° (beispielsweise 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 60°, 65°, 70°, 75° oder 80°) gewählt werden. Die Sendeeinrichtungen 1, 1' können auch unterschiedliche Öffnungswinkel aufweisen. Beispielsweise ist es ausreichend, wenn Sendeeinrichtungen 1, 1', die nur einen schmalen Raumwinkel ausleuchten sollen, einen Öffnungswinkel im Bereich von etwa 10° bis 30° aufweisen, und solche Sendeeinrichtungen 1, 1', die einen größeren Raumwinkel ausleuchten sollen, einen Öffnungswinkel im Bereich von etwa 35° bis 80° aufweisen. Sendeeinrichtungen 1, 1' mit einem vergleichsweise kleinen Öffnungswinkel können beispielsweise für die Ausleuchtung eines Fernbereichs einer Vorrichtung eingesetzt werden, Sendeeinrichtungen 1, 1' mit einem größeren Öffnungswinkel können beispielsweise für die Ausleuchtung eines Nahbereichs einer Vorrichtung eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Beispiel für eine Vorrichtung ist ein Kraftfahrzeug.
Der Öffnungs- bzw. Erfassungswinkel der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 ist nicht besonders beschränkt und kann jeden geeigneten Wert, beispielsweise einen Winkel im Bereich von 40° bis 80°, aufweisen. Sind bei einer Vorrichtung mehr als ein erfindungsgemäßes Time-of-Flight-System vorhanden, sollte der Öffnungs- bzw. Erfassungswinkel der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 so gewählt werden, dass durch diesen möglichst keine Strahlung empfangen wird, die von nicht zu dem Time-of-Flight-System gehörenden Sendeeinrichtungen ausgesandt wird. Alternativ hierzu kann in einem solchen Fall auch die Steuereinrichtung 5 so weitergebildet sein, dass sie die Sendeeinrichtungen und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtungen von mehreren Time-of-Flight-Systemen derart steuert, dass eine eindeutige Zuordnung der von den Sendeeinrichtungen ausgesendeten Strahlung durch die einzelnen Time-of-Flight-Empfangseinrichtungen sichergestellt ist. Beispielsweise können hierbei die Sendeeinrichtungen der verschiedenen Time-of-Flight-Systeme alternierend betrieben werden. Auch ist es denkbar, dass bei einem solchen Fall die Sendeeinrichtungen eines jeden Time-of-Flight-Systems eine elektromagnetische Strahlung aussendet, die von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung des/der anderen Time-of-Flight-Systems/Time-of-Flight-Systeme nicht empfangen werden kann.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Sendeeinrichtungen 1, 1' innerhalb einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug so positioniert sind, dass Sendeeinrichtungen 1, 1' mit einer großen Sendeleistung unterhalb von Sendeeinrichtungen 1, 1' mit einer geringen Sendeleistung angeordnet sind. Beispielsweise können Sendeeinrichtungen 1, 1' mit einer großen Sendeleistung in einem betriebsfertigen Einbauzustand in einer Höhe von bis zu 1 m über dem Boden angeordnet sein, Sendeeinrichtungen 1, 1' mit einer geringen Sendeleistung darüber. So kann beispielsweise bei Verwendung des erfindungsgemäßen Time-of-Flight-Systems in einem Kraftfahrzeug verhindert werden, dass sich die Sendeeinrichtungen 1, 1' mit großer Sendeleistung in Augenhöhe befinden und für andere Verkehrsteilnehmer eine potentielle Gesundheitsgefährdung darstellen.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn – wie dies gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist – die Sendeeinrichtungen 1, 1' so positioniert sind, dass sich ihre Öffnungswinkel zumindest teilweise überlappen. Durch ein zumindest teilweises Überlappen der Öffnungswinkel kann das Umfeld einer Vorrichtung, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, über einen weiten Bereich oder gar vollständig überwacht werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Sendeeinrichtungen zum Aussenden von modulierter (z. B. intensitätsmodulierter) elektromagnetischer Strahlung (Sendesignale) mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 1 mm ausgebildet ist. Der angegebene Wellenlängenbereich umschließt den Bereich von Infrarot-Strahlung (etwa 780 nm bis 1 mm), sichtbarem Licht (etwa 380 nm bis 780 nm) und Ultraviolett-Strahlung (etwa 100 nm bis 380 nm). Innerhalb des angegebenen Wellenlängenbereichs kann die Sendeeinrichtung Sendesignale mit einer jeden geeigneten Wellenlänge aussenden.
Das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System und das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf die Erzeugung und Verwendung von optischen Sendesignalen und somit Lichtwellen beschränkt. Vielmehr können die Sendeeinrichtungen 1, 1' und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung auch solche sein, die Mikrowellen oder Radarstrahlen aussenden bzw. detektieren. Dementsprechend können beispielsweise die Sendeeinheiten 1, 1' in Form von Lasern, Dioden und Dioden-Arrays, Leuchtstofflampen, Mikrowellensendern und/oder Radarsendern vorliegen.
Das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System kann in bevorzugter Weise zur Abstandsbestimmung eines Objekts 2 in einem Umfeld eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Time-of-Flight-System können die mehreren Sendeeinrichtungen 1, 1' und die Empfangseinrichtung 3 grundsätzlich an beliebigen verschiedenen, geeigneten Positionen eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Es besteht keine Notwendigkeit, die Sendeeinrichtungen 1, 1' und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 mit der Empfangsoptik 4 in einem gemeinsamen Bauraum unterzubringen. Dadurch kann die Positionierung der Komponenten des erfindungsgemäßen Time-of-Flight-Systems so gewählt werden, dass die Ausleuchtung mit der elektromagnetischen Strahlung möglichst optimal ist. Hierdurch können bei einer vergleichsweise geringen Leistung der ausgesendeten Strahlung bessere/genauere Messergebnisse erhalten werden, als dies mit Lösungen nach dem Stand der Technik der Fall ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abstandsmessung eines Objekts macht Gebrauch von einem Time-of-Flight-System mit wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung, wobei die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt 2 angeordnet sind. Das Time-of-Flight-System weist eine Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 mit einer Empfangsoptik 4 auf, wobei die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 zum Empfangen der von den Sendeeinrichtungen 1, 1' ausgesandten und von dem Objekt 2 reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung 5. Die Steuereinrichtung 5 ist mit den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' und der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 verbunden.
Die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' senden durch die Steuereinrichtung 5 gesteuert alternierend modulierte elektromagnetische Strahlung aus, so dass die von den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' ausgesandte und von dem Objekt 2 reflektierte modulierte elektromagnetische Strahlung durch die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 eindeutig einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' zuordenbar ist, und mittels der Steuereinrichtung 5 wird der Abstand des Objekts 2 von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur des Tiefenwerts berechnet, der mittels der von wenigstens einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen 1, 1' ausgesandten und von dem Objekt 2 reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten wird.
Die geometrische Korrektur der Tiefenwerte ist oben bereits beschrieben worden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise auch ein alternierender Betrieb der Sendeeinrichtungen 1, 1' durchgeführt werden derart, dass die Sendeeinrichtungen 1, 1' jeweils mit gleicher Zeitdauer nacheinander betrieben werden. Dies ermöglicht eine einfache Zuordnung und Auswertung der reflektierten Signale.
Ebenso können die Sendeeinrichtungen 1, 1' alternierend auch in Abhängigkeit von ihrer Sendeleistung betrieben werden. Beispielsweise können Sendeeinrichtungen 1, 1' mit geringen Reichweiten/Sendeleistungen dabei häufiger betrieben als die Sendeeinrichtungen mit großen Reichweiten/Sendeleistungen.
Auch können die Sendeeinrichtungen 1, 1' alternierend in Abhängigkeit von ihrem Öffnungswinkel betrieben werden. Beispielsweise können Sendeeinrichtungen 1, 1', welche einen mittleren Raumwinkelbereich vor einem Kraftfahrzeug ausleuchten, häufiger betrieben werden, als Sendeeinrichtungen 1, 1', die einen seitlichen Raumwinkelbereich vor dem Kraftfahrzeug ausleuchten.
Weiter können die Sendeeinrichtungen 1, 1' auch jeweils in Abhängigkeit von der Position eines Objektes im Umfeld einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeuges betrieben werden. So können beispielsweise vor dem Erfassen eines Objekts 2 in einem Fahrzeugumfeld die Sendeeinrichtungen 1, 1' mit großer Reichweite aktiviert und nach dem Erfassen eines Objektes 2 im Fahrzeugumfeld automatisch die Sendeeinrichtungen 1, 1' mit geringer Reichweite aktiviert werden.
Ebenfalls können die Sendeeinrichtungen 1, 1' beispielsweise auch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs betrieben werden. So können beispielsweise bei einer hohen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs die Sendeeinrichtungen 1, 1' mit großer Reichweite, bei niedriger Geschwindigkeit die Sendeeinrichtungen 1, 1' mit geringer Reichweite aktiviert werden.
Die verschiedenen Ausgestaltungen eines alternierenden Betriebs der verschiedenen Sendeeinrichtungen 1, 1' sind selbstverständlich auch miteinander kombinierbar, wodurch das Verfahren zur Abstandsbestimmung von Objekten äußerst flexibel ist und die damit erzielbaren Ergebnisse sehr genau sind.
Das erfindungsgemäße Time-of-Flight-System und das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf einem Laufzeitverfahren. Hierbei senden wenigstens zwei räumlich voneinander getrennte Sendeeinrichtungen 1, 1' alternierend (beispielsweise in festen vorgebbaren Zeitabständen) ihre Signale mit einer bekannten Signalgeschwindigkeit in ein Umfeld aus. Werden die ausgesandten Signale an einem Objekt 2 innerhalb des von den Signalen ausgeleuchteten Umfelds, wie zum Beispiel an einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug oder an einem stehenden Hindernis reflektiert, werden die reflektierten Signale von der Empfangseinrichtung 3 empfangen.
Die Laufzeit der ausgesendeten und reflektierten Signale ist zu dem Abstand zwischen dem Objekt 2 und der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 proportional. Indem die Sendeeinrichtungen 1, 1' alternierend betrieben werden, können sich die ausgesendeten und reflektierten Signale der Sendeeinrichtungen 1, 1' nicht gegenseitig überlagern und können die von der Empfangseinrichtung 3 empfangenen Signale in eindeutiger Weise der betreffenden Sendeeinrichtung 1, 1' zugeordnet werden.
Und durch die erfindungsgemäß vorgesehene geometrische Korrektur der Tiefenwerte wird eine fehlerfreie Abstandsbestimmung erreicht.
Die Sendeeinrichtungen 1, 1' und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung 3 sind über eine Steuereinrichtung 5 miteinander verbunden. Diese Steuereinrichtung 5 regelt den alternierenden Betrieb der Sendeeinrichtungen 1, 1' und wertet die von der Empfangseinrichtung 3 empfangenen Signale aus. Die Steuereinrichtung 5 kann beispielsweise mit einem Kommunikationsbus einer Vorrichtung, wie etwa einem CAN-Bus eines Kraftfahrzeugs verbunden sein.
Die ausgewerteten Signale können auf jede einem Fachmann bekannte Weise interpretiert, visualisiert, verwendet und/oder weiterverarbeitet werden. Hierzu können alle geeigneten und einem Fachmann bekannten Vorrichtungen (z. B. Hard- und Software) verwendet werden. Diese können Bestandteil des erfindungsgemäßen Time-of-Flight-Systems oder hiervon getrennt sein.

Claims

Time-of-Flight-System zur Abstandsmessung von einem Objekt, mit wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung, wobei die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt (2) angeordnet sind, einer Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) mit einer Empfangsoptik (4), wobei die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) zum Empfangen der von den Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, einer Steuereinrichtung (5), welche dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') alternierend zu betreiben, so dass die von den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandte und von dem Objekt (2) reflektierte modulierte elektromagnetische Strahlung durch die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) eindeutig einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') zuordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) weiter dazu eingerichtet ist, den Abstand (c) des Objekts (2) von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur des Tiefenwerts zu berechnen, der mittels der von wenigstens einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten wird, derart, dass der Abstand (c) auf Grundlage der Distanz d mit d = a + c / 2 wobei a = Distanz zwischen der Sendeeinrichtung (1, 1') und Objekt (2) und c = Distanz zwischen Objekt (2) und Empfangsoptik (4) mittels des Kosinussatzes für Dreiecke berechenbar ist, derart dass
wobei b = Distanz zwischen Empfangsoptik (4) und Sendeeinrichtung (1, 1'), und α = Winkel zwischen Richtungsvektor eines Pixels der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) und dem Richtungsvektor zur Sendeeinrichtung (1, 1').
Time-of-Flight-System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) räumlich getrennt voneinander angeordnet sind und die Steuereinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, den Abstand des Objekts (2) von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) durch eine nachgesetzte geometrische Korrektur der Tiefenwerte zu berechnen, die mittels der von jeder der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten werden.
Time-of-Flight-System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') unterschiedliche Sendeleistungen und/oder Öffnungswinkel aufweisen.
Time-of-Flight-System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') derart positioniert sind, dass (eine) Sendeeinrichtung(en) (1, 1') mit einer großen Sendeleistung unterhalb von (einer) Sendeeinrichtung(en) (1, 1') mit einer geringen Sendeleistung angeordnet ist/sind.
Time-of-Flight-System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') so positioniert sind, dass sich ihre Öffnungswinkel zumindest teilweise überlappen.
Time-of-Flight-System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Sendeeinrichtungen (1, 1') zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 1 mm ausgebildet ist.
Time-of-Flight-System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Abstandsbestimmung eines Objekts (2) in einem Umfeld eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
Verfahren zur Abstandsmessung eines Objekts (2) mittels eines Time-of-Flight-Systems mit wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') zum Aussenden von modulierter elektromagnetischer Strahlung, wobei die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') an unterschiedlichen Positionen relativ zum Objekt (2) angeordnet sind, einer Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) mit einer Empfangsoptik (4), wobei die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) zum Empfangen der von den Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, und einer Steuereinrichtung (5), wobei die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') durch die Steuereinrichtung (5) gesteuert alternierend modulierte elektromagnetische Strahlung aussenden, so dass die von den wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandte und von dem Objekt (2) reflektierte modulierte elektromagnetische Strahlung durch die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) eindeutig einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') zuordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung (5) der Abstand (c) des Objekts (2) von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) durch wenigstens eine nachgesetzte geometrische Korrektur des Tiefenwerts berechnet wird, der mittels der von wenigstens einer der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten wird, derart, dass der Abstand (c) auf Grundlage der Distanz d mit d = a + c / 2 wobei a = Distanz zwischen der Sendeeinrichtung (1, 1') und Objekt (2) und c = Distanz zwischen Objekt (2) und Empfangsoptik (4) mittels des Kosinussatzes für Dreiecke berechnet wird, derart dass
wobei b = Distanz zwischen Empfangsoptik (4) und Sendeeinrichtung (1, 1'), und α = Winkel zwischen Richtungsvektor eines Pixels der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) und dem Richtungsvektor zur Sendeeinrichtung (1, 1').
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') und die Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) räumlich getrennt voneinander angeordnet sind und durch die Steuereinrichtung (5) der Abstand des Objekts (2) von der Time-of-Flight-Empfangseinrichtung (3) durch eine nachgesetzte geometrische Korrektur der Tiefenwerte berechnet wird, die mittels der von jeder der wenigstens zwei Sendeeinrichtungen (1, 1') ausgesandten und von dem Objekt (2) reflektierten modulierten elektromagnetischen Strahlung erhalten werden.