DE102016221186B4 - Calibration device for a time-of-flight camera system - Google Patents

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Abstract

Kalibriervorrichtung (50) zum Kalibrieren von je eine Beleuchtung (12) und eine Lichtlaufzeitkamera (20) aufweisenden Lichtlaufzeitkamerasystemen (1), mit- einem Lichtleitsystem (52), das einen Lichtwellenleiter (58) oder mehrere Lichtwellenleiter (58) gleicher optischer Länge aufweist,- einer Einkoppelvorrichtung (54) zur Erfassung eines von der Beleuchtung (10) des Lichtlaufzeitkamerasystems (1) ausgesendeten Lichts und zur Einkopplung dieses Lichts in den Lichtwellenleiter (58) oder die Lichtwellenleiter (58) und- einer Ausleuchtungsvorrichtung (56) zur Beleuchtung eines Lichtlaufzeitsensors (22) der Lichtlaufzeitkamera (20) über deren Kameraoptik (25) mit dem Licht des Lichtwellenleiters (58) oder der Lichtwellenleiter (58), wobei die Ausleuchtungsvorrichtung (56) eine Positionierungseinrichtung (60) zur Positionierung des Auskoppelbereichs (62) des Lichtwellenleiters (58) oder der Auskoppelbereiche (62) der Lichtwellenleiter (58) aufweist, wobei die Positionierungseinrichtung (60) als Halteplatte (64) mit Öffnungen zur Aufnahme der Auskoppelbereiche (62) der Lichtwellenleiter (58) ausgebildet ist.Calibration device (50) for calibrating each of a lighting system (12) and a time-of-flight camera (1) having a time-of-flight camera system (1) with a light guide system (52) which has an optical waveguide (58) or several optical waveguides (58) of the same optical length, - a coupling device (54) for detecting a light emitted by the lighting (10) of the time-of-flight camera system (1) and for coupling this light into the optical waveguide (58) or the optical waveguide (58) and an illumination device (56) for illuminating a time-of-flight sensor (22) of the time-of-flight camera (20) via its camera optics (25) with the light of the optical waveguide (58) or the optical waveguide (58), the illumination device (56) having a positioning device (60) for positioning the decoupling area (62) of the optical waveguide ( 58) or the coupling-out regions (62) of the optical waveguides (58), the positioning device (60) is designed as a holding plate (64) with openings for receiving the coupling-out regions (62) of the optical waveguides (58).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Lichtlaufzeitkamerasystemen, die jeweils eine Beleuchtung und eine Lichtlaufzeitkamera aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer derartigen Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren entsprechender Lichtlaufzeitkamerasysteme. Mit Lichtlaufzeitkamerasystem sollen nicht nur Systeme umfasst sein, die Entfernungen direkt aus der Lichtlaufzeit ermitteln, sondern insbesondere auch alle Lichtlaufzeit bzw. 3D-TOF-Kamerasysteme, die eine Laufzeitinformation aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewinnen. Als Lichtlaufzeit bzw. 3D-TOF-Kameras sind insbesondere PMD-Kameras mit Photomischdetektoren (PMD) geeignet, wie sie u.a. in der DE 197 04 496 A1 beschrieben und beispielsweise von der Firma ‚ifm electronic GmbH‘ oder ‚pmdtechnologies ag‘ als Frame-Grabber O3D bzw. als „CamBoard pico flexx“ zu beziehen sind. Die PMD-Kamera erlaubt insbesondere eine flexible Anordnung der Lichtquelle und des Detektors, die sowohl in einem Gehäuse als auch separat angeordnet werden können.The invention relates to a calibration device for calibrating time-of-flight camera systems which each have lighting and a time-of-flight camera. The invention also relates to the use of such a calibration device for calibrating corresponding time-of-flight camera systems. Time-of-flight camera systems should not only include systems that determine distances directly from the time of flight, but also in particular all time-of-flight or 3D TOF camera systems that obtain time-of-flight information from the phase shift of an emitted and received radiation. PMD cameras with photonic mixer detectors (PMD) are particularly suitable as the time of flight or 3D TOF cameras, as they are, inter alia, in FIG DE 197 04 496 A1 and can be obtained, for example, from the company “ifm electronic GmbH” or “pmdtechnologies ag” as a frame grabber O3D or as “CamBoard pico flexx”. The PMD camera allows, in particular, a flexible arrangement of the light source and the detector, which can be arranged both in a housing and separately.

Die Druckschrift DE 44 39 298 A1 beschreibt eine Kalibriervorrichtung eines Lichtlaufzeitkamerasystems zu dessen räumlicher Kalibrierung. Die Kalibriervorrichtung umfasst ein Lichtleitsystem mit mehreren Lichtwellenleitern unterschiedlicher Länge, eine Einkoppelvorrichtung zur Einkopplung von Licht eines Beleuchtungsmoduls des Lichtlaufzeitkamerasystems in das Lichtleitsystem und einer Vorrichtung, die Auskoppelbereiche den Lichtwellenleitern bestimmten Pixeln eines als Lichtlaufzeitkamera ausgebildeten Empfängers des Lichtlaufzeitkamerasystems zuordnet.The pamphlet DE 44 39 298 A1 describes a calibration device of a time-of-flight camera system for its spatial calibration. The calibration device comprises a light guide system with several optical waveguides of different lengths, a coupling device for coupling light from a lighting module of the time-of-flight camera system into the light-guide system and a device that assigns the coupling-out areas to the optical fibers with specific pixels of a receiver of the time-of-flight camera system designed as a light-time-of-flight camera.

Die US 5 825 464 A beschäftigt sich mit einem Kalibriersystem für eine Lidar-System. Licht vom Lidar-System wird hierbei in eine Ulbrichtkugel eingestrahlt und dort in mehrere Lichtleiter eingekoppelt. Nach einem bestimmten Lichtweg wird das Licht über die Lichtleiter wieder in die Ulbrichtkugel zurückreflektiert und ist am Lidarsensor Licht mit unterschiedlichen Lichtlaufzeiten detektierbar, so dass der Sensor im Hinblick auf Entfernungswerte kalibriert werden kann.The U.S. 5,825,464 A deals with a calibration system for a lidar system. Light from the lidar system is radiated into an integrating sphere and there coupled into several light guides. After a certain light path, the light is reflected back into the integrating sphere via the light guide and light with different light transit times can be detected on the lidar sensor, so that the sensor can be calibrated with regard to distance values.

Aus der DE 10 2009 047 303 A1 ist ein Kalibrierverfahren für ein Lidarsensor bekannt, bei dem die Kalibriereinrichtung aus einer Vielzahl von Reflektorelementen aufgebaut ist. Zur Strukturierung eines Kalibriermusters wird eine Blendenmaske, beispielsweise ein LCD-Schirm, vorgeschlagen, der in seiner Transmission selektiv eingestellt werden kann. Zusätzlich zu den Reflektorelementen sind Lichtsender vorgesehen, die durch das empfangene Licht getriggert werden können. Die Einrichtung ist zur Kalbrierung einer Intensität und/oder Lichtlaufzeit des Lidarssystems vorgesehen.From the DE 10 2009 047 303 A1 a calibration method for a lidar sensor is known in which the calibration device is constructed from a plurality of reflector elements. To structure a calibration pattern, a diaphragm mask, for example an LCD screen, is proposed, the transmission of which can be selectively adjusted. In addition to the reflector elements, light transmitters are provided that can be triggered by the received light. The device is provided for calibrating an intensity and / or light transit time of the lidar system.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache sowie effiziente Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Lichtlaufzeitkamerasystemen sowie eine entsprechende Nutzung dieser Vorrichtung anzugeben. Mittels einer solchen Kalibriervorrichtung ist es dann möglich, die Genauigkeit der Entfernungsmessung eines Lichtlaufzeitkamerasystems zu verbessern.The object of the invention is to provide a simple and efficient calibration device for calibrating time-of-flight camera systems and a corresponding use of this device. By means of such a calibration device it is then possible to improve the accuracy of the distance measurement of a time-of-flight camera system.

Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch die erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.The object is achieved in an advantageous manner by the calibration device according to the invention with the features of claim 1 and the use with the features of claim 9.

Die erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von je eine Beleuchtung und eine Lichtlaufzeitkamera aufweisenden Lichtlaufzeitkamerasystemen umfasst (i) ein Lichtleitsystem, das einen Lichtwellenleiter oder mehrere Lichtwellenleiter gleicher optischer Länge aufweist, (ii) eine Einkoppelvorrichtung zur Erfassung eines von der Beleuchtung des Lichtlaufzeitkamerasystems ausgesendeten Lichts und zur Einkopplung dieses Lichts in den Lichtwellenleiter oder die Lichtwellenleiter und (iii) eine Ausleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung eines Lichtlaufzeitsensors der Lichtlaufzeitkamera über deren Kameraoptik mit dem Licht des Lichtwellenleiters oder der Lichtwellenleiter, wobei die Ausleuchtungsvorrichtung eine Positionierungseinrichtung zur Positionierung des Auskoppelbereichs des Lichtwellenleiters oder der Auskoppelbereiche der Lichtwellenleiter aufweist. Das Kalibrieren der Lichtlaufzeitkamerasysteme ist insbesondere ein sukzessives Kalibrieren der einzelnen Lichtlaufzeitkamerasysteme. Bevorzugt werden die zu kalibrierenden Lichtlaufzeitkamerasysteme, beispielsweise im Rahmen des Herstellungsprozesses dieser Systeme, nacheinander einer Station mit der Kalibriervorrichtung zugeführt und dort auf eine Referenz kalibriert.The calibration device according to the invention for calibrating each one lighting and one time-of-flight camera having a light-transit-time camera system comprises (i) a light guide system which has an optical waveguide or several optical waveguides of the same optical length, (ii) a coupling-in device for detecting a light emitted by the lighting of the time-of-flight camera system and for coupling this light into the optical waveguide or the optical waveguide and (iii) an illumination device for illuminating a time-of-flight sensor of the time-of-flight camera via its camera optics with the light of the optical waveguide or the optical waveguide, the illumination device having a positioning device for positioning the decoupling area of the optical waveguide or the decoupling areas of the optical waveguide. The calibration of the time of flight camera systems is in particular a successive calibration of the individual time of flight camera systems. The time-of-flight camera systems to be calibrated are preferably fed one after the other to a station with the calibration device, for example as part of the manufacturing process of these systems, and are calibrated there to a reference.

Für eine solche Kalibration von Lichtlaufzeitkamerasystemen ist eine Offset-Messung der Pixel des Lichtlaufzeitsensors notwendig. Bei einer solchen Offset-Messung muss jeder einzelne Pixel mit einer bekannten Laufzeit beleuchtet werden. Bei dieser Kalibriervorrichtung wird die bekannte Laufzeit mittels eines Lichtwellenleiters oder Lichtwellenleitern gleicher optischer Länge realisiert, die im Nah- oder Fernfeld einer Kamera diffus die ganze Pixelmatrix oder scharf abgebildet einzelne Pixelbereiche ausleuchten. Damit ist eine Kalibrationsapparatur mit geringsten Abmessungen realisierbar.For such a calibration of time-of-flight camera systems, an offset measurement of the pixels of the time-of-flight sensor is necessary. With such an offset measurement, each individual pixel must be illuminated with a known transit time. In this calibration device, the known transit time is realized by means of an optical waveguide or optical waveguides of the same optical length, which diffusely illuminate the entire pixel matrix or sharply mapped individual pixel areas in the near or far field of a camera. A calibration apparatus with extremely small dimensions can thus be implemented.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Positionierungseinrichtung zur Positionierung der Auskoppelbereiche oder des Auskoppelbereichs in einer von der Beleuchtungsvorrichtung unscharf auf den Lichtlaufzeitsensor projizierten Bildebene im Nahfeld N der Lichtlaufzeitkamera eingerichtet ist. Auf diese Weise wird das Licht eines jeden Lichtwellenleiters mit seiner charakteristischen Länge einer großen Anzahl von Pixeln der Lichtlaufzeitkamera zugeführt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the positioning device for positioning the decoupling areas or the decoupling area in one of the Illumination device in the near field projected out of focus onto the time-of-flight sensor N the time-of-flight camera is set up. In this way, the light of each optical waveguide with its characteristic length is fed to a large number of pixels of the time-of-flight camera.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Positionierungseinrichtung als Halteplatte mit Öffnungen zur Aufnahme der Auskoppelbereiche der Lichtwellenleiter ausgebildet ist.It is provided in particular that the positioning device is designed as a holding plate with openings for receiving the coupling-out regions of the optical waveguides.

Mit anderen Worten ist insbesondere eine Kalibriervorrichtung für ein Lichtlaufzeitkamerasystem vorgesehen, mit einer Einkoppelvorrichtung zur Erfassung eines von einer Beleuchtung des Lichtlaufzeitkamerasystems ausgesendeten Lichts und zur Einkopplung dieses Lichts in ein Lichtleitsystem, wobei das Lichtleitsystem mehrere Lichtwellenleiter gleicher optischer Länge aufweist, mit einer Ausleuchtvorrichtung (Projektionsvorrichtung), die eine Projektionsplatte mit Öffnungen zur Aufnahme der Auskoppelbereiche der Lichtwellenleiter aufweist.In other words, in particular a calibration device for a time-of-flight camera system is provided, with a coupling device for detecting a light emitted by an illumination of the time-of-flight camera system and for coupling this light into a light guide system, the light guide system having several light waveguides of the same optical length, with an illumination device (projection device) , which has a projection plate with openings for receiving the coupling-out areas of the optical waveguide.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausleuchtungsvorrichtung einen der Positionierungseinrichtung nachgeschalteten Abbildungsschirm auf. Über diesen Schirm wird in einer gewünschten Ebene ein Zwischenbild erstellt.According to a further preferred embodiment of the invention, the illumination device has an imaging screen connected downstream of the positioning device. An intermediate image is created on a desired level via this screen.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausleuchtungsvorrichtung ein der Positionierungseinrichtung nachgeschaltetes diffus streuendes optisches Element (oder einen anders aufgebauten Diffusor) aufweist. Dieses diffus streuende optische Element kann der Positionierungseinrichtung unmittelbar oder unter Zwischenschaltung des Abbildungsschirms nachgeschaltet sein.According to yet another preferred embodiment of the invention, it is provided that the illumination device has a diffusely scattering optical element (or a differently constructed diffuser) connected downstream of the positioning device. This diffusely scattering optical element can be connected downstream of the positioning device directly or with the interposition of the imaging screen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausleuchtungsvorrichtung eine der Positionierungseinrichtung nachgeschaltete Optik aufweist. Diese Optik der Kalibriervorrichtung ergänzt insbesondere die Kameraoptik der Lichtlaufzeitkamera.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the illumination device has optics connected downstream of the positioning device. This optics of the calibration device supplements in particular the camera optics of the time-of-flight camera.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kalibriervorrichtung eine Selektor-Einrichtung zum wahlweisen Freischalten oder Blockieren des Lichts der einzelnen Lichtwellenleiter aufweist.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the calibration device has a selector device for optionally activating or blocking the light of the individual optical waveguides.

Mit Vorteil weist die Kalibriervorrichtung weiterhin eine Einrichtung zum beleuchtungstechnischen Isolieren des von der Beleuchtung über die Einkoppelvorrichtung, das Lichtleitsystem und die Ausleuchtungsvorrichtung bis zum Lichtlaufzeitsensor verlaufenden Lichtpfades von Fremdlicht von außen auf. Auf diese Weise wird störender Lichteintrag von außen verhindert. Besagte Einrichtung wird in der Regel von Komponenten der Einkoppelvorrichtung, des Lichtleitsystems und der Ausleuchtungsvorrichtung gebildet.Advantageously, the calibration device also has a device for the lighting-related isolation of the light path from outside light from outside light, which runs from the lighting via the coupling device, the light guide system and the lighting device to the time of flight sensor. In this way, disturbing light entry from outside is prevented. Said device is usually formed by components of the coupling device, the light guide system and the illumination device.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kalibriervorrichtung derart eingerichtet, dass sie und das jeweilige Kamerasystem durch simples Aufsetzen des Systems auf die Vorrichtung oder der Vorrichtung auf das System in Kalibrierposition bringbar ist. Auf diese Weise werden unnötige Anpassungsschritte vermieden.According to a preferred embodiment of the invention, the calibration device is set up in such a way that it and the respective camera system can be brought into the calibration position by simply placing the system on the device or the device on the system. This avoids unnecessary adjustment steps.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kalibriervorrichtung mindestens eine Zentriermarkierung auf, über die die Beleuchtung mit der Einkoppelvorrichtung sowie die Lichtlaufzeitkamera mit der Ausleuchtungsvorrichtung in Deckung bringbar sind. Auf diese Weise werden unnötige Ausrichtungs- und Anpassungsschritte vermieden.According to a further preferred embodiment of the invention, the calibration device has at least one centering mark by means of which the illumination with the coupling-in device and the time-of-flight camera with the illumination device can be brought into congruence. This avoids unnecessary alignment and adjustment steps.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von je eine Beleuchtung und eine Lichtlaufzeitkamera aufweisenden Lichtlaufzeitkamerasystemen ist vorgesehen, dass die vorstehend genannten Kalibriervorrichtung zur Verwendung gewählt wird. Die Erfindung betrifft mit anderen Worten ein Verfahren zum Kalibrieren von je eine Beleuchtung und eine Lichtlaufzeitkamera aufweisenden Lichtlaufzeitkamerasystemen mittels einer vorstehend genannten Kalibriervorrichtung. Dieses Kalibrieren wird auch als (zweckgemäßes) Betreiben dieser Vorrichtung bezeichnet.When using a calibration device according to the invention for calibrating each time-of-flight camera system having lighting and a time-of-flight camera, provision is made for the aforementioned calibration device to be selected for use. In other words, the invention relates to a method for calibrating time-of-flight camera systems each having an illumination and a time-of-flight camera by means of a calibration device mentioned above. This calibration is also referred to as the (appropriate) operation of this device.

Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass mit einer Messung verschiedene Distanzen vom Sensor erfasst und aufgrund der bekannten Lichtlaufzeit kalibriert werden können.This procedure has the advantage that various distances from the sensor can be recorded with one measurement and calibrated based on the known time of flight.

Insbesondere werden dabei die Lichtlaufzeitkamera des zu kalibrierenden Lichtlaufzeitkamerasystems und die Ausleuchtungsvorrichtung so zueinander ausgerichtet, dass der Lichtlaufzeitsensor der Lichtlaufzeitkamera die Projektionen des Lichtwellenleiters/der Lichtwellenleiter erfasst und die Einkoppelvorrichtung wird mit der Beleuchtung des Lichtlaufzeitkamerasystems so verbunden, dass von der Beleuchtung kein Licht in den Außenraum gelangt.In particular, the time-of-flight camera of the time-of-flight camera system to be calibrated and the illumination device are aligned with one another in such a way that the time-of-flight sensor of the time-of-flight camera detects the projections of the light waveguide (s) and the coupling device is connected to the lighting of the time-of-flight camera system in such a way that no light enters the outside space from the lighting got.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lichtlaufzeitsensor mit dem Licht der Lichtwellenleiter/des Lichtwellenleiters vollständig ausgeleuchtet wird.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the time of flight sensor is completely illuminated with the light of the optical waveguide / the optical waveguide.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 schematisch ein Lichtlaufzeitkamerasystem,
  • 2 eine modulierte Integration erzeugter Ladungsträger,
  • 3 eine erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung mit mehreren Lichtwellenleitern gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 4 eine Vorrichtung mit einer Einzelfaser im Nahfeld gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 5 eine Vorrichtung mit einer Einzelfaser und Diffusor im Nahfeld gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
  • 6 eine Vorrichtung mit Faserselektor und Diffusor im Nahfeld gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
  • 7 eine Vorrichtung mit Faserselektor und Linse gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
Show it:
  • 1 schematically a time-of-flight camera system,
  • 2 a modulated integration of generated charge carriers,
  • 3 a calibration device according to the invention with a plurality of optical waveguides according to a first embodiment of the invention,
  • 4th a device with a single fiber in the near field according to a second embodiment of the invention,
  • 5 a device with a single fiber and diffuser in the near field according to a third embodiment of the invention,
  • 6th a device with fiber selector and diffuser in the near field according to a fourth embodiment of the invention,
  • 7th a device with fiber selector and lens according to a fifth embodiment of the invention.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, the same reference symbols designate the same or comparable components.

1 zeigt eine Messsituation für eine optische Entfernungsmessung mit einer Lichtlaufzeitkamera, wie sie beispielsweise aus der DE 197 04 496 A1 bekannt ist. 1 shows a measurement situation for an optical distance measurement with a time-of-flight camera, as it is for example from the DE 197 04 496 A1 is known.

Das Lichtlaufzeitkamerasystem 1 umfasst eine Sendeeinheit bzw. ein Beleuchtungsmodul 10 mit einer Beleuchtung 12 und einer dazugehörigen Strahlformungsoptik 15 sowie eine Empfangseinheit bzw. Lichtlaufzeitkamera 20 mit einer Kameraoptik (Empfangsoptik) 25 und einem Lichtlaufzeitsensor 22.The time-of-flight camera system 1 comprises a transmission unit or a lighting module 10 with lighting 12 and associated beam shaping optics 15th and a receiving unit or time-of-flight camera 20th with a camera lens (receiving lens) 25th and a time of flight sensor 22nd .

Der Lichtlaufzeitsensor 22 weist mindestens ein Laufzeitpixel, vorzugsweise auch ein Pixel-Array auf und ist insbesondere als PMD-Sensor ausgebildet. Die Empfangsoptik 25 besteht typischerweise zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften aus mehreren optischen Elementen. Die Strahlformungsoptik 15 der Sendeeinheit 10 kann beispielsweise als Reflektor oder Linsenoptik ausgebildet sein. In einer sehr einfachen Ausgestaltung kann ggf. auch auf optische Elemente sowohl empfangs- als auch sendeseitig verzichtet werden.The time of flight sensor 22nd has at least one transit time pixel, preferably also a pixel array, and is designed in particular as a PMD sensor. The receiving optics 25th typically consists of several optical elements to improve the imaging properties. The beam shaping optics 15th the transmitter unit 10 can for example be designed as a reflector or lens optics. In a very simple embodiment, optical elements on both the receiving and transmitting sides can optionally be dispensed with.

Das Messprinzip dieser Anordnung basiert im Wesentlichen darauf, dass ausgehend von der Phasenverschiebung des emittierten und empfangenen Lichts die Laufzeit und somit die zurückgelegte Wegstrecke des empfangenen Lichts ermittelt werden kann. Zu diesem Zwecke werden die Lichtquelle 12 und der Lichtlaufzeitsensor 22 über einen Modulator 30 gemeinsam mit einem bestimmten Modulationssignal Mo mit einer Basisphasenlage φ0 beaufschlagt. Im dargestellten Beispiel ist ferner zwischen dem Modulator 30 und der Lichtquelle 12 ein Phasenschieber 35 vorgesehen, mit dem die Basisphase φ0 des Modulationssignals M0 der Lichtquelle 12 um definierte Phasenlagen φvar verschoben werden kann. Für typische Phasenmessungen werden vorzugsweise Phasenlagen von φvar = 0°, 90°, 180°, 270° verwendet.The measuring principle of this arrangement is essentially based on the fact that, based on the phase shift of the emitted and received light, the transit time and thus the distance covered by the received light can be determined. For this purpose, the light source 12 and the time of flight sensor 22nd via a modulator 30th together with a specific modulation signal M o with a basic phase position φ 0 applied. In the example shown there is also between the modulator 30th and the light source 12 a phase shifter 35 provided with the basic phase φ 0 of the modulation signal M 0 the light source 12 around defined phase positions φ var can be moved. For typical phase measurements, phase positions of φ var = 0 °, 90 °, 180 °, 270 ° used.

Entsprechend des eingestellten Modulationssignals sendet die Lichtquelle 12 ein intensitätsmoduliertes Signal Sp1 mit der ersten Phasenlage p1 bzw. p1 = φ0 + φvar aus. Dieses Signal Sp1 bzw. die elektromagnetische Strahlung wird im dargestellten Fall von einem Objekt 40 reflektiert und trifft aufgrund der zurückgelegten Wegstrecke entsprechend phasenverschoben Δφ(tL) mit einer zweiten Phasenlage p2 = φ0 + φvar + Δφ(tL) als Empfangssignal Sp2 auf den Lichtlaufzeitsensor 22. Im Lichtlaufzeitsensor 22 wird das Modulationssignal Mo mit dem empfangenen Signal Sp2 gemischt, wobei aus dem resultierenden Signal die Phasenverschiebung bzw. die Objektentfernung d ermittelt wird.The light source sends according to the set modulation signal 12 an intensity-modulated signal S p1 with the first phase position p1 or p1 = φ 0 + φ var . This signal S p1 or the electromagnetic radiation is in the illustrated case from an object 40 reflects and hits accordingly out of phase due to the distance covered Δφ (t L ) with a second phase position p2 = φ 0 + φ var + Δφ (t L ) as the received signal S p2 on the time of flight sensor 22nd . In the time of flight sensor 22nd becomes the modulation signal M o with the received signal S p2 mixed, the phase shift or the object distance from the resulting signal d is determined.

Als Beleuchtungsquelle bzw. Lichtquelle 12 eignen sich vorzugsweise Infrarot-Leuchtdioden. Selbstverständlich sind auch andere Strahlungsquellen in anderen Frequenzbereichen denkbar, insbesondere kommen auch Lichtquellen im sichtbaren Frequenzbereich in Betracht.As an illumination source or light source 12 Infrared light-emitting diodes are preferably suitable. Of course, other radiation sources in other frequency ranges are also conceivable, in particular light sources in the visible frequency range are also possible.

Das Grundprinzip der Phasenmessung ist schematisch in 2 dargestellt. Die obere Kurve zeigt den zeitlichen Verlauf des Modulationssignals Mo mit der die Beleuchtung 12 und der Lichtlaufzeitsensor 22 angesteuert werden. Das vom Objekt 40 reflektierte Licht trifft als Empfangssignal Sp2 entsprechend seiner Lichtlaufzeit tL phasenverschoben Δφ(tL) auf den Lichtlaufzeitsensor 22. Der Lichtlaufzeitsensor 22 sammelt die photonisch erzeugten Ladungen q über mehrere Modulationsperioden in der Phasenlage des Modulationssignals M0 in einem ersten Akkumulationsgate Ga und in einer um 180° verschobenen Phasenlage Mo + 180° in einem zweiten Akkumulationsgate Gb. Aus dem Verhältnis der im ersten und zweiten Gate Ga, Gb gesammelten Ladungen qa, qb lässt sich die Phasenverschiebung Δφ(tL) und somit eine Entfernung d des Objekts bestimmen.The basic principle of phase measurement is schematically shown in 2 shown. The upper curve shows the course of the modulation signal over time Mon with the lighting 12 and the time of flight sensor 22nd be controlled. That from the object 40 reflected light hits as a received signal S p2 according to its time of flight t L out of phase Δφ (t L ) on the time of flight sensor 22nd . The time of flight sensor 22nd collects the photonically generated charges q over several modulation periods in the phase position of the modulation signal M 0 in a first accumulation gate Ga and in a phase position shifted by 180 ° Mon + 180 ° in a second accumulation gate Gb . From the ratio of the first and second gate Ga , Gb collected charges qa , qb can be the phase shift Δφ (t L ) and thus a distance d of the object.

Für eine Kalibration von Lichtlaufzeit-Kameras ist es erforderlich, bekannte Lichtlaufzeiten nachzumessen. Die verschiedenen Lichtlaufzeiten können durch ein Faser-Bündel mit mehreren Fasern unterschiedlicher Länge erzeugt werden. Durch geschickte Anordnung der Fasern lassen sich auf diese Weise alle benötigten Messungen in einer einzigen, statischen Einstellung durchführen.To calibrate time-of-flight cameras, it is necessary to measure known times of flight. The different times of flight can be generated by a fiber bundle with several fibers of different lengths. By clever arrangement of the fibers can be on this Way to perform all required measurements in a single, static setting.

Für eine Offset-Messung muss jeder einzelne Pixel mit einer bekannten Laufzeit beleuchtet werden. Für Distanz- oder Intensitätsabhängige Effekte müssen verschiedene Laufzeiten und/oder Lichtintensitäten vermessen werden. Standard-Kalibrationskonzepte erfordern dafür viel Raum. In dieser Erfindung werden alle diese Parameter mittels eines Lichtwellenleiters wohldefinierter optischer Länge oder Lichtwellenleitern gleicher wohldefinierter optischer Länge realisiert, die im Nah- oder Fernfeld einer Kamera diffus die ganze Pixelmatrix oder scharf abgebildet einzelne Pixelbereiche ausleuchten. Damit ist eine Kalibrationsapparatur mit geringsten Abmessungen realisierbar.For an offset measurement, each individual pixel must be illuminated with a known transit time. Different transit times and / or light intensities must be measured for distance or intensity-dependent effects. Standard calibration concepts require a lot of space for this. In this invention, all these parameters are implemented by means of an optical waveguide of well-defined optical length or optical waveguides of the same well-defined optical length, which in the near or far field of a camera diffusely illuminate the entire pixel matrix or sharply mapped individual pixel areas. A calibration apparatus with extremely small dimensions can thus be implemented.

Als Time-of-Flight-Kameras nach dem PMD-Prinzip ausgebildete Lichtlaufzeitkamerasysteme 1 messen die Lichtlaufzeit nicht direkt, sondern über die Bestimmung der Phasenlage eines modulierten Lichtsignals. Die Bestimmung der Phasenlage aus den tatsächlichen Messdaten der Kamera geschieht näherungsweise über bekannte Formeln der Signalverarbeitung. Diese theoretischen Formeln beruhen auf idealen Signalformen (optisch und elektrisch), die insbesondere bei Modulationsfrequenzen von mehreren Megahertz nicht immer realisiert werden. Für eine genauere Bestimmung der Phasenlage ist es daher notwendig, entweder die real erzeugten Signale direkt zu vermessen oder die Abweichungen der Phasenlagen aus der Näherungsrechnung zu bestimmen. Für die Bestimmung der Abweichungen ist es üblich, die Time-of-Flight-Kamera in mehreren, präzise einstellbaren Abständen zu einem Referenzobjekt zu vermessen. Hieraus lassen sich eine Korrekturfunktion und/oder eine Look-Up-Tabelle erzeugen. Diese Prozedur ist zeitaufwändig und erfordert viel Raum, da die erforderlichen Abstände in der Regel mehrere Meter betragen.Time-of-flight camera systems designed as time-of-flight cameras based on the PMD principle 1 do not measure the time of flight directly, but rather by determining the phase position of a modulated light signal. The determination of the phase position from the actual measurement data of the camera is carried out approximately using known formulas for signal processing. These theoretical formulas are based on ideal signal forms (optical and electrical), which are not always realized, especially with modulation frequencies of several megahertz. For a more precise determination of the phase position, it is therefore necessary either to measure the actually generated signals directly or to determine the deviations in the phase positions from the approximate calculation. To determine the deviations, it is customary to measure the time-of-flight camera at several precisely adjustable distances from a reference object. A correction function and / or a look-up table can be generated from this. This procedure is time-consuming and requires a lot of space, since the required distances are usually several meters.

Ebenso müssen für alle Pixel einer Matrix Offset-Werte bestimmt werden (FPPN). Das geschieht entweder über große, präzise ausgerichtete Referenzflächen, oder durch direkte, diffuse Beleuchtung der gesamten Pixelmatrix mit einer bekannten Phasenlage des optischen Signals.Offset values must also be determined for all pixels of a matrix (FPPN). This is done either via large, precisely aligned reference surfaces or by direct, diffuse illumination of the entire pixel matrix with a known phase position of the optical signal.

In 3 ist eine Anordnung aus einem Lichtlaufzeitkamerasystem 1 und einer Kalibriervorrichtung 50 (Kalibrationsapparatur) zur Kalibrierung von derartigen Lichtlaufzeitkamerasystemen 1 gezeigt. Das Lichtlaufzeitkamerasystem 1 entspricht im Wesentlichen dem in 1 beschriebenen System 1 mit dem die Beleuchtung 12 aufweisenden Beleuchtungsmodul 10 und der den Lichtlaufzeitsensor 22 aufweisenden Lichtlaufzeitkamera 20. Die Kalibriervorrichtung 50 weist drei Hauptbaugruppen 52, 54, 56 auf, nämlich (i) ein Lichtleitsystem 52, das mehrere Lichtwellenleiter (kurz: Lichtleiter) 58 unterschiedlicher Länge umfasst, (ii) einer Einkoppelvorrichtung 54 zur Erfassung Licht, welches von der Beleuchtung 10 des Lichtlaufzeitkamerasystems 1 ausgesendet wird, und zur Einkopplung dieses Lichts in das Lichtleitsystem 52 und (iii) einer Ausleuchtungsvorrichtung 56 zur Projektion des Lichts des Lichtleitsystems 52 auf einen Lichtlaufzeitsensor 22 der Lichtlaufzeitkamera 20, wobei die Ausleuchtungsvorrichtung 56 eine Positionierungseinrichtung 60 zur Positionierung der Auskoppelbereiche 62 der Lichtwellenleiter 58 aufweist. Diese Positionierungseinrichtung 60 ist im gezeigten Beispiel als eine Halteplatte 64 mit Öffnungen zur Aufnahme der Auskoppelbereiche 62 der Lichtwellenleiter 58. In der Anordnung gemäß 3 wird das modulierte Licht der Beleuchtung 12 des Lichtlaufzeitkamerasystems 1, wie zum Beispiel einer Time-of-Flight-Kamera in ein die Lichtwellenleiter 58 umfassendes Faserbündel des Lichtleitsystems eingekoppelt, das aus Lichtwellenleitern (Fasern) 58 gleicher Länge besteht. Die einzelnen Fasern projizieren das Licht auf einen diffus streuenden Schirm, der von der Kamera abgebildet wird. Jede einzelne Faser erzeugt dabei einen eigenen Lichtspot. In einem kompakten System können so Lichtlaufzeiten vermessen werden, die mehreren Metern Distanz entsprechen.In 3 is an arrangement of a time-of-flight camera system 1 and a calibration device 50 (Calibration apparatus) for calibrating such time-of-flight camera systems 1 shown. The time-of-flight camera system 1 essentially corresponds to that in 1 described system 1 with which the lighting 12 having lighting module 10 and the time of flight sensor 22nd having time-of-flight camera 20th . The calibration device 50 has three main assemblies 52 , 54 , 56 on, namely (i) a light guide system 52 , the multiple fiber optics (short: fiber optics) 58 of different lengths, (ii) a coupling device 54 to capture light from the lighting 10 of the time-of-flight camera system 1 is emitted, and for coupling this light into the light guide system 52 and (iii) an illumination device 56 to project the light from the light guide system 52 on a time of flight sensor 22nd the time-of-flight camera 20th , the lighting device 56 a positioning device 60 for positioning the decoupling areas 62 the optical fiber 58 having. This positioning device 60 is in the example shown as a holding plate 64 with openings to accommodate the decoupling areas 62 the optical fiber 58 . In the arrangement according to 3 becomes the modulated light of the lighting 12 of the time-of-flight camera system 1 such as a time-of-flight camera into the fiber optic cable 58 comprehensive fiber bundle of the light guide system, which is made up of optical waveguides (fibers) 58 the same length. The individual fibers project the light onto a diffusely scattering screen, which is imaged by the camera. Each individual fiber creates its own light spot. In a compact system, light transit times can be measured that correspond to a distance of several meters.

Die in den 4 bis 8 gezeigten Anordnungen entsprechen im Wesentlichen der Anordnung der 3, sodass im Folgenden hauptsächlich auf die Unterschiede zu der in 3 gezeigten Anordnung eingegangen wird.The ones in the 4th to 8th The arrangements shown correspond essentially to the arrangement in FIG 3 so that in the following mainly the differences to the one in 3 The arrangement shown is received.

4 zeigt eine Variante mit nur einem Lichtwellenleiter bzw. einer Faser 58. Das modulierte Licht der Beleuchtung 12 einer Time-of-Flight-Kamera wird in einen Lichtleiter (Einzelfaser 58 oder Faserbündel mit Fasern 58 gleicher Länge) eingekoppelt. Das andere Ende des Lichtwellenleiters 58 befindet sich im Nahfeld N des Empfängers (der Lichtlaufzeitkamera) 20 des Lichtlaufzeitkamerasystems 1 und wird daher unscharf auf dem Empfänger (Sensor) 20 abgebildet. Hierbei kann man durch unterschiedliche Wahl der Lichtwellenleiter/Fasern 58 oder durch hinzugefügte Dämpfungselemente gezielt unterschiedliche Lichtintensitäten einstellen. 4th shows a variant with only one optical waveguide or one fiber 58 . The modulated light of the lighting 12 a time-of-flight camera is converted into a light guide (single fiber 58 or fiber bundles with fibers 58 same length) coupled. The other end of the fiber optic cable 58 is in the near field N of the receiver (the time-of-flight camera) 20th of the time-of-flight camera system 1 and is therefore blurred on the receiver (sensor) 20th pictured. Here you can choose different optical waveguides / fibers 58 Or set different light intensities by adding damping elements.

5 zeigt eine Variante der in 4 gezeigten Anordnung mit nur einem Lichtwellenleiter bzw. einer Faser 58. Um eine ganze Pixelmatrix zu kalibrieren, insbesondere die Offset-Werte, lässt sich, wie in 5 gezeigt, ein Diffusor-Element 68 zwischen Faser 58 und Kamera 20 positionieren. Das Diffusor-Element ist wieder ein diffus streuendes optisches Element 68. 5 shows a variant of the in 4th arrangement shown with only one optical waveguide or one fiber 58 . In order to calibrate an entire pixel matrix, in particular the offset values, one can, as in 5 shown a diffuser element 68 between fiber 58 and camera 20th position. The diffuser element is again a diffusely scattering optical element 68 .

Alternativ zu einem einzelnen Lichtwellenleiter (Einzelfaser oder Faserbündel) 58 mit definierter Länge, kann man ein Faserbündel mit Lichtwellenleitern/Einzelfasern 58 gleicher Längen verwenden. In der Ausführung gemäß 6 ist zwischen Kamera-Sensor und den Auskoppelbereichen (Enden) 62 der Lichtwellenleiter (Einzelfasern) 58 wird eine Selektor-Einrichtung 70 zum wahlweisen freischalten oder blockieren des Lichts der einzelnen Lichtwellenleiter (Faser-Selektor), beispielsweise ein optischer Umschalter, eingefügt, der die Funktion einer Blende erfüllt, mit der die einzelnen Lichtwellenleiter/Fasern 58 gezielt ausgewählt werden können. Das Licht des ausgewählten Lichtwellenleiters/der ausgewählten Faser 58 wird auf die Projektionsfläche des Abbildungsschirms 66 geführt. Der Abstand zwischen Projektionsfläche und Kamera 20 ist beliebig wählbar, um entweder eine unscharfe Abbildung im Nahfeld N zu erreichen, oder eine saubere Abbildung der Projektionsfläche zu erhalten. Sequentiell können so alle erforderlichen Lichtlaufzeiten vermessen werden.Alternative to a single fiber optic cable (single fiber or fiber bundle) 58 with a defined length, one can use a bundle of fibers Optical fibers / single fibers 58 Use the same lengths. In the execution according to 6th is between the camera sensor and the decoupling areas (ends) 62 the optical waveguide (single fibers) 58 becomes a selector facility 70 for optionally activating or blocking the light of the individual optical waveguides (fiber selector), for example an optical switch, inserted which fulfills the function of a screen with which the individual optical waveguides / fibers 58 can be specifically selected. The light of the selected optical waveguide / fiber 58 is on the projection surface of the display screen 66 guided. The distance between the projection surface and the camera 20th can be selected at will to either produce a blurred image in the near field N to achieve, or to get a clean image of the projection surface. In this way, all required light transit times can be measured sequentially.

Statt eines diffus streuenden optischen Elements 66 oder anderen Diffusors kann, gemäß 7, ebenso eine zusätzliche Linse oder andere Optik 72 der Kalibriervorrichtung 50 verwenden werden, die zu einer unscharfen Abbildung führt.Instead of a diffusely scattering optical element 66 or other diffuser can, according to 7th as well as an additional lens or other optics 72 the calibration device 50 be used, which leads to a blurred image.

Üblicherweise sind auf Linsen selbstklebende Schutzfolien angebracht, die zu unscharfen Abbildungen führen. Statt eines Diffusors oder anderen diffus streuenden optischen Elements 68 im Kalibrationsaufbau kann man auch diese Schutzfolie auf einer Kameralinse als streuendes Objekt verwenden, um eine Kalibration der gesamten Matrix zu ermöglichen. Die Schutzfolie und Ihre optischen Eigenschaften werden dazu genau spezifiziert.Self-adhesive protective films are usually attached to lenses, which lead to blurred images. Instead of a diffuser or other diffusely scattering optical element 68 In the calibration setup you can also use this protective film on a camera lens as a scattering object in order to enable calibration of the entire matrix. The protective film and its optical properties are precisely specified.

Im Folgenden soll die Erfindung noch einmal in anderen Worten zusammengefasst werden:

  • Für eine Offset-Messung muss jeder einzelne Pixel mit einer bekannten Laufzeit beleuchtet werden. Für Distanz- oder Intensitätsabhängige Effekte müssen verschiedene Laufzeiten und/oder Lichtintensitäten vermessen werden. Standard-Kalibrationskonzepte erfordern dafür viel Raum. Bei der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung werden alle diese Parameter mittels Lichtwellenleitern 58 realisiert, die im Nah- oder Fernfeld einer Kamera 20 diffus die ganze Pixelmatrix oder scharf abgebildet einzelne Pixelbereiche ausleuchten. Durch die Verwendung einer Kalibriervorrichtung 50 mit Lichtwellenleitern 58 ist eine Anordnung von Kamerasystem 1 und Kalibriervorrichtung 50 (Kalibrationsapparatur) mit sehr geringen Abmessungen realisierbar.
The invention is to be summarized again in other words below:
  • For an offset measurement, each individual pixel must be illuminated with a known transit time. Different transit times and / or light intensities must be measured for distance or intensity-dependent effects. Standard calibration concepts require a lot of space for this. In the calibration device according to the invention, all of these parameters are determined by means of optical waveguides 58 realized that in the near or far field of a camera 20th Diffusely illuminate the entire pixel matrix or sharply mapped individual pixel areas. By using a calibration device 50 with optical fibers 58 is an arrangement of camera system 1 and calibration device 50 (Calibration apparatus) can be implemented with very small dimensions.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
LichtlaufzeitkamerasystemTime-of-flight camera system
1010
BeleuchtungsmodulLighting module
1212
Beleuchtunglighting
1515th
StrahlformungsoptikBeam shaping optics
2020th
Empfänger, LichtlaufzeitkameraReceiver, time-of-flight camera
2222nd
LichtlaufzeitsensorTime of flight sensor
2525th
KameraoptikCamera optics
3030th
Modulatormodulator
3535
Phasenschieber, BeleuchtungsphasenschieberPhase shifter, lighting phase shifter
4040
Objektobject
5050
KalibriervorrichtungCalibration device
5252
LichtleitsystemLight guide system
5454
EinkoppelvorrichtungCoupling device
5656
AusleuchtungsvorrichtungIllumination device
5858
Lichtwellenleiteroptical fiber
6060
PositionierungseinrichtungPositioning device
6262
Auskoppelbereich (Lichtwellenleiter)Decoupling area (optical fiber)
6464
HalteplatteRetaining plate
6666
Schirm, Abbildungs-Imaging screen
6868
optisches Element, diffus streuendoptical element, diffusely scattering
7070
Selektor-EinrichtungSelector facility
7272
Optikoptics
φ, Δφ(tL)φ, Δφ (t L )
laufzeitbedingte Phasenverschiebungphase shift due to runtime
φvar φ var
PhasenlagePhasing
φ0 φ 0
BasisphaseBase phase
MoMon
ModulationssignalModulation signal
p1, p2p1, p2
erste und zweite Phasefirst and second phase
Sp1Sp1
Sendesignal mit erster PhaseTransmission signal with first phase
Sp2Sp2
Empfangssignal mit zweiter PhaseReceived signal with second phase
Ga, GbGa, Gb
IntegrationsknotenIntegration node
dd
Obj ektdistanzObject distance
qq
Ladung charge
NN
Nahfeld der LichtlaufzeitkameraNear field of the time-of-flight camera

Claims (11)

Kalibriervorrichtung (50) zum Kalibrieren von je eine Beleuchtung (12) und eine Lichtlaufzeitkamera (20) aufweisenden Lichtlaufzeitkamerasystemen (1), mit - einem Lichtleitsystem (52), das einen Lichtwellenleiter (58) oder mehrere Lichtwellenleiter (58) gleicher optischer Länge aufweist, - einer Einkoppelvorrichtung (54) zur Erfassung eines von der Beleuchtung (10) des Lichtlaufzeitkamerasystems (1) ausgesendeten Lichts und zur Einkopplung dieses Lichts in den Lichtwellenleiter (58) oder die Lichtwellenleiter (58) und - einer Ausleuchtungsvorrichtung (56) zur Beleuchtung eines Lichtlaufzeitsensors (22) der Lichtlaufzeitkamera (20) über deren Kameraoptik (25) mit dem Licht des Lichtwellenleiters (58) oder der Lichtwellenleiter (58), wobei die Ausleuchtungsvorrichtung (56) eine Positionierungseinrichtung (60) zur Positionierung des Auskoppelbereichs (62) des Lichtwellenleiters (58) oder der Auskoppelbereiche (62) der Lichtwellenleiter (58) aufweist, wobei die Positionierungseinrichtung (60) als Halteplatte (64) mit Öffnungen zur Aufnahme der Auskoppelbereiche (62) der Lichtwellenleiter (58) ausgebildet ist.Calibration device (50) for calibrating each of a lighting system (12) and a time-of-flight camera (20) having time-of-flight camera systems (1) - A light guide system (52) which has an optical waveguide (58) or several optical waveguides (58) of the same optical length, - A coupling device (54) for detecting a light emitted by the lighting (10) of the time-of-flight camera system (1) and for coupling this light into the optical waveguide (58) or the optical waveguide (58) and - an illumination device (56) for illuminating a time-of-flight sensor (22) of the time-of-flight camera (20) via its camera optics (25) with the light of the optical waveguide (58) or the optical waveguide (58), the illumination device (56) having a positioning device (60) for positioning the decoupling area (62) of the optical waveguide (58) or the decoupling areas (62) of the optical waveguide (58), the positioning device (60) as a holding plate (64) with openings for receiving the decoupling areas (62) of the optical waveguides (58) is trained. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Positionierungseinrichtung (60) zur Positionierung des Auskoppelbereichs (62) oder der Auskoppelbereiche (62) in einer von der Beleuchtungsvorrichtung (56) unscharf auf den Lichtlaufzeitsensor (22) projizierten Bildebene im Nahfeld N der Lichtlaufzeitkamera (20) eingerichtet ist.Calibration device according to Claim 1 , wherein the positioning device (60) is set up for positioning the decoupling area (62) or the decoupling areas (62) in an image plane in the near field N of the time of flight camera (20) projected out of focus by the lighting device (56) onto the time of flight sensor (22). Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Ausleuchtungsvorrichtung (56) einen der Positionierungseinrichtung (60) nachgeschalteten Abbildungsschirm (66) aufweist.Calibration device according to one of the Claims 1 or 2 wherein the illumination device (56) has an imaging screen (66) connected downstream of the positioning device (60). Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ausleuchtungsvorrichtung (56) ein der Positionierungseinrichtung (60) nachgeschaltetes diffus streuendes optisches Element (68) aufweist.Calibration device according to one of the Claims 1 to 3 wherein the illumination device (56) has a diffusely scattering optical element (68) connected downstream of the positioning device (60). Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ausleuchtungsvorrichtung (56) eine der Positionierungseinrichtung (60) nachgeschaltete Optik (72) aufweist.Calibration device according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the illumination device (56) has an optical system (72) connected downstream of the positioning device (60). Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine Selektor-Einrichtung (70) zum wahlweisen Freischalten oder Blockieren des Lichts der einzelnen Lichtwellenleiter (58).Calibration device according to one of the Claims 1 to 5 , comprising a selector device (70) for selectively enabling or blocking the light of the individual optical waveguides (58). Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, derart eingerichtet, dass die Kalibriervorrichtung (50) und das jeweilige Lichtlaufzeitkamerasystem (1) durch simples Aufsetzen des Systems (1) auf die Vorrichtung (50) oder der Vorrichtung (50) auf das System (1) in Kalibrierposition bringbar ist.Calibration device according to one of the Claims 1 to 6th , set up in such a way that the calibration device (50) and the respective time-of-flight camera system (1) can be brought into the calibration position by simply placing the system (1) on the device (50) or the device (50) on the system (1). Kalibriervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend mindestens eine Zentriermarkierung, über die die Beleuchtung (12) mit der Einkoppelvorrichtung (54) sowie die Lichtlaufzeitkamera (20) mit der Ausleuchtungsvorrichtung (56) in Deckung bringbar sind.Calibration device according to one of the Claims 1 to 7th , comprising at least one centering mark, via which the lighting (12) with the coupling device (54) and the time-of-flight camera (20) with the illumination device (56) can be brought into congruence. Verwendung einer Kalibriervorrichtung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Kalibrieren von je eine Beleuchtung (12) und eine Lichtlaufzeitkamera (20) aufweisenden Lichtlaufzeitkamerasystemen (1).Use of a calibration device (50) according to one of the preceding claims for calibrating each of a lighting system (12) and a time-of-flight camera (20) having a time-of-flight camera system (1). Verwendung nach Anspruch 9, bei der die Lichtlaufzeitkamera (20) des zu kalibrierenden Lichtlaufzeitkamerasystems (1) und die Ausleuchtungsvorrichtung (56) so zueinander ausgerichtet werden, dass der Lichtlaufzeitsensor (22) der Lichtlaufzeitkamera (20) die Projektionen des Lichtwellenleiters (58) oder der Lichtwellenleiter (58) erfasst, die Einkoppelvorrichtung (54) wird mit der Beleuchtung (10) des Lichtlaufzeitkamerasystems (1) so verbunden, das von der Beleuchtung (10) kein Licht in den Außenraum gelangt.Use after Claim 9 , in which the time-of-flight camera (20) of the time-of-flight camera system (1) to be calibrated and the illumination device (56) are aligned with one another in such a way that the time-of-flight sensor (22) of the time-of-flight camera (20) the projections of the optical waveguide (58) or the optical waveguide (58) detected, the coupling device (54) is connected to the lighting (10) of the time-of-flight camera system (1) in such a way that no light from the lighting (10) reaches the outside area. Verwendung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Lichtlaufzeitsensor (22) mit dem Licht der Lichtwellenleiter/des Lichtwellenleiters (58) vollständig ausgeleuchtet wird.Use after Claim 9 or 10 , wherein the light transit time sensor (22) is completely illuminated with the light of the optical waveguide / the optical waveguide (58).
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