DE102019214913A1 - Bildgebungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Bildgebungsvorrichtung, insbesondere von einer Time-of-Flight-Kamera, mit zumindest einem Leuchtelement (12a- 12c, 14a-14c), das dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, und mit zumindest einem Bilderfassungselement (16a-16c), das dazu eingerichtet ist, reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen.Es wird vorgeschlagen, dass die Bildgebungsvorrichtung zumindest eine Strahlteilereinheit (18a-18c) umfasst, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Sichtfelder (20a-20c, 22a-22c) auf das Bilderfassungselement (16a-16c) abzubilden.

Description

  • Stand der Technik
  • Es ist bereits eine Bildgebungsvorrichtung, insbesondere eine Time-of-Flight-Kamera, mit zumindest einem Leuchtelement, das dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, und mit zumindest einem Bilderfassungselement, das dazu eingerichtet ist, reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, vorgeschlagen worden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Bildgebungsvorrichtung, insbesondere von einer Time-of-Flight-Kamera, mit zumindest einem Leuchtelement, das dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, und mit zumindest einem Bilderfassungselement, das dazu eingerichtet ist, reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Bildgebungsvorrichtung zumindest eine Strahlteilereinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Sichtfelder auf das Bilderfassungselement abzubilden.
  • Die Bildgebungsvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Entfernungsinformationen einer Umgebung der Bildgebungsvorrichtung zu erfassen, insbesondere eine Entfernungsmessung von Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung relativ zur Bildgebungsvorrichtung durchzuführen. Insbesondere ist die Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet, eine dreidimensionale Entfernungsmessung durchzuführen, insbesondere eine dreidimensionale Punktwolke von Informationen bereitzustellen. Bevorzugt ist die Bildgebungsvorrichtung als eine Time-of-Flight-Kamera (ToF-Kamera) ausgebildet, die insbesondere in einem direkten Time-of-Flight-Betriebsmodus und/oder in einem indirekten Time-of-Flight-Modus betreibbar ist. Alternativ ist vorstellbar, dass die Bildgebungsvorrichtung als ein Laserentfernungsmesser, insbesondere als ein LIDAR-Gerät (Light-Detection-and-Ranging-Gerät), als ein RADAR-Gerät (Radio-Detection-and-Ranging-Gerät), als eine stereoskopische Kamera oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bildgebungsvorrichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Bildgebungsvorrichtung zu einer Verwendung mit und/oder in einem Arbeitsgerät, insbesondere einem autonomen Arbeitsgerät, vorgesehen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell eingerichtet verstanden werden. Unter „eingerichtet“ soll insbesondere speziell programmiert und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen oder eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
  • Das zumindest eine Leuchtelement ist vorzugsweise als eine Leuchtdiode (LED), als eine Laserdiode, als ein Mikrowellensender oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Leuchtelement ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Leuchtelement dazu eingerichtet, monochromatische elektromagnetische Strahlung, insbesondere in einem infraroten Spektralbereich, auszustrahlen. Das zumindest eine Leuchtelement ist insbesondere zu einer flächigen Ausstrahlung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere in Form eines Strahlungskegels, eingerichtet. Insbesondere ist das Leuchtelement dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung mit einer Winkelverteilung, insbesondere mit einem Öffnungswinkel des Strahlungskegels, von zumindest 45°, bevorzugt von zumindest 60°, besonders bevorzugt von zumindest 75° und ganz besonders bevorzugt von zumindest 90° auszustrahlen. Vorzugsweise ist das zumindest eine Leuchtelement dazu eingerichtet, Pulse von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere in dem direkten ToF-Betriebsmodus, und/oder kontinuierlich elektromagnetische Strahlung mit einer zeitlich periodisch modulierten Intensität, insbesondere in dem indirekten ToF-Betriebsmodus, auszustrahlen.
  • Vorzugsweise umfasst die Bildgebungsvorrichtung eine Mehrzahl von Leuchtelementen, insbesondere zwei Leuchtelemente.
  • Das Bilderfassungselement ist insbesondere dazu eingerichtet, von zu erfassenden Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Insbesondere ist das zumindest eine Leuchtelement dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, die von den zu erfassenden Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung reflektiert wird und insbesondere nach einer Reflektion von dem Bilderfassungselement erfasst wird. Insbesondere ist das Bilderfassungselement zu einer wellenlängenselektiven Erfassung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet, insbesondere zu einer Erfassung von elektromagnetischer Strahlung zumindest einer Wellenlänge entsprechend zumindest einer Wellenlänge der von dem zumindest einen Leuchtelement ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Vorzugsweise sind/ist das Bilderfassungselement und/oder zumindest eine Elektronikeinheit der Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet, eine vergangene Zeitdauer zwischen einer Ausstrahlung von elektromagnetischer Strahlung durch das zumindest eine Leuchtelement und einer Erfassung der reflektierten elektromagnetischen Strahlung durch das Bilderfassungselement und/oder eine Phasenverschiebung zwischen der reflektierten elektromagnetischen Strahlung und einem internen Referenzsignal zu erfassen und/oder zu ermitteln. Insbesondere sind/ist das Bilderfassungselement und/oder die Elektronikeinheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von der vergangenen Zeitdauer zwischen der Ausstrahlung der elektromagnetischen Strahlung durch das zumindest eine Leuchtelement und einer Erfassung der reflektierten elektromagnetischen Strahlung durch das Bilderfassungselement und/oder in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung zwischen der reflektierten elektromagnetischen Strahlung und dem internen Referenzsignal zumindest einen Abstand zumindest eines Objekts in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung von der Bildgebungsvorrichtung zu ermitteln. Unter einer „Elektronikeinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden.
  • Vorzugsweise ist das Bilderfassungselement zu einer elektronischen Erfassung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Insbesondere weist das Bilderfassungselement eine Mehrzahl von Pixeln, insbesondere von Fotodioden, auf, die zu einer Erfassung der elektromagnetischen Strahlung eingerichtet sind. Vorzugsweise kann die Bildgebungsvorrichtung zumindest eine Optikeinheit, insbesondere mit zumindest einer Fokussierlinse, aufweisen, die dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung auf das Bilderfassungselement zu lenken, insbesondere zu fokussieren.
  • Unter einem „Sichtfeld“ soll insbesondere ein von dem Bilderfassungselement erfassbarer und insbesondere von dem zumindest einen Leuchtelement beleuchteter Bereich in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung verstanden werden. Vorzugsweise entspricht das Sichtfeld höchstens einem von dem zumindest einen Leuchtelement beleuchteten Bereich in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen, innerhalb von zumindest einem Sichtfeld reflektierte elektromagnetische Strahlung auf das Bilderfassungselement zu lenken, insbesondere zu fokussieren. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen, zumindest zwei zumindest geometrisch verschieden ausgerichtete Sichtfelder auf das Bilderfassungselement abzubilden. Insbesondere verläuft eine Mittelachse zumindest eines ersten abzubildenden Sichtfelds, insbesondere eine Mittelachse eines Sichtfeldkegels des zumindest einen ersten abzubildenden Sichtfelds, quer, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu einer Mittelachse zumindest eines zweiten abzubildenden Sichtfelds, insbesondere zu einer Mittelachse eines Sichtfeldkegels des zumindest einen zweiten abzubildenden Sichtfelds. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. insbesondere weisen die zumindest zwei Sichtfelder eine Winkelverteilung, insbesondere einen Öffnungswinkel der Sichtfeldkegel, von zumindest 45°, bevorzugt von zumindest 60°, besonders bevorzugt von zumindest 75° und ganz besonders bevorzugt von zumindest 90° auf. Insbesondere können die zumindest zwei Sichtfelder eine gleiche Winkelverteilung, insbesondere einen gleichen Öffnungswinkel der Sichtfeldkegel, oder eine verschiedene Winkelverteilung, insbesondere einen verschiedenen Öffnungswinkel der Sichtfeldkegel, aufweisen. Insbesondere können die zumindest zwei Sichtfelder zumindest abschnittsweise überlappen.
  • Vorzugsweise unterscheiden die zumindest zwei Sichtfelder sich zumindest in unterschiedlichen Wellenlängen der innerhalb der Sichtfelder reflektierten elektromagnetischen Strahlungen. Vorzugsweise weist innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds reflektierte elektromagnetische Strahlung eine andere Wellenlänge auf als innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds reflektierte elektromagnetische Strahlung. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit wellenlängenselektiv transmittierend und reflektierend ausgebildet. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen, das zumindest eine erste Sichtfeld durch Transmission von innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds reflektierter elektromagnetischer Strahlung auf das Bilderfassungselement abzubilden und das zumindest eine zweite Sichtfeld durch Reflektion von innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds reflektierter elektromagnetischer Strahlung auf das Bilderfassungselement abzubilden. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit zumindest für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung transmissiv und zumindest für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung reflektiv ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich die Strahlteilereinheit, insbesondere zumindest eine Transmissions- und/oder Reflektionsfläche der Strahlteilereinheit, quer zu den Mittelachsen des zumindest einen ersten Sichtfelds und des zumindest einen zweiten Sichtfelds und/oder quer zu einer Hauptausstrahlrichtung des zumindest einen Leuchtelements. Insbesondere erstreckt sich die Strahlteilereinheit, insbesondere die zumindest eine Transmissions- und/oder Reflektionsfläche der Strahlteilereinheit, unter einem Winkel verschieden von 90°, bevorzugt unter einem Winkel von 45°, relativ zu den Mittelachsen des zumindest einen ersten Sichtfelds und des zumindest einen zweiten Sichtfelds und/oder relativ zu der Hauptausstrahlrichtung des zumindest einen Leuchtelements. Die Hauptausstrahlrichtung des zumindest einen Leuchtelements entspricht insbesondere einer Mittelachse eines von dem zumindest einen Leuchtelement ausgestrahlten Strahlungskegels. Insbesondere kann die Bildgebungsvorrichtung eine Mehrzahl von, insbesondere quer zueinander ausgerichteten, Strahlteilereinheiten zu einer Abbildung von mehr als zwei verschiedenen Sichtfeldern auf das Bilderfassungselement umfassen.
  • Vorzugsweise weist die Bildgebungsvorrichtung zumindest zwei Leuchtelemente auf, wobei jeweils eines der Leuchtelemente zu einer Beleuchtung zumindest eines der zumindest zwei Sichtfelder eingerichtet ist. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Leuchtelemente dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen auszustrahlen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Bildgebungsvorrichtung zumindest eine Wellenlängenänderungseinheit, beispielhaft einen frequenzverdoppelnden Kristall, aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Wellenlänge von von dem zumindest einen Leuchtelement ausgestrahlter elektromagnetischer Strahlung zu einer Beleuchtung von zumindest einem der zumindest zwei Sichtfelder zu verändern. Das Bilderfassungselement ist insbesondere dazu eingerichtet, reflektierte elektromagnetische Strahlung mit einer Bildfrequenz von zumindest 5 Bildern pro Sekunde, bevorzugt mit einer Bildfrequenz von zumindest 10 Bildern pro Sekunde, besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von zumindest 15 Bildern pro Sekunde und ganz besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von zumindest 20 Bildern pro Sekunde zu erfassen. Das Bilderfassungselement ist insbesondere dazu eingerichtet, reflektierte elektromagnetische Strahlung mit einer Bildfrequenz von höchstens 40 Bildern pro Sekunde, bevorzugt mit einer Bildfrequenz von höchstens 35 Bildern pro Sekunde, besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von höchstens 30 Bildern pro Sekunde und ganz besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von höchstens 25 Bildern pro Sekunde zu erfassen. Bevorzugt ist das Bilderfassungselement dazu eingerichtet, abwechselnd jeweils zumindest ein Bild der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils zumindest ein Bild der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung zu erfassen. Insbesondere ist denkbar, dass das Bilderfassungselement dazu eingerichtet ist, abwechselnd jeweils eine Mehrzahl von Bildern der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils eine Mehrzahl von Bildern der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise abwechselnd jeweils zumindest fünf Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils zumindest fünf Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung oder abwechselnd jeweils zumindest zehn Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils zumindest zehn Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds reflektierten elektromagnetischen Strahlung, zu erfassen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bildgebungsvorrichtung kann eine vorteilhaft breite Sichtfeldabdeckung ermöglicht werden. Vorteilhaft kann gleichzeitig eine hohe Auflösung und eine hohe Reichweite der Bildgebungsvorrichtung ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine breite Sichtfeldabdeckung mit einem einzigen Bilderfassungselement ermöglicht werden. Vorteilhaft kann auf weitere Bilderfassungselemente und/oder eine aufwendige Optik zu einem Erzielen einer breiten Sichtfeldabdeckung verzichtet werden. Vorteilhaft kann eine bauteilarme, insbesondere verschleißarme, und kostengünstig herstellbare Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Bildgebungsvorrichtung zumindest zwei, insbesondere die vorgenannten, Leuchtelemente umfasst, die durch eine Aussendung von zumindest wellenlängenverschiedenen elektromagnetischen Strahlungen die zumindest zwei von der Strahlteilereinheit abzubildenden verschiedenen Sichtfelder definieren. Insbesondere ist zumindest ein erstes Leuchtelement dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zu einer Definition des zumindest einen ersten Sichtfelds, insbesondere zumindest in das zumindest eine erste Sichtfeld, auszustrahlen. Insbesondere ist zumindest ein zweites Leuchtelement dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung einer zweiten, verschieden von der ersten Wellenlänge der von dem zumindest einen ersten Leuchtelement ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ausgebildeten Wellenlänge zu einer Definition des zumindest einen zweiten Sichtfelds, insbesondere zumindest in das zumindest eine zweite Sichtfeld, auszustrahlen. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Leuchtelemente, insbesondere die Hauptausstrahlrichtungen der Leuchtelemente, und die Strahlteilereinheit derart relativ zueinander ausgerichtet, dass von den zumindest zwei Leuchtelementen ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, insbesondere vor einer Reflektion an Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung, auf die Strahlteilereinheit trifft, insbesondere von der Strahlteilereinheit transmittiert oder reflektiert wird. Insbesondere sind die zumindest zwei Leuchtelemente an voneinander abgewandten Seiten des Bilderfassungselements angeordnet. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung eines der zumindest zwei Leuchtelemente zu transmittieren und elektromagnetische Strahlung eines weiteren der zumindest zwei Leuchtelemente zu reflektieren. Vorzugsweise ist die Hauptausstrahlrichtung des zumindest einen ersten Leuchtelements, insbesondere vor einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit, zumindest im Wesentlichen parallel zu der Hauptausstrahlrichtung des zumindest einen zweiten Leuchtelements ausgerichtet. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist.
  • Alternativ ist denkbar, dass die Hauptausstrahlrichtung des zumindest einen ersten Leuchtelements quer, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu der Hauptausstrahlrichtung des zumindest einen zweiten Leuchtelements ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist in der alternativen Ausführungsform zumindest eines der zumindest zwei Leuchtelemente derart, insbesondere getrennt von dem Bilderfassungselement, relativ zu der Strahlteilereinheit angeordnet, dass von dem zumindest einen der zumindest zwei Leuchtelemente ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, insbesondere vor einer Reflektion an Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung, frei von einem Auftreffen auf die Strahlteilereinheit ist, insbesondere frei von einer Transmission und von einer Reflektion von der Strahlteilereinheit ist. Vorteilhaft können unterschiedliche Sichtfelder mit elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge definiert werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen ist, insbesondere die vorgenannten, Hauptausstrahlrichtungen der zwei Leuchtelemente winklig, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zueinander auszurichten. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen, von dem zweiten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung derart umzulenken, insbesondere zu reflektieren, das die Hauptausstrahlrichtung des zweiten Leuchtelements, insbesondere nach der Strahlteilereinheit, winklig, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu der Hauptausstrahlrichtung des ersten Leuchtelements ausgerichtet ist. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen, die Hauptausstrahlrichtung des zweiten Leuchtelements zu ändern, insbesondere zu drehen, bevorzugt um 90°. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen, die Hauptausstrahlrichtung des ersten Leuchtelements unverändert zu lassen. Insbesondere ist eine Ausrichtung der Hauptausstrahlrichtungen der zwei Leuchtelemente zueinander, insbesondere nach einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit, abhängig von einer Ausrichtung der Strahlteilereinheit, insbesondere der Transmissions- und/oder Reflektionsfläche der Strahlteilereinheit, relativ zu den Hauptausstrahlrichtungen der zwei Leuchtelemente, insbesondere vor einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit. Vorzugsweise sind die Hauptausstrahlrichtungen der Leuchtelemente, insbesondere vor einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und ist die Strahlteilereinheit, insbesondere die Transmissions- und/oder Reflektionsfläche der Strahlteilereinheit, winklig, insbesondere unter einem Winkel von 45°, relativ zu den Hauptausstrahlrichtungen der Leuchtelemente ausgerichtet. Vorteilhaft können zwei geometrisch unterschiedlich ausgerichtete Sichtfelder erzeugt werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge, insbesondere eines, insbesondere des vorgenannten, ersten Leuchtelements, zu transmittieren und zumindest elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge, insbesondere eines, insbesondere des vorgenannten, zweiten Leuchtelements, zu reflektieren. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus zumindest einem bestimmten ersten Spektralbereich, der zumindest die erste Wellenlänge umfasst, zu transmittieren und elektromagnetische Strahlung aus zumindest einem bestimmten zweiten Spektralbereich, der zumindest die zweite Wellenlänge umfasst, zu reflektieren. Vorzugsweise sind der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich verschieden voneinander ausgebildet, umfassen insbesondere unterschiedliche Wellenlängen.
  • Insbesondere sind die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge verschieden voneinander ausgebildet. Vorteilhaft kann eine spektrale Selektion von elektromagnetischer Strahlung zu einer Realisierung einer spektral abhängigen Abbildung von Sichtfeldern ermöglicht werden.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Leuchtelemente dazu eingerichtet sind, verschiedene monochromatische elektromagnetische Strahlungen auszustrahlen. Insbesondere sind die Leuchtelemente dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung einer einzelnen Wellenlänge auszustrahlen. Vorzugsweise ist das Bilderfassungselement dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung der Leuchtelemente mit den zwei unterschiedlichen Wellenlängen zu erfassen. insbesondere ist das Bilderfassungselement frei von einer Fähigkeit zu einer Erfassung von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge verschieden von den zwei Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung der Leuchtelemente ausgebildet und/oder dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge verschieden von den zwei Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung der Leuchtelemente zu ignorieren. Vorzugsweise sind/ist das Bilderfassungselement und/oder die Elektronikeinheit der Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet, erfasste und/oder ermittelte Informationen, insbesondere Entfernungsinformationen, in Abhängigkeit von der Wellenlänge der erfassten elektromagnetischen Strahlung dem ersten Sichtfeld oder dem zweiten Sichtfeld zuzuordnen. Vorzugsweise sind/ist das Bilderfassungselement und/oder die Elektronikeinheit der Bildgebungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus den erfassten und/oder ermittelten Informationen der einzelnen Sichtfelder ein Gesamtbild, insbesondere eine gesamte dreidimensionale Punktwolke von Informationen, für alle abgebildeten Sichtfelder zu ermitteln. Vorteilhaft kann ein Einfluss von Störstrahlung gering gehalten werden. Vorteilhaft kann eine Sichtfeldzuordnung von Informationen ermöglicht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Strahlteilereinheit zumindest ein Strahlteilerelement umfasst, an dem zu einer Abbildung zumindest eines, insbesondere des vorgenannten, ersten Sichtfelds auf das Bilderfassungselement auf einer dem Bilderfassungselement abgewandten Seite zumindest ein Bandpassfilterelement angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung höchstens in einem Spektralbereich um die erste Wellenlänge zu transmittieren. Vorzugsweise ist das Strahlteilerelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung, insbesondere zumindest in dem Spektralbereich um die erste Wellenlänge, zu transmittieren. Insbesondere kann das Bandpassfilterelement das Strahlteilerelement zumindest teilweise ausbilden. Alternativ ist denkbar, dass das Bandpassfilterelement als ein an dem Strahlteilerelement befestigtes Bauteil, als eine Beschichtung des Strahlteilerelements o. dgl. ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Bandpassfilterelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge zu transmittieren. Insbesondere ist das Bandpassfilterelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus einem Spektralbereich, der die erste Wellenlänge umfasst, insbesondere von dem ersten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu transmittieren. Insbesondere ist das Bandpassfilterelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus einem weiteren Spektralbereich, der frei von der ersten Wellenlänge ausgebildet ist, zu absorbieren und/oder zu reflektieren. Vorzugsweise ist das Bandpassfilterelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der zweiten Wellenlänge, insbesondere von dem zweiten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu absorbieren und/oder zu reflektieren. Vorteilhaft kann eine Transmission elektromagnetischer Strahlung der ersten Wellenlänge zu einer Realisierung einer Strahlteilung ermöglicht werden. Vorteilhaft kann das erste Sichtfeld auf das Bilderfassungselement abgebildet werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass an dem Strahlteilerelement zu einer Abbildung zumindest eines, insbesondere des vorgenannten, zweiten Sichtfelds auf das Bilderfassungselement auf einer dem Bilderfassungselement zugewandten Seite zumindest ein Reflektorelement angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung höchstens in einem Spektralbereich um die zweite Wellenlänge zu reflektieren. Insbesondere kann das Reflektorelement das Strahlteilerelement, insbesondere gemeinsam mit dem Bandpassfilterelement, zumindest teilweise ausbilden. Alternativ ist denkbar, dass das Reflektorelement als ein an dem Strahlteilerelement befestigtes Bauteil, als eine Beschichtung des Strahlteilerelements o. dgl. ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Reflektorelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der zweiten Wellenlänge zu reflektieren. Insbesondere ist das Reflektorelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus einem Spektralbereich, der die zweite Wellenlänge umfasst, insbesondere von dem zweiten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu reflektieren. Insbesondere ist das Reflektorelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus zumindest einem weiteren Spektralbereich, der frei von der zweiten Wellenlänge ausgebildet ist, zu transmittieren. Vorteilhaft kann eine Reflektion elektromagnetischer Strahlung der zweiten Wellenlänge zu einer Realisierung einer Strahlteilung ermöglicht werden. Vorteilhaft kann das zweite Sichtfeld auf das Bilderfassungselement abgebildet werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Reflektorelement dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung außerhalb des Spektralbereichs um die zweite Wellenlänge zu transmittieren. Insbesondere ist das Reflektorelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus sämtlichen Spektralbereichen außerhalb des Spektralbereichs um die zweite Wellenlänge zu transmittieren. Vorzugsweise ist das Reflektorelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge, insbesondere von dem ersten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu transmittieren. Vorteilhaft kann ein Einfluss von Störstrahlung in dem zweiten Sichtfeld gering gehalten werden. Vorteilhaft kann eine störfreie Transmission von elektromagnetischer Strahlung der ersten Wellenlänge, insbesondere von dem ersten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, ermöglicht werden.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Strahlteilereinheit zumindest ein als ein dichroitischer Spiegel ausgebildetes Strahlteilerelement umfasst, das zu einer Abbildung der zumindest zwei verschiedenen Sichtfelder auf das Bilderfassungselement dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung mit einer kleineren Wellenlänge als eine zwischen der ersten und der zweiten Wellenlänge liegende Grenzwellenlänge zu transmittieren und elektromagnetische Strahlung mit einer größeren Wellenlänge als der Grenzwellenlänge zu reflektieren. Insbesondere weist die Strahlteilereinheit das zumindest eine als ein dichroitischer Spiegel ausgebildete Strahlteilerelement alternativ oder zusätzlich zu dem Bandpassfilterelement und/oder zu dem Reflektorelement auf. Vorzugsweise dient das Strahlteilerelement als ein Kantenfilter. Alternativ ist vorstellbar, dass die Strahlteilereinheit einen dichroitischen Spiegel aufweist, der als ein separates Bauteil ausgebildet und an dem Strahlteilerelement befestigt ist, der als eine Beschichtung des Strahlteilerelements ausgebildet ist o. dgl. Insbesondere ist das als ein dichroitischer Spiegel ausgebildete Strahlteilerelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge, insbesondere von dem ersten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu transmittieren. Insbesondere ist das als ein dichroitischer Spiegel ausgebildete Strahlteilerelement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der zweiten Wellenlänge, insbesondere von dem zweiten Leuchtelement ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu reflektieren. Vorteilhaft kann eine weitere Möglichkeit für eine Abbildung der zwei Sichtfelder auf das Bilderfassungselement bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Strahlteilereinheit als ein Strahlteilerwürfel ausgebildet ist, der dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei verschiedenen Sichtfelder mit Bildwinkeln kleiner als Sichtfeldwinkel der Sichtfelder auf das Bilderfassungselement abzubilden. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit alternativ oder zusätzlich zu einem Umfassen des Bandpassfilterelements, des Reflektorelements und/oder des als ein dichroitischer Spiegel ausgebildeten Strahlteilerelements als ein Strahlteilerwürfel ausgebildet. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel würfelförmig ausgebildet, wobei zumindest ein Strahlteilerelement der Strahlteilereinheit eine Diagonalfläche des Strahlteilerwürfels bildet. Insbesondere ist das Bilderfassungselement an einer inneren Seitenfläche des Strahlteilerwürfels angeordnet. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel aus einem zumindest für elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge transparenten Material, beispielhaft Glas, Kunststoff o. dgl., ausgebildet. Insbesondere kann der Strahlteilerwürfel aus zwei zusammengekitteten Prismen ausgebildet sein, wobei eine Verbindungsfläche der Prismen das Strahlteilerelement der Strahlteilereinheit ausbildet.
  • Vorzugsweise weist ein Material des Strahlteilerwürfels einen höheren optischen Brechungsindex auf als die Umgebung der Bildgebungsvorrichtung, insbesondere als eine Luft. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel dazu vorgesehen, die von außerhalb des Strahlteilerwürfels kommende, reflektierte Strahlung bei einem Eintritt in den Strahlteilerwürfel zu brechen, insbesondere hin zu einer optischen Achse. Unter einem „Bildwinkel“ eines Sichtfelds soll insbesondere eine Winkelverteilung des Sichtfelds, insbesondere ein Winkel des Sichtfeldkegels, an dem Bilderfassungselement verstanden werden. Unter einem „Sichtfeldwinkel“ eines Sichtfelds soll insbesondere eine Winkelverteilung des Sichtfelds, insbesondere ein Winkel des Sichtfeldkegels, außerhalb des Strahlteilerwürfels, insbesondere eines tatsächlich beobachteten Sichtfelds, verstanden werden. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel dazu vorgesehen, die zwei Sichtfelder in Abhängigkeit von einer Brechung der reflektierten elektromagnetischen Strahlung mit Bildwinkeln kleiner als Sichtfeldwinkel der Sichtfelder auf das Bilderfassungselement abzubilden. Insbesondere ist der Strahlteilerwürfel dazu vorgesehen, die zwei Sichtfelder mit desto kleineren Bildwinkeln relativ zu den Sichtfeldwinkeln der Sichtfelder auf das Bilderfassungselement abzubilden, je höher der optische Brechungsindex des Strahlteilerwürfels ist. Vorteilhaft kann ein besonders breites Blickfeld abgedeckt werden. Vorteilhaft kann eine besonders kompakt ausgebildete Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt werden.
  • Ferner geht die Erfindung aus von einem autonomen Gerät, insbesondere von einem autonomen Arbeitsgerät, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Bildgebungsvorrichtung. Das autonome Gerät ist insbesondere zu einer zumindest teilweisen autonomen Fortbewegung, insbesondere über einen Untergrund, in der Luft, in Wasser o. dgl., vorgesehen. Das autonome Gerät kann insbesondere als ein Staubsaugerroboter, als ein Rasenmäherroboter, als eine autonome Drohne, als ein autonomes Flurförderfahrzeug, insbesondere als ein autonomes Fabrikhallenbeförderungsfahrzeug, als ein selbstfahrendes Personenkraftfahrzeug, als ein Putzroboter, als ein Poolreinigungsroboter oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes autonomes Gerät ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das, insbesondere als ein autonomes Arbeitsgerät ausgebildete, autonome Gerät dazu vorgesehen, zumindest teilweise autonom zumindest eine Arbeit zu verrichten, beispielsweise den Untergrund zu saugen, zu mähen, zu putzen o. dgl., Gegenstände und/oder Personen zu transportieren, ein Gebiet zu überwachen oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Arbeit zu verrichten. Vorzugsweise umfasst das autonome Gerät zumindest eine Elektronikeinheit, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von zumindest einem Signal der Bildgebungsvorrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von einer Auswertung des zumindest einen Signals der Bildgebungsvorrichtung, zumindest eine Antriebseinheit des autonomen Geräts, zumindest eine Navigationseinheit des autonomen Geräts, zumindest eine Bearbeitungseinheit des autonomen Geräts o. dgl. anzusteuern. Insbesondere ist die Elektronikeinheit des autonomen Geräts dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Signal der Bildgebungsvorrichtung zumindest eine Position des autonomen Geräts zu ermitteln, zumindest ein Hindernis zu erkennen und insbesondere zu umgehen, eine Kartierung einer Umgebung des autonomen Geräts durchzuführen o. dgl. Vorzugsweise ist die Elektronikeinheit des autonomen Geräts in Abhängigkeit von dem zumindest einen Signal der Bildgebungsvorrichtung zu SLAM (simultaneous Localization and Mapping) eingerichtet. Vorteilhaft kann eine Überwachung in einem breiten Blickfeld um das autonome Gerät durchgeführt werden. Vorteilhaft kann ein sicher und komfortabel nutzbares autonomes Gerät bereitgestellt werden.
  • Die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße autonome Gerät sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße autonome Gerät zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
  • Figurenliste
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes autonomes Gerät in einer perspektivischen schematischen Darstellung,
    • 2 eine erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung des erfindungsgemäßen autonomen Geräts aus 1 in einer schematischen Darstellung,
    • 3 eine alternative erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
    • 4 eine weitere alternative erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt ein autonomes Gerät 42a, insbesondere ein autonomes Arbeitsgerät, in einer perspektivischen schematischen Darstellung. Das autonome Gerät 42a umfasst insbesondere zumindest eine Bildgebungsvorrichtung 10a, insbesondere eine Time-of-Flight-Kamera. Das autonome Gerät 42a ist insbesondere zu einer zumindest teilweisen autonomen Fortbewegung, insbesondere über einen Untergrund, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, in der Luft, in Wasser o. dgl., vorgesehen. Insbesondere umfasst das autonome Gerät 42a Räder 44a zu einer Fortbewegung über einen Untergrund. Das autonome Gerät 42a kann insbesondere als ein Staubsaugerroboter, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, als ein Rasenmäherroboter, als eine autonome Drohne, als ein autonomes Flurförderfahrzeug, insbesondere als ein autonomes Fabrikhallenbeförderungsfahrzeug, als ein selbstfahrendes Personenkraftfahrzeug, als ein Putzroboter, als ein Poolreinigungsroboter oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes autonomes Gerät ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das, insbesondere als ein autonomes Arbeitsgerät ausgebildete, autonome Gerät 42a dazu vorgesehen, zumindest teilweise autonom zumindest eine Arbeit zu verrichten, beispielsweise den Untergrund zu saugen, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, zu mähen, zu putzen o. dgl., Gegenstände und/oder Personen zu transportieren, ein Gebiet zu überwachen oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Arbeit zu verrichten. Vorzugsweise umfasst das autonome Gerät 42a zumindest eine Elektronikeinheit 46a, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von zumindest einem Signal der Bildgebungsvorrichtung 10a, insbesondere in Abhängigkeit von einer Auswertung des zumindest einen Signals der Bildgebungsvorrichtung 10a, zumindest eine Antriebseinheit des autonomen Geräts 42a, zumindest eine Navigationseinheit des autonomen Geräts 42a, zumindest eine Bearbeitungseinheit des autonomen Geräts 42a o. dgl. anzusteuern (hier nicht weiter dargestellt). insbesondere ist die Elektronikeinheit 46a des autonomen Geräts 42a dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Signal der Bildgebungsvorrichtung 10a zumindest eine Position des autonomen Geräts 42a zu ermitteln, zumindest ein Hindernis zu erkennen und insbesondere zu umgehen, eine Kartierung einer Umgebung des autonomen Geräts 42a durchzuführen o. dgl. Vorzugsweise ist die Elektronikeinheit 46a des autonomen Geräts 42a in Abhängigkeit von dem zumindest einen Signal der Bildgebungsvorrichtung 10a zu SLAM eingerichtet.
  • 2 zeigt die Bildgebungsvorrichtung 10a des autonomen Geräts 42a aus 1 in einer schematischen Darstellung. Vorzugsweise umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10a zumindest ein Leuchtelement 12a, 14a, das dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, und zumindest ein Bilderfassungselement 16a, das dazu eingerichtet ist, reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Bevorzugt umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10a zumindest eine Strahlteilereinheit 18a, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Sichtfelder 20a, 22a auf das Bilderfassungselement 16a abzubilden. Die Bildgebungsvorrichtung 10a ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Entfernungsinformationen einer Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a zu erfassen, insbesondere eine Entfernungsmessung von Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a relativ zur Bildgebungsvorrichtung 10a durchzuführen. Insbesondere ist die Bildgebungsvorrichtung 10a dazu eingerichtet, eine dreidimensionale Entfernungsmessung durchzuführen, insbesondere eine dreidimensionale Punktwolke von Informationen bereitzustellen. Bevorzugt ist die Bildgebungsvorrichtung 10a als eine ToF-Kamera ausgebildet, die insbesondere in einem direkten Time-of-Flight-Betriebsmodus und/oder in einem indirekten Time-of-Flight-Modus betreibbar ist. Alternativ ist vorstellbar, dass die Bildgebungsvorrichtung 10a als ein Laserentfernungsmesser, insbesondere als ein LIDAR-Gerät, als ein RADAR-Gerät, als eine stereoskopische Kamera oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bildgebungsvorrichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Bildgebungsvorrichtung 10a zu einer Verwendung mit und/oder in einem Arbeitsgerät, insbesondere dem als ein autonomes Arbeitsgerät ausgebildeten Gerät 42a, vorgesehen.
  • Vorzugsweise umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10a eine Mehrzahl von Leuchtelementen 12a, 14a, insbesondere zwei Leuchtelemente 12a, 14a, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Leuchtelemente 12a, 14a sind vorzugsweise als Leuchtdioden, als Laserdioden, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, als Mikrowellensender oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Leuchtelemente ausgebildet. Vorzugsweise sind die Leuchtelemente 12a, 14a dazu eingerichtet, monochromatische elektromagnetische Strahlung, insbesondere in einem infraroten Spektralbereich, auszustrahlen. Die Leuchtelemente 12a, 14a sind insbesondere zu einer flächigen Ausstrahlung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere in Form eines Strahlungskegels, eingerichtet. Insbesondere sind die Leuchtelemente 12a, 14a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung mit einer Winkelverteilung, insbesondere mit einem Öffnungswinkel des Strahlungskegels, von zumindest 45°, bevorzugt von zumindest 60°, besonders bevorzugt von zumindest 75° und ganz besonders bevorzugt von zumindest 90° auszustrahlen. Der Übersichtlichkeit halber sind in 2 lediglich Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der Leuchtelemente 12a, 14a dargestellt. Vorzugsweise sind die Leuchtelemente 12a, 14a dazu eingerichtet, Pulse von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere in dem direkten ToF-Betriebsmodus, und/oder kontinuierlich elektromagnetische Strahlung mit einer zeitlich periodisch modulierten Intensität, insbesondere in dem indirekten ToF-Betriebsmodus, auszustrahlen.
  • Das Bilderfassungselement 16a ist insbesondere dazu eingerichtet, von zu erfassenden Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Insbesondere sind die Leuchtelemente 12a, 14a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, die von den zu erfassenden Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a reflektiert wird und insbesondere nach einer Reflektion von dem Bilderfassungselement 16a erfasst wird. Insbesondere ist das Bilderfassungselement 16a zu einer wellenlängenselektiven Erfassung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet, insbesondere zu einer Erfassung von elektromagnetischer Strahlung zumindest einer Wellenlänge entsprechend zumindest einer Wellenlänge der von den Leuchtelementen 12a, 14a ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Vorzugsweise sind/ist das Bilderfassungselement 16a und/oder zumindest eine Elektronikeinheit der Bildgebungsvorrichtung 10a (hier nicht weiter dargestellt) dazu eingerichtet, eine vergangene Zeitdauer zwischen einer Ausstrahlung von elektromagnetischer Strahlung durch die Leuchtelemente 12a, 14a und einer Erfassung der reflektierten elektromagnetischen Strahlung durch das Bilderfassungselement 16a und/oder eine Phasenverschiebung zwischen der reflektierten elektromagnetischen Strahlung und einem internen Referenzsignal zu erfassen und/oder zu ermitteln. Insbesondere sind/ist das Bilderfassungselement 16a und/oder die Elektronikeinheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von der vergangenen Zeitdauer zwischen der Ausstrahlung der elektromagnetischen Strahlung durch die Leuchtelemente 12a, 14a und einer Erfassung der reflektierten elektromagnetischen Strahlung durch das Bilderfassungselement 16a und/oder in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung zwischen der reflektierten elektromagnetischen Strahlung und dem internen Referenzsignal zumindest einen Abstand zumindest eines Objekts in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a von der Bildgebungsvorrichtung 10a zu ermitteln.
  • Vorzugsweise ist das Bilderfassungselement 16a zu einer elektronischen Erfassung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Insbesondere weist das Bilderfassungselement 16a eine Mehrzahl von Pixeln, insbesondere von Fotodioden, auf, die zu einer Erfassung der elektromagnetischen Strahlung eingerichtet sind (hier nicht dargestellt). Vorzugsweise kann die Bildgebungsvorrichtung 10a zumindest eine Optikeinheit, insbesondere mit zumindest einer Fokussierlinse, aufweisen, die dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung auf das Bilderfassungselement 16a zu lenken, insbesondere zu fokussieren (hier nicht dargestellt).
  • Vorzugsweise entspricht ein erstes Sichtfeld 20a höchstens einem von einem ersten Leuchtelement 12a beleuchteten Bereich in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a. Vorzugsweise entspricht ein zweites Sichtfeld 22a höchstens einem von einem zweiten Leuchtelement 14a beleuchteten Bereich in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a. Insbesondere sind die Sichtfelder 20a, 22a, insbesondere Sichtfeldkegel der Sichtfelder 20a, 22a, in 2 der Übersichtlichkeit halber zweidimensional dargestellt. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, innerhalb von den Sichtfeldern 20a, 22a reflektierte elektromagnetische Strahlung auf das Bilderfassungselement 16a zu lenken, insbesondere zu fokussieren. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, die zumindest zwei zumindest geometrisch verschieden ausgerichteten Sichtfelder 20a, 22a auf das Bilderfassungselement 16a abzubilden. Insbesondere verläuft eine Mittelachse 48a des zumindest einen ersten abzubildenden Sichtfelds 20a, insbesondere eine Mittelachse 48a eines Sichtfeldkegels des zumindest einen ersten abzubildenden Sichtfelds 20a, quer, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu einer Mittelachse 50a des zumindest einen zweiten abzubildenden Sichtfelds 22a, insbesondere zu einer Mittelachse 50a eines Sichtfeldkegels des zumindest einen zweiten abzubildenden Sichtfelds 22a. Insbesondere weisen die zumindest zwei Sichtfelder 20a, 22a eine Winkelverteilung, insbesondere einen Öffnungswinkel 52a, 54a der Sichtfeldkegel, von zumindest 45°, bevorzugt von zumindest 60°, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, besonders bevorzugt von zumindest 75° und ganz besonders bevorzugt von zumindest 90° auf. Insbesondere können die zumindest zwei Sichtfelder 20a, 22a eine gleiche Winkelverteilung, insbesondere einen gleichen Öffnungswinkel 52a, 54a der Sichtfeldkegel, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel, oder eine verschiedene Winkelverteilung, insbesondere einen verschiedenen Öffnungswinkel 52a, 54a der Sichtfeldkegel, aufweisen. Insbesondere können die zumindest zwei Sichtfelder 20a, 22a zumindest abschnittsweise überlappen.
  • Vorzugsweise unterscheiden die zumindest zwei Sichtfelder 20a, 22a sich zumindest in unterschiedlichen Wellenlängen der innerhalb der Sichtfelder 20a, 22a reflektierten elektromagnetischen Strahlungen. Vorzugsweise weist innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a reflektierte elektromagnetische Strahlung eine andere Wellenlänge auf als innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a reflektierte elektromagnetische Strahlung. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit 18a wellenlängenselektiv transmittierend und reflektierend ausgebildet. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, das zumindest eine erste Sichtfeld 20a durch Transmission von innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a reflektierter elektromagnetischer Strahlung auf das Bilderfassungselement 16a abzubilden und das zumindest eine zweite Sichtfeld 22a durch Reflektion von innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a reflektierter elektromagnetischer Strahlung auf das Bilderfassungselement 16a abzubilden. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit 18a zumindest für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a reflektierten elektromagnetischen Strahlung transmissiv und zumindest für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a reflektierten elektromagnetischen Strahlung reflektiv ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich die Strahlteilereinheit 18a, insbesondere zumindest eine Transmissions- und/oder Reflektionsfläche 56a der Strahlteilereinheit 18a, quer zu den Mittelachsen 48a, 50a des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a und des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a und/oder quer zu den Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der Leuchtelemente 12a, 14a. Insbesondere erstreckt sich die Strahlteilereinheit 18a, insbesondere die zumindest eine Transmissions- und/oder Reflektionsfläche 56a der Strahlteilereinheit 18a, unter einem Winkel verschieden von 90°, bevorzugt unter einem Winkel von 45°, relativ zu den Mittelachsen 48a, 50a des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a und des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a und/oder relativ zu den Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der Leuchtelemente 12a, 14a. Die Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der Leuchtelemente 12a, 14a entsprechen insbesondere Mittelachsen von von den Leuchtelementen 12a, 14a ausgestrahlten Strahlungskegeln. Insbesondere kann die Bildgebungsvorrichtung 10a in einer alternativen Ausgestaltungsform eine Mehrzahl von, insbesondere quer zueinander ausgerichteten, Strahlteilereinheiten 18a zu einer Abbildung von mehr als zwei verschiedenen Sichtfeldern 20a, 22a auf das Bilderfassungselement 16a umfassen.
  • Vorzugsweise weist die Bildgebungsvorrichtung 10a die zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a auf, wobei jeweils eines der Leuchtelemente 12a, 14a zu einer Beleuchtung zumindest eines der zumindest zwei Sichtfelder 20a, 22a eingerichtet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielhaft das erste Leuchtelement 12a zu einer Beleuchtung des ersten Sichtfelds 20a und ist das zweite Leuchtelement 14a zu einer Beleuchtung des zweiten Sichtfelds 22a eingerichtet. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen auszustrahlen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Bildgebungsvorrichtung 10a zumindest eine Wellenlängenänderungseinheit, beispielhaft einen frequenzverdoppelnden Kristall, aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Wellenlänge von von zumindest einem der Leuchtelemente 12a, 14a ausgestrahlter elektromagnetischer Strahlung zu einer Beleuchtung von zumindest einem der zumindest zwei Sichtfelder 20a, 22a zu verändern. Das Bilderfassungselement 16a ist insbesondere dazu eingerichtet, reflektierte elektromagnetische Strahlung mit einer Bildfrequenz von zumindest 5 Bildern pro Sekunde, bevorzugt mit einer Bildfrequenz von zumindest 10 Bildern pro Sekunde, besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von zumindest 15 Bildern pro Sekunde und ganz besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von zumindest 20 Bildern pro Sekunde zu erfassen. Das Bilderfassungselement 16a ist insbesondere dazu eingerichtet, reflektierte elektromagnetische Strahlung mit einer Bildfrequenz von höchstens 40 Bildern pro Sekunde, bevorzugt mit einer Bildfrequenz von höchstens 35 Bildern pro Sekunde, besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von höchstens 30 Bildern pro Sekunde und ganz besonders bevorzugt mit einer Bildfrequenz von höchstens 25 Bildern pro Sekunde zu erfassen. Bevorzugt ist das Bilderfassungselement 16a dazu eingerichtet, abwechselnd jeweils zumindest ein Bild der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils zumindest ein Bild der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a reflektierten elektromagnetischen Strahlung zu erfassen. Insbesondere ist denkbar, dass das Bilderfassungselement 16a dazu eingerichtet ist, abwechselnd jeweils eine Mehrzahl von Bildern der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils eine Mehrzahl von Bildern der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a reflektierten elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise abwechselnd jeweils zumindest fünf Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils zumindest fünf Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a reflektierten elektromagnetischen Strahlung oder abwechselnd jeweils zumindest zehn Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a reflektierten elektromagnetischen Strahlung und jeweils zumindest zehn Bilder der Wellenlänge der innerhalb des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a reflektierten elektromagnetischen Strahlung, zu erfassen.
  • Bevorzugt umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10a zumindest zwei, insbesondere die vorgenannten, Leuchtelemente 12a, 14a, die durch eine Aussendung von zumindest wellenlängenverschiedenen elektromagnetischen Strahlungen die zumindest zwei von der Strahlteilereinheit 18a abzubildenden verschiedenen Sichtfelder 20a, 22a definieren. Insbesondere ist das erste Leuchtelement 12a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zu einer Definition des zumindest einen ersten Sichtfelds 20a, insbesondere zumindest in das zumindest eine erste Sichtfeld 20a, auszustrahlen. Insbesondere ist das zweite Leuchtelement 14a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung einer zweiten, verschieden von der ersten Wellenlänge der von dem zumindest einen ersten Leuchtelement 12a ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ausgebildeten Wellenlänge zu einer Definition des zumindest einen zweiten Sichtfelds 22a, insbesondere zumindest in das zumindest eine zweite Sichtfeld 22a, auszustrahlen. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a, insbesondere die Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der Leuchtelemente 12a, 14a, und die Strahlteilereinheit 18a derart relativ zueinander ausgerichtet, dass von den zumindest zwei Leuchtelementen 12a, 14a ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, insbesondere vor einer Reflektion an Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a, auf die Strahlteilereinheit 18a trifft, insbesondere von der Strahlteilereinheit 18a transmittiert oder reflektiert wird. Insbesondere sind die zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a an voneinander abgewandten Seiten des Bilderfassungselements 16a angeordnet. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit 18a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung eines der zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a zu transmittieren, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft elektromagnetische Strahlung des ersten Leuchtelements 12a, und elektromagnetische Strahlung eines weiteren der zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a zu reflektieren, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft elektromagnetische Strahlung des zweiten Leuchtelements 14a. Vorzugsweise ist die Hauptausstrahlrichtung 24a des zumindest einen ersten Leuchtelements 12a, insbesondere vor einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit 18a, zumindest im Wesentlichen parallel zu der Hauptausstrahlrichtung 26a des zumindest einen zweiten Leuchtelements 14a ausgerichtet.
  • Alternativ ist denkbar, dass die Hauptausstrahlrichtung 24a des zumindest einen ersten Leuchtelements 12a quer, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu der Hauptausstrahlrichtung 26a des zumindest einen zweiten Leuchtelements 14a ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist in der alternativen Ausführungsform zumindest eines der zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a derart, insbesondere getrennt von dem Bilderfassungselement 16a, relativ zu der Strahlteilereinheit 18a angeordnet, dass von dem zumindest einen der zumindest zwei Leuchtelemente 12a, 14a ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, insbesondere vor einer Reflektion an Objekten in der Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10a, frei von einem Auftreffen auf die Strahlteilereinheit 18a ist, insbesondere frei von einer Transmission und von einer Reflektion von der Strahlteilereinheit 18a ist.
  • Bevorzugt ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, die Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der zwei Leuchtelemente 12a, 14a winklig, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zueinander auszurichten. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, von dem zweiten Leuchtelement 14a ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung derart umzulenken, insbesondere zu reflektieren, das die Hauptausstrahlrichtung 26a des zweiten Leuchtelements 14a, insbesondere nach der Strahlteilereinheit 18a, winklig, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu der Hauptausstrahlrichtung 24a des ersten Leuchtelements 12a ausgerichtet ist. Insbesondere ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, die Hauptausstrahlrichtung 26a des zweiten Leuchtelements 14a zu ändern, insbesondere zu drehen, bevorzugt um 90°. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, die Hauptausstrahlrichtung 24a des ersten Leuchtelements 12a unverändert zu lassen. Insbesondere ist eine Ausrichtung der Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der zwei Leuchtelemente 12a, 14a zueinander, insbesondere nach einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit 18a, abhängig von einer Ausrichtung der Strahlteilereinheit 18a, insbesondere der Transmissions- und/oder Reflektionsfläche 56a der Strahlteilereinheit 18a, relativ zu den Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der zwei Leuchtelemente 12a, 14a, insbesondere vor einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit 18a. Vorzugsweise sind die Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der Leuchtelemente 12a, 14a, insbesondere vor einem Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung auf die Strahlteilereinheit 18a, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und ist die Strahlteilereinheit 18a, insbesondere die Transmissions- und/oder Reflektionsfläche 56a der Strahlteilereinheit 18a, winklig, insbesondere unter einem Winkel von 45°, relativ zu den Hauptausstrahlrichtungen 24a, 26a der Leuchtelemente 12a, 14a ausgerichtet.
  • Bevorzugt ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, zumindest elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge, insbesondere eines, insbesondere des vorgenannten, ersten Leuchtelements 12a, zu transmittieren und zumindest elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge, insbesondere eines, insbesondere des vorgenannten, zweiten Leuchtelements 14a, zu reflektieren. Vorzugsweise ist die Strahlteilereinheit 18a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus zumindest einem bestimmten ersten Spektralbereich, der zumindest die erste Wellenlänge umfasst, zu transmittieren und elektromagnetische Strahlung aus zumindest einem bestimmten zweiten Spektralbereich, der zumindest die zweite Wellenlänge umfasst, zu reflektieren. Vorzugsweise sind der erste Spektralbereich und der zweite Spektralbereich verschieden voneinander ausgebildet, umfassen insbesondere unterschiedliche Wellenlängen. Insbesondere sind die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge verschieden voneinander ausgebildet.
  • Bevorzugt sind die Leuchtelemente 12a, 14a dazu eingerichtet, verschiedene monochromatische elektromagnetische Strahlungen auszustrahlen. Insbesondere sind die Leuchtelemente 12a, 14a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung einer einzelnen Wellenlänge auszustrahlen. Vorzugsweise ist das Bilderfassungselement 16a dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung der Leuchtelemente 12a, 14a mit den zwei unterschiedlichen Wellenlängen zu erfassen. Insbesondere ist das Bilderfassungselement 16a frei von einer Fähigkeit zu einer Erfassung von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge verschieden von den zwei Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung der Leuchtelemente 12a, 14a ausgebildet und/oder dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge verschieden von den zwei Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung der Leuchtelemente 12a, 14a zu ignorieren. Vorzugsweise sind/ist das Bilderfassungselement 16a und/oder die Elektronikeinheit der Bildgebungsvorrichtung 10a dazu eingerichtet, erfasste und/oder ermittelte Informationen, insbesondere Entfernungsinformationen, in Abhängigkeit von der Wellenlänge der erfassten elektromagnetischen Strahlung dem ersten Sichtfeld 20a oder dem zweiten Sichtfeld 22a zuzuordnen. Vorzugsweise sind/ist das Bilderfassungselement 16a und/oder die Elektronikeinheit der Bildgebungsvorrichtung 10a dazu eingerichtet, aus den erfassten und/oder ermittelten Informationen der einzelnen Sichtfelder 20a, 22a ein Gesamtbild, insbesondere eine gesamte dreidimensionale Punktwolke von Informationen, für alle abgebildeten Sichtfelder 20a, 22a zu ermitteln.
  • Bevorzugt umfasst die Strahlteilereinheit 18a zumindest ein Strahlteilerelement 28a, an dem zu einer Abbildung zumindest eines, insbesondere des vorgenannten, ersten Sichtfelds 20a auf das Bilderfassungselement 16a auf einer dem Bilderfassungselement 16a abgewandten Seite zumindest ein Bandpassfilterelement 30a angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung höchstens in einem Spektralbereich um die erste Wellenlänge zu transmittieren. Vorzugsweise ist das Strahlteilerelement 28a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung, insbesondere zumindest in dem Spektralbereich um die erste Wellenlänge, zu transmittieren. Insbesondere kann das Bandpassfilterelement 30a das Strahlteilerelement 28a zumindest teilweise ausbilden, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Alternativ ist denkbar, dass das Bandpassfilterelement 30a als ein an dem Strahlteilerelement 28a befestigtes Bauteil, als eine Beschichtung des Strahlteilerelements 28a o. dgl. ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Bandpassfilterelement 30a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge zu transmittieren. Insbesondere ist das Bandpassfilterelement 30a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus einem Spektralbereich, der die erste Wellenlänge umfasst, insbesondere von dem ersten Leuchtelement 12a ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu transmittieren. Insbesondere ist das Bandpassfilterelement 30a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus einem weiteren Spektralbereich, der frei von der ersten Wellenlänge ausgebildet ist, zu absorbieren und/oder zu reflektieren. Vorzugsweise ist das Bandpassfilterelement 30a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der zweiten Wellenlänge, insbesondere von dem zweiten Leuchtelement 14a ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu absorbieren und/oder zu reflektieren.
  • Bevorzugt ist an dem Strahlteilerelement 28a zu einer Abbildung zumindest eines, insbesondere des vorgenannten, zweiten Sichtfelds 22a auf das Bilderfassungselement 16a auf einer dem Bilderfassungselement 16a zugewandten Seite zumindest ein Reflektorelement 32a angeordnet, das dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung höchstens in einem Spektralbereich um die zweite Wellenlänge zu reflektieren. Insbesondere kann das Reflektorelement 32a das Strahlteilerelement 28a, insbesondere gemeinsam mit dem Bandpassfilterelement 30a, zumindest teilweise ausbilden, wie beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Alternativ ist denkbar, dass das Reflektorelement 32a als ein an dem Strahlteilerelement 28a befestigtes Bauteil, als eine Beschichtung des Strahlteilerelements 28a o. dgl. ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Reflektorelement 32a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der zweiten Wellenlänge zu reflektieren. Insbesondere ist das Reflektorelement 32a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus einem Spektralbereich, der die zweite Wellenlänge umfasst, insbesondere von dem zweiten Leuchtelement 14a ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu reflektieren. Insbesondere ist das Reflektorelement 32a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus zumindest einem weiteren Spektralbereich, der frei von der zweiten Wellenlänge ausgebildet ist, zu transmittieren.
  • Bevorzugt ist das Reflektorelement 32a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung außerhalb des Spektralbereichs um die zweite Wellenlänge zu transmittieren. Insbesondere ist das Reflektorelement 32a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus sämtlichen Spektralbereichen außerhalb des Spektralbereichs um die zweite Wellenlänge zu transmittieren. Vorzugsweise ist das Reflektorelement 32a dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge, insbesondere von dem ersten Leuchtelement 12a ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu transmittieren.
  • In den 3 und 4 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 3 und 4 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
  • 3 zeigt eine alternative Bildgebungsvorrichtung 10b, insbesondere eine ToF-Kamera, in einer schematischen Darstellung. Vorzugsweise umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10b zwei Leuchtelemente 12b, 14b, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, ein Bilderfassungselement 16b, das dazu eingerichtet ist, reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, und eine Strahlteilereinheit 18b, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Sichtfelder 20b, 22b auf das Bilderfassungselement 16b abzubilden. Bevorzugt umfasst die Strahlteilereinheit 18b zumindest ein als ein dichroitischer Spiegel ausgebildetes Strahlteilerelement 28b, das zu einer Abbildung der zumindest zwei verschiedenen Sichtfelder 20b, 22b auf das Bilderfassungselement 16b dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung mit einer kleineren Wellenlänge als eine zwischen einer ersten Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge liegende Grenzwellenlänge zu transmittieren und elektromagnetische Strahlung mit einer größeren Wellenlänge als der Grenzwellenlänge zu reflektieren. Vorzugsweise dient das Strahlteilerelement 28b als ein Kantenfilter. Alternativ ist vorstellbar, dass die Strahlteilereinheit 18b einen dichroitischen Spiegel aufweist, der als ein separates Bauteil ausgebildet und an dem Strahlteilerelement 28b befestigt ist, der als eine Beschichtung des Strahlteilerelements 28b ausgebildet ist o. dgl. Insbesondere ist das als ein dichroitischer Spiegel ausgebildete Strahlteilerelement 28b dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge, insbesondere von einem ersten Leuchtelement 12b ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu transmittieren. Insbesondere ist das als ein dichroitischer Spiegel ausgebildete Strahlteilerelement 28b dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung der zweiten Wellenlänge, insbesondere von einem zweiten Leuchtelement 14b ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, zu reflektieren.
  • 4 zeigt eine weitere alternative Bildgebungsvorrichtung 10c, insbesondere eine ToF-Kamera, in einer schematischen Darstellung. Vorzugsweise umfasst die Bildgebungsvorrichtung 10c zwei Leuchtelemente 12c, 14c, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, ein Bilderfassungselement 16c, das dazu eingerichtet ist, reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, und eine Strahlteilereinheit 18c, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Sichtfelder 20c, 22c auf das Bilderfassungselement 16c abzubilden. Bevorzugt ist die Strahlteilereinheit 18c als ein Strahlteilerwürfel ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei verschiedenen Sichtfelder 20c, 22c mit Bildwinkeln 34c, 36c kleiner als Sichtfeldwinkel 38c, 40c der Sichtfelder 20c, 22c auf das Bilderfassungselement 16c abzubilden. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel würfelförmig ausgebildet, wobei zumindest ein Strahlteilerelement 28c der Strahlteilereinheit 18c eine Diagonalfläche des Strahlteilerwürfels bildet. Insbesondere ist das Bilderfassungselement 16c an einer inneren Seitenfläche 58c des Strahlteilerwürfels angeordnet. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel aus einem zumindest für elektromagnetische Strahlung, insbesondere von einem ersten Leuchtelement 12c ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, einer ersten Wellenlänge und zumindest für elektromagnetische Strahlung, insbesondere von einem zweiten Leuchtelement 14c ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung, einer zweiten Wellenlänge transparenten Material, beispielhaft Glas, Kunststoff o. dgl., ausgebildet. Insbesondere kann der Strahlteilerwürfel aus zwei zusammengekitteten Prismen 60c, 62c ausgebildet sein, wobei eine Verbindungsfläche 64c der Prismen 60c, 62c das Strahlteilerelement 28c der Strahlteilereinheit 18c ausbildet. Vorzugsweise sind die Leuchtelemente 12c, 14c außerhalb des Strahlteilerwürfels angeordnet. Insbesondere weisen die Leuchtelemente 12c, 14c quer, insbesondere senkrecht, zueinander ausgerichtete Hauptausstrahlrichtungen 24c, 26c auf.
  • Vorzugsweise weist ein Material des Strahlteilerwürfels einen höheren optischen Brechungsindex auf als eine Umgebung der Bildgebungsvorrichtung 10c, insbesondere als eine Luft. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel dazu vorgesehen, die von außerhalb des Strahlteilerwürfels kommende, reflektierte Strahlung bei einem Eintritt in den Strahlteilerwürfel zu brechen, insbesondere hin zu einer optischen Achse 66c. Vorzugsweise ist der Strahlteilerwürfel dazu vorgesehen, die zwei Sichtfelder 20c, 22c in Abhängigkeit von einer Brechung der reflektierten elektromagnetischen Strahlung mit Bildwinkeln 34c, 36c kleiner als Sichtfeldwinkel 38c, 40c der Sichtfelder 20c, 22c auf das Bilderfassungselement 16c abzubilden. Insbesondere ist der Strahlteilerwürfel dazu vorgesehen, die zwei Sichtfelder 20c, 22c mit desto kleineren Bildwinkeln 34c, 36c relativ zu den Sichtfeldwinkein 38c, 40c der Sichtfelder 20c, 22c auf das Bilderfassungselement 16c abzubilden, je höher der optische Brechungsindex des Strahlteilerwürfels ist.

Claims (11)

  1. Bildgebungsvorrichtung, insbesondere Time-of-Flight-Kamera, mit zumindest einem Leuchtelement (12a-12c, 14a-14c), das dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung auszustrahlen, und mit zumindest einem Bilderfassungselement (16a-16c), das dazu eingerichtet ist, reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen, gekennzeichnet durch zumindest eine Strahlteilereinheit (18a-18c), die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Sichtfelder (20a-20c, 22a-22c) auf das Bilderfassungselement (16a-16c) abzubilden.
  2. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest zwei Leuchtelemente (12a-12c, 14a-14c), die durch eine Aussendung von zumindest wellenlängenverschiedenen elektromagnetischen Strahlungen die zumindest zwei von der Strahlteilereinheit (18a-18c) abzubildenden verschiedenen Sichtfelder (20a-20c, 22a-22c) definieren.
  3. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilereinheit (18a; 18b) dazu vorgesehen ist, Hauptausstrahlrichtungen (24a; 24b, 26a; 26b) der zwei Leuchtelemente (12a; 12b, 14a; 14b) winklig, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zueinander auszurichten.
  4. Bildgebungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilereinheit (18a-18c) dazu vorgesehen ist, zumindest elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge, insbesondere eines ersten Leuchtelements (12a-12c), zu transmittieren und zumindest elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge, insbesondere eines zweiten Leuchtelements (14a-14c), zu reflektieren.
  5. Bildgebungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtelemente (12a-12c, 14a-14c) dazu eingerichtet sind, verschiedene monochromatische elektromagnetische Strahlungen auszustrahlen.
  6. Bildgebungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilereinheit (18a) zumindest ein Strahlteilerelement (28a) umfasst, an dem zu einer Abbildung zumindest eines ersten Sichtfelds (20a) auf das Bilderfassungselement (16a) auf einer dem Bilderfassungselement (16a) abgewandten Seite zumindest ein Bandpassfilterelement (30a) angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung höchstens in einem Spektralbereich um die erste Wellenlänge zu transmittieren.
  7. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Strahlteilerelement (28a) zu einer Abbildung zumindest eines zweiten Sichtfelds (22a) auf das Bilderfassungselement (16a) auf einer dem Bilderfassungselement (16a) zugewandten Seite zumindest ein Reflektorelement (32a) angeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung höchstens in einem Spektralbereich um die zweite Wellenlänge zu reflektieren.
  8. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorelement (32a) dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung außerhalb des Spektralbereichs um die zweite Wellenlänge zu transmittieren.
  9. Bildgebungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilereinheit (18b) zumindest ein als ein dichroitischer Spiegel ausgebildetes Strahlteilerelement (28b) umfasst, das zu einer Abbildung der zumindest zwei verschiedenen Sichtfelder (20b, 22b) auf das Bilderfassungselement (16b) dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung mit einer kleineren Wellenlänge als eine zwischen der ersten und der zweiten Wellenlänge liegende Grenzwellenlänge zu transmittieren und elektromagnetische Strahlung mit einer größeren Wellenlänge als der Grenzwellenlänge zu reflektieren.
  10. Bildgebungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilereinheit (18c) als ein Strahlteilerwürfel ausgebildet ist, der dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei verschiedenen Sichtfelder (20c, 22c) mit Bildwinkeln (34c, 36c) kleiner als Sichtfeldwinkel (38c, 40c) der Sichtfelder (20c, 22c) auf das Bilderfassungselement (16c) abzubilden.
  11. Autonomes Gerät, insbesondere autonomes Arbeitsgerät, mit zumindest einer Bildgebungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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