DE102020003651A1 - Entfernungsbestimmungsvorrichtung mit einer Funktion zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke und Verfahren zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht - Google Patents

Entfernungsbestimmungsvorrichtung mit einer Funktion zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke und Verfahren zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht Download PDF

Info

Publication number
DE102020003651A1
DE102020003651A1 DE102020003651.1A DE102020003651A DE102020003651A1 DE 102020003651 A1 DE102020003651 A1 DE 102020003651A1 DE 102020003651 A DE102020003651 A DE 102020003651A DE 102020003651 A1 DE102020003651 A1 DE 102020003651A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
illuminance
external light
distance
determining device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020003651.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Nakamura
Yuuki Takahashi
Atsushi Watanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of DE102020003651A1 publication Critical patent/DE102020003651A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0437—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using masks, aperture plates, spatial light modulators, spatial filters, e.g. reflective filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/51—Display arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Eine Entfernungsbestimmungsvorrichtung umfasst eine Lichtemissionseinheit, die dazu eingerichtet ist, Messlicht auszusenden, das auf ein Objekt gestrahlt wird, eine Lichtempfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, Licht von dem Objekt über einen optischen Filter zu empfangen, durch den Licht mit dem gleichen Wellenlängenbereich wie das Messlicht hindurchtritt, eine Entfernungsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Entfernung zu dem Objekt basierend auf jeder Ladungsmenge zu berechnen, die durch Akkumulieren einer dem empfangenen Licht entsprechenden Ladung zu einer Vielzahl von Zeitpunkten erhalten wird, die um eine vorgegebene Phase in Bezug auf den Emissionszeitpunkt des Messlichts verzögert sind, und eine Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungsstärke des externen Lichts, das das Objekt mit der spektralen Empfindlichkeit des optischen Filters beleuchtet, basierend auf den an der Lichtempfangseinheit erfassten Ladungsmengen und eines Reflexionsvermögens des Objekts zu berechnen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entfernungsbestimmungsvorrichtung, insbesondere eine Entfernungsbestimmungsvorrichtung mit einer Funktion zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht und einem Verfahren zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • TOF-Kameras (time of flight), die eine auf der Lichtlaufzeit basierende Entfernung ausgeben, werden als Entfernungsmessvorrichtungen zur Messung der Entfernung zu einem Objekt bezeichnet. Viele TOF-Kameras verwenden ein Phasendifferenzverfahren, bei dem ein Zielraum mit Messlicht bestrahlt wird, das über vorbestimmte Zyklen intensitätsmoduliert wird, und die Entfernung zum Zielraum auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen dem Messlicht und dem vom Zielraum reflektierten Licht berechnet wird.
  • Externes Licht (auch als „Umgebungslicht“ bezeichnet) beeinflusst die Genauigkeit der Entfernungsmessung solcher TOF-Kameras oder das Ausmaß des Auftretens der Unfähigkeit, Entfernungsmessungen durchzuführen. Der Einfluss von externem Licht auf die Genauigkeit der Entfernungsmessung ist in 10A und 10B dargestellt. Im Allgemeinen erzeugen lichtempfangende Elemente bei der Erfassung der Photonenzahl durch den photoelektrischen Effekt ein sogenanntes „Schussrauschen“ („shot noice“), und die Schwankungsbreite des Schussrauschens kann durch die Varianz σ der Poisson-Verteilung beschrieben werden. Wie in 10A gezeigt, nimmt die Varianzbreite σ des Schussrauschens mit zunehmender Stärke des reflektierten Lichts Ab des externen Lichts zu (σb), nimmt jedoch mit abnehmender Stärke des reflektierten externen Lichts ab (σs). Selbst wenn das reflektierte Licht des externen Lichts einfach von der Ladungsmenge subtrahiert wird, da die Schwankungsbreiten σb und σs des Schussrauschens bestehen bleiben, ist die Schwankungsbreite (σb) umso größer, je stärker das reflektierte Licht des externen Lichts ist, wodurch sich die Genauigkeit der Entfernungsmessung erheblich verschlechtert.
  • Darüber hinaus wird der Einfluss von externem Licht auf die Unfähigkeit zur Entfernungsmessung (sog. Sättigung) in 11A und 11B gezeigt. Die Lichtempfangseinheit einer TOF-Kamera empfängt nicht nur reflektiertes Messlicht, sondern auch reflektiertes externes Licht. Wenn also das reflektierte externe Licht stark ist, wird die Lichtempfangseinheit gesättigt, wodurch leicht eine Sättigung auftreten kann. Wenn eine Sättigung erkannt wird, ist die ausgelesene Ladungsmenge falsch, wodurch es schwierig ist, einen Entfernungsmesswert zu berechnen, und somit wird festgestellt, dass eine Entfernungsmessung unmöglich ist.
  • Da solches externes Licht die Entfernungsmessgenauigkeit einer TOF-Kamera oder das Ausmaß des Auftretens der Unfähigkeit zur Entfernungsmessung beeinflusst, ist es bei Verwendung einer TOF-Kamera mit Fokus auf diese Bedingungen notwendig, zusätzlich zu den Einsatzbedingungen der TOF-Kamera, wie z.B. dem Entfernungsmessbereich und dem Reflexionsvermögen des Messobjekts, die obere Grenze des externen Lichts in den Einsatzbedingungen zu definieren. Die folgenden Dokumente sind als Stand der Technik in Bezug auf eine solche TOF-Kamera oder die Beleuchtungsstärke des externen Lichts bekannt.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2018-77071 beschreibt eine Entfernungsbestimmungsvorrichtung, die die Intensität des Umgebungslichts erfasst und die Betriebsbedingungen einer Lichtquelle auf der Grundlage der Intensität des Umgebungslichts und der Speicherkapazität einer Ladungsspeichereinheit festlegt, da die Genauigkeit der Entfernungsmessung bei starkem Umgebungslicht wie Sonnenlicht reduziert wird.
  • Die japanische unangemeldete Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 9-89659 beschreibt die Anordnung eines reflektierenden Objekts mit einer vorgegebenen reflektierenden Oberfläche auf einem Messpunkt, die Messung der Helligkeit des von der reflektierenden Oberfläche reflektierten Lichts in einer vorgegebenen Richtung und die Berechnung der Beleuchtungsstärke des Messpunkts auf der Grundlage des Messwerts der Helligkeit und des Reflexionsvermögens.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2001-4339 beschreibt ein Bilderkennungs-Inspektionssystem, das eine Beleuchtungsschwankung einer Beleuchtungsvorrichtung genau misst, indem es negative Einflüsse, die durch Schwankungen im Reflexionsvermögen einer reflektierenden Oberfläche verursacht werden, ausschließt, indem es nur Bilddaten desselben zu messenden Teils der reflektierenden Oberfläche extrahiert und die Beleuchtungsstärkeverteilung der Beleuchtungsvorrichtung aus der Beleuchtungsstärke in den Bilddaten ermittelt.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2008-5017 beschreibt eine Vorrichtung zur Beobachtung des Fahrzeuginnenraums, die die Beleuchtungsstärke (insbesondere die Beleuchtungsstärke eines Insassen) auf der Grundlage der Helligkeit eines Bildes misst, das von einer zur Beobachtung des Fahrzeuginnenraums verwendeten Kamera aufgenommen wurde.
  • WO 2009/066364 beschreibt eine bildgebende Vorrichtung, die die Helligkeit eines Objekts auf einen Wert einstellt, sodass es auch dann erkannt werden kann, wenn die Beleuchtungsstärke des Überwachungsbereichs nicht gleichmäßig ist, indem ein Bild des zu überwachenden Objekts erfasst, eine Erkennungsverarbeitung des erfassten Objekts durchführt, die Position und Beleuchtungsstärke im realen Raum des Objekts auf der Grundlage der Helligkeit und Position berechnet und die Belichtung auf der Grundlage der berechneten Position und Beleuchtungsstärke bestimmt wird.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 4-38436 beschreibt eine Lichtverteilungsmessvorrichtung für eine Lichtquelle mit einem Schirm, der emittiertes Licht einfängt, einer Fernsehkamera, die ein optisches Bild eines auf dem Schirm gebildeten Lichtverteilungsmusters einfängt und es in elektrische Signale umwandelt, und einer Bildverarbeitungsvorrichtung, die eine zweidimensionale Helligkeit des von der Fernsehkamera eingefangenen optischen Bildes berechnet, indem es mit einer Referenzhelligkeit verglichen wird, und Beleuchtungsstärkedaten aus den zweidimensionalen Helligkeitsdaten und Daten der Winkelreflexionsverteilung des Schirms berechnet.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Beleuchtungsstärke von externem Licht wird konventionell mit einem sogenannten „Luxmeter“ (Beleuchtungsstärkemessvorrichtung) gemessen, und wie in 12A dargestellt, werden handelsübliche Luxmeter z.B. an die spektrale Empfindlichkeit des bloßen Auges angepasst. Allgemeine TOF-Kameras sind jedoch, wie in 12B gezeigt, so ausgelegt, dass sie zum Beispiel als Messlicht Nahinfrarotlicht mit einer Mittenwellenlänge von 850 nm aussenden und weitestgehend Licht desselben Wellenlängenbereichs wie das Messlicht empfangen. Daher ist im Allgemeinen die von einem herkömmlichen Luxmeter gemessene Beleuchtungsstärke des externen Lichts nicht an die Genauigkeit der Entfernungsmessung oder an das Ausmaß des Auftretens der Unfähigkeit zur Entfernungsmessung von TOF-Kameras angepasst. Daher kann nicht erkannt werden, dass der Entfernungsmesswert einer TOF-Kamera aufgrund von starkem externen Licht von einer vorgegebenen Entfernungsmessgenauigkeit abweicht. Wenn ferner das Messobjekt bei installierter TOF-Kamera zufällig ein reflexionsarmes Objekt (z.B. ein schwarzes) ist, tritt auch bei starkem externen Licht keine Sättigung auf. Wenn jedoch anschließend ein stark reflektierendes (z.B. weißes) Objekt in den Entfernungsmessraum eintritt, tritt plötzlich eine Sättigung auf, die eine Entfernungsmessung unmöglich macht.
  • Es besteht daher ein Bedarf an einer Technologie zum genaueren Bestimmen der Beleuchtungsstärke externen Lichts entsprechend der spektralen Empfindlichkeit einer Entfernungsmessvorrichtung nicht nur zum Zeitpunkt der Installation der Entfernungsmessvorrichtung, sondern auch während einer Entfernungsmessung.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Entfernungsmessvorrichtung bereit, der eine Lichtemissionseinheit umfasst, die in der Lage ist, Messlicht auszusenden, das auf ein Objekt gestrahlt werden soll, sowie eine Lichtempfangseinheit, die dazu eingerichtet ist, Licht von dem Objekt über einen optischen Filter zu empfangen, durch den Licht mit demselben Wellenlängenbereich wie das Messlicht hindurchgeht, eine Entfernungsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Entfernung zu dem Objekt auf der Grundlage jeder Ladungsmenge zu berechnen, die durch Akkumulieren einer dem empfangenen Licht entsprechenden Ladung zu einer Vielzahl von Zeitpunkten erhalten wird, die um eine vorbestimmte Phase in Bezug auf den Emissionszeitpunkt des Messlichts verzögert sind, und eine Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit für externes Licht, die dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungsstärke des externen Lichts, das das Objekt mit der spektralen Empfindlichkeit des optischen Filters beleuchtet, auf der Grundlage der an der Lichtempfangseinheit erfassten Ladungsmengen und eines Reflexionsvermögens des Objekts zu berechnen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Darstellung, die die Definitionen der in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffe erläutert.
    • 2 ist eine Darstellung, die den Status der Beleuchtungsstärke des ein Objekt beleuchtenden externen Lichts und die reflektierte Helligkeit des am Objekt reflektierten externen Lichts darstellt.
    • 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Entfernungsmessvorrichtung entsprechend einer Ausgestaltung darstellt.
    • 4 ist eine Darstellung, die eine Ladungsmenge einschließlich des reflektierten Messlichts und des reflektierten externen Lichts zeigt.
    • 5A ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen eines Objekts, die Entfernung zum Objekt und einer erfassten Ladungsmenge erläutert.
    • 5B ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen eines Objekts, die Entfernung zum Objekt und einer erfassten Ladungsmenge veranschaulicht.
    • 6 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen der Beleuchtungsstärke und der Entfernung von einer Lichtquelle zeigt.
    • 7 ist eine Darstellung, die ein Objekt mit einem bekannten Reflexionsvermögen zeigt.
    • 8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine Ausgabeeinheit zeigt, die dazu eingerichtet ist, externe Lichtbeleuchtungsstärke auszugeben.
    • 9A ist eine Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem eine zusätzliche oder unbeabsichtigte externe Lichtquelle vorhanden ist.
    • 9B ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein Bild mit externer Lichtbeleuchtungsstärke zeigt.
    • 10A ist eine Darstellung, die den Einfluss von externem Licht auf die Genauigkeit der Entfernungsmessung nach dem Stand der Technik zeigt.
    • 10B ist eine Darstellung, die den Einfluss von externem Licht auf die Genauigkeit von Entfernungsmessungen nach dem Stand der Technik zeigt.
    • 11A ist eine Darstellung, die den Einfluss von externem Licht auf die Unfähigkeit zur Entfernungsmessung nach dem Stand der Technik zeigt.
    • 11B ist eine Darstellung, die den Einfluss von externem Licht auf die Unfähigkeit zur Entfernungsmessung nach dem Stand der Technik zeigt.
    • 12A ist eine Darstellung, die ein Beispiel für die spektrale Empfindlichkeit eines herkömmlichen Luxmeters zeigt.
    • 12B ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Transmissionswellenlänge eines optischen Filters in einer herkömmlichen TOF-Kamera zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. In den Figuren wurden identische oder ähnliche Bestandteile mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Darüber hinaus schränken die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen weder den technischen Geltungsbereich der Erfindungen noch die Definitionen der in den Ansprüchen beschriebenen Begriffe ein.
  • 1 ist eine Darstellung, die die Definitionen der in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffe erläutert. Eine Entfernungsbestimmungsvorrichtung 1, ein Objekt O und eine externe Lichtquelle L sind in 1 dargestellt. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck „Messlicht“ (dargestellt durch das Bezugszeichen S) Licht, das von einer Lichtemissionseinheit der Entfernungsbestimmungsvorrichtung 1 in Richtung des Objektes O emittiert wird, der Ausdruck „reflektierte Helligkeit des Messlichtes“ (dargestellt durch das Bezugszeichen Is ) die reflektierte Intensität des Messlichtes S, das am Objekt O reflektiert wird. Ferner bedeutet in der vorliegenden Beschreibung der Ausdruck „externes Licht“ (dargestellt durch das Bezugszeichen A) das von der externen Lichtquelle L im Unterschied zu von der Entfernungsmessvorrichtung 1 emittiertes Licht, und der Ausdruck „Beleuchtungsstärke des externen Lichtes“ (dargestellt durch das Bezugszeichen EA ) die Intensität des externen Lichtes A, mit der die externe Lichtquelle L das Objekt O mit der spektralen Empfindlichkeit der Entfernungsmessvorrichtung 1 bestrahlt. Ferner bedeutet in der vorliegenden Beschreibung der Ausdruck „reflektierte Lichtstärke des externen Lichts“ (dargestellt durch das Bezugszeichen IA ) die Intensität des externen Lichts A, das von dem Objekt mit der spektralen Empfindlichkeit der Entfernungsbestimmungsvorrichtung 1 reflektiert wird. Ferner bedeutet der Ausdruck „Reflexionsvermögen des Objekts“ (dargestellt durch das Bezugszeichen ρ) das berechnete Reflexionsvermögen des Objekts O bei der spektralen Empfindlichkeit der Entfernungsmessvorrichtung 1 oder das bekannte Reflexionsvermögen des Objekts bei der spektralen Empfindlichkeit der Entfernungsmessvorrichtung 1.
  • 2 ist eine Darstellung, die den Zustand der Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts auf dem Objekt und die reflektierte Lichtstärke IA des externen Lichts zeigt. Wenn das Objekt eine gleichmäßig streuende reflektierende Oberfläche mit einem Reflexionsvermögen ρ hat, gilt die durch die folgende Formel dargestellte Beziehung. Beachten Sie, dass mit π in dieser Formel das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser gemeint ist. Mit anderen Worten, die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts auf dem Objekt O kann aus der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichts vom Objekt O und dem Reflexionsvermögen ρ des Objekts O bestimmt werden.
    [Formel 1] E A = π ρ I A
    Figure DE102020003651A1_0001
  • 3 zeigt den Aufbau der Entfernungsbestimmungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform. Die Entfernungsmessvorrichtung 1 umfasst eine Lichtemissionseinheit 10, einen optischen Filter 11, eine Lichtempfangseinheit 12, einer Lichtemissions-/Lichtempfangs-Steuereinheit 13, einer A/D-Wandlereinheit 14, einem Speicher 15, einer Entfernungsberechnungseinheit 16 und einer Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit 17 für externes Licht. Die Entfernungsmesseinrichtung 1 kann ferner mindestens eine Ausgabeeinheit 18, eine Warneinheit 19 und eine Bildausgabeeinheit 20 umfassen. Mindestens eines von Speicher 15, Entfernungsberechnungseinheit 16, Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit 17 für das externe Licht, Ausgabeeinheit 18, der Warneinheit 19 und Bildausgabeeinheit 20 kann aus einer integrierten Halbleiterschaltung, wie z.B. einem bekannten Prozessor, zum Beispiel einer CPU (central processing unit) oder einem FPGA (feldprogrammierbares Gate-Array bzw. in Englisch „field-programmable gate array“), gebildet sein.
  • Die Lichtemissionseinheit 10 umfasst eine Lichtquelle, die intensitätsmoduliertes Messlicht S aussendet, z.B. eine Leuchtdiode, einen Halbleiterlaser usw., und ist in der Lage, das Messlicht S selektiv in Richtung des Objekts O auszusenden. Das Messlicht S ist zum Beispiel Nahinfrarotlicht und kann Licht einer anderen Wellenlänge sein, solange das Licht für die Entfernungsmessung geeignet ist.
  • Der optische Filter 11 ist so ausgelegt, dass er eine solche spektrale Empfindlichkeit hat, dass Licht desselben Wellenlängenbereichs wie das Messlicht S durch ihn hindurchgeht. Das durch den optischen Filter 11 hindurchtretende Licht ist zum Beispiel Nahinfrarotlicht, wie das Messlicht S, und nicht nur das am Objekt O reflektierte Messlicht S, sondern auch das reflektierte Licht desselben Wellenlängenbereichs wie der des Messlicht S im reflektierten externen Licht A, das am Objekt O reflektiert wird, tritt durch den optischen Filter 11 hindurch.
  • Die Lichtempfangseinheit 12 umfasst zum Beispiel ein Lichtempfangselement, einen Kondensator usw., empfängt Licht vom Objekt O über den optischen Filter 11 und sammelt gemäß dem empfangenen Licht Ladung. Die Lichtempfangseinheit 12 kann ein einzelnes Lichtempfangselement oder eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Lichtempfangselementen umfassen, z.B. einen CCD-Bildsensor (charge-coupled device), einen CMOS-Bildsensor (complementary metal-oxid semiconductor) usw.
  • Die Lichtemissions-/Lichtempfangs-Steuereinheit 13 umfasst eine bekannte Steuerschaltung, die den Sendezeitpunkt der Lichtemissionseinheit 10 und den Empfangszeitpunkt der Lichtempfangseinheit 12 steuert und von dem oben beschriebenen Prozessor gesteuert wird. Die A/D-Wandlereinheit 14 umfasst zum Beispiel einen A/D-Wandler usw., und der A/D wandelt die Ladungsmenge entsprechend dem empfangenen Licht um. Der Speicher 15 umfasst zum Beispiel einen Halbleiterspeicher, eine Magnetspeichervorrichtung usw. und speichert die A/D-konvertierte Ladungsmenge.
  • Die Entfernungsberechnungseinheit 16 berechnet die Entfernung zum Objekt O auf der Grundlage jeder Ladungsmenge, die zu einer Vielzahl von Zeitpunkten akkumuliert wird, die um eine vorbestimmte Phase in Bezug auf den Sendezeitpunkt des Messlichts S verzögert sind. Zum Beispiel akkumuliert die Lichtempfangseinheit 12 Ladungsmengen Q1 bis Q4 zu einer Vielzahl von Zeitpunkten, die jeweils um 0°, 90°, 180° und 270° in Bezug auf den Sendezeitpunkt des Messlichts S verzögert sind, und die Entfernungsberechnungseinheit 16 berechnet die Entfernung d zum Objekt O auf der Grundlage jeder Ladungsmenge Q1 bis Q4. Die Formel zur Berechnung der Entfernung d ist zum Beispiel wie in der folgenden Formel beschrieben. Es sei angemerkt, dass in der Formel c die Lichtgeschwindigkeit und T die Intensitätsmodulationsperiode des Messlichts S ist.
    [Formel 2] d = c ⋅ T 4 ⋅ ( 1 + Q 3 − Q 1 Q 2 − Q 4 )
    Figure DE102020003651A1_0002
  • Die Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit 17 für externes Licht berechnet die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts, das mit der spektralen Empfindlichkeit des optischen Filters 11 auf das Objekt O gestrahlt wird, basierend auf der an der Lichtempfangseinheit 12 erfassten Ladungsmenge und dem Reflexionsvermögen ρ des Objekts O. Wenn das lichtempfangende Element nur externes Licht über eine Linse empfängt, entspricht die reflektierte Lichtstärke IA des externen Lichts der am lichtempfangenden Element erfassten Ladungsmenge.
  • Die reflektierte Lichtstärke IA des externen Lichts kann sogar während des Entfernungsmessvorgangs bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt umfasst die am Lichtempfangselement erfasste Ladungsmenge nicht nur die reflektierte Lichtstärke IA des externen Lichts, wie in 1 dargestellt, sondern auch die reflektierte Lichtstärke Is des Messlichts. Ein Verfahren, bei dem aus der erfassten Ladungsmenge nur die reflektierte Lichtstärke IA des externen Lichts bestimmt wird, wird im Folgenden beschrieben.
  • 4 zeigt eine Ladungsmenge, die das reflektierte externe Licht und das reflektierte Messlicht umfasst. Die Ladungsmenge Qs, die der reflektierten Lichtstärke Is des Messlichts entspricht, kann bestimmt werden, indem die Ladungsmenge Qa, die der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichts entspricht, wie zum Beispiel in der folgenden Formel dargestellt, abgezogen wird, indem jeweils die Differenzen zwischen den beiden Ladungsmengen (Q1 und Q3, Q2 und Q4), die unterschiedliche Phasen haben, einzeln berechnet und die Absolutwerte dieser beiden Differenzbeträge addiert werden.
    [Formel 3] Q s = | Q 1 − Q 3 | + | Q 2 − Q 4 |
    Figure DE102020003651A1_0003
  • So kann die Ladungsmenge Qa, die der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichts entspricht, bestimmt werden, indem die doppelte Ladungsmenge Qs des Messlichts von dem Ergebnis subtrahiert wird, das durch Addition jeder Ladungsmenge Q1 bis Q4 erhalten wird, und indem das Berechnungsergebnis weiter durch 2 geteilt wird, wie zum Beispiel in der folgenden Formel gezeigt wird. Insbesondere kann die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts auch während des Entfernungsmessvorgangs, bei dem das Messlicht emittiert wird, berechnet werden, so dass Änderungen der Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts aufgrund von Umgebungsänderungen auch während des Entfernungsmessvorgangs kontinuierlich überwacht werden können.
    [Formel 4] Q a = ( Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 ) − 2 Q s 2
    Figure DE102020003651A1_0004
  • Darüber hinaus ist es insbesondere zum Zeitpunkt des Installierens der Entfernungsmessvorrichtung 1 nicht immer notwendig, eine Entfernungsmessung durchzuführen. So wird durch Öffnen nur des Verschlusses ohne Aussenden von Messlicht nur die Ladungsmenge Qa entsprechend der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichtes erfasst, wobei die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts basierend auf der Ladungsmenge Qa entsprechend der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichtes und dem Reflexionsvermögen ρ des Objektes berechnet werden kann. In diesem modifizierten Beispiel kann die Entfernungsbestimmungsvorrichtung 1 ferner Mittel zur Auswahl umfassen, ob das Messlicht emittiert werden soll oder nicht.
  • Bei der Berechnung der Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts ist es notwendig, dass das Reflexionsvermögen ρ des Objekts bekannt ist, und somit kann durch die Bereitstellung eines Objekts mit bekanntem Reflexionsvermögen ρ und dessen Platzierung im Messobjektraum die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts berechnet werden. Darüber hinaus kann das Reflexionsvermögen ρ eines beliebigen Objekts (d.h. eines Objekts mit unbekanntem Reflexionsvermögen ρ) im Messobjektraum rechnerisch ermittelt und aus dem ermittelten Reflexionsvermögen ρ die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts berechnet werden. Ein Verfahren zum Berechnen des Reflexionsvermögens eines Objekts wird im Folgenden beschrieben.
  • 5A und 5B veranschaulichen den Zusammenhang zwischen dem Reflexionsvermögen eines Objekts, der Entfernung zum Objekt und der erfassten Ladungsmenge. 5A zeigt ein Objekt 01, das ein hohes Reflexionsvermögen hat und weit entfernt ist, ein Objekt O2, das ein hohes Reflexionsvermögen hat und nah angeordnet ist, und ein Objekt O3, das ein niedriges Reflexionsvermögen hat und nah angeordnet ist, und 5B zeigt die drei Ladungsmengen (einschließlich der reflektierten Lichtstärke Is des Messlichts und der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichts), wenn das reflektierte Licht von den Objekten O1, O2 und O3 empfangen wird. Wenn die Entfernung von der Entfernungsmessvorrichtung 1 zum Objekt weit ist, selbst wenn das Reflexionsvermögen gleich ist, wie bei den Objekten O1 und O2, wenngleich die reflektierte Lichtstärke Is des Messlichts in Abhängigkeit von der Entfernung zum Objekt abnimmt, bleibt die reflektierte Lichtstärke IA des externen Lichts bei gleicher Beleuchtungsstärke des externen Lichts unverändert. Umgekehrt, wenn sich nur das Reflexionsvermögen unterscheidet, aber die Entfernung gleich ist, wie bei den Objekten O2 und O3, dann ändern sich die reflektierte Lichtstärke Is des Messlichts und die reflektierte Lichtstärke IA des externen Lichts mit der gleichen Rate. Insbesondere korreliert das Reflexionsvermögen ρ des Objekts mit die Entfernung zum Objekt und der reflektierten Lichtstärke Is des Messlichts. Ähnlich wie in Formel 1 hat die reflektierte Lichtstärke Is des Messlichts die folgende Beziehung zwischen der Beleuchtungsstärke Es des Messlichts und dem Reflexionsvermögen p des Objekts.
    [Formel 5] I s = ρ π ⋅ E s
    Figure DE102020003651A1_0005
  • Darüber hinaus ist auch bekannt, dass die Beleuchtungsstärke E im Allgemeinen der Gesetzmäßigkeit des inversen Quadrats der Entfernung d zum Objekt O folgt. Wie in 6 dargestellt, wenn die jeweiligen Abstände von der Lichtquelle L zu den beiden Objekten O1 und O2 als di bzw. d2 definiert sind und die jeweiligen Intensitäten der Objekte O1 und O2 E1 bzw. E2 sind, dann gilt folgende Beziehung zwischen den beiden Intensitäten E1 und E2 . Insbesondere, wenn sich die Entfernung verdoppelt, wird die Beleuchtungsstärke 1/22, und wenn sich die Entfernung verdreifacht, wird die Beleuchtungsstärke 1/32.
    [Formel 6] E 2 = 1 ( d 2 / d 1 ) 2 ⋅ E 1
    Figure DE102020003651A1_0006
  • Somit ergibt sich aus Formel 6 und Formel 5 die folgende Formel. Es sei zu beachten, dass in der Formel keine Proportionalitätskonstante ist. Nach der folgenden Formel kann man verstehen, dass das Reflexionsvermögen ρ des Objekts auf der Grundlage der berechneten Entfernung zum Objekt und der aus jeder Ladungsmenge Q1 bis Q4 bestimmten reflektierten Lichtstärke Is des Messlichts berechnet werden kann. Mit anderen Worten, wenn das Reflexionsvermögen ρ des Objekts durch Berechnung bestimmt wird, ist eine Emission von Messlicht erforderlich.
    [Formel 7] I S = ρ π ⋅ E S = k ⋅ ρ d 2
    Figure DE102020003651A1_0007
  • Wie oben beschrieben, kann ein Objekt O mit bekanntem Reflexionsvermögen ρ vorbereitet werden, wie in 7 dargestellt. Ferner gibt es als Verfahren zum Erfassen der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichts ein Verfahren, die reflektierte Lichtstärke IA aus der erfassten Ladungsmenge zu erhalten, ohne Messlicht zu emittieren. Durch Verwenden eines Objekts mit bekanntem Reflexionsvermögen ρ und unter Verwendung der durch eine solche Berechnungsmethode ermittelten reflektierten Lichtstärke IA ist es auch möglich, die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts genauer zu berechnen.
  • Unter erneutem Bezug zu 3 gibt die Ausgabeeinheit 18 die von der Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit 17 für externes Licht berechnete Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts nach außen aus. Die Ausgabeeinheit 18 kann eine Anzeigeeinheit 23 wie zum Beispiel eine LED-Anzeige oder eine Flüssigkristallanzeige, wie zum Beispiel in 8 dargestellt, oder alternativ eine Kommunikationseinheit 24 wie zum Beispiel einen externen Ausgangsport oder eine Netzwerkkommunikationsvorrichtung, wie zum Beispiel in 8 dargestellt, umfassen. Als alternatives Beispiel kann die Ausgabeeinheit 18 einen externen Speicher, wie zum Beispiel einen Halbleiterspeicher oder eine Magnetspeichervorrichtung, umfassen.
  • Wenn die Lichtempfangseinheit 12 eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Pixeln umfasst, wie zum Beispiel einen CCD-Bildsensor oder einen CMOS-Bildsensor, kann die Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit 17 für externes Licht die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts für jedes Pixel berechnen, und die Ausgabeeinheit 18 kann ein Bild der Beleuchtungsstärke des externen Lichts ausgeben. Ein Bild der Beleuchtungsstärke des externen Lichts ist besonders effektiv, wenn sich im Messobjektraum eine zusätzliche oder ungewollte Lichtquelle L2 für externes Licht neben der Lichtquelle L1 für externes Licht befindet, wie zum Beispiel in 9A dargestellt. 9B zeigt ein Beleuchtungsstärkebild G des externen Lichts, in dem ein Teil H, in dem das externe Licht aufgrund der Lichtquelle L2 für externer Licht stark ist, leicht zu erkennen ist.
  • Bezugnehmend wiederum auf 3, gibt die Warneinheit 19 ein Warnsignal wie einen Warnton oder eine Warnmeldung nach außen ab, wenn die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts gleich oder größer als ein Schwellenwert ist. Infolge dieses Warnsignals kann eine Gefahr gemeldet werden, wenn ein starkes externes Licht erkannt wird, das außerhalb der Genauigkeitsgarantie der Entfernungsbestimmungsvorrichtung 1 liegt. Wenn die Entfernungsbestimmungsvorrichtung 1 in einem Anwendungssystem wie zum Beispiel einem Objektüberwachungssystem eingesetzt wird, kann das Warnsignal als Stromstoppsignal einer industriellen Maschine wie zum Beispiel eines Roboters oder einer Werkzeugmaschine verwendet werden.
  • Unter erneutem Bezug auf 3 gibt die Bildausgabeeinheit 20 nach außen ein Beleuchtungsstärkehervorhebungsbild des externen Lichts aus, in dem Pixel mit der Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts, die gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, hervorgehoben werden. Das Beleuchtungsstärkehervorhebungsbild des externen Lichts ist ein Bild, in dem Pixel mit einer Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts, die gleich oder größer als ein Schwellenwert ist, auf einem Bild wie zum Beispiel einem Entfernungsbild oder einem Leuchtdichtebild hervorgehoben werden (zum Beispiel ein Bild der reflektierten Lichtstärke Is des Messlichts, das allgemein als IR-Bild (nahe Infrarot) bezeichnet wird, oder ein Bild der reflektierten Lichtstärke IA des externen Lichts). Als Ergebnis dieses Beleuchtungsstärkehervorhebungsbilds des externen Lichts ist es möglich, auf einfache Weise visuell Teile zu erkennen, in denen auf dem Bild externes Licht beobachtet wird, das stärker als ein bestimmter Wert ist.
  • Entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen kann ein Entfernungsbestimmungsvorrichtung bereitgestellt werden, das die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts entsprechend der spektralen Empfindlichkeit der Entfernungsmessvorrichtung 1 bestimmen kann, ohne dass eine Beleuchtungsstärkemessvorrichtung, Spektrometer usw. erforderlich ist. In einer Umgebung, in der die Entfernungsmessvorrichtung 1 verwendet wird, zum Beispiel in einer FA-Umgebung (Fabrikautomation), werden häufig Geräte (zum Beispiel Laserscanner, Näherungssensoren, die Nahinfrarotlicht verwenden, drahtlose Kommunikationsgeräte für IrDA-Kommunikation (infrared data association), Nahinfrarot-Heizgeräte, andere TOF-Kameras usw.) verwendet, die Nahinfrarotlicht als externes Licht verwenden, und das externe Licht dieser Geräte ist normalerweise für den Menschen unsichtbar und kann in einigen Fällen mit handelsüblichen Beleuchtungsstärkemessvorrichtungen nicht beobachtet werden. Daher ist es sehr bemerkenswert, dass die Entfernungsmessvorrichtung 1 in der Lage ist, die Beleuchtungsstärke des externen Lichts zu bestimmen, was einen starken Einfluss auf die Genauigkeit der Entfernungsmessung oder die Unfähigkeit, Entfernungsmessungen durchzuführen, hat.
  • Da zudem die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts, die die Genauigkeit der Entfernungsmessung oder die Unfähigkeit eine Entfernungsmessung durchführen zu können, beeinflussen kann, genauer verstanden werden kann und es möglich ist, genau zu bestimmen, ob das externe Licht innerhalb des erwarteten Bereichs liegt oder nicht, ist es möglich, eine Entfernungsmessvorrichtung 1 bereitzustellen, die in Bezug auf die Genauigkeit der Entfernungsmessung oder die Unfähigkeit zur Entfernungsmessung stabil arbeiten kann. Da darüber hinaus die Beleuchtungsstärke EA des externen Lichts unter Nutzung des zu messenden Objekts bestimmt werden kann, kann externes Licht aufgrund von Umgebungsänderungen nicht nur zum Zeitpunkt der Installation der Entfernungsmessvorrichtung 1, sondern auch während des Entfernungsmessvorgangs kontinuierlich überwacht werden.
  • Das von dem oben beschriebenen Prozessor ausgeführte Programm kann auf einem computerlesbaren, nichtflüchtigen Speichermedium wie z.B. einer CD-ROM usw. gespeichert werden.
  • Obwohl die verschiedenen Ausführungsformen in der vorliegenden Beschreibung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es ist zu berücksichtigen, dass innerhalb des Geltungsbereichs der folgenden Ansprüche verschiedene Änderungen vorgenommen werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2009/066364 [0010]

Claims (10)

  1. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1), umfassend: eine Lichtemissionseinheit (10), die dazu eingerichtet ist, Messlicht auszusenden, mit dem ein Objekt (O) bestrahlt wird, eine Lichtempfangseinheit (12), die dazu eingerichtet ist, Licht von dem Objekt (O) über einen optischen Filter (11) zu empfangen, durch den Licht mit dem gleichen Wellenlängenbereich wie das Messlicht hindurchtritt, eine Entfernungsberechnungseinheit (16), die dazu eingerichtet ist, eine Entfernung zu dem Objekt (O) basierend auf jeder Ladungsmenge (Q1 bis Q4) zu berechnen, die durch Akkumulieren einer dem empfangenen Licht entsprechenden Ladung zu einer Vielzahl von Zeitpunkten erhalten wird, die um eine vorbestimmte Phase in Bezug auf den Emissionszeitpunkt des Messlichts verzögert sind, und eine Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit (17) für externes Licht, die dazu eingerichtet ist, eine Beleuchtungsstärke von externem Licht, das das Objekt (O) beleuchtet, entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des optischen Filters (11) basierend auf den Ladungsmengen (Q1 bis Q4), die an der Lichtempfangseinheit (12) erfasst werden, und eines Reflexionsvermögens (p) des Objekts (O) zu berechnen.
  2. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das durch den optischen Filter hindurchtretende Licht Nahinfrarotlicht ist.
  3. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reflexionsvermögen (p) des Objekts (O) basierend auf der berechneten Entfernung zu dem Objekt (O) und der reflektierten Lichtstärke von Messlicht, das an dem Objekt (O) reflektiert wird und die aus jeder Ladungsmenge (Q1 bis Q4) bestimmt wird, berechnet wird.
  4. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reflexionsvermögen (p) des Objekts (O) bekannt ist.
  5. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beleuchtungsstärke des externen Lichts basierend auf reflektierter Lichtstärke des an dem Objekt reflektierten externen Lichts, die aus jeder Ladungsmenge (Q1 bis Q4) bestimmt wird, und dem Reflexionsvermögen (p) des Objekts (O) berechnet wird.
  6. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Ausgabeeinheit (18), die dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungsstärke des externen Lichts auszugeben.
  7. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Lichtempfangseinheit (12) eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Pixeln umfasst, die Beleuchtungsstärke-Berechnungseinheit (17) für externes Licht eine Beleuchtungsstärke des externen Lichts für jedes Pixel berechnet, und die Ausgabeeinheit (18) ein Beleuchtungsstärkebild des externen Lichts ausgibt.
  8. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend eine Warneinheit (19), die dazu eingerichtet ist, ein Warnsignal auszugeben, wenn die Beleuchtungsstärke des externen Lichts gleich oder größer als ein Schwellenwert ist.
  9. Entfernungsbestimmungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine Bildausgabeeinheit (20), die dazu eingerichtet ist, ein Beleuchtungsstärkehervorhebungsbild des externen Lichts auszugeben, in dem Pixel, bei denen die Beleuchtungsstärke des externen Lichts gleich oder höher als ein Schwellenwert ist, hervorgehoben sind.
  10. Verfahren zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht, umfassend die Schritte: Wählen, ob Messlicht emittiert werden soll, das auf ein Objekt (O) gestrahlt werden soll, oder nicht, Empfangen von Licht von dem Objekt (O) über einen optischen Filter (11), durch den Licht mit dem gleichen Wellenlängenbereich wie das Messlicht hindurchtritt, und Berechnen der Beleuchtungsstärke von externem Licht, das das Objekt mit der spektralen Empfindlichkeit des optischen Filters (11) beleuchtet, basierend auf dem empfangenen Licht entsprechenden Ladungsmengen (Q1 bis Q4) und einem Reflexionsvermögen (p) des Objekts (0).
DE102020003651.1A 2019-06-25 2020-06-18 Entfernungsbestimmungsvorrichtung mit einer Funktion zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke und Verfahren zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht Pending DE102020003651A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-117618 2019-06-25
JP2019117618A JP7401211B2 (ja) 2019-06-25 2019-06-25 外光照度測定機能を備えた測距装置及び外光照度測定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020003651A1 true DE102020003651A1 (de) 2020-12-31

Family

ID=73747137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020003651.1A Pending DE102020003651A1 (de) 2019-06-25 2020-06-18 Entfernungsbestimmungsvorrichtung mit einer Funktion zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke und Verfahren zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11754717B2 (de)
JP (1) JP7401211B2 (de)
CN (1) CN112130159A (de)
DE (1) DE102020003651A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020112430B4 (de) * 2020-05-07 2021-12-23 Sick Ag Kamera und Verfahren zur Erfassung von Objekten
CN113406654B (zh) * 2021-07-07 2022-10-25 奥比中光科技集团股份有限公司 一种itof测距系统及计算被测物反射率的方法
CN113504542B (zh) * 2021-07-07 2022-10-25 奥比中光科技集团股份有限公司 距离测量系统及计算被测物反射率的方法、装置、设备

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0438436A (ja) 1990-06-04 1992-02-07 Hamamatsu Photonics Kk 光源の配光測定装置
JP3026030B2 (ja) * 1991-07-13 2000-03-27 株式会社リコー カメラの測距装置
JPH0989659A (ja) 1995-09-19 1997-04-04 Taisei Corp 照度の測定方法および照度分布の測定方法
JP4157223B2 (ja) 1999-04-13 2008-10-01 Ｈｏｙａ株式会社 ３次元画像入力装置
US6323942B1 (en) 1999-04-30 2001-11-27 Canesta, Inc. CMOS-compatible three-dimensional image sensor IC
JP4246319B2 (ja) 1999-06-16 2009-04-02 パナソニック株式会社 照明むら測定方法および測定装置
US6512838B1 (en) 1999-09-22 2003-01-28 Canesta, Inc. Methods for enhancing performance and data acquired from three-dimensional image systems
JP2001337166A (ja) * 2000-05-26 2001-12-07 Minolta Co Ltd ３次元入力方法および３次元入力装置
JP2004325202A (ja) 2003-04-24 2004-11-18 Omron Corp レーザレーダ装置
JP4950570B2 (ja) 2006-06-20 2012-06-13 本田技研工業株式会社 撮像画像を基に照度を測定する車室内観測装置
JP5133614B2 (ja) 2007-06-22 2013-01-30 株式会社ブリヂストン ３次元形状測定システム
EP2211534A4 (de) 2007-11-19 2014-11-12 Fujitsu Ltd Abbildungseinrichtung, abbildungsverfahren und abbildungsprogramm
JP5478902B2 (ja) 2009-01-20 2014-04-23 スタンレー電気株式会社 光学距離センサー
KR101675112B1 (ko) 2010-01-21 2016-11-22 삼성전자주식회사 거리 정보 추출 방법 및 상기 방법을 채용한 광학 장치
US9194953B2 (en) 2010-10-21 2015-11-24 Sony Corporation 3D time-of-light camera and method
WO2014132767A1 (ja) 2013-02-28 2014-09-04 株式会社テクノロジーハブ 距離画像センサ
DE112014006127B4 (de) * 2014-01-08 2019-11-14 Mitsubishi Electric Corporation Bilderzeugungsvorrichtung
US11614322B2 (en) * 2014-11-04 2023-03-28 Pixart Imaging Inc. Camera having two exposure modes and imaging system using the same
WO2016151918A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 富士フイルム株式会社 距離画像取得装置及び距離画像取得方法
JP6852416B2 (ja) 2016-03-10 2021-03-31 株式会社リコー 距離測定装置、移動体、ロボット、装置及び３次元計測方法
JP6922187B2 (ja) 2016-11-08 2021-08-18 株式会社リコー 測距装置、監視カメラ、３次元計測装置、移動体、ロボット及び光源駆動条件設定方法
JP6775119B2 (ja) * 2017-03-23 2020-10-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 距離測定装置
US11622832B2 (en) * 2017-07-27 2023-04-11 Invuity, Inc. Projection scanning system
CN111465871A (zh) * 2017-12-15 2020-07-28 齐诺马蒂赛股份有限公司 用于确定到对象的距离的系统和方法
JP7013925B2 (ja) * 2018-02-23 2022-02-01 株式会社デンソー 光学的測距装置およびその方法
BR112020022599A2 (pt) * 2018-05-09 2021-02-02 Moleculight Inc. cortinas para imagiologia, embalagem para cortinas, métodos de uso de cortinas de imagiologia e métodos para implantar cortinas
JP6813541B2 (ja) * 2018-07-26 2021-01-13 ファナック株式会社 光学系異常を検出する測距装置
CN109698913B (zh) * 2018-12-29 2020-12-04 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种图像显示方法、装置和电子设备
WO2020142851A1 (en) * 2019-01-11 2020-07-16 1769474 Alberta Ltd. Plant incubation apparatuses and related methods
JP2020112443A (ja) * 2019-01-11 2020-07-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 距離測定装置及び距離測定方法
JP6970703B2 (ja) * 2019-03-18 2021-11-24 株式会社東芝 電子装置および方法
JP7115390B2 (ja) * 2019-03-28 2022-08-09 株式会社デンソー 測距装置
US11210539B2 (en) * 2019-04-04 2021-12-28 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Detection and monitoring of active optical retroreflectors
FR3096542B1 (fr) * 2019-05-21 2021-04-23 Valeo Comfort & Driving Assistance Dispositif de capture d’images à expositions multiples et système de surveillance d’un conducteur associé
JPWO2021090691A1 (de) * 2019-11-05 2021-05-14

Also Published As

Publication number Publication date
US11754717B2 (en) 2023-09-12
CN112130159A (zh) 2020-12-25
JP2021004760A (ja) 2021-01-14
US20200408916A1 (en) 2020-12-31
JP7401211B2 (ja) 2023-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020003651A1 (de) Entfernungsbestimmungsvorrichtung mit einer Funktion zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke und Verfahren zum Bestimmen der Beleuchtungsstärke von externem Licht
DE102011088393B4 (de) Bestimmen einer Gesamtzahl an Personen in einem IR-Bild, das mittels eines IR-Bilderzeugungssystems gewonnen wird
DE102012215660B4 (de) Optische Gassensorvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen der Konzentration eines Gases
EP1405097B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur unterdrückung elektromagnetischer hintergrundstrahlung in einem bild
WO2012092911A1 (de) Detektion von regentropfen auf einer scheibe mittels einer kamera und beleuchtung
EP3029494A1 (de) Optoelektronischer Sensor
DE102019005060A1 (de) Abstandsmessvorrichtung, die eine Optisches-System-Abnormalität erkennt
DE102017215682A1 (de) Optisches Messverfahren und optische Messvorrichtung
DE102019121340A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen einer fehlfunktion und sensorsystem
DE102016211821A1 (de) Verfahren zur kontaktfreien Ermittlung einer Temperatur sowie Infrarot-Messsystem
DE102019004031A1 (de) Abstandsmessvorrichtung, die Genauigkeitsinformation ausgibt
WO2018054671A1 (de) Verfahren zur kontaktfreien ermittlung einer zweidimensionalen temperaturin-formation sowie infrarot-messsystem
DE102010043723B4 (de) Lichtlaufzeitkamerasystem
DE102016216842B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Spektrometers
WO2020070311A1 (de) Bildgebender sensor
WO2007036553A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur aufnahme von entfernungsbildern
DE102016213217A1 (de) Lichtlaufzeitkamerasystem
DE602004003912T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Sichtweite
EP3007430B1 (de) Kamerasystem und Verfahren zur Inspektion und/oder Vermessung von Objekten
WO2014095442A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur messung einer ortsaufgelösten temperaturverteilung
DE102017217939A1 (de) Verfahren sowie Anordnung zum Ermitteln einer optischen Größe an einer Sensorabdeckung; Kraftfahrzeug
DE102017200879B4 (de) Lichtlaufzeitkamera und Verfahren zum Betreiben einer solchen
DE102017205743A1 (de) Lichtlaufzeitkamera
DE102018202949A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Spektrometers und Spektrometer
DE102019204499B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernungsmessung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed