DE102020100448A1 - Lichtlaufzeitkamerasystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen - Google Patents

Lichtlaufzeitkamerasystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen Download PDF

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Abstract

Lichtlaufzeitkamerasystem (1) mit einem Beleuchtungsmodul (10) zur Aussendung eines modulierten Lichts (Sp1) und einem Empfangsmodul (20) zum Empfang des vom Beleuchtungsmodul (10) ausgesendeten und von einer Szene reflektierten Lichts (Sp2),wobei das Beleuchtungsmodul (10) einen ersten Polarisationsfilter (18) und das Empfangsmodul (20) einen zweiten Polarisationsfilter (28) aufweist,wobei das erste oder/und das zweite Polarisationsfilter (18, 28) in der Polarisationsrichtung veränderbar ist/sind,wobei das Lichtlaufzeitkamerasystem (1) derart ausgebildet ist,dass in einer ersten Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter (18, 28) senkrecht zueinander ausgerichtet sind,und in einer zweiten Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter (18, 28) parallel zueinander ausgerichtet sind.

Description

  • Die Erfindung befasst sich mit einem Lichtlaufzeitkamerasystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Derartige Lichtlaufzeitkamerasysteme betreffen insbesondere alle Lichtlaufzeit bzw. 3D-TOF-Kamerasysteme, die eine Laufzeitinformation aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewinnen. Als Lichtlaufzeit bzw. 3D-TOF-Kameras sind insbesondere PMD-Kameras mit Photomischdetektoren (PMD) geeignet, wie sie beispielsweise in der DE 197 04 496 C2 beschrieben sind. Die PMD-Kamera erlaubt insbesondere eine flexible Anordnung der Lichtquelle und des Detektors, die sowohl in einem Gehäuse als auch separat angeordnet werden können. Selbstverständlich sollen mit dem Begriff Kamera bzw. Kamerasystem auch Kameras bzw. Geräte mit mindestens einem Empfangspixel mit umfasst sein.
  • Der Einsatz von Polarisationsfiltern an einem Lichtlaufzeitkamerasystem ist aus der DE 10 2013 207 148 A1 sowie DE 20 2010 009 444 U1 grundsätzlich bekannt.
  • DE 20 2010 009 444 U1 beschreibt einen optischen Sensor mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen emittierenden Empfänger, in welcher in Abhängigkeit von Empfangssignalen am Ausgang des Empfängers ein Objektfeststellungssignal generiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Glanzunterdrückung bei den auf den Empfänger geführten Empfängerlichtstrahlen dem Empfänger ein Polarisationsfilter vorgeordnet ist, dessen Polarisationsrichtung gegenüber der Polarisationsrichtung der Sendelichtstrahlen gedreht ist. Dabei ist die Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters auf Empfängerseite, Analysator genannt, gegenüber der Polarisationsrichtung der Sendelichtstrahlen wenigsten näherungsweise, vorzugsweise exakt um 90° gedreht. Durch diese technische Ausführung werden glänzende Oberflächen bzw. spekular reflektierende Oberflächen herausgefiltert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lichtlaufzeitkamerasystem derart weiterzubilden, dass Einflüsse spekularer Reflektionen auf die Entfernungsmessung reduziert werden.
  • Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch das erfindungsgemäße Lichtlaufzeitkamerasystem und Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Vorteilhaft ist ein Lichtlaufzeitkamerasystem vorgesehen, mit einem Beleuchtungsmodul zur Aussendung eines modulierten Lichts und einem Empfangsmodul zum Empfang des vom Beleuchtungsmodul ausgesendeten und von einer Szene reflektierten Lichts,
    wobei das Beleuchtungsmodul einen ersten Polarisationsfilter und das Empfangsmodul einen zweiten Polarisationsfilter aufweist,
    wobei das erste oder/und das zweite Polarisationsfilter in der Polarisationsrichtung veränderbar ist,
    wobei das Lichtlaufzeitkamerasystem derart ausgebildet ist,
    dass in einer ersten Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter senkrecht zueinander ausgerichtet sind,
    und in einer zweiten Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter parallel zueinander ausgerichtet sind.
  • Dieses Vorgehen erlaubt es, dass Entfernungswerte auch bei Objekten, die sich hinter einer transparenten und spekular reflektierenden Oberfläche befinden, ermittelt werden können.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Lichtlaufzeitkamerasystem derart ausgebildet ist, dass für weitere Entfernungsmessungen beide Polarisationsfilter um einen vorgegebenen Winkel in ihrer Polarisationsrichtung verändert werden, wobei die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter entweder senkrecht oder parallel zueinander ausgerichtet sind.
  • Durch dieses Vorgehen können die Polarisationrichtungen gemeinsam so verändert werden, dass die spekulare Reflektion maximal unterdrückt wird und so höhere Signale bzw. Signalamplituden des diffus reflektierenden Objekts empfangbar sind.
  • Vorteilhaft ist ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben des vorgenannten Lichtlaufzeitkamerasystem vorgesehen,
    bei dem eine erste Entfernungsmessung mit senkrecht zueinander stehenden Polarisationsrichtungen
    und eine zweite Entfernungsmessung mit parallel zueinander stehenden Polarisationsrichtungen durchgeführt wird,
    wobei ausgehend von den Amplituden der empfangen Lichtsignalen die Entfernungswerte einer spekularen oder diffusen Reflektion zugeordnet werden.
  • In einem weiteren Verfahren ist es vorgesehen, eine erste Entfernungsmessung mit senkrecht zueinander stehenden Polarisationsrichtungen
    und eine zweite Entfernungsmessung mit parallel zueinander stehenden Polarisationsrichtungen durchzuführen,
    wobei ausgehend von den Amplituden der empfangen Lichtsignalen die Entfernungswerte einer spekularen oder diffusen Reflektion zugeordnet werden, wobei in wenigstens einer weiteren Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter um einen vorgegebenen Winkel in ihrer Polarisationsrichtung verändert werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 schematisch ein Lichtlaufzeitkamerasystem,
    • 2 eine modulierte Integration erzeugter Ladungsträger,
    • 3 einen Verlauf eines Lichtsignals bei einer Erfassung einer spekular und diffus reflektierenden Szene,
    • 4 eine Überlagerung der spekular und diffus reflektierten Empfangssignalen,
    • 5 eine Polarisierung eines Empfangslichts,
    • 6 ein erfindungsgemäßes Lichtlaufzeitkamerasystem.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
  • 1 zeigt eine Messsituation für eine optische Entfernungsmessung mit einer Lichtlaufzeitkamera, wie sie beispielsweise aus der DE 197 04 496 A1 bekannt ist.
  • Das Lichtlaufzeitkamerasystem 1 umfasst eine Sendeeinheit bzw. ein Beleuchtungsmodul 10 mit einer Beleuchtung 12 und einer dazugehörigen Strahlformungsoptik 15 sowie eine Empfangseinheit/-modul bzw. Lichtlaufzeitkamera 20 mit einer Empfangsoptik 25 und einem Lichtlaufzeitsensor 22.
  • Der Lichtlaufzeitsensor 22 weist mindestens ein Laufzeitpixel, vorzugsweise auch ein Pixel-Array auf und ist insbesondere als PMD-Sensor ausgebildet. Die Empfangsoptik 25 besteht typischerweise zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften aus mehreren optischen Elementen. Die Strahlformungsoptik 15 der Sendeeinheit 10 kann beispielsweise als Reflektor oder Linsenoptik ausgebildet sein. In einer sehr einfachen Ausgestaltung kann ggf. auch auf optische Elemente sowohl empfangs- als auch sendeseitig verzichtet werden.
  • Das Messprinzip dieser Anordnung basiert im Wesentlichen darauf, dass ausgehend von der Phasenverschiebung des emittierten und empfangenen Lichts die Laufzeit und somit die zurückgelegte Wegstrecke des empfangenen Lichts ermittelt werden kann. Zu diesem Zwecke werden die Lichtquelle 12 und der Lichtlaufzeitsensor 22 über einen Modulator 30 gemeinsam mit einem bestimmten Modulationssignal Mo mit einer Basisphasenlage φ0 beaufschlagt. Im dargestellten Beispiel ist ferner zwischen dem Modulator 30 und der Lichtquelle 12 ein Phasenschieber 35 vorgesehen, mit dem die Basisphase φ0des Modulationssignals Mo der Lichtquelle 12 um definierte Phasenlagen φar verschoben werden kann. Für typische Phasenmessungen werden vorzugsweise Phasenlagen von φvar = 0°, 90°, 180°, 270° verwendet.
  • Entsprechend des eingestellten Modulationssignals sendet die Lichtquelle 12 ein intensitätsmoduliertes Signal Sp1 mit der ersten Phasenlage p1 bzw. p1 = φ0 + φvar aus. Dieses Signal Sp1 bzw. die elektromagnetische Strahlung wird im dargestellten Fall von einem Objekt 40 reflektiert und trifft aufgrund der zurückgelegten Wegstrecke entsprechend phasenverschoben Δφ(tL) mit einer zweiten Phasenlage p2 = φ0+ φvar + Δφ(tL) als Empfangssignal Sp2 auf den Lichtlaufzeitsensor 22. Im Lichtlaufzeitsensor 22 wird das Modulationssignal Mo mit dem empfangenen Signal Sp2 gemischt, wobei aus dem resultierenden Signal die Phasenverschiebung bzw. die Objektentfernung d ermittelt wird.
  • Als Beleuchtungsquelle bzw. Lichtquelle 12 eignen sich vorzugsweise Infrarot-Leuchtdioden. Selbstverständlich sind auch andere Strahlungsquellen in anderen Frequenzbereichen denkbar, insbesondere kommen auch Lichtquellen im sichtbaren Frequenzbereich in Betracht.
  • Das Grundprinzip der Phasenmessung ist schematisch in 2 dargestellt. Die obere Kurve zeigt den zeitlichen Verlauf des Modulationssignals M0 mit der die Beleuchtung 12 und der Lichtlaufzeitsensor 22 angesteuert werden. Das vom Objekt 40 reflektierte Licht trifft als Empfangssignal Sp2 entsprechend seiner Lichtlaufzeit tL phasenverschoben Δφ(tL) auf den Lichtlaufzeitsensor 22. Der Lichtlaufzeitsensor 22 sammelt die photonisch erzeugten Ladungen q über mehrere Modulationsperioden in der Phasenlage des Modulationssignals Mo in einem ersten Akkumulationsgate Ga und in einer um 180° verschobenen Phasenlage M0 + 180° in einem zweiten Akkumulationsgate Gb. Aus dem Verhältnis der im ersten und zweiten Gate Ga, Gb gesammelten Ladungen qa, qb lässt sich die Phasenverschiebung Δφ(tL) und somit eine Entfernung d des Objekts bestimmen.
  • Unter bestimmten Voraussetzungen kann das vom Objekt zurückgestrahlte Licht unklare Distanzinformationen enthalten. Wird beispielsweise bei ToF Messungen ein semi-transparentes Objekt bestrahlt, welches spekulare Eigenschaften besitzt (z.B. ein Brillenglas), so enthält das Messsignal hauptsächlich die Information von dem semi-transparenten Objekt, kaum aber von dem dahinter befindlichen Objekt (z.B. das menschliche Auge). Dies ist insbesondere der Fall, wenn das dahinter befindliche Objekt diffus reflektiert.
  • Spekular reflektiertes Licht weist eine deutlich höhere Amplitude auf als diffus reflektiertes Licht. Überlagert man beide Signale, entspricht das resultierende Signal annähernd dem Signal des spekular reflektierten Lichtes. Der diffuse Anteil ist vernachlässigbar. Seine Information geht damit verloren. Das ToF Messsystem misst das semi-transparente Objekt nicht aber dahinter befindliche Objekt.
  • Erfindungsgemäß sind nun sende- und empfangsmäßig Polarisationsfilter vorgesehen, wobei ein erster Entfernungswert ermittelt wird, wenn sende- oder empfangsseitig die Polarisationsrichtung wenigsten näherungsweise, vorzugsweise exakt um 90° verdreht sind.
  • Ein weiterer Entfernungswert wird ermittelt, wenn ein weiteres Signal bei einer parallelen Ausrichtung der beiden Polarisationsfilter aufgenommen wird.
  • Da ein spekular reflektierte Licht beispielsweise von einem Brillenglas seinen Polarisationszustand beibehält, wird es nun nicht mehr vom Polarisationsfilter des Empfängers herausgefiltert, sondern gelangt zum Empfänger.
  • Grundsätzlich ist die Lichtmenge des spekular reflektierten Anteils deutlich höher als von dem diffus reflektierten Lichtes des Auges. Die gesamte Entfernungsmessung besteht nun aus Entfernungsmessungen. Einer ersten Entfernungsmessung, bei der der Glanzanteil herausgefiltert ist und eine zweite Entfernungsmessung, bei der der Glanzanteil nicht herausgefiltert ist. Da die Lichtmenge des Glanzanteils deutlich größer ist als die Lichtmenge des nicht glänzendes bzw. diffusen Anteils, kann man auch davon sprechen, dass der diffuse und das spekulare Bild voneinander getrennt aufgenommen werden. Dadurch ist es möglich, sowohl Brillenglas als auch das dahinter befindliche Auge zu messen.
  • Um eine Signalübersteuerung bzw. Sättigung beim spekularen Bild zu vermeiden, kann beispielsweise entweder die Integrationszeit des Empfängers reduziert werden oder die Polarisationsrichtung des Empfängers gegenüber der Polarisationsrichtung der Sendelichtstrahlen zwischen 0° und 90° gedreht werden. 0° Drehung entspricht einer maximalen spekularen Lichtmenge. 90° Drehung entspricht einer minimalen spekularen Lichtmenge. Die Lichtmenge in Abhängigkeit vom Drehwinkel folgt dem Gesetz von Malus. Experimentell kann eine der Anwendung entsprechende optimale Drehrichtung gefunden werden.
  • Mit den hier beschriebenen Vorrichtungen bzw. dem hier beschriebenen Verfahren zur Unterdrückung oder Trennung von spekular reflektierenden (semi-transparenten) Objekten kann das Signal des spekular reflektierten Lichtes unterdrückt oder getrennt werden. Damit wird das dahinter befindliche Objekt messbar.
  • Mit Information ist die 3D Koordinate und die Amplitude eines Zielpunktes gemeint.
  • Die Unterdrückung von spekular reflektierenden Anteilen ist bekannt aus der traditionellen Fotografie. Dies wird durch Einsetzen von Polarisationsfiltern in den Strahlengang erreicht. Die Polarisationsfilter unterdrücken bei geeigneter Einbaurichtung die spekularen Reflektionen. Als Resultat bekommt man eine Aufnahme mit hauptsächlich diffus reflektierendem Licht.
  • Die Idee der Erfindung liegt darin, dieses Verfahren bei ToF Messsystemen anzuwenden sowie zu erweitern, um das Licht von (semi-transparenten) Objekten zu unterdrücken oder zu trennen um dahinter befindliche diffus reflektierende Objekte messbar zu machen.
  • Das ToF Messsystem besteht aus einer Sendeeinheit (Tx) bzw. einem Beleuchtungsmodul 10 und einer Empfangseinheit (Rx) bzw. einem Empfangsmodul 20. Die Sendeeinheit 10 sendet Licht mit geringem Polarisationsgrad bzw. unpolarisiert aus. Dies ist der Fall, wenn der relative Energieanteil des polarisierten Lichts vernachlässigbar gegenüber dem Gesamtlicht ist.
  • Bei polarisiertem Licht hat im Gegensatz zu unpolarisierten Licht der Feldstärkevektor eine definierte Schwingungsrichtung. Diese ist bei linear polarisierten Licht konstant. Unpolarisiertes Licht definiert sich dadurch, dass der Feldstärkevektor in allen Azimuten auftritt.
  • Teil der Erfindung ist es, einen linearen Polarisationsfilter in die Empfangseinheit 20 des ToF Messsystems zu integrieren. Lineare Polarisationsfilter lassen Licht nur in einer Vorzugsrichtung durch und blocken andere Schwingungsrichtungen des Feldstärkevektors. Mittels eines solchen Filters kann beispielsweise aus dem unpolarisierten Licht ein senkrecht polarisiertes Licht herausgefiltert werden. Polarisationsfilter haben einen sehr hohen Polarisationsgrad von typischerweise > 99.5% und eine durchschnittliche Transmission von 40%
  • 3 zeigt eine Szene, bei der das unpolarisierte Licht der Sendeeinheit Tx des ToF Messsystems ein semi-transparentes Objekt B_Objekt bestrahlt, welches spekulare Eigenschaften besitzt.
  • Unpolarisiertes Licht (A und B) wird von der Sendeeinheit Tx ausgesendet. Dabei trifft das Licht B auf das semi-transparente Objekt B_Objekt, welches spekulare Eigenschaften besitzt und das Licht A auf das dahinterliegende Objekt A_Objekt, welches diffuse Eigenschaften besitzt. Das von dem A_Objekt reflektierte Licht ist A' und das von dem B_Objekt reflektierte Licht ist B'. A' und B' überlagern sich in der Empfangseinheit (Rx). Ein Objekt mit spekularen Eigenschaft ist optisch glatt, während ein Objekt mit diffusen Eigenschaften optisch rau ist.
  • Wie in 4 dargestellt, können A' und B' als Vektoren mit ähnlicher Phase aber unterschiedlicher Amplitude gedeutet werden.
  • Die Amplitude des spekular reflektierten Lichts (B') ist dabei deutlich größer als die Amplitude des diffus reflektierten Lichts (A'): B' » A'. Die Phase ist ähnlich, da die Distanz des dahinterliegenden Objekts nur geringfügig größer ist als die des semi-transparenten Objektes im Vordergrund.
  • Überlagern sich A' und B' ist der resultierende Vektor A'B' nahezu identisch mit dem B' Vektor. Demnach ist der Signalanteil von A' vernachlässigbar. Dies bedeutet, dass das A_Objekt von dem ToF Messsystem nicht messbar ist.
  • Bei der Erfindung wird ausgenutzt, das Licht, welches spekular reflektiert, deutlich stärker partiell polarisiert wird als Licht, welches diffus reflektiert. Gemäß den Fresnel Gleichungen wird allgemein die s-Komponente stärker reflektiert als die p-Komponente. Bei spekular reflektierten Licht wird die p-Komponente sehr klein und erreicht bei einem bestimmten Einfallswinkel eine Intensität von 0 (Brewster- Winkel).
  • Demnach ist das spekular reflektierte Licht B' partiell s-polarisiert. A' ist unpolarisiert, da es diffus reflektiert wurde. Nun wird erfindungsgemäß ein linearer Polarisationsfilter 28 in die Empfangseinheit 20 integriert. Dieser wird so ausgerichtet, dass er eine parallele Durchlassrichtung besitzt.
  • Wie in 5 skizziert, ist die Idee, dass der s-polarisierte Anteil des Lichtes B' durch den linearen Polarisationsfilter in paralleler Durchlassrichtung geblockt wird.
  • Die Amplitude des Lichtes B' wird demnach deutlich abgeschwächt. Das unpolarisierte Licht A' wird mit durchschnittlich 40% transmittiert. Die Amplitude B' ist nun kleiner als die Amplitude A': (B' < A').
  • Überlagern sich A' und B' ist der resultierende Vektor A'B umso identischer mit dem A' Vektor umso stärker die Amplitude B' abgeschwächt werden konnte. Die Stärke der Abschwächung ist abhängig von den konkreten Materialeigenschaften und dem Einfallswinkel von A.
  • Durch die Vorrichtung und Methodik dieser Erfindung ist das A_Objekt mindestens partiell und idealerweise vollständig messbar.
  • In einer erweiterten Ausgestaltung der Erfindung wird das Licht der Sendeeinheit Tx 10 variabel linear polarisiert. Die lineare Polarisierung kann dabei entweder durch die Beleuchtung selber gesehen oder durch einen nach der Beleuchtung installierten linearen Polarisationsfilter 18. Es sollen zwei Polarisationszustände umgesetzt werden: s-polarisiertes Licht in der Messung 1 und p-polarisiertes Licht in der Messung 2.
  • In der Messung 1 wird s-polarisiertes Licht ausgesendet, d.h. sowohl A als auch B sind s-polarisiert. Da das Licht B auf das semi-transparente Objekt mit spekularen Eigenschaften trifft, ändert es seinen Polarisationszustand nicht. B' ist weiterhin s-polarisiert. Da das Licht A auf das diffuse Objekt dahinter trifft, ändert es seinen Polarisationszustand. A' ist weitgehend unpolarisiert. A' und B' treffen auf den linearen Polarisationsfilter 28 der Empfangseinheit 20, welcher ein parallele Durchlassrichtung besitzt. Demnach wird das Licht B' vollständig durch den Polarisationsfilter geblockt, da es vollständig s-polarisiert ist und keine p-Komponente enthält. Das weitgehend unpolarisierte Licht A' wird mit durchschnittlich 40% transmittiert. Die Amplitude B' ist nun deutlich kleiner als die Amplitude A': B' << A'. Überlagern sich A' und B' ist der resultierende Vektor A'B' nahezu identisch mit dem A' Vektor. Demnach ist der Signalanteil von B' vernachlässigbar. Dies bedeutet, dass das B_Objekt von dem ToF Messsystem nicht messbar ist. In der Messung 1 wird ausschließlich das diffus reflektierende Objekt gemessen.
  • In der Messung 2 wird p-polarisiertes Licht ausgesendet, d.h. sowohl A als auch B sind p-polarisiert. Da das Licht B auf das semi-transparente Objekt mit spekularen Eigenschaften trifft, ändert es seinen Polarisationszustand nicht. B' ist weiterhin p-polarisiert. Da das Licht A auf das diffuse Objekt dahinter trifft, ändert es seinen Polarisationszustand. A' ist weitgehend unpolarisiert. A' und B' treffen auf den linearen Polarisationsfilter 28 der Empfangseinheit 20, welcher ein parallele Durchlassrichtung besitzt. Demnach wird das Licht B' vollständig durch den Polarisationsfilter hindurchgelassen, da es vollständig p-polarisiert ist. Das weitgehend unpolarisierte Licht A' wird mit durchschnittlich 40% transmittiert. Die Amplitude B' ist nun deutlich größer als die Amplitude A', da zum einen die spekulare Reflektion stärker ist als die diffuse Reflektion und zum anderen da B' besser durch den Polarisationsfilter hindurchgelassen wird, als A'. Überlagern sich A' und B' ist der resultierende Vektor A'B' nahezu identisch mit dem B' Vektor. Demnach ist der Signalanteil von A' vernachlässigbar. Dies bedeutet, dass das A_Objekt von dem ToF Messsystem nicht messbar ist. In der Messung 2 werden bevorzugt spekular reflektierende Objekte gemessen.
  • Durch das Verfahren ist es möglich spekular und diffus reflektierende Objekte zu trennen bzw. spekulares Licht zu unterdrücken.
  • Das Verfahren macht es auch möglich, bei semi-transparenten spekular reflektierenden Objekten sowohl dieses Objekt als auch das dahinter befindende diffus reflektierende Objekt zu messen. Es wird also ermöglicht durch semi-transparente spekular reflektierende Objekte hindurchzumessen.
  • Man kann die Messung 1 und 2 auch allgemeiner formulieren: Der Polarisationsrichtung der Sendeeinheit 10 der Messung 2 ist gegenüber der Polarisationsrichtung der Sendeeinheit 10 der Messung 1 um 90° gedreht. Außerdem ist der Polarisationsfilter 28 der Empfangseinheit 20 so ausgerichtet, das seine Durchlassrichtung einer der beiden Polarisationsrichtungen der Sendeeinheit 20 entspricht.
  • Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, den Polarisationsfilter 28 der Empfangseinheit 20 variabel auszugestalten. In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch denkbar, beide Polarisationsfilter 18, 28 variabel auszugestalten, so dass beispielsweise weitere Messungen durchgeführt werden können, bei dem beide Polarisationsfilter 18, 28 gemeinsam um einen vorgegebenen Winkel in ihrer Polarisationsrichtung verschoben werden können. Dies hat den Vorteil, dass die p- und s-Polarisationsrichtungen soweit verändert werden können, dass die Amplituden der spekular und diffus reflektierenden Objekten maximiert oder bei Bedarf auch verringert werden können.
  • 6 zeigt exemplarisch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung, die gegenüber der Ausführung gemäß 1 im Strahlengang des Beleuchtungsmoduls 10 einen ersten Polarisationsfilter 18 und im Strahlengang des Empfangsmoduls 20 einen zweiten Polarisationsfilter 28 aufweist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lichtlaufzeitkamerasystem
    10
    Beleuchtungsmodul
    12
    Beleuchtung
    20
    Empfänger, Lichtlaufzeitkamera
    22
    Lichtlaufzeitsensor
    30
    Modulator
    35
    Phasenschieber, Beleuchtungsphasenschieber
    40
    Objekt
    φ, Δφ(tL)
    laufzeitbedingte Phasenverschiebung
    φvar
    Phasenlage
    φ0
    Basisphase
    M0
    Modulationssignal
    p1
    erste Phase
    p2
    zweite Phase
    Sp1
    Sendesignal mit erster Phase
    Sp2
    Empfangssignal mit zweiter Phase
    Ga, Gb
    Integrationsknoten
    d
    Objektdistanz
    q
    Ladung
  • 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
    • DE 19704496 C2 [0002]
    • DE 102013207148 A1 [0003]
    • DE 202010009444 U1 [0003, 0004]
    • DE 19704496 A1 [0016]

Claims (4)

  1. Lichtlaufzeitkamerasystem (1) mit einem Beleuchtungsmodul (10) zur Aussendung eines modulierten Lichts (Sp1) und einem Empfangsmodul (20) zum Empfang des vom Beleuchtungsmodul (10) ausgesendeten und von einer Szene reflektierten Lichts (Sp2), wobei das Beleuchtungsmodul (10) einen ersten Polarisationsfilter (18) und das Empfangsmodul (20) einen zweiten Polarisationsfilter (28) aufweist, wobei das erste oder/und das zweite Polarisationsfilter (18, 28) in der Polarisationsrichtung veränderbar ist/sind, wobei das Lichtlaufzeitkamerasystem (1) derart ausgebildet ist, dass in einer ersten Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter (18, 28) senkrecht zueinander ausgerichtet sind, und in einer zweiten Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter (18, 28) parallel zueinander ausgerichtet sind.
  2. Lichtlaufzeitkamerasystem (1) nach Anspruch 1, das derart ausgebildet ist, dass für weitere Entfernungsmessungen beide Polarisationsfilter (18, 28) um einen vorgegebenen Winkel in ihrer Polarisationsrichtung veränderbar sind, wobei die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter (18,28) entweder senkrecht oder parallel zueinander ausgerichtet sind.
  3. Verfahren zum Betreiben eines Lichtlaufzeitkamerasystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine erste Entfernungsmessung mit senkrecht zueinander stehenden Polarisationsrichtungen und eine zweite Entfernungsmessung mit parallel zueinander stehenden Polarisationsrichtungen durchgeführt wird, wobei ausgehend von den Amplituden der empfangen Lichtsignalen die Entfernungswerte einer spekularen oder diffusen Reflektion zugeordnet werden.
  4. Verfahren zum Betreiben eines Lichtlaufzeitkamerasystem nach Anspruch 2, bei dem eine erste Entfernungsmessung mit senkrecht zueinander stehenden Polarisationsrichtungen und eine zweite Entfernungsmessung mit parallel zueinander stehenden Polarisationsrichtungen durchgeführt wird, wobei ausgehend von den Amplituden der empfangen Lichtsignalen die Entfernungswerte einer spekularen oder diffusen Reflektion zugeordnet werden, und wobei in wenigstens einer weiteren Entfernungsmessung die Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilter (18, 20) um einen vorgegebenen Winkel in ihrer Polarisationsrichtung verändert werden.
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