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專利名稱：飛行時(shí)間攝像機(jī)單元和光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的飛行時(shí)間(TOF，time of flight)攝像機(jī)單元以及包括這種TOF攝像機(jī)的光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在過去幾年，基于飛行時(shí)間(TOF)原理的第一個(gè)全固態(tài)三維攝像機(jī)(3-D攝像機(jī)) 變得可在市場上獲得?；陲w行時(shí)間原理的3-D攝像機(jī)或傳感器從正被成像的場景中的物體獲取距離信息。在攝像機(jī)傳感器的每個(gè)像素處獨(dú)立生成距離信息。就美國專利6，323，942 中描述的實(shí)例來說，TOF系統(tǒng)發(fā)射光能量并確定直到被目標(biāo)物體所反射的能量中的至少一些能量返回到要被檢測的系統(tǒng)為止花多長時(shí)間。相比于接近于該系統(tǒng)的目標(biāo)物體，在被朝向系統(tǒng)反射回之前穿過目標(biāo)物體的更遠(yuǎn)表面區(qū)域的所發(fā)射的光能量將限定更長的T0F。如果來回行程TOF被標(biāo)示為t，則目標(biāo)物體和TOF時(shí)間之間的距離d可以被計(jì)算為d = t -c/2, 其中c是光速。這種已知系統(tǒng)可以獲取光度數(shù)據(jù)(信號(hào)振幅)和TOF距離，并可以實(shí)時(shí)產(chǎn)生目標(biāo)物體的三維圖像。不直接測量飛行時(shí)間(其需要非常敏感的成像裝備)，更復(fù)雜的原理是基于相位測量TOF原理的。此處，不直接測量光脈沖的總行程，確定所發(fā)送信號(hào)和所接收信號(hào)之間的相位差。當(dāng)利用調(diào)制頻率FM調(diào)制所發(fā)射的光時(shí)，反射點(diǎn)和攝像機(jī)之間的距離可以被計(jì)算為
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，所述飛行時(shí)間攝像機(jī)單元(100)包括輻射發(fā)射單元(102)，用于照射第一平面所限定的監(jiān)視區(qū)域；輻射檢測單元(102)，用于接收從所述監(jiān)視區(qū)域反射的輻射并用于根據(jù)所檢測到的輻射來生成三維圖像；至少一個(gè)鏡子(120，122)，用于將所發(fā)射的輻射至少部分地偏轉(zhuǎn)到至少一個(gè)第二平面(114)中并用于將從所述第二平面反射的輻射偏轉(zhuǎn)到所述輻射檢測單元，所述第二平面 (114)相交地延伸至所述第一平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，其中所述輻射發(fā)射單元(10 包括至少一個(gè)發(fā)光二極管和/或紅外發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，其中所述輻射檢測單元(102)包括對(duì)相位敏感的檢測器芯片和用于估計(jì)所述檢測器芯片的輸出的信號(hào)處理單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，其中所述信號(hào)處理單元可操作用于限定并評(píng)估表示所述輻射發(fā)射單元直接照射的區(qū)域的第一深度水平、以及表示經(jīng)由所述至少一個(gè)鏡子(120，122)由所述輻射發(fā)射單元所照射的區(qū)域的至少一個(gè)第二深度水平，其中，所述處理單元還可操作用于將與所述第一深度水平對(duì)應(yīng)的圖像和與所述第二深度水平對(duì)應(yīng)的圖像合并起來，以生成全部監(jiān)視區(qū)域的三維圖像。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，還包括支座元件(IM)，其中所述至少一個(gè)鏡子(120,12 通過所述支座元件(124)而被保持在相對(duì)于所述飛行時(shí)間攝像機(jī)(102)的預(yù)定位置。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，其中所述接收單元的視角大于監(jiān)測所述監(jiān)視區(qū)域所需的視角，并且其中所述至少一個(gè)鏡子(120，122)位于所述視角的外圍區(qū)域中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，其中所述輻射發(fā)射單元的孔徑大于照射所述監(jiān)視區(qū)域所需的孔徑，并且其中按照所述至少一個(gè)鏡子(120，122)偏轉(zhuǎn)所述輻射的外圍部分的方式來布置所述至少一個(gè)鏡子(120，122)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，其中所述輻射發(fā)射單元和所述輻射檢測單元被布置在共用的攝像機(jī)外殼(102)內(nèi)，并且其中多個(gè)鏡子(120，122)圍繞所述攝像機(jī)外殼而對(duì)稱布置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元，其中所述輻射發(fā)射單元(102) 包括被布置在非平面基板上的發(fā)光二極管和/或紅外發(fā)光二極管的陣列，并且所述輻射檢測單元包括被布置在非平面基板上的光子混合器檢測器的陣列。
10.一種光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)，包括飛行時(shí)間攝像機(jī)(102)，用于三維地監(jiān)測監(jiān)視區(qū)域；至少一個(gè)鏡子元件(120，122)，用于將來自所述飛行時(shí)間攝像機(jī)的測量輻射偏轉(zhuǎn)到所述監(jiān)視區(qū)域，并用于將所述監(jiān)視區(qū)域所反射的輻射偏轉(zhuǎn)到所述飛行時(shí)間攝像機(jī)的檢測器單元；控制單元，用于根據(jù)所述檢測器單元所接收到的輻射來計(jì)算三維圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的飛行時(shí)間攝像機(jī)單元和包括這種飛行時(shí)間攝像機(jī)的光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)。飛行時(shí)間攝像機(jī)單元(100)包括輻射發(fā)射單元(102)，用于照射第一平面所限定的監(jiān)視區(qū)域；輻射檢測單元(102)，用于接收從監(jiān)視區(qū)域反射的輻射并用于根據(jù)所檢測到的輻射來生成三維圖像；以及至少一個(gè)鏡子(120，122)，用于將所發(fā)射的輻射至少部分地偏轉(zhuǎn)到至少一個(gè)第二平面(114)中并用于將從第二平面反射的輻射偏轉(zhuǎn)到輻射檢測單元，其中第二平面(114)相交地延伸至第一平面。飛行時(shí)間攝像機(jī)和至少一個(gè)鏡子可以被布置在一個(gè)共用支座元件(124)上。
文檔編號(hào)G01S17/89GK102253392SQ201110097518
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者卡爾·曼赫茨 申請(qǐng)人:賽德斯安全與自動(dòng)化公司