[发明专利]具有信号路径监控的飞行时间相机

说明书

技术领域

本发明涉及飞行时间相机系统以及根据独权的前序部分操作该系统的方法。

背景技术

本发明特别用于监控完整的信号路径，这是与安全相关的应用-例如SIL，ASIL所需要的。

对于安全相关的应用，必须随时保证相机检测到部件是否没有按说明书来操作。

飞行时间相机系统组不但包括从光传播时间直接确定距离的系统，而且特别包括全光传播时间或3D TOF（time of flight，飞行时间）相机系统，这些系统从发射和接收的辐射的相移来获取光传播时间数据。光子混合器设备（photonic mixer devices，PMD）特别适合作为光传播时间或3D TOF相机，如在专利EP1777747，US6587186和DE19704496及其它所描述的，并且，它们可以从例如“易福门电子有限公司（ifm electronic gmbh）”作为图像采集卡03D而获得。PMD相机特别允许灵活安排光源、检测器，它们可以安放在壳内或单独布置。当然，具有至少一个接收像素的相机或设备也应包括在术语相机或相机系统内，像申请人的距离测量设备OID一样。

发明内容

本发明的目的是为了进一步发展设备的功能或信号路径监控。

通过本发明的飞行时间相机系统和按照独立权利要求的控制该系统的方法，这个目标被有利地实现。

飞行时间相机系统有利的设有至少为一个接收像素的光传播时间传感器、用于发射调制光的照明源、用于产生调制信号的调制器，该调制器与光传播时间传感器和照明源相连接，还设有用于作为施加的调制信号的函数方式来操作照明源的背光驱动器。背光驱动器被设置使得在背光驱动器的控制输出出现一个控制信号，该控制信号表征驱动器信号的时间波形。

本发明的方法使得，特别是通过独立的信道信号监控飞行时间相机和单独的照明模块之间的信号路径称为可能。

本发明还提供一种用于飞行时间相机系统的有利的方法，在该方法中，通过混合背光驱动器的控制信号和调制器的调制信号确定相位。

与调制信号相关的控制信号的相位的确定允许对整个飞行时间相机系统的功能有深远的监控。例如，如果控制信号的相位超出公差的范围，一方面，可能启动一个错误响应，另一方面，可能根据确定的相移调整距离测量到一定的允许范围内。

飞行时间相机系统优选地具有电子混频器，该电子混频器与调制器以及背光驱动器的控制输出相连接，并且被设置以电混合控制信号和调制信号。

飞行时间相机系统优选地至少具有一个控制光源，该控制光源被作为背光驱动器控制信号的函数方式来操作，第一控制光源提供参考传播时间传感器的照明，第二控制光源提供光传播时间传感器的照明。

本发明的优点是，例如，光传播时间传感器能在控制测量相位中被照明，并且根据光传播时间传感器的控制信号能对光传播时间传感器进行功能性的测试。控制信号同样能通过控制光源来照明参考传播时间传感器，因此在测量距离时，相位信号也能被光传播时间传感器检测到，相位测量的质量例如也能通过这种方式被监控。

在另一个实施例中，控制传感器被设置在照明源区域使得照明源发出的至少部分辐射能被控制传感器接收到。

通过控制传感器，有利地可以检测辐射是否发自照明源。

在又一实施例的该方法中，照明源的光强由控制传感器的输出信号确定。

在又一实施例中，该方法有利地以作为背光驱动器的控制信号或控制传感器的输出信号的函数的方式，操作至少一个控制光源，至少一个控制光源照明光传播时间传感器和/或参考光传播时间传感器。

根据控制信号有利地确定光的相位和强度，在至少一个距离测量期间，由评估单元评估光的相位和强度。

优选提供第一控制光源和/或第二控制光源，以背光驱动器控制信号的函数方式操作第一光源和/或第二光源。

附图说明

在参照附图的示例性实施例的基础上，本发明将在下文做进一步的解释。

示意图显示：

图1是根据PMD原理的飞行时间相机的基本原理示意图。

图2是具有电子混频器的飞行时间相机系统的示意图。

图3是具有PMD混频器的飞行时间相机系统的示意图。

图4是具有电子混频器和控制传感器的飞行时间相机系统的示意图。

图5是具有电子混频器、控制传感器和PMD混频器的飞行时间相机系统的示意图。

图6是背光驱动器的示意图。

图7是控制光源的可能排布的示意图。