用于照明物体的方法技术

用于照明物体并且用于确定距离值R的方法包括下面的步骤：a)用所述光源(2)照明所述物体(10)，并且在时间点T0将所述光源的光强度从强度Iout,h切换成低于Iout,h的强度Iout,l，并且在时间点T0+Tn将其强度切换回到Iout,h，其中到达所述光电元件(3)上的对应于所述发射强度Iout,h的光具有强度Iin,h，并且到达所述光电元件上的对应于所述发射强度Iout,l的光具有强度Iin,l；b)在所述光电元件的积分栅(15)结束时输出信号值U，其中所述积分栅具有到T0的预定延迟，使得Ttof或Ttof+Tn在所述积分栅的积分起始时间点Tsd与所述积分栅的积分结束时间点Tsd+Ts之间，Ttof是Iin,l强度的光到达所述光电元件上时的第一时间点，其中Ts比Tn长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于照明物体的方法。
技术介绍
可在测量装置与物体之间没有物理接触的情况下通过光学方法测量所述装置与所述物体之间的距离值。在这些方法中,由装置照明所述物体，且从所述物体背向反射的光随后由装置的光检测器俘获。距离值可举例来说通过周期性地调制从装置发射的光强度且通过测量所发射光与到达检测器上的背向反射光之间的相位差来确定。但是，由于光强度的周期性，这种方法会产生不明确的距离测量值。可以通过测量光的发射与背向反射光到达检测器上之间的飞行时间来确定明确的距离值。在特定情形中，需要照明场景使得其变为人眼或其它额外视觉系统可见，然而，场景的此照明可能干扰光学距离测量值,从而导致光学距离测量值的精确度减小。
技术实现思路
本专利技术的一目标是，提供一种照明装置和一种用于照明物体的方法,其中可实行具有高精确度的距离测量。用于借助于照明装置来照明物体使得人类用户或其它视觉系统能够用未受辅助的眼睛观看所述物体并且用于确定所述物体与所述照明装置之间的距离值R的第一专利技术性方法，所述照明装置包括用于照明所述物体的光源和至少一个光电元件，所述光电元件被适配成俘获所述光源发出的在从所述物体反射回来之后的光，在时间积分栅期间激活，并且在所述积分栅结束时输出信号值U，所述信号值U与在光电元件激活期间到达所述光电元件上的光的能量成比例，所述方法包括下面的步骤：a)用所述光源照明所述物体，并且在时间点T0将所述光源的所述光强度从强度Iout,h切换成低于Iout,h的强度Iout,l，并且在时间点T0+Tn将其强度切换回到Iout,h，其中到达所述光电元件上的对应于所述发射强度Iout,h的光具有强度Iin,h，并且到达所述光电元件上的对应于所述发射强度Iout,l的光具有强度Iin,l；a1)借助于所述光电元件通过测量第二积分栅内的信号值U2测量强度Iin＝Iin,h-Iin,l；b)在所述光电元件的所述积分栅结束时输出信号值U，其中所述积分栅具有到T0的预定延迟，使得Ttof或Ttof+Tn在所述积分栅的积分起始时间点Tsd与所述积分栅的积分结束时间点Tsd+Ts之间，Ttof是Iin,l强度的光到达所述光电元件上时的第一时间点，其中Ts比Tn长；c)由U和Iin计算所述距离值R。用于借助于照明装置来照明物体使得人类用户或其它视觉系统能够用未受辅助的眼睛观看所述物体并且用于确定所述物体与所述照明装置之间的距离值R的第二专利技术性方法，所述照明装置包括用于照明所述物体的光源和至少一个光电元件，所述光电元件被适配成俘获所述光源发出的在从所述物体反射回来之后的光，在时间积分栅期间激活，并且在所述积分栅结束时输出信号值U，所述信号值U与在光电元件激活期间到达所述光电元件上的光的能量成比例，所述方法包括下面的步骤：a)用所述光源照明所述物体，并且在时间点T0将所述光源的所述光强度从强度Iout,h切换成低于Iout,h的强度Iout,l，并且在时间点T0+Tn将其强度切换回到Iout,h，其中到达所述光电元件上的对应于所述发射强度Iout,h的光具有强度Iin,h，并且到达所述光电元件上的对应于所述发射强度Iout,l的光具有强度Iin,l；b)在所述光电元件的所述积分栅结束时输出信号值U，其中所述积分栅具有到T0的预定延迟，使得Ttof或Ttof+Tn在所述积分栅的积分起始时间点Tsd与所述积分栅的积分结束时间点Tsd+Ts之间，Ttof是Iin,l强度的光到达所述光电元件上时的第一时间点，其中Ts比Tn长；b1)在具有比Tsd晚的积分起始时间点Tsd2和积分结束时间点Tsd2+Ts的第二积分栅结束时输出信号值U2，其中Ttof在Tsd2与Tsd+Ts之间，并且其中Ttof+Tn比Tsd2+Ts晚，或者在具有比Tsd晚的积分起始时间点Tsd2和积分结束时间点Tsd2+Ts的第二积分栅结束时输出信号值U2，其中Ttof+Tn在Tsd2与Tsd+Ts之间并且其中Ttof比Tsd早；c)由U和U2计算所述距离值R。用于借助于照明装置来照明物体使得人类用户或其它视觉系统能够用未受辅助的眼睛观看所述物体并且用于确定所述物体与所述照明装置之间的距离值R的第三专利技术性方法，所述照明装置包括用于照明所述物体的光源和至少一个光电元件，所述光电元件被适配成俘获所述光源发出的在从所述物体反射回来之后的光，在时间积分栅期间激活，并且在所述积分栅结束时输出信号值U，所述信号值U与在光电元件激活期间到达所述光电元件上的光的能量成比例，所述方法包括下面的步骤：a)用所述光源照明所述物体，并且在时间点T0将所述光源的所述光强度从强度Iout,h切换成低于Iout,h的强度Iout,l，并且在时间点T0+Tn将其强度切换回到Iout,h，其中到达所述光电元件上的对应于所述发射强度Iout,h的光具有强度Iin,h，并且到达所述光电元件上的对应于所述发射强度Iout,l的光具有强度Iin,l；a1)用所述光源照明所述物体，并且在许多时间点T0和许多时间点T0+Tn切换所述光源的所述强度；b)在所述光电元件的所述积分栅结束时输出信号值U，其中所述积分栅具有到T0的预定延迟，使得Ttof或Ttof+Tn在所述积分栅的积分起始时间点Tsd与所述积分栅的积分结束时间点Tsd+Ts之间，Ttof是Iin,l强度的光到达所述光电元件上时的第一时间点，其中Ts比Tn长；b1)通过改变积分栅相对于T0的延迟D，由到达光电元件上的光强度和积分栅形成相关函数fc；c)由所述相关函数计算距离值。例如如果使用CCD芯片或CMOS图像传感器，则可以直接测量信号值U。在积分栅结束时测量到的电荷与在光电元件激活期间到达光电元件上的光的能量成比例，并且因此与电荷成比例的信号值U与光的能量成比例。另一方面，如果所测量值与在光电元件激活期间到达光电元件上的光的能量之间的关系是已知的，则可以间接确定信号值U。例如，如果光电元件包括在光电元件激活期间经由光电二极管放电的聚光器，则所测量值是与在光电元件激活期间到达光电元件上的光的能量大概成反比的电压。使用根据本专利技术的方法，光源发出的光既用于照明物体以使物体对于人类眼睛或其它视觉系统是可见的，也用于确定物体和照明装置之间的距离值R。由于光源既用于照明场景又用于测量距离，所以有利地不需要提供将干扰距离测量的额外光源。由于没有额外光源，所以减少了到达光电元件上的非所需背景光的量，借此可以用高精度确定距离值R。对于根据本专利技术的所有方法，积分栅的持续时间Ts都比光源发射较低强度Iout,l的持续时间Tn长。因而，可使用仅仅实现比Tn长的积分栅的光电元件。这样的光电元件有利地比实现比Tn短或等于Tn的积分栅的光电元件更有成本效益。例如日光的背景辐射会引起距离R的确定的误差。如果积分栅的持续时间Ts增加，则在积分内俘获的背景辐射量增加，但是同时光源发出的随后从物体反射回来并且到达积分栅内的光量也增加。背景辐射会引起距离R的确定的误差，但是如果积分栅的持续时间Ts增加则这个误差并不增加。当使用光脉冲照明物体时，不会发生如果持续时间Ts增加则误差并不增加的情况。倘若使用光脉冲，则通过增加持续时间Ts仅仅增加了在积分栅期间到达光电元件上的背景辐射量。因而，倘若使用光脉冲并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于借助于照明装置(1)来照明物体(10)使得人类用户或其它视觉系统能够用未受辅助的眼睛观看所述物体(10)并且用于确定所述物体(10)与所述照明装置(1)之间的距离值R的方法，所述照明装置(1)包括用于照明所述物体(10)的光源(2)和至少一个光电元件(3)，所述光电元件(3)被适配成俘获所述光源(2)发出的在从所述物体(10)反射回来之后的光，在时间积分栅(15)期间激活，并且在所述积分栅(15)结束时输出信号值U，所述信号值U与在所述光电元件(3)激活期间到达所述光电元件(3)上的光的能量成比例，所述方法使用下面的步骤确定所述物体(10)与所述照明装置(1)之间的距离值R：a)用所述光源(2)照明所述物体(10)，并且在时间点T0将所述光源(2)的光强度从强度Iout,h切换成低于Iout,h的强度Iout,l，并且在时间点T0+Tn将其强度切换回到Iout,h，其中到达所述光电元件(3)上的对应于所述发射强度Iout,h的光具有强度Iin,h，并且到达所述光电元件(3)上的对应于所述发射强度Iout,l的光具有强度Iin,l；a1)借助于所述光电元件(3)通过测量第二积分栅(16)内的信号值U2测量强度Iin＝Iin,h‑Iin,l；b)在所述光电元件(3)的所述积分栅(15)结束时输出信号值U，其中所述积分栅(15)具有到T0的预定延迟，使得Ttof或Ttof+Tn在所述积分栅的积分起始时间点Tsd与所述积分栅的积分结束时间点Tsd+Ts之间，Ttof是Iin,l强度的光到达所述光电元件(3)上时的第一时间点，其中Ts比Tn长；c)由U和Iin计算所述距离值R。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.14 DE 10201311255301.一种用于借助于照明装置(1)来照明物体(10)使得人类用户或其它视觉系统能够用未受辅助的眼睛观看所述物体(10)并且用于确定所述物体(10)与所述照明装置(1)之间的距离值R的方法，所述照明装置(1)包括用于照明所述物体(10)的光源(2)和至少一个光电元件(3)，所述光电元件(3)被适配成俘获所述光源(2)发出的在从所述物体(10)反射回来之后的光，在时间积分栅(15)期间激活，并且在所述积分栅(15)结束时输出信号值U，所述信号值U与在所述光电元件(3)激活期间到达所述光电元件(3)上的光的能量成比例，所述方法使用下面的步骤确定所述物体(10)与所述照明装置(1)之间的距离值R：a)用所述光源(2)照明所述物体(10)，并且在时间点T0将所述光源(2)的光强度从强度Iout,h切换成低于Iout,h的强度Iout,l，并且在时间点T0+Tn将其强度切换回到Iout,h，其中到达所述光电元件(3)上的对应于所述发射强度Iout,h的光具有强度Iin,h，并且到达所述光电元件(3)上的对应于所述发射强度Iout,l的光具有强度Iin,l；a1)借助于所述光电元件(3)通过测量第二积分栅(16)内的信号值U2测量强度Iin＝Iin,h-Iin,l；b)在所述光电元件(3)的所述积分栅(15)结束时输出信号值U，其中所述积分栅(15)具有到T0的预定延迟，使得Ttof或Ttof+Tn在所述积分栅的积分起始时间点Tsd与所述积分栅的积分结束时间点Tsd+Ts之间，Ttof是Iin,l强度的光到达所述光电元件(3)上时的第一时间点，其中Ts比Tn长；c)由U和Iin计算所述距离值R。2.根据权利要求1所述的方法，其中Ts2比Tn长，并且其中所述第二积分栅(16)具有到T0的延迟，使得所述积分结束时间点Tsd2+Ts2比Ttof早，或者所述积分起始时间点Tsd2比Ttof+Tn晚。3.根据权利要求1所述的方法，其中Ts2比Tn长，并且其中所述第二积分栅(16)具有到T0的延迟，使得所述积分起始时间点Tsd2比Ttof早，并且所述积分结束时间点Tsd2+Ts2比Ttof+Tn晚。4.一种用于借助于照明装置(1)来照明物体(10)使得人类用户或其它视觉系统能够用未受辅助的眼睛观看所述物体(10)并且用于确定所述物体(10)与所述照明装置(1)之间的距离值R的方法，所述照明装置(1)包括用于照明所述物体(10)的光源(2)和至少一个光电元件(3)，所述光电元件(3)被适配成俘获所述光源(2)发出的在从所述物体(10)反射回来之后的光，在时间积分栅(15)期间激活，并且在所述积分栅(15)结束时输出信号值U，所述信号值U与在所述光电元件(3)激活期间到达所述光电元件(3)上的光的能量成比例，所述方法使用下面的步骤确定所述物体(10)与所述照明装置(1)之间的距离值R：a)用所述光源(2)照明所述物体(10)，并且在时间点T0将所述光源(2)的所述光强度从强度Iout,h切换成低于Iout,h的强度Iout,l，并且在时间点T0+Tn将其强度切换回到Iout,h，其中到达所述光电元件(3)上的对应于所述发射强度Iout,h的光具有强度Iin,h，并且到达所述光电元件(3)上的对应于所述发射强度Iout,l的光具有强度Iin,l；b)在所述光电元件(3)的所述积分栅(15)结束时输出信号值U，其中所述积分栅(15)具有到T0的预定延迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯·叶兹，克里斯·索夫特利，
申请(专利权)人：欧都思影像公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB