(57)【要約】      （修正有）【課題】周囲環境及びより大きい画像フィールドを検出するための、小型のコンパクトな構造寸法である単純な、画像検出システムを提供する。【解決手段】定位撮影ユニット１８と、少なくとも１つのミラー要素２０、ここで、該少なくとも１つのミラー要素は、回転軸２４の周りで回転可能に支持され、かつ、周囲環境から前記回転軸周りの前記ミラー要素へと入射する観察放射線２６が、前記ミラー要素を介して前記撮影ユニットへと向けられるように配置される、とを含む画像検出システム１２に関する。前記ミラー要素が回転すると、前記観察放射線がそれから前記ミラー要素へと入射して前記撮影ユニットに偏向される前記周囲環境の撮影領域１４が放射線軸の周りで移動する。【選択図】図１
2014224808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自らの周囲の景色（１０、１６）を検出するための画像検出システム（１２）であって、
少なくとも１つの定位撮影ユニット（１８、１８’）と、
少なくとも１つのミラー要素（２０）、ここで、該少なくとも１つのミラー要素（２０）は、回転軸（２４）の周りで回転可能に支持され、かつ、周囲環境（１０）の撮影領域から、前記回転軸（２４）周りの該ミラー要素（２０）へと入射する観察放射線（２６）が、該ミラー要素（２０）を介して前記撮影ユニット（１８、１８’）へと偏向されるように配置される、と、
を含み、
前記ミラー要素（２０）の回転（４０）に伴って前記撮影領域（１４、１４’）が前記回転軸（２４）の周りで移動する、
画像検出システム（１２）。
【請求項２】
請求項１に記載の画像検出システムであって、前記少なくとも１つのミラー要素が、前記回転軸に対して斜めに配置されたミラー（２０）を含む、画像検出システム。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、
前記撮影領域（１４、１４’）を照明するための照明装置（３６）を含み、
前記照明装置（３６）により送信される照明放射線（２８）が、前記少なくとも１つのミラー要素（２０）を介して観察領域（１４、１４’）へと向けられ、かつ、少なくとも部分的に前記観察放射線（２６）のビーム路に対向している、
画像検出システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、前記少なくとも１つのミラー要素（２０）の回転位置を記録するための回転位置検出器、好ましくはエンコーダを含む、画像検出システム。
【請求項５】
請求項４に記載の画像検出システムであって、前記回転位置検出器により記録されたミラー位置と、前記撮影ユニット（１８、１８’）により撮影された画像（５０）との間の相関関係を形成するための及びミラーの前記回転（４０）により引き起こされた結像誤差を考慮する補正画像を計算するための補正装置（１９）を含む、画像検出システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、
パルス状の又は変調された測距放射線（３４、３４’）を、前記少なくとも１つのミラー要素（２０）の方向に送信し、前記回転軸（２４）の前記周囲環境（１０）へと偏向するための送信ユニット（３０、３０’）と、
前記周囲環境（１０）内に位置する物体（１６）から前記ミラー要素（２０）を介して反射される又は送り返される測距放射線（３４）を検出するための受信ユニット（１８、１８’、３０、３０’、７０）と、
前記物体（１６）の前記画像検出ユニット（１２）からの距離を、測距放射線パルス（３４）の飛行時間から又は変調された測距放射線（３４）の位相シフトから計算するように適合されている評価ユニット（１９）と、
を有する測距システムを含む、
画像検出システム。
【請求項７】
請求項６に記載の画像検出システムであって、前記撮影ユニット（１８、１８’）が複数の感光性要素を含み、前記受信ユニットが該感光性要素のうちの少なくとも１つにより形成される、画像検出システム。
【請求項８】
請求項４に直接的に又は間接的に従属する、請求項６又は７のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、前記評価ユニット（１９）が、前記回転位置検出器により記録されたミラー位置と、前記物体（１６）の前記画像検出ユニット（１２）からの計算距離との間の相関関係を判定するように適合されている、画像検出システム。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、
前記ミラー要素が、前記回転軸（４０）に対して斜めに配置されるミラー（２０）を含み、該ミラー（２０）が両面にてミラーコートされ、
前記送信ユニット（３０’）から照射された前記測距放射線（３４）が、前記ミラー（２０）の一方の面（２２’）に入射し、観察領域（１４）から前記ミラー（２０）へと入射する照明放射線（２６）が、前記ミラー（２０）の他方の面（２２）を介して前記撮影ユニット（１８）へと向けられる、
画像検出システム。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、
前記ミラー要素が、前記回転軸（２４）に対して斜めに配置されたミラー（２０）を含み、
前記測距システムの前記送信ユニット（３０、３０’）が、前記撮影ユニット（１８、１８’）に隣接して又は前記撮影ユニット（１８、１８’）の内部に配置される、
画像検出システム。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、
１つ以上のビームスプリッタ配置（６０）、ここで、該１つ以上のビームスプリッタ配置（６０）の助けを借りて、前記送信ユニット（３０）から照射された前記測距放射線（３４）のビーム路（３４）及び／又は前記受信ユニットへと入射する前記測距放射線（７０）のビーム路（７２）及び／又は前記撮影ユニット（１８）へと入射する前記観察放射線（２６）のビーム路（２６）が、少なくとも部分的に互いから空間的に分離される、
を含む、画像検出システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、前記少なくとも１つのミラー要素（２０）が、前記回転軸（２４）周りでの前記回転（４０）に加えて、前記回転軸（２４）に対して傾斜可能である、画像検出システム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、前記撮影ユニット（１８、１８’）と前記少なくとも１つのミラー要素（２０）との間のビーム路に、前記回転軸（２４）に沿って変位可能なレンズ（３２、３２’）を好ましくは含む焦点調節装置が設けられる、画像検出システム。
【請求項１４】
請求項６に直接的に又は間接的に従属する、請求項１３に記載の画像検出システムであって、前記評価ユニット（１９）が、計算距離に応じて前記焦点調節装置（３２、３２’）を調節する、画像検出システム。
【請求項１５】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像検出システムであって、
走査放射線を、前記少なくとも１つのミラー要素（２０）の方向に送信し、前記回転軸（２４）の前記周囲環境（１０）へと偏向するための送信ユニットと、
前記周囲環境（１０）内に位置する物体（１６）から前記ミラー要素（２０）を介して反射する又は送り返される走査放射線を検出するための受信ユニットと、
を有する走査システムを含む、画像検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自らの周囲の景色を検出するための画像検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲環境画像を検出するための様々な原理が知られている。例えば、送信ユニットからのレーザ光が回転式偏向ミラー又は回転式ミラーホイールを介して周囲環境へと偏向されてレーザビームが周囲環境を走査するレーザスキャナを使用することができる。物体から反射されることのできる周囲環境からの光が、偏向ミラーを介して周囲環境内の物体の存在及び角度位置をこのやり方で検出することのできる受信機へと向けられる。例えばレーザ光が、パルス状の形態又は変調された形態になって送信される場合、物体のレーザ走査システムからの距離を、パルスの飛行時間から又はレーザ光の位相シフトから付加的に測定することができる。移動するレーザビームにより掃引される走査平面が、例えば偏向ミラーが相応に傾くことにより付加的に傾斜する場合、このやり方で周囲環境に関する、特に物体の存在及び位置に関する三次元情報を獲得することができる。
【０００３】
他方でカメラ、例えばＣＣＤカメラの助けを借りて周囲環境画像を撮影することができる。これらのカメラは、通常、静的又は動的風景を撮影する。より大きい画像フィールド、例えば画像検出システムの周囲環境を検出するためには、景色全体にわたって複数の画像ショットを通してカメラを移動させること又は複数の個々のカメラを用いて景色を検出することが必要である。その際、これらの個々の画像が総合的な画像情報を形成するように集められねばならない。これに関し、カメラの画像は二次元の画像情報を提供する。
【０００４】
US 5,296,924には、ビデオカメラが画像を撮影する配置が記載されている。更に、レーザ距離センサの助けを借りて測距が実行される結果、ビデオカメラ及びレーザスキャナの画像情報が複雑なルーチンの助けを借りて互いに連結され、三次元画像情報が獲得される。DE 10 154 861 A1には、撮影された景色に関する奥行き情報を獲得するためのステレオカメラシステムの使用が記載されている。更に、周囲環境内の物体の非常に精緻な位置測定を可能にするためのレーザスキャナが使用される。
【０００５】
カメラの画像情報とレーザスキャナの距離情報とを連結するには、距離データと画像データとの整合又は較正が必要である。整合又は較正は複雑なルーチンを要する。
【０００６】
傾斜可能な偏向ミラーを使用するレーザスキャナの助けを借りて三次元空間を観察するためのシステムが、DE 10 2009 049 809 A1から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】US 5,296,924
【特許文献２】DE 10 154 861 A1
【特許文献３】DE 10 2009 049 809 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
周囲環境及びより大きい画像フィールドを検出するための、小型のコンパクトな構造寸法である単純な画像検出システムを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の特徴を有する画像検出システムにより達成される。従属請求項が、好適な実施形態に向けられる。
【００１０】
本発明による前記画像検出システムは、例えばＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラにより形成することのできる定位撮影ユニットを有する。前記画像検出システムは、回転軸の周りで回転可能に支持される少なくとも１つのミラー要素を有する。これに関し、前記ミラー要素は、前記回転軸周りの該ミラー要素へと入射する観察放射線が、前記撮影ユニットへと向けられるように配置される。従って、前記ミラー要素が回転すると、周囲環境の撮影領域、この撮影領域から観察放射線が前記ミラー要素上にその現在の位置において入射する、が、前記回転軸の周りで移動する。これに関し、前記観察放射線は常に前記撮影ユニットへと偏向される。従って本発明による前記画像検出システムにより、例えば前記回転軸の四方一面に配置されるパノラマ画像の観察が、前記撮影ユニットを移動させる必要なく可能になる。通常は質量が比較的小さいことに起因して、単純で容易かつ精緻に移動可能である前記偏向ミラーのみが移動する。従って前記回転軸の周りの大きい観察領域の検出が、このやり方で容易に可能になる。
【００１１】
前記ミラー要素は、例えば前記回転軸に対して斜めに配置されたミラーとすることができる。従って、鏡面の前記回転軸に対する傾きが例えば４５°である場合、前記観察放射線が前記ミラー要素へとそれから入射する前記撮影領域は、前記回転軸の周りで対称的に配置された空間領域を掃引する。前記撮影ユニットの配置が、前記ミラー要素の現在の位置に関連する前記撮影領域からの光が常に前記撮影ユニットへと入射するようなものである場合、原則として、他のミラー幾何学形状も可能である。例えば、回転されると前記撮影領域が周期的に往復して枢動するという結果を有する多角形ミラーも考えられる。
【００１２】
本発明の更なる展開において、現在のミラー要素位置に対応する前記撮影領域内へ前記ミラー要素を介して照明放射線を送信する照明装置が設けられる。これに関し、前記照明放射線のビーム路は少なくとも部分的に、好ましくはほぼ完全に前記観察放射線の前記ビーム路に対向している。前記照明装置は、この目的で前記撮影ユニットに実に近接して配置される。このような配置により、前記照明放射線が、常に現在のミラー要素位置において前記撮影ユニットによりちょうど撮影された前記画像検出システムの前記周囲環境の前記撮影領域へ差し込むことが確実になる。
【００１３】
本発明による前記画像検出システムの好適な実施形態は、前記少なくとも１つのミラー要素の回転位置を記録する回転位置検出器を有する。これに関し、回転位置検出器は、例えばそれ自体知られているエンコーダとすることができる。このような付加的な回転位置検出器は、前記撮影ユニットにより前記ミラー要素を介して検出される前記画像検出システムの前記周囲環境内の物体の角度位置に関する付加的な貴重な情報を提供する。
【００１４】
本実施形態の有利な更なる展開は、前記回転位置検出器により記録される前記ミラー要素位置と、前記撮影ユニットにより撮影される前記画像とから相関関係を確立する及び結像誤差、例えば、ミラー回転により引き起こされる収差又は傾斜を考慮する補正画像を計算することのできる補正装置を提供する。この目的で必要となる補正機能は、例えば前記評価ユニット内に予め規定したやり方で保存することができる。
【００１５】
請求項６に記載の本発明による前記画像検出システムの更なる展開は、付加的な測距システムを含む。この目的でパルス状の又は変調された測距放射線を送信するために、測距放射線を前記少なくとも１つのミラー要素の方向に送信する送信ユニットが設けられ、測距放射線はミラー要素により前記回転軸の前記周囲環境へと偏向される。前記周囲環境内に位置する物体から前記ミラー要素を介して反射される又は送り返される測距放射線を検出するために受信ユニットが役立つ。前記物体の前記画像検出ユニットからの距離を、測距放射線パルスの飛行時間から又は変調された測距放射線の位相シフトから計算できるように構成される評価ユニットが設けられる。これに関し、「放射線」なる用語は、特に可視光、赤外光又は紫外光である、あらゆる適切な電磁放射線として理解されるべきである。
【００１６】
このやり方で構成される付加的な測距システムは、前記測距システムにより計測される物体の前記画像検出ユニットからの距離が、前記撮影ユニットの情報と相関されるという点で、前記撮影ユニットの画像の情報から三次元画像情報を獲得することを可能にする。撮影ユニットの画像の情報は、それ自体二次元でしかない。もっとも、前記観察放射線の前記撮影領域からの偏向と、前記測距放射線の偏向との両方のために使用されるミラー要素を使用することに起因して、機械的労力は非常に小さく、僅かな質量を移動させるだけでよい。それでもやはり、前記画像検出システムの前記周囲環境のパノラマ画像を撮影することができ、前記測距情報は、撮影された各物体の距離に関する付加的な情報を提供する。
【００１７】
このような画像検出システムにより、レーザスキャナのように前記画像検出システムの前記周囲環境内の物体の角度位置を精緻に測定することが付加的に可能になる。
【００１８】
一般に、前記撮影ユニット及び前記測距システムが、偏向用に同一のミラーを使用するために、互いから独立して、例えば互いと実に近接して配置されることが可能である。一方、特に有利で単純な実施形態は、例えばＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラの形態の複数の感光性要素を前記撮影ユニットが有し、これらの感光性要素のうちの１つ以上が、好ましくは全てが光パルスの飛行時間計測の選択肢を提供することを実現する。
【００１９】
別の有利な実施形態において、前記ミラー要素が、前記回転軸に対して斜めに配置された、及び両面をミラーコートされたミラーを含むことが実現される。その際、前記送信ユニットから照射された前記測距放射線が、前記ミラーの一方の面へと入射することができ、観察領域から前記ミラーへと入射する観察放射線が、他方の面を介して前記撮影ユニットへと偏向することができる。従って、前記ミラーの両面にミラーコーティングのある２つの面は、異なる目的を果たす。前記一方の面が、前記ミラー要素へと入射する観察光を前記撮影ユニットの方向に偏向するのに役立つのに対して、前記他方の面は測距に役立つ。従って、前記画像検出システムの前記周囲環境内の物体は、例えば前記測距システムによりまず検出され、空間におけるその距離及び位置が、レーザスキャナシステムを用いたのと同様のやり方で測定される。その際、前記ミラーが１８０°回転すると、前記ミラー要素の前記観察領域がこの物体へと向けられ、前記物体により反射した前記観察放射線は前記ミラー要素を介して前記撮影ユニットに向けられる。
【００２０】
別法として、両面をミラーコートされたミラー要素が、撮影ユニットと測距システムの両方に設けられることを実現することもできる。このやり方では、前記撮影ユニットの、距離と情報の両方の２つの冗長計測値が生じるが、前記２つの冗長計測値は互いに干渉しない。というのも、これらの冗長計測値が、前記ミラー要素の回転運動に対して１８０°だけ位相シフトされるからである。
【００２１】
一般に、前記回転軸の周りで互いに固定した関係において移動可能であり、両面をミラーコートされたミラー要素の２つの面の機能を引き受ける複数のミラーが設けられることも可能である。
【００２２】
本発明による前記画像検出システムの別の実施形態は、１つ以上のビームスプリッタを含むビームスプリッタ配置を有する。これらのビームスプリッタの助けを借りて、前記送信ユニットから照射された前記測距放射線のビーム路、前記受信ユニットへと入射する前記測距放射線のビーム路及び／又は前記受信ユニットへと入射する前記観察放射線のビーム路が、少なくとも部分的に互いから空間的に分離される。従って、前記ビームスプリッタ配置は、回転可能に支持されたミラー要素の一方の面で測距と前記撮影ユニットとを組み合わせるという目的を果たし、その際特に、前記観察放射線及び前記測距放射線が回転式ミラー要素に相互作用するその位置において前記ビーム路が一致することもできる。この目的で、前記ビームスプリッタ配置は半透過性ミラーの適切な配置を有することができる。
【００２３】
ミラー要素は、前記測距放射線及び／又は前記撮影ユニットを用いて前記回転軸に対して垂直に配向された平面を検出できるようにするためだけでなく、前記回転可能なミラー要素が前記回転軸に対して傾斜可能であるように支持することもできる。このやり方において、観察平面を前記回転軸に対して垂直に並べられた平面の上下に配置することもできる。ミラー傾斜を適切に制御することにより、例えば前記ミラーが相応に傾斜することで前記ミラー要素が１回３６０°回転してから次に３６０°回転するよう前記走査平面が変化する時に三次元空間を観察することができる。
【００２４】
本発明による前記画像検出システムの有利な更なる展開は、好ましくは前記回転軸に沿って変位可能なレンズにより形成される焦点調節装置を提供する。このようなレンズの変位はビーム路、例えばコリメートビーム路又は前記撮影ユニットの焦点を調節する。
【００２５】
前記焦点調節装置は、好ましくはこのようにして、前記測距システムの距離情報を評価する及び前記画像検出システムの前記周囲環境内に配置された物体の距離に焦点を自動的に合わせる評価ユニットに接続される。
【００２６】
測距システムを用いた前記実施形態とは異なり、測距システムが設けられず角度走査システムのみの設けられる別の実施形態も本発明により網羅される。このようなシステムにおいて、送信ユニット及び受信ユニットを含む前記システムは飛行時間の評価を含まない。従ってこのようなシステムでは、前記撮影ユニットを用いた前記撮影領域の撮影に加えて、物体の前記回転軸の周りの前記周囲環境内の角度位置のみを、付加的な測距を行うことなく精緻に測定することができる。一方、測距システムを用いた実施形態におけるのと同じ仕方で、走査システムのみを有する実施形態、特に例えば両面をミラーコートされるミラーを有する用途、付加的な回転位置センサ有する用途、傾斜可能なミラー要素を有する用途又は焦点調節装置を有する用途では、測距システムを有する画像検出システムの前記有利な実施形態も可能である。前記利点は、測距システムを有する上記の記載に対応する実施形態から生じる。特にちょうど前記撮影要素によるショットに加えて、前記回転軸の前記周囲環境内の物体の角度位置を測定できるようにするには、このような走査システムは測距がなくても有利であり得る。
【００２７】
更なる有利な実施形態は、添付の図及び以下の記載から生じる。
【００２８】
本発明による画像検出システムの又はその部分の縮尺通りではない略図を示す添付の図を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による画像検出システムの第１実施形態の構造。
【図２】図１の、別の時点での画像検出システム。
【図３ａ】ＩＩＩで印を付けた図１の注視方向における平断面図。
【図３ｂ】図３ａの部品の代わりの配置。
【図４】ＩＶで印を付けた図１の注視方向における平断面図。
【図５】撮影ユニットにより撮影された画像の例示的な時間展開。
【図６】本発明による画像検出システムの別の実施形態。
【図７】本発明による画像検出システムの更なる実施形態。
【図８】図７の、別の時点での画像検出システム。
【図９】本発明による画像検出システムの有利な更なる展開の説明図。
【図１０】本発明による画像検出システムの、ビームスプリッタ配置を備えた更なる実施形態。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、回転軸２４の周りで広がる画像検出システム１２をその周囲環境１０と共に示す。周囲環境１０内に物体１６が位置される。回転軸２４の周りで回転可能なミラー２０が設けられ、図示する実施形態においてミラーは回転軸に対して４５°だけ傾く。回転軸２４の周りでの回転４０に起因して回転軸２４の周りで撮影領域１４が移動し、撮影領域からの観察放射線２６が、ミラー２０のミラーコートされた表面２２へと入射するという点で、撮影領域１４が規定される。ミラー２０のミラーコートされた表面２２は、この観察放射線２６を９０°だけ偏向し、この観察放射線を撮影装置１８へ導く。観察放射線２６は、ここでは明確にする理由でその収束効果をはっきりと図示しないレンズ３２を通過することができる。例えば、撮影装置１８はＣＣＤ受信機フィールド又はＣＭＯＳ受信機フィールドを含む。従って、物体１６が現在の撮影領域１４内に配置される位置に実際にミラーが位置される場合、この物体はレンズ３２を通してミラー２０を介し撮影ユニット１８へと結像される。
【００３１】
更に撮影ユニット１８の近傍には、レーザにより、例えばレーザダイオード３０により例えば形成することのできる送信ユニット３０が位置される。送信ユニット３０は、パルス状の放射線３４をミラー２０のミラーコートされた表面２２を越えて撮影領域１４内へと送信するように働く。この放射線は物体１６へと入射すると、通常拡散して元へと反射し、ミラー２０のミラーコートされた表面２２により、撮影ユニット１８の方向へ偏向される。その際、パルス状の放射線は撮影ユニット１８により同様に記録される。
【００３２】
撮影ユニット１８は、一方で観察放射線２６の画像を評価することのできる、他方で物体１６から元へと反射するパルス状の放射線を記録する、評価ユニット１９に接続される。その際、評価ユニット１９は物体１６の画像検出ユニット１２からの距離を、送信ユニット３０により送信される送信済みパルスの時間距離からの光速、及び受信されたパルス信号からの光速の助けを借りて計算することができる。
【００３３】
評価ユニット１９は、ここでは明確にする理由で制御部品又は読取部品への信号接続線を省略して、概略的にのみ示される。
【００３４】
例えばミラー要素２０の回転軸２４でのエンコーダ要素とすることのできる、及びミラーの回転位置をそれ自体知られているやり方で計測し、この回転位置を評価ユニット１９に報告することのできる回転位置検出器は中に描写しない。
【００３５】
このようなエンコーダは、例えばミラーと共に回転することができて、適切な検出器を通り過ぎるその移動が記録され又はカウントされる要素にて、磁気的、電気的又は光学的ピッチを有することができる。
【００３６】
図２は、図１の画像検出システム１２の別の時点での状態を示す。ミラー２０が回転軸２４の周りで更に１８０°だけ回転される結果、ミラーコートされた表面２２は周囲環境１０内の物体１６から離れる。従って、撮影ユニット１８は実際に物体１６を目視することはできない。送信ユニット３０により送信された測距放射線３４はミラーコートされた表面２２により反射されるが、現在の撮影領域１４内に実際に物体１６が位置されないことから、この測距放射線は空間に入る。
【００３７】
図３ａは、図１の注視方向がＩＩＩで表されているものの断面を示す。ここでは撮影ユニット１８及び隣接する送信ユニット３０が見られる。撮影ユニット１８の周囲に照明領域３６が配置され、この照明領域は照明放射線２８を送信することができ（図１）、付加的に観察領域１４が照らされる。この照明領域は、撮影ユニット１８上で周囲環境画像を改良して表現するのに役立つ。照明装置３６は、例えば拡散して放射する発光ダイオードフィールドとすることができる。
【００３８】
図３ｂは、送信ユニット３０が観察放射線２６のビーム路にちょうど対向しているように撮影ユニット１８の内部に配置される代わりの配置を示す。
【００３９】
図４は、図１の注視方向がＩＶで表されているものの断面を示す。ここではミラー要素２０の後ろ側が見られる。ミラー要素は回転方向４０に回転している。撮影要素１８、照明装置３６、及び送信ユニット３０は、ミラー要素２０の存在に起因して可視でないため点線でのみ示される。
【００４０】
終わりに、図５ａ及び図５ｂは、回転式ミラー２０、ここでは矩形のミラーを介して、異なる時点で撮影ユニット１８上に結像される際の周囲環境１０の画像を示す。矩形のミラー要素２０が回転することにより画像は傾斜される。符号５６は、撮影ユニット１８上の物体１６のそれぞれの画像を例として表す。評価ユニット１９は、特に回転により引き起こされる矩形の画像５０のこの傾斜又は他の収差を、ソフトウェアを適切に適合させることにより考慮することができる。
【００４１】
図１〜図５の画像検出システム１２は以下のように作用する。
【００４２】
ミラー２０は、回転軸２４の周りで回転方向４０に回転する。従って、撮影領域１４は画像検出装置１２の周りで移動する。観察放射線２６は、撮影領域１４からミラー２０のミラーコートされた表面２２へと入射し、撮影ユニット１８の方向に偏向される。そうすると、観察放射線は収束装置の役を務めるレンズ３２を通過する。レンズは両方向矢印の方向に変位することができ、適切な収束が達成される。
【００４３】
観察放射線２６がミラー２０へとそれから入射する景色は、照明放射線２８の助けを借りて明るくされる。同時に、例えばパルス状のレーザ放射線がダイオードレーザ３０から撮影領域１４内へと照射される。ミラーの位置が図示しないエンコーダにより記録される。
【００４４】
撮影領域１４が物体１６を通り過ぎて移動する場合、物体１６の画像は撮影ユニット１８へと結像される。同時に、パルス状の測距放射線が物体１６により反射され、ミラーコートされた表面２２を介して撮影ユニット１８の方向に同様に元へと反射される。撮影ユニット１８は、例えばパルス周波数を参照してパルス状の計測放射線を区別することができるように、及び、この計測放射線を観察放射線２６から見分けることができるように適合されている。送信ユニット３０はパルスを送信する際に評価ユニット１９に信号を与え、パルスが撮影ユニット１９にて元へと反射して到着する際の情報からパルスの飛行時間を評価ユニット１９が測定できるようにし、従って、物体１６の、画像検出ユニット１２からの距離を、評価ユニット１９が光速の助けを借りて計算できるようにする。評価ユニットは、更にミラー位置をエンコーダの信号から学ぶことができ、従って、物体１６とその画像との測定した角方向での距離を含む画像を創作することができる。このやり方で回転軸２４に対して垂直な平面において、画像検出システム１２の周囲環境に関する完全な情報が利用可能である。
【００４５】
更に、評価ユニットがパルス状の測距放射線３４の光の飛行時間から計算する距離情報から、両方向矢印に沿って移動可能であるレンズ３２の理想的な位置を計算することができる。このやり方で、一種の自動焦点を現実化することができる。この目的で、レンズ３２用の移動装置がこの移動装置を制御する評価ユニット１９に接続される。
【００４６】
図６は、ミラー２０がミラーコートされた２つの表面２２及び２２’を有する更なる実施形態を示す。このミラー２０の各側に、図１の主題であるようなものである個別のユニットが設けられる。図６のミラー２０の上方に配置され、ミラー２０のミラーコートされた表面２２’を使用する第２ユニットの要素を、相応にダッシュ符号付きの参照符号を用いるだけにして、図１におけるのと同じ参照符号で表される。図６の底部に配置される配置の撮影領域１４と、図６の上部に配置される配置の撮影領域１４’の両方が、ミラー２０が回転軸２４の周りで１回転する間に一度周囲環境１０を掃引するため、このような配置により周囲環境１０を２倍の速度で観察又は走査することが可能になる。撮影ユニット１８及び１８’の２つの計測値がそれぞれミラーの回転運動に対して１８０°だけ変位して作用するため、これらの計測値が影響し合うことは起こり得ない。
【００４７】
従って、ミラー２０の両側にあるミラーコーティングという単純な手段により計測周波数を２倍にすることが達成される。
【００４８】
図７は、両面にてミラーコートされたミラー２０を有する更なる実施形態を示す。ここでの配置は、ミラーコートされた表面２２が観察放射線２６を撮影領域１４から撮影ユニット１８の方向に反射させるように選択される。対照的に、ミラーコートされた表面２２’は、測距放射線３４の助けを借りた測距に役立つ。この目的で、送信ユニット３０／３０’の機能と１つ以上のフォトダイオードを含む受信ユニットの機能とを引き受ける送受信ユニット３１が設けられる。この受信機能が、物体１６からであり得るようなミラー要素１０の適切な位置で元へと反射する測距放射線３４の検出に役立つ結果、評価ユニット１９は物体１６の距離を、光の飛行時間から測定することができる。評価ユニット１９は送受信ユニット３１に接続される。送受信ユニット３１は、この点でいわゆるＴＯＦ（飛行時間）センサである。光の飛行時間は、従って光速の助けを借りたうえでの、物体１６の画像検出ユニット１２からの距離は、送受信ユニットにより光パルスが送信された時点から、及び、光パルスが送受信ユニットにより元へと反射し記録された時点から測定することができる。従って、ここで測距と、撮影ユニット１８の助けを借りた撮影とはミラー要素２０の回転運動に対して１８０°だけ変位する。回転運動は、距離情報及び撮影された画像から計算する際に、評価ユニット１９により考慮されねばならない。
【００４９】
図８は、ミラー２０の回転運動に対して実に１８０°だけ変位した、図７の異なる時点での配置を示す。撮影領域１４内には物体は位置されない。物体は、図示する時点でミラーコートされた表面２２を介して撮影ユニット１８上に結像される。一方、代わりに測距装置が、送受信ユニット３１を用いて物体１６から元へと反射する光を目視するのであり、物体１６の距離を測定することができる。
【００５０】
図９は、全ての実施形態において使用することのできる更なる展開を示す。ミラー２０は、ここでは回転軸２４の周りで回転方向４０に回転可能であるだけでなく、傾斜方向４２に傾斜可能でもある。このことは、例えば、ミラー２０の中央懸架地点にて、対応する滑り軸受、玉軸受又はころ軸受により構成することができる。弾性の金属板を設けることもできる。この傾斜により、回転軸２４に対してちょうど垂直な平面が撮影ユニット１８上で結像されるだけでなく又はこの平面内に位置する物体１６を、測距装置の助けを借りて目視できるだけでなく回転軸２４に対して垂直に配置された平面の上下の物体及び景色も目視できるということが可能である。例えば、傾斜はこれも評価ユニット１９により制御されて傾斜を記録し、画像情報の評価に関して考慮することもできる、対応する傾斜装置を使用して、積極的に制御することができる。この制御は、周期的に行うこともできる。
【００５１】
図９では、例としてミラー２０と共に回転軸２４の周りで回転する中央に配置された傾斜軸４４の周りにあるミラー２０の、点線により示す様々な位置での測距放射線３４を示される。
【００５２】
従って、このような配置を用いて三次元画像が可能であり、撮影ユニット１８により撮影される撮影領域１４からの、それぞれの景色に関する距離情報も、測距システムを介して獲得される。
【００５３】
図１０に、修正済みビーム幾何学形状を有し、半透過性ミラー６２及び６４を備えたビームスプリッタシステム６０を有する代わりの実施形態を示す。ここで、送信ユニット３０の放射線３４は、ミラー６６及びビームスプリッタ６２を介して回転式ミラー２０へと向けられる。この放射線は、周囲環境１０の撮影領域１４内へ移動するのであり、物体１６により反射させることができる。この放射線は、その後、回転式ミラー２０を介して元へと反射する測距放射線７２として受信機７０へと入射することになる。このことにより、例えば測距放射線３４がパルス状に送られる際には測距が可能になるため、評価ユニット１９は記載したやり方でパルスの光の飛行時間から距離に関する結論を出すことができる。同時に、撮影領域１４からの放射線２６がビームスプリッタ６４にてミラー５８へと切り離され、このミラーは切り離されたこの観察放射線３６を、例えばＣＣＤカメラにより形成される撮影ユニット１８へと指向する。
【００５４】
従って、このような配置は測距放射線の放射線路と観察光の放射線路とを、それらの検出前に分離する。
【００５５】
図１０に示す実施形態とは異なり、撮影ユニット１８と受信機７０とが組み合わせられる際には第２ビームスプリッタ６４は省略することもできる。例えば、撮影ユニット１８というのが、物体１６の画像検出ユニットからの距離を、それ自体知られているやり方でその信号から評価ユニット１９が測定することができるＴＯＦ要素の役をＣＣＤの受光機要素のうちの１つ以上が務めるこのようなＣＣＤアレイである際に、このことが可能である。
【００５６】
記載した実施形態の個々の要素を互いに組み合わせることもできることが理解される。従って、当然ながら図１〜図８及び図１０の配置に、図９を参照して説明するような傾斜可能なミラーを装備することも例えば可能である。
【００５７】
変位可能に配置された、収束用の収束レンズ３２を図１０の配置に提供することも等しく可能である。
【００５８】
このことははっきりと図示しないが、測距放射線３４の対応する収束をも可能にするために、回転式ミラー２０の一方の面に測距が配置され、回転式ミラー２０の他方の面に撮影ユニットが配置される図７及び図８の配置に対応する収束レンズ３２を両面にて装備することも当然ながら付加的に可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  周囲環境
１２  画像検出システム
１４，１４’  撮影領域
１６  物体
１８，１８’  撮影ユニット
１９  評価ユニット
２０  ミラー要素
２２，２２’  ミラーコートされた鏡面
２４  回転軸
２６  観察放射線
２８，２８’  照明放射線
３０，３０’  送信ユニット
３１  送受信ユニット
３２，３２’  収束レンズ
３４，３４’  送信済み測距放射線
３６  照明ユニット
４０  回転
４２  ミラー傾斜
４４  傾斜軸
５０  画像
５６  結像された物体
６０  ビームスプリッタ配置
６２，６４  半透過性ビームスプリッタ
６６，６８  ミラー
７０  受信機
７２  受信済み測距放射線
ＩＩＩ，ＩＶ  注視方向
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2014224808000001.pdf