DE102016216711A1 - A method for driving an optical phase array, method for detecting an object by means of an optical phase array and optical system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines optischen Phasen-Arrays (102). Hierbei wird ein Messsignal (116) eingelesen, das eine Intensitätsverteilung und/oder eine Wellenfront eines von dem optischen Phasen-Array (102) ausgesandten Lichtsignals (104) repräsentiert. Das Messsignal (116) wird in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Referenzsignal verglichen, um einen Abweichungswert (120) einer Abweichung zwischen dem Messsignal (116) und dem Referenzsignal zu ermitteln. Schließlich wird unter Verwendung des Abweichungswertes (120) ein Steuersignal (124) zum Ansteuern des optischen Phasen-Arrays (102) erzeugt.The invention relates to a method for driving an optical phase array (102). In this case, a measurement signal (116) is read in which represents an intensity distribution and / or a wavefront of a light signal (104) emitted by the optical phase array (102). The measuring signal (116) is compared with a reference signal in a further method step in order to determine a deviation value (120) of a deviation between the measuring signal (116) and the reference signal. Finally, using the deviation value (120), a control signal (124) for driving the optical phase array (102) is generated.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

In der Radartechnologie gehören Gruppierungen einzelner Antennen mit individueller Phasen- oder auch Amplitudensteuerung, sogenannte Phasen-Array-Antennen, mittlerweile zum Stand der Technik. Auch in der Telekommunikation können Phasen-Array-Antennen eingesetzt werden, da sie eine bessere Performanz, ein geringes Gewicht, einen geringen Bauraum und eine flexible Formung eines Antennenprofils ermöglichen.In radar technology, groupings of individual antennas with individual phase or amplitude control, so-called phase array antennas, are now state of the art. Phase-array antennas can also be used in telecommunications since they allow better performance, low weight, small installation space and flexible shaping of an antenna profile.

Im Bereich optischer Wellenlängen, vor allem im Infrarotbereich, besteht derzeit großes Forschungsinteresse an der Umsetzung optischer Phasen-Arrays mit integrierten photonischen Elementen. Mögliche Ansätze für die Herstellung optischer Phasen-Arrays mit CMOS-Prozessen (CMOS = complementary metal-oxide-semiconductor) oder SOI-Prozessen (SOI = silicon on insulator) wurden zum Beispiel im Rahmen des SWEEPER-Programms (SWEEPER = Short-Range, Wide Field-of-View Extremely agile, Electronically Steered Photonic Emitter) der DARPA untersucht.In the field of optical wavelengths, especially in the infrared range, there is currently great research interest in the implementation of optical phase arrays with integrated photonic elements. Possible approaches for the production of optical phase arrays with CMOS processes (CMOS = complementary metal-oxide-semiconductor) or SOI processes (SOI = silicon on insulator) have been described, for example, in the context of the SWEEPER program (SWEEPER = short-range, Wide Field-of-View Extremely Agile, Electronically Steered Photonic Emitter) of DARPA.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Ansteuern eines optischen Phasen-Arrays, ein Verfahren zum Erkennen eines Objekts mittels eines optischen Phasen-Arrays, weiterhin eine Vorrichtung, die zumindest eines dieser Verfahren verwendet, ein optisches System sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a method for driving an optical phase array, a method for detecting an object by means of an optical phase array, furthermore a device which uses at least one of these methods, an optical system and finally a corresponding one Computer program presented according to the main claims. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Es wird ein Verfahren zum Ansteuern eines optischen Phasen-Arrays vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:A method for driving an optical phase array is presented, the method comprising the following steps:

Einlesen eines Messsignals, das eine Intensitätsverteilung und/oder eine Wellenfront eines von dem optischen Phasen-Array ausgesandten Lichtsignals repräsentiert;Reading a measurement signal representing an intensity distribution and / or a wavefront of a light signal emitted by the optical phase array;

Vergleichen des Messsignals mit einem Referenzsignal, um einen Abweichungswert einer Abweichung zwischen dem Messsignal und dem Referenzsignal zu ermitteln; undComparing the measurement signal with a reference signal to determine a deviation value of a deviation between the measurement signal and the reference signal; and

Erzeugen eines Steuersignals zum Ansteuern des optischen Phasen-Arrays unter Verwendung des Abweichungswertes.Generating a control signal for driving the optical phase array using the deviation value.

Unter einem optischen Phasen-Array kann ein Array aus einer Mehrzahl einzeln ansteuerbarer Antennenelemente zum Aussenden von Lichtstrahlen verstanden werden, wobei durch eine Überlagerung der von den Antennenelementen ausgesandten Lichtstrahlen eine bestimmte Abstrahlcharakteristik des optischen Phasen-Arrays realisiert werden kann. Die Abstrahlcharakteristik kann allein über die Ansteuerung der Antennenelemente veränderbar sein, etwa durch Ändern einer Amplituden- oder Phaseneinstellung einzelner Antennenelemente, ohne dass hierzu eine Bewegung des optischen Phasen-Arrays erforderlich ist. Das optische Phasen-Array kann beispielsweise in einem Prozess der Halbleitertechnologie, etwa auf Siliziumbasis, gefertigt sein.An optical phase array can be understood to mean an array of a plurality of individually controllable antenna elements for emitting light beams, wherein a specific emission characteristic of the optical phase array can be realized by superposing the light beams emitted by the antenna elements. The emission characteristic can be changed solely by controlling the antenna elements, for example by changing an amplitude or phase adjustment of individual antenna elements, without the need for movement of the optical phase array. The optical phase array can be produced, for example, in a process of semiconductor technology, for example based on silicon.

Unter einem Messsignal kann beispielsweise ein von dem Lichtsignal mittels einer geeigneten optischen Einrichtung ausgekoppeltes Rückkopplungssignal verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Messsignal auch um ein Signal eines Wellenfrontsensors, auch Shack-Hartmann-Sensor genannt, handeln. Das Messsignal kann zudem ein mittels einer optischen Fourier-Transformation erzeugtes Signal repräsentieren. Unter einem Lichtsignal kann ein elektromagnetisches Signal im Bereich sichtbaren Lichts verstanden werden. Unter einem Referenzsignal kann beispielsweise ein Sollwert eines Strahlprofils des optischen Phasen-Arrays verstanden werden. Bei der Intensitätsverteilung kann es sich je nach Ausführungsform um eine Intensitätsverteilung in einem Nah- oder Fernfeld des optischen Phasen-Arrays handeln. Beispielsweise kann das Steuersignal erzeugt werden, um einzelne Antennenelemente des optischen Phasen-Arrays derart anzusteuern, dass die Abweichung kompensiert oder korrigiert wird.For example, a measurement signal can be understood as a feedback signal coupled out of the light signal by means of a suitable optical device. For example, the measurement signal may also be a signal from a wavefront sensor, also called a Shack-Hartmann sensor. The measurement signal can also represent a signal generated by means of an optical Fourier transformation. A light signal can be understood to mean an electromagnetic signal in the range of visible light. A reference signal can be understood, for example, to be a nominal value of a beam profile of the optical phase array. Depending on the embodiment, the intensity distribution can be an intensity distribution in a near or far field of the optical phase array. For example, the control signal can be generated in order to drive individual antenna elements of the optical phase array in such a way that the deviation is compensated or corrected.

Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass über eine geeignete Rückkopplung ein Strahlprofil oder eine Phasenverteilung eines optischen Phasen-Arrays direkt überwacht und gegebenenfalls aktiv korrigiert werden kann. Dadurch ist es möglich, Schwankungen des Strahlprofils oder der Phasenverteilung, etwa aufgrund von Umgebungseinflüssen oder einer betriebsbedingten Wärmeentwicklung, entgegenzuwirken. Die Rückkopplung kann beispielsweise über Fernfeldmessungen zur Bestimmung einer Fernfeldintensitätsverteilung oder, zusätzlich oder alternativ, über eine Wellenfrontmessung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass die emittierte Lichtverteilung im Betrieb effektiv überwacht werden kann und beispielsweise über eine Modifikation einer Phasenverteilung einzelner Antennen des optischen Phasen-Arrays korrigiert werden kann. The approach presented here is based on the knowledge that a beam profile or a phase distribution of an optical phase array can be directly monitored and optionally actively corrected via suitable feedback. This makes it possible to counteract fluctuations in the beam profile or the phase distribution, for example due to environmental influences or operational heat generation. The feedback can be done, for example, via far field measurements to determine a far field intensity distribution or, additionally or alternatively, via a wavefront measurement. This has the advantage that the emitted light distribution can be effectively monitored during operation and can be corrected, for example, via a modification of a phase distribution of individual antennas of the optical phase array.

Beispielsweise kann eine derartige Korrektur unter Verwendung tabellierter Konfigurationen oder auch aktiv durch Optimierungsalgorithmen, etwa in Anlehnung an den Gerchberg-Saxton-Algorithmus für diffraktive Phasenelemente oder evolutionäre Algorithmen, erfolgen. Alternativ besteht anstelle einer aktiven Korrektur der Phasenelemente die Möglichkeit, die beobachteten Abweichungen von der Idealverteilung auf der Grundlage von Messergebnissen einer Kontrollschleife in der Datenauswertung zu kompensieren.For example, such a correction can be carried out using tabulated configurations or else actively by optimization algorithms, for example based on the Gerchberg-Saxton algorithm for diffractive phase elements or evolutionary algorithms. Alternatively, instead of active correction of the phase elements, it is possible to compensate for the observed deviations from the ideal distribution on the basis of measurement results of a control loop in the data evaluation.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens ein Signal als das Messsignal eingelesen werden, das eine Intensitätsverteilung des Lichtsignals in einem Fernfeld des optischen Phasen-Arrays repräsentiert. Dadurch können erforderliche Korrekturen in einer Phasenverteilung des optischen Phasen-Arrays aufgrund eines mathematischen Zusammenhangs zwischen Fourier-Transformation und Fraunhofer-Beugung besonders effizient berechnet werden.According to one embodiment, in the reading-in step, a signal representing an intensity distribution of the light signal in a far field of the optical phase array can be read in as the measurement signal. As a result, necessary corrections in a phase distribution of the optical phase array can be calculated particularly efficiently due to a mathematical relationship between Fourier transformation and Fraunhofer diffraction.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Vergleichens das Messsignal mit einem eine Referenzintensitätsverteilung repräsentierenden Signal als dem Referenzsignal verglichen werden, um einen lateralen Versatz zwischen der durch das Messsignal repräsentierten Intensitätsverteilung und der Referenzintensitätsverteilung zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ kann das Referenzsignal eine Referenzwellenfront repräsentieren, wobei das Messsignal mit dem Referenzsignal verglichen werden kann, um einen lateralen Versatz zwischen der durch das Messsignal repräsentierten Wellenfront und der Referenzwellenfront als den Abweichungswert zu ermitteln. Dadurch kann der Abweichungswert mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand präzise ermittelt werden.According to a further embodiment, in the step of comparing, the measurement signal may be compared with a signal representing a reference intensity distribution as the reference signal to determine a lateral offset between the intensity distribution represented by the measurement signal and the reference intensity distribution. Additionally or alternatively, the reference signal may represent a reference wavefront, wherein the measurement signal may be compared with the reference signal to determine a lateral offset between the wavefront represented by the measurement signal and the reference wavefront as the deviation value. As a result, the deviation value can be determined precisely with relatively little computational effort.

Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Einlesens ein Signal als das Messsignal eingelesen wird, dessen Phasenverteilung im Wesentlichen gleich einer Phasenverteilung des Lichtsignals ist. Dadurch können Ungenauigkeiten beim Vergleichen des Messsignals mit dem Referenzsignal möglichst gering gehalten werden. Somit kann eine hohe Genauigkeit des Verfahrens gewährleistet werden.It is advantageous if, in the reading-in step, a signal is read in as the measurement signal whose phase distribution is substantially equal to a phase distribution of the light signal. As a result, inaccuracies in comparing the measurement signal with the reference signal can be kept as low as possible. Thus, a high accuracy of the method can be ensured.

Des Weiteren kann im Schritt des Erzeugens das Steuersignal erzeugt werden, um die Abweichung zu korrigieren. Dadurch können Zielvorgaben bezüglich der von dem optischen Phasen-Array emittierten Lichtverteilung eingehalten werden.Furthermore, in the step of generating, the control signal may be generated to correct the deviation. As a result, targets can be met with respect to the light distribution emitted by the optical phase array.

Der hier beschriebene Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Erkennen eines Objekts mittels eines optischen Phasen-Arrays, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Einlesen eines Messsignals, das eine Intensitätsverteilung und/oder eine Wellenfront eines von dem optischen Phasen-Array ausgesandten Lichtsignals repräsentiert, und eines Detektorsignals, das einen durch das Objekt reflektierten Anteil des Lichtsignals repräsentiert;
Vergleichen des Messsignals mit einem Referenzsignal, um einen Abweichungswert einer Abweichung zwischen dem Messsignal und dem Referenzsignal zu ermitteln; und
The approach described here also provides a method for detecting an object by means of an optical phase array, the method comprising the following steps:
Reading a measurement signal representing an intensity distribution and / or a wavefront of a light signal emitted by the optical phase array, and a detector signal representing a portion of the light signal reflected by the object;
Comparing the measurement signal with a reference signal to determine a deviation value of a deviation between the measurement signal and the reference signal; and

Auswerten des Detektorsignals unter Verwendung des Abweichungswertes, um das Objekt zu erkennen.Evaluate the detector signal using the deviation value to detect the object.

Unter einem Detektorsignal kann ein von einer Detektoreinrichtung, wie beispielsweise einem Lidar- oder Ladar-Sensor oder einem sonstigen optischen Sensor, erzeugtes Signal verstanden werden.A detector signal may be understood to be a signal generated by a detector device, such as a lidar or ladar sensor or another optical sensor.

Diese Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.These methods can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a device that is designed to perform the steps of a variant of a method presented here in appropriate facilities to drive or implement. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. For this purpose, the device may comprise at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the sensor Actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data embedded in a communication protocol. The arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface which can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output in a corresponding data transmission line.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Steuerung eines Fahrzeugs. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs. Zudem schafft der hier beschriebene Ansatz ein optisches System mit folgenden Merkmalen:
einem optischen Phasen-Array zum Aussenden eines Lichtsignals;
einer Messeinrichtung zum Messen einer Intensitätsverteilung und/oder einer Wellenfront des Lichtsignals des Lichtsignals; und
einer Vorrichtung gemäß einer vorstehenden Ausführungsform.
In an advantageous embodiment, the device is used to control a vehicle. For this purpose, the device can access, for example, sensor signals such as acceleration, pressure, steering angle or environmental sensor signals. The control takes place via actuators such as brake or steering actuators or an engine control unit of the vehicle. In addition, the approach described here creates an optical system with the following features:
an optical phase array for emitting a light signal;
a measuring device for measuring an intensity distribution and / or a wavefront of the light signal of the light signal; and
a device according to a preceding embodiment.

Bei der Messeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen optischen Sensor handeln.The measuring device may be, for example, an optical sensor.

Gemäß einer Ausführungsform kann das optische System eine optische Einrichtung zum Auskoppeln eines Rückkopplungssignals aus dem Lichtsignal aufweisen. Die optische Einrichtung kann ausgebildet sein, um das Rückkopplungssignal auf die Messeinrichtung zu lenken. Entsprechend kann die Messeinrichtung ausgebildet sein, um die Intensitätsverteilung und/oder die Wellenfront unter Verwendung des Rückkopplungssignals zu messen. Bei der optischen Einrichtung kann es sich beispielsweise um ein Strahlteilerelement, ein Linsenelement, insbesondere etwa eine Sammellinse, auch Fourier-Linse genannt, ein Spiegelelement, ein holografisches Element oder ein sonstiges refraktives, diffraktives oder reflexives Element oder eine Kombination aus mehreren optischen Bauelementen handeln. Beispielsweise kann es sich bei der optischen Einrichtung in einen Fraunhofer-Aufbau für die Beobachtung einer Fernfeldintensitätsverteilung des optischen Phasen-Arrays handeln. Durch diese Ausführungsform kann eine möglichst genaue Rückkopplung sichergestellt werden.According to one embodiment, the optical system may comprise an optical device for coupling out a feedback signal from the light signal. The optical device may be configured to direct the feedback signal to the measuring device. Accordingly, the measuring device can be designed to measure the intensity distribution and / or the wavefront using the feedback signal. The optical device can be, for example, a beam splitter element, a lens element, in particular a collecting lens, also called a Fourier lens, a mirror element, a holographic element or another refractive, diffractive or reflective element or a combination of a plurality of optical components. For example, the optical device may be a Fraunhofer structure for observing a far field intensity distribution of the optical phase array. By this embodiment, the most accurate feedback can be ensured.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die optische Einrichtung zumindest ein Strahlteilerelement, zumindest ein Spiegelelement, zumindest ein Linsenelement oder eine Kombination aus zumindest zwei der genannten Elemente aufweisen. Unter einem Strahlteilerelement kann beispielsweise ein Strahlteilerwürfel oder ein halbdurchlässiger Spiegel verstanden werden. Unter einem Linsenelement kann beispielsweise eine Sammellinse verstanden werden. Insbesondere kann das Linsenelement als Fourieroptik fungieren. Durch diese Ausführungsform kann die optische Einrichtung kostengünstig und mit geringem Aufwand realisiert werden.According to a further embodiment, the optical device may comprise at least one beam splitter element, at least one mirror element, at least one lens element or a combination of at least two of said elements. A beam splitter element may, for example, be understood as a beam splitter cube or a semitransparent mirror. By a lens element can be understood, for example, a convex lens. In particular, the lens element can function as Fourier optics. By this embodiment, the optical device can be realized inexpensively and with little effort.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines optischen Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 a schematic representation of an optical system according to an embodiment;

2 eine schematische Darstellung eines optischen Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 a schematic representation of an optical system according to an embodiment;

3 eine schematische Darstellung einer Funktionsweise eines Fraunhofer-Aufbaus für die Beobachtung einer Fernfeldintensitätsverteilung; 3 a schematic representation of an operation of a Fraunhofer structure for the observation of a far field intensity distribution;

4 eine schematische Darstellung einer optischen Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 4 a schematic representation of an optical device according to an embodiment;

5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ansteuern eines optischen Phasen-Arrays; und 5 a flowchart of an embodiment of a method for driving an optical phase array; and

6 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erkennen eines Objekts mittels eines optischen Phasen-Arrays. 6 a flowchart of an embodiment of a method for detecting an object by means of an optical phase array.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Systems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist ein Blockdiagramm für die Erkennung einer Abweichung eines von einem optischen Phasen-Array 102 ausgesandten Lichtsignals 104 von einem idealen Strahl. Das optische System 100 umfasst einen ersten Block 106 aus einer Sendeeinheit in Form des optischen Phasen-Arrays 102, kurz OPA, und einer Empfangseinheit in Form einer Messeinrichtung 108 zum Messen einer Intensitätsverteilung oder, zusätzlich oder alternativ, einer Wellenfront des Lichtsignals 104, etwa unter Verwendung einer Fresnel-Linse, und einen zweiten Block, der eine Vorrichtung 112 zur elektronischen Signalverarbeitung und Regelung des optischen Phasen-Arrays 102 repräsentiert. 1 shows a schematic representation of an optical system 100 according to an embodiment. Shown is a block diagram for detecting a deviation of one of an optical phase array 102 emitted light signal 104 from an ideal ray. The optical system 100 includes a first block 106 from a transmitting unit in the form of the optical phase array 102 , short OPA, and a receiving unit in the form of a measuring device 108 for measuring an intensity distribution or, additionally or alternatively, a wavefront of the light signal 104 , using a Fresnel lens, for example, and a second block comprising a device 112 for electronic signal processing and control of the optical phase array 102 represents.

Die Vorrichtung 112 umfasst eine Einleseeinheit 114 zum Einlesen eines von der Messeinrichtung 108 erzeugten Messsignals 116, das die Intensitätsverteilung bzw. die Wellenfront des Lichtsignals 104 repräsentiert. Die Einleseeinheit 114 leitet das Messsignal 116 an eine Vergleichseinheit 118 weiter, die ausgebildet ist, um das Messsignal 116 mit einem Referenzsignal zu vergleichen. Als Ergebnis des Vergleichs generiert die Vergleichseinheit 118 einen Abweichungswert 120, der eine Abweichung zwischen dem Messsignal 116 und dem Referenzsignal repräsentiert, d. h. zwischen einem Istwert und einem Sollwert des Ausgangssignals 104 des optischen Systems 100. Die Vergleichseinheit 118 sendet den Abweichungswert 120 an eine Erzeugungseinheit 122, die beispielsweise als eine Elektronikkomponente zur Regelung eines Phasenprofils des optischen Phasen-Arrays 102 realisiert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vergleichseinheit 118 ausgebildet, um den Abweichungswert 120 unter Verwendung eines Algorithmus im Kontext eines Korrekturverfahrens zum Korrigieren der Abweichung zu generieren. Die Erzeugungseinheit 122 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Abweichungswertes 120 ein Steuersignal 124 zum Ansteuern des optischen Phasen-Arrays 102 zu erzeugen und an das optische Phasen-Array 102 zu übertragen.The device 112 includes a read-in unit 114 for reading in one of the measuring device 108 generated measuring signal 116 , the intensity distribution or the wavefront of the light signal 104 represents. The reading unit 114 conducts the measuring signal 116 to a comparison unit 118 Next, which is adapted to the measurement signal 116 to compare with a reference signal. As a result of comparison, the comparison unit generates 118 a deviation value 120 , which is a deviation between the measurement signal 116 and represents the reference signal, ie between an actual value and a desired value of the output signal 104 of the optical system 100 , The comparison unit 118 sends the deviation value 120 to a generating unit 122 For example, as an electronic component for controlling a phase profile of the optical phase array 102 is realized. According to one embodiment, the comparison unit 118 trained to the deviation value 120 using an algorithm in the context of a correction method to correct the deviation. The generating unit 122 is designed to be using the deviation value 120 a control signal 124 for driving the optical phase array 102 and to the optical phase array 102 transferred to.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das optische System 100 mit einer optischen Einrichtung 126 ausgeführt, auch optisches Subsystem genannt. Die optische Einrichtung 126 ist ausgebildet, um das Lichtsignal 104 in ein Nutzlichtsignal 128, die eine bestimmte Nutzlichtverteilung repräsentiert, und ein Rückkopplungssignal 130 für den Regelkreislauf zum Regeln des optischen Phasen-Arrays 102 zu teilen, wobei das Rückkopplungssignal 130 durch die optische Einrichtung 126 auf die Messeinrichtung 108 gelenkt wird. Entsprechend ist die Messeinrichtung 108 ausgebildet, um das Messsignal 116 unter Verwendung des Rückkopplungssignals 130 zu erzeugen. Insbesondere ist die optische Einrichtung 126 ausgebildet, um das Rückkopplungssignal 130 derart aus dem Lichtsignal 104 auszukoppeln, dass eine Phasenverteilung des Messsignals 116 im Wesentlichen einer Phasenverteilung des Lichtsignals 104 entspricht.According to this embodiment, the optical system 100 with an optical device 126 executed, also called optical subsystem. The optical device 126 is designed to receive the light signal 104 in a Nutzlichtsignal 128 , which represents a specific useful light distribution, and a feedback signal 130 for the control loop for controlling the optical phase array 102 to share, with the feedback signal 130 through the optical device 126 on the measuring device 108 is steered. Accordingly, the measuring device 108 trained to the measurement signal 116 using the feedback signal 130 to create. In particular, the optical device 126 trained to the feedback signal 130 such from the light signal 104 decouple that a phase distribution of the measurement signal 116 essentially a phase distribution of the light signal 104 equivalent.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Systems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das optische System 100 entspricht im Wesentlichen dem vorangehend anhand von 1 beschriebenen optischen System. Gezeigt ist ein Blockdiagramm einer Erkennung einer Abweichung des Strahlprofils des optischen Phasen-Arrays 102 und einer entsprechenden Korrektur in einer Objekterkennung und Detektorauswertung einer optionalen Detektoreinrichtung 200 des optischen Systems 100, etwa eines Lidar-Sensors. Das optische System 100 umfasst die Sende- und Empfangseinheit, das optische Subsystem für die Signalüberwachung sowie einen elektronischen Regelkreis für die Signalerzeugung und Regelung. Die Detektoreinrichtung 200 ist ausgebildet, um einen von einer Szenerie 202 reflektierten Anteil 204 des von dem optischen Phasen-Array 102 ausgesandten Lichtsignals 104, genauer des durch Aufspaltung des Lichtsignals 104 mittels der optischen Einrichtung 126 erhaltenen Nutzlichtsignals 128, zu detektieren. Hierbei erzeugt die Detektoreinrichtung 200 ein die Szenerie 202 repräsentierendes Detektorsignal 206 und sendet dieses an eine Auswerteeinheit 208 der Vorrichtung 112, die ferner den Abweichungswert 120 von der Vergleichseinheit 118 empfängt. Die Auswerteeinheit 208 ist ausgebildet, um zum Erkennen der Szenerie 202 das Detektorsignal 206 unter Verwendung des Abweichungswertes 120 auszuwerten. 2 shows a schematic representation of an optical system 100 according to an embodiment. The optical system 100 essentially corresponds to the above with reference to 1 described optical system. Shown is a block diagram of a detection of a deviation of the beam profile of the optical phase array 102 and a corresponding correction in an object recognition and detector evaluation of an optional detector device 200 of the optical system 100 , such as a lidar sensor. The optical system 100 includes the transmitting and receiving unit, the optical subsystem for signal monitoring and an electronic control circuit for signal generation and control. The detector device 200 is designed to be one of a scenery 202 reflected proportion 204 of that optical phase array 102 emitted light signal 104 , more precisely, by splitting the light signal 104 by means of the optical device 126 received Nutzlichtsignals 128 to detect. In this case, the detector device generates 200 a the scenery 202 representing detector signal 206 and sends this to an evaluation unit 208 the device 112 and the deviation value 120 from the comparison unit 118 receives. The evaluation unit 208 is trained to recognize the scenery 202 the detector signal 206 using the deviation value 120 evaluate.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Funktionsweise eines Fraunhofer-Aufbaus 300 für die Beobachtung einer Fernfeldintensitätsverteilung, wie sie beispielsweise von der vorangehend anhand der 1 und 2 beschriebenen Messeinrichtung gemessen werden kann. Der in 3 gezeigte Aufbau zeigt beispielsweise einen prinzipiellen Aufbau der vorangehend anhand der 1 und 2 beschriebenen optischen Einrichtung. Der Fraunhofer-Aufbau 300 umfasst eine beugende Struktur 302 zum Beugen eines Lichtstrahls 304. Die beugende Struktur 302 ist in einem Abstand d zu einer Fourier-Linse 306 mit der Brennweite f angeordnet. Eine Brennebene 308 der Fourier-Linse 306 ist durch eine vertikale Linie angedeutet. 3 shows a schematic representation of an operation of a Fraunhofer structure 300 for the observation of a far-field intensity distribution, as described, for example, by the above with reference to 1 and 2 described measuring device can be measured. The in 3 structure shown, for example, shows a basic structure of the above with reference to the 1 and 2 described optical device. The Fraunhofer structure 300 includes a diffractive structure 302 for diffracting a light beam 304 , The diffractive structure 302 is at a distance d to a Fourier lens 306 arranged with the focal length f. A focal plane 308 the Fourier lens 306 is indicated by a vertical line.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Einrichtung 126 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der optischen Einrichtung 126 kann es sich um die vorangehend anhand der 1 bis 3 beschriebene optische Einrichtung handeln. Gezeigt ist ein beispielhafter schematischer Aufbau zur Überwachung der Intensitätsverteilung im Fernfeld des optischen Phasen-Arrays 102, auch Fernfeldintensitätsverteilung genannt. Die optische Einrichtung 126 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel entsprechend dem vorangehend anhand von 3 beschriebenen Prinzip als Fraunhofer-Aufbau zur Durchführung einer optischen Fourier-Transformation realisiert. Hierzu umfasst die optische Einrichtung 126 beispielsweise ein Strahlteilerelement 400 zum Teilen des von dem optischen Phasen-Array 102 ausgesandten Lichtsignals 104 in das Rückkopplungssignal 130 und das Nutzlichtsignal 128 mit der entsprechenden Nutzlichtverteilung. Gegenüber dem Strahlteilerelement 400 ist ein Spiegelelement 402 angeordnet, das ausgebildet ist, um das Rückkopplungssignal 130 auf ein Linsenelement 404, hier eine Fourier-Linse, zu lenken. Das Linsenelement 404 ist ausgebildet, um das Rückkopplungssignal 130 auf die Detektoreinrichtung 200, die sich in der hinteren Brennebene des Linsenelements 404 befindet, zu lenken. 4 shows a schematic representation of an optical device 126 according to an embodiment. In the optical device 126 it may be the preceding one based on the 1 to 3 act described optical device. Shown is an exemplary schematic structure for monitoring the intensity distribution in the far field of the optical phase array 102 , also called far-field intensity distribution. The optical device 126 is according to this embodiment in accordance with the foregoing with reference to 3 described principle realized as a Fraunhofer structure for performing an optical Fourier transform. For this purpose, the optical device includes 126 for example, a beam splitter element 400 for dividing that of the optical phase array 102 emitted light signal 104 in the feedback signal 130 and the Nutzlichtsignal 128 with the corresponding useful light distribution. Opposite the beam splitter element 400 is a mirror element 402 arranged, which is adapted to the feedback signal 130 on a lens element 404 , here a Fourier lens, to steer. The lens element 404 is designed to receive the feedback signal 130 on the detector device 200 located in the back focal plane of the lens element 404 is to steer.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Aufbaus zur Regelung des optischen Phasen-Arrays 102 über Fernfeldmessungen anhand von 4 nochmals mit anderen Worten beschrieben.Hereinafter, an embodiment of a structure for controlling the optical phase array 102 via far field measurements based on 4 again described in other words.

Dem optischen Phasen-Array 102 ist eine optische Komponente, etwa das Strahlteilerelement 400, nachgeschaltet, die einen Teil des emittierten Lichts 104 aus dem Strahlengang auskoppelt. Optional erfolgt der Einsatz des Spiegelelements 402, das eben oder als Freiformfläche ausgebildet sein kann, um Unterschiede in der optischen Weglänge auszugleichen und den Phasenbezug für das Interferenzmuster weitestgehend zu erhalten. Die Erzeugung der Fernfeldverteilung erfolgt mittels einer Fourier-Linse als Linsenelement 404 auf der Detektoreinrichtung 200. Die Position der Nutzlichtverteilung wird beispielsweise mittels einer Kamera bestimmt. Laterale Verschiebungen erfolgen laut dem Verschiebungssatz etwa durch Nachregelung des Phasen-Arrays 102 mit einem linearen Phasenanteil, da

Figure DE102016216711A1_0002
die Fourier-Transformierte bezeichnet.The optical phase array 102 is an optical component, such as the beam splitter element 400 , downstream, which is part of the emitted light 104 decoupled from the beam path. Optionally, the use of the mirror element 402 , which may be flat or formed as a free-form surface to compensate for differences in the optical path length and to obtain the phase reference for the interference pattern as far as possible. The generation of the far field distribution takes place by means of a Fourier lens as a lens element 404 on the detector device 200 , The position of the useful light distribution is determined, for example, by means of a camera. Lateral shifts occur according to the shift rate, for example by readjustment of the phase array 102 with a linear phase component, since
Figure DE102016216711A1_0002
called the Fourier transform.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 zum Ansteuern eines optischen Phasen-Arrays. Das Verfahren 500 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einer vorangehend anhand der 1 bis 4 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Hierbei wird in einem Schritt 510 das von der Messeinrichtung des optischen Systems erzeugte Messsignal eingelesen. Je nach Ausführungsbeispiel repräsentiert das Messsignal eine Intensitätsverteilung, insbesondere eine Fernfeldintensitätsverteilung, oder eine Wellenfront des von dem optischen Phasen-Array ausgesandten Lichts. In einem Schritt 520 wird das Messsignal mit dem Referenzsignal verglichen, um den Abweichungswert zu ermitteln. Schließlich wird in einem Schritt 530 das Steuersignal unter Verwendung des Abweichungswertes erzeugt. 5 shows a flowchart of an embodiment of a method 500 for driving an optical phase array. The procedure 500 For example, in connection with a preceding on the basis of 1 to 4 described device are performed. This is done in one step 510 read in the measurement signal generated by the measuring device of the optical system. Depending on the exemplary embodiment, the measurement signal represents an intensity distribution, in particular a far field intensity distribution, or a wavefront of the light emitted by the optical phase array. In one step 520 the measurement signal is compared with the reference signal to determine the deviation value. Finally, in one step 530 generates the control signal using the deviation value.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Erkennen eines Objekts mittels eines optischen Phasen-Arrays. Das Verfahren 600 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einer vorangehend anhand der 1 bis 4 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Hierbei wird in einem Schritt 610 das von der Messeinrichtung des optischen Systems erzeugte Messsignal sowie das von der Detektoreinrichtung erzeugte Detektorsignal eingelesen. Je nach Ausführungsbeispiel repräsentiert das Messsignal eine Intensitätsverteilung, insbesondere eine Fernfeldintensitätsverteilung, oder eine Wellenfront des von dem optischen Phasen-Array ausgesandten Lichts. In einem Schritt 620 wird das Messsignal mit dem Referenzsignal verglichen, um den Abweichungswert zu ermitteln. Schließlich wird in einem Schritt 630 das Detektorsignal unter Verwendung des Abweichungswertes ausgewertet, um das Objekt zu erkennen. 6 shows a flowchart of an embodiment of a method 600 for recognizing an object by means of an optical phase array. The procedure 600 For example, in connection with a preceding on the basis of 1 to 4 described device are performed. This is done in one step 610 read in the measurement signal generated by the measuring device of the optical system and the detector signal generated by the detector device. Depending on the exemplary embodiment, the measurement signal represents an intensity distribution, in particular a far field intensity distribution, or a wavefront of the light emitted by the optical phase array. In one step 620 the measurement signal is compared with the reference signal to determine the deviation value. Finally, in one step 630 the detector signal is evaluated using the deviation value to detect the object.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes anhand der 1 bis 6 nochmals mit anderen Worten zusammengefasst.Hereinafter, various embodiments of the approach presented here on the basis of 1 to 6 summarized again in other words.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Anteil des vom Phasen-Array 102 emittierten Lichts 104 mittels des Strahlteilerelements 400, etwa eines durchlässigen Spiegels, eines Strahlteilerwürfels oder eines diffraktiven oder holografischen Elements, abgelenkt. Hierbei sollte allerdings auf die Erhaltung einer relativen Phasenverteilung geachtet werden, um eine Beeinflussung der Phasenverteilung durch die Auskopplung zu reduzieren. Die Erhaltung der relativen Phasenverteilung wird beispielsweise durch Verwendung des Spiegelelements 402 ermöglicht. In Abhängigkeit von Apertur und Divergenz des abgestrahlten Lichts 104 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel mittels eines Fraunhofer-Aufbaus, wie er beispielsweise in den 3 und 4 gezeigt ist, eine optische Fourier-Transformation zur Beobachtung der Fernfeldintensitätsverteilung in einer hinteren Brennebene der Fourier-Linse 404 realisiert. Anstelle einer klassischen refraktiven Linse kann auch ein diffraktives oder holografisches Element oder ein Mikrolinsen-Array als Linsenelement 404 eingesetzt werden. Beispielsweise ergeben sich durch die Verwendung eines Mikrolinsen-Arrays weitere Möglichkeiten für die Messung der Wellenfronten und die Bestimmung der Abweichung von der Zielvorgabe, etwa mittels eines Shack-Hartmann-Sensors.According to one embodiment, a portion of the phase array 102 emitted light 104 by means of the beam splitter element 400 , such as a transmissive mirror, a beam splitter cube or a diffractive or holographic element, deflected. In this case, however, care should be taken to maintain a relative phase distribution in order to reduce an influence on the phase distribution by the decoupling. The preservation of the relative phase distribution is achieved, for example, by using the mirror element 402 allows. Depending on the aperture and divergence of the emitted light 104 is according to an embodiment by means of a Fraunhofer structure, as for example in the 3 and 4 4 is an optical Fourier transform for observing the far-field intensity distribution in a back focal plane of the Fourier lens 404 realized. Instead of a classical refractive lens may also be a diffractive or holographic element or a microlens array as a lens element 404 be used. For example, the use of a microlens array results in further possibilities for measuring the wavefronts and determining the deviation from the target, for example by means of a Shack-Hartmann sensor.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Reflexionen, die an Optiken des optischen Systems 100 auftreten, genutzt. Dazu sollte zum einen sichergestellt werden, dass die Reflexionen die Phasenverteilung des ausgesandten Lichtsignals 104 aufrechterhalten. Zum anderen sollte sichergestellt werden, dass die Reflexionen nicht direkt auf das Phasen-Array 102, sondern auf die daneben liegende Detektoreinrichtung 200 treffen. Die Detektoreinrichtung 200 kann beispielsweise als Detektoren-Array realisiert sein.According to a further embodiment reflections are made to optics of the optical system 100 occur, used. For this purpose, it should be ensured on the one hand, that the reflections the phase distribution of the emitted light signal 104 maintained. Second, it should be ensured that the reflections are not directly to the phase array 102 , but on the adjacent detector device 200 to meet. The detector device 200 can be realized for example as a detector array.

Der Vorteil einer Messung der Fernfeldintensität besteht im mathematischen Zusammenhang von Fourier-Transformation und Fraunhofer-Beugung. So kann basierend auf dem vorangehend beschriebenen Fraunhofer-Aufbau für eine Fernfeldmessung eine erforderliche Korrektur in der Phasenverteilung mit verhältnismäßig geringem Aufwand rechnerisch ermittelt werden und beispielsweise die Phasenverteilung mittels eines geeigneten Algorithmus optimiert werden. Beispielsweise wird ein lateraler Versatz einer optischen Zielverteilung, also des optischen Strahls im Fernfeld, gegenüber einem Soll-Zustand durch den hier vorgeschlagenen Regelkreis erkannt und durch einen zusätzlichen linearen Phasenanteil korrigiert. Bei der direkten Bestimmung der Wellenfront, etwa mittels eines Hartmann-Shack-Sensors, erfolgt beispielsweise auch eine lokale Korrektur der Phasenverteilung im optischen Phasen-Array 102, um die gemessenen lokalen Wellenfrontabweichungen zu korrigieren.The advantage of measuring the far-field intensity is the mathematical relationship between Fourier transformation and Fraunhofer diffraction. Thus, based on the above-described Fraunhofer structure for a far-field measurement, a required correction in the phase distribution can be determined mathematically with relatively little effort and, for example, the phase distribution can be optimized by means of a suitable algorithm. By way of example, a lateral offset of an optical target distribution, that is to say the optical beam in the far field, with respect to a desired state is detected by the control loop proposed here and corrected by an additional linear phase component. In the direct determination of the wavefront, for example by means of a Hartmann-Shack sensor, for example, there is also a local correction of the phase distribution in the optical phase array 102 to correct the measured local wavefront deviations.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das optische System 100 zusätzlich eine Detektorkomponente, etwa in Form der Detektoreinrichtung 200, um eine ermittelte Abweichung zwischen Soll- und Ist-Verteilung in einer Datenauswertung auf Detektorseite zu kompensieren.According to a further embodiment, the optical system comprises 100 in addition, a detector component, such as in the form of the detector device 200 in order to compensate for a determined deviation between desired and actual distribution in a data evaluation on the detector side.

Ein wichtiger Unterschied zu typischen Fraunhofer-Aufbauten für diffraktive optische Elemente besteht in der vergleichsweise großen Divergenz und der Kombination aus der Phase der sehr wahrscheinlich gekrümmten Wellenfronten der einzelnen Emitter und der induzierten Phasenverteilung des Phasen-Arrays 102.An important difference to typical Fraunhofer structures for diffractive optical elements consists in the comparatively large divergence and the combination of the phase of the very likely curved wavefronts of the individual emitters and the induced phase distribution of the phase array 102 ,

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims (12)

Verfahren (500) zum Ansteuern eines optischen Phasen-Arrays (102), wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst: Einlesen (510) eines Messsignals (116), das eine Intensitätsverteilung und/oder eine Wellenfront eines von dem optischen Phasen-Array (102) ausgesandten Lichtsignals (104) repräsentiert; Vergleichen (520) des Messsignals (116) mit einem Referenzsignal, um einen Abweichungswert (120) einer Abweichung zwischen dem Messsignal (116) und dem Referenzsignal zu ermitteln; und Erzeugen (530) eines Steuersignals (124) zum Ansteuern des optischen Phasen-Arrays (102) unter Verwendung des Abweichungswertes (120).Procedure ( 500 ) for driving an optical phase array ( 102 ), the process ( 500 ) includes the following steps: reading in ( 510 ) of a measuring signal ( 116 ) having an intensity distribution and / or a wavefront of one of the optical phase array ( 102 ) emitted light signal ( 104 represents; To compare ( 520 ) of the measuring signal ( 116 ) with a reference signal to obtain a deviation value ( 120 ) a deviation between the measuring signal ( 116 ) and the reference signal; and generating ( 530 ) of a control signal ( 124 ) for driving the optical phase array ( 102 ) using the deviation value ( 120 ). Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt des Einlesens (510) ein Signal als das Messsignal (116) eingelesen wird, das eine Intensitätsverteilung des Lichtsignals (104) in einem Fernfeld des optischen Phasen-Arrays (102) repräsentiert.Procedure ( 500 ) according to claim 1, wherein in the step of reading ( 510 ) a signal as the measuring signal ( 116 ) is read, the intensity distribution of the light signal ( 104 ) in a far field of the optical phase array ( 102 ). Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Vergleichens (520) das Messsignal (116) mit einem eine Referenzintensitätsverteilung und/oder eine Referenzwellenfront repräsentierenden Signal als dem Referenzsignal verglichen wird, um einen lateralen Versatz zwischen der durch das Messsignal (116) repräsentierten Intensitätsverteilung und der Referenzintensitätsverteilung und/oder zwischen der durch das Messsignal (116) repräsentierten Wellenfront und der Referenzwellenfront als den Abweichungswert (120) zu ermitteln. Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, wherein in the step of comparing ( 520 ) the measuring signal ( 116 ) is compared with a signal representing a reference intensity distribution and / or a reference wavefront as the reference signal in order to determine a lateral offset between the signal detected by the measurement signal ( 116 ) intensity distribution and the reference intensity distribution and / or between by the measuring signal ( 116 ) and the reference wavefront represented as the deviation value (FIG. 120 ) to investigate. Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Einlesens (510) ein Signal als das Messsignal (116) eingelesen wird, dessen Phasenverteilung im Wesentlichen gleich einer Phasenverteilung des Lichtsignals (104) ist.Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, wherein in the reading-in step ( 510 ) a signal as the measuring signal ( 116 ) whose phase distribution is substantially equal to a phase distribution of the light signal ( 104 ). Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Erzeugens (530) das Steuersignal (124) erzeugt wird, um die Abweichung zu korrigieren.Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, wherein in the step of generating ( 530 ) the control signal ( 124 ) is generated to correct the deviation. Verfahren (600) zum Erkennen eines Objekts (202) mittels eines optischen Phasen-Arrays (102), wobei das Verfahren (600) folgende Schritte umfasst: Einlesen (610) eines Messsignals (116), das eine Intensitätsverteilung und/oder eine Wellenfront eines von dem optischen Phasen-Array (102) ausgesandten Lichtsignals (104) repräsentiert, und eines Detektorsignals (206), das einen durch das Objekt (202) reflektierten Anteil (204) des Lichtsignals (104) repräsentiert; Vergleichen (620) des Messsignals (116) mit einem Referenzsignal, um einen Abweichungswert (120) einer Abweichung zwischen dem Messsignal (116) und dem Referenzsignal zu ermitteln; und Auswerten (630) des Detektorsignals (206) unter Verwendung des Abweichungswertes (120), um das Objekt (202) zu erkennen.Procedure ( 600 ) for recognizing an object ( 202 ) by means of an optical phase array ( 102 ), the process ( 600 ) includes the following steps: reading in ( 610 ) of a measuring signal ( 116 ) having an intensity distribution and / or a wavefront of one of the optical phase array ( 102 ) emitted light signal ( 104 ) and a detector signal ( 206 ), the one through the object ( 202 ) reflected proportion ( 204 ) of the light signal ( 104 represents; To compare ( 620 ) of the measuring signal ( 116 ) with a reference signal to obtain a deviation value ( 120 ) a deviation between the measuring signal ( 116 ) and the reference signal; and evaluation ( 630 ) of the detector signal ( 206 ) using the deviation value ( 120 ) to the object ( 202 ) to recognize. Vorrichtung (112) mit Einheiten (114, 118, 122; 208), die ausgebildet sind, um das Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder das Verfahren (600) gemäß Anspruch 6 auszuführen und/oder anzusteuern.Contraption ( 112 ) with units ( 114 . 118 . 122 ; 208 ), which are adapted to the process ( 500 ) according to one of claims 1 to 5 and / or the method ( 600 ) according to claim 6 execute and / or to control. Optisches System (100) mit folgenden Merkmalen: einem optischen Phasen-Array (102) zum Aussenden eines Lichtsignals (104); einer Messeinrichtung (108) zum Messen einer Intensitätsverteilung und/oder einer Wellenfront des Lichtsignals (104); und einer Vorrichtung (112) gemäß Anspruch 7.Optical system ( 100 ) having the following features: an optical phase array ( 102 ) for emitting a light signal ( 104 ); a measuring device ( 108 ) for measuring an intensity distribution and / or a wavefront of the light signal ( 104 ); and a device ( 112 ) according to claim 7. Optisches System (100) gemäß Anspruch 8, mit einer optischen Einrichtung (126) zum Auskoppeln eines Rückkopplungssignals (130) aus dem Lichtsignal (104), wobei die optische Einrichtung (126) ausgebildet ist, um das Rückkopplungssignal (130) auf die Messeinrichtung (108) zu lenken, wobei die Messeinrichtung (108) ausgebildet ist, um die Intensitätsverteilung und/oder die Wellenfront unter Verwendung des Rückkopplungssignals (130) zu messen.Optical system ( 100 ) according to claim 8, comprising an optical device ( 126 ) for coupling out a feedback signal ( 130 ) from the light signal ( 104 ), the optical device ( 126 ) is adapted to the feedback signal ( 130 ) on the measuring device ( 108 ), the measuring device ( 108 ) is adapted to the intensity distribution and / or the wavefront using the feedback signal ( 130 ) to eat. Optisches System (100) gemäß Anspruch 9, bei dem die optische Einrichtung (126) zumindest ein Strahlteilerelement (400) und/oder zumindest ein Spiegelelement (402) und/oder zumindest ein Linsenelement (404) aufweist.Optical system ( 100 ) according to claim 9, wherein the optical device ( 126 ) at least one beam splitter element ( 400 ) and / or at least one mirror element ( 402 ) and / or at least one lens element ( 404 ) having. Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder das Verfahren (600) gemäß Anspruch 6 auszuführen und/oder anzusteuern. Computer program that is adapted to the procedure ( 500 ) according to one of claims 1 to 5 and / or the method ( 600 ) according to claim 6 execute and / or to control. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.A machine readable storage medium storing the computer program of claim 11.
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