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
A method for driving an optical phase array, method for detecting an object by means of an optical phase array and optical system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016216711A1 DE102016216711A1 DE102016216711.1A DE102016216711A DE102016216711A1 DE 102016216711 A1 DE102016216711 A1 DE 102016216711A1 DE 102016216711 A DE102016216711 A DE 102016216711A DE 102016216711 A1 DE102016216711 A1 DE 102016216711A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- signal
- optical
- phase array
- measuring
- optical phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
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; undThe 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:
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.
Die Vorrichtung
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das optische System
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Aufbaus zur Regelung des optischen Phasen-Arrays
Dem optischen Phasen-Array
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes anhand der
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Anteil des vom Phasen-Array
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Reflexionen, die an Optiken des optischen Systems
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
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das optische System
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
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)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016216711.1A DE102016216711A1 (en) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | A method for driving an optical phase array, method for detecting an object by means of an optical phase array and optical system |
IT102017000096081A IT201700096081A1 (en) | 2016-09-05 | 2017-08-25 | Process for controlling an arrangement of optical phases, a method for detecting an object by means of said optical phase arrangement and optical system |
FR1758087A FR3055745B1 (en) | 2016-09-05 | 2017-09-01 | METHOD FOR CONTROLLING AN OPTICAL PHASE NETWORK AND METHOD FOR RECOGNIZING AN OBJECT USING SUCH A NETWORK AS WELL AS OPTICAL SYSTEM |
CN201710785386.5A CN107797102B (en) | 2016-09-05 | 2017-09-04 | Method for controlling optical phased array, method for identifying object and optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016216711.1A DE102016216711A1 (en) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | A method for driving an optical phase array, method for detecting an object by means of an optical phase array and optical system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016216711A1 true DE102016216711A1 (en) | 2018-03-08 |
Family
ID=61197941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016216711.1A Pending DE102016216711A1 (en) | 2016-09-05 | 2016-09-05 | A method for driving an optical phase array, method for detecting an object by means of an optical phase array and optical system |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107797102B (en) |
DE (1) | DE102016216711A1 (en) |
FR (1) | FR3055745B1 (en) |
IT (1) | IT201700096081A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100232007A1 (en) | 2007-01-24 | 2010-09-16 | Raytheon Company | Linear adaptive optics system in low power beam path and method |
US20160139266A1 (en) | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Juan C. Montoya | Methods and apparatus for phased array imaging |
US20160216370A1 (en) | 2015-01-23 | 2016-07-28 | Raytheon Company | Optical phased array focus control for active illuminated swir range selection |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW550377B (en) * | 2000-02-23 | 2003-09-01 | Zeiss Stiftung | Apparatus for wave-front detection |
US6872960B2 (en) * | 2001-04-18 | 2005-03-29 | Raytheon Company | Robust infrared countermeasure system and method |
NL2011580A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-08 | Asml Netherlands Bv | Method and apparatus for generating radiation. |
JP6363619B2 (en) * | 2013-01-08 | 2018-07-25 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | Optical phased array |
CN103645564B (en) * | 2013-12-18 | 2015-08-05 | 重庆大学 | The full light degeneration factor of two dimension for optical image security |
-
2016
- 2016-09-05 DE DE102016216711.1A patent/DE102016216711A1/en active Pending
-
2017
- 2017-08-25 IT IT102017000096081A patent/IT201700096081A1/en unknown
- 2017-09-01 FR FR1758087A patent/FR3055745B1/en active Active
- 2017-09-04 CN CN201710785386.5A patent/CN107797102B/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100232007A1 (en) | 2007-01-24 | 2010-09-16 | Raytheon Company | Linear adaptive optics system in low power beam path and method |
US20160139266A1 (en) | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Juan C. Montoya | Methods and apparatus for phased array imaging |
US20160216370A1 (en) | 2015-01-23 | 2016-07-28 | Raytheon Company | Optical phased array focus control for active illuminated swir range selection |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT201700096081A1 (en) | 2019-02-25 |
CN107797102A (en) | 2018-03-13 |
FR3055745A1 (en) | 2018-03-09 |
CN107797102B (en) | 2023-11-17 |
FR3055745B1 (en) | 2023-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3097537B1 (en) | Method and controller for detecting a change of yaw angle of a vehicle-mounted stereo video system | |
DE602004008111T2 (en) | OPTICAL MEASUREMENT SYSTEM | |
DE102012205448B4 (en) | Method and apparatus for an object detection system using two modulated light sources | |
DE102017200562A1 (en) | OBJECT DETECTION INTEGRATION DEVICE AND OBJECT DETECTION INTEGRATION METHOD | |
DE102015214116A1 (en) | A method and apparatus for estimating a gaze direction of a vehicle occupant, method and apparatus for determining a vehicle occupant specific headmovement gain parameter, and method and apparatus for gaze estimating a vehicle occupant | |
WO2018006897A1 (en) | Rapid image correction method for a simplified adaptive optical system | |
WO2019101774A1 (en) | Method and device for ascertaining an installation angle between a roadway on which a vehicle travels and a detection direction of a measurement or radar sensor | |
DE112018006164T5 (en) | VISUAL DIRECTION CALIBRATION DEVICE, VISUAL DIRECTION CALIBRATION PROCEDURE, AND VISUAL DIRECTION CALIBRATION PROGRAM | |
DE102018206777A1 (en) | Depth evaluation for locating a vehicle occupant in a vehicle interior | |
DE102006055070B4 (en) | Method and device for interferometrically measuring a shape of a test object | |
DE102006007991A1 (en) | Method for measuring a distribution of the optical phase | |
WO2009132761A1 (en) | Range measurement system | |
US20190310374A1 (en) | Machine vision method and system | |
DE102019210999A1 (en) | Device and method for the scanning distance determination of an object | |
DE102016216711A1 (en) | A method for driving an optical phase array, method for detecting an object by means of an optical phase array and optical system | |
CH697319B1 (en) | Method and apparatus for geometric calibration of optoelectronic measuring cameras. | |
WO2017060296A2 (en) | Method and device for beam analysis | |
DE102017215976A1 (en) | Method and device for measuring a laser beam | |
DE102014114864B4 (en) | Method and apparatus for determining a lateral offset of a pattern on a substrate relative to a desired position | |
DE102018005903A1 (en) | Optical system, optical device, computer program product and measurement method | |
DE112010005765T5 (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
DE112021003343T5 (en) | IMAGE DISPLAY DEVICE AND IMAGE DISPLAY METHOD | |
DE102016204654A1 (en) | Device and method for self-motion estimation for a motor vehicle | |
DE102016211310B3 (en) | DEVICE FOR MEASURING A BERRATION, PICTURE SYSTEMS AND METHOD FOR MEASURING A BERRATION | |
DE102018219420A1 (en) | Method and device for determining a distance from at least one object in the surroundings of a vehicle using a laser unit and a camera unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed |