CN106546992A - 用于检测在检测区域中的物体的装置和方法 - Google Patents

用于检测在检测区域中的物体的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106546992A
CN106546992A CN201610825918.9A CN201610825918A CN106546992A CN 106546992 A CN106546992 A CN 106546992A CN 201610825918 A CN201610825918 A CN 201610825918A CN 106546992 A CN106546992 A CN 106546992A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiation
scanning
detection zone
equipment
laser
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
Application number
CN201610825918.9A
Other languages
English (en)
Inventor
乌尔里希·霍夫曼
托马斯·冯·万托霍
克里斯汀·马拉斯
弗兰克·森杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of CN106546992A publication Critical patent/CN106546992A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • 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
    • 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
    • G01S17/04—Systems determining the presence of a target
    • 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
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • 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
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • 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
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • 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
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

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 Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及用于检测在检测区域(2)中的物体(1)的装置，其具有辐射设备(3，3a，8)，用于发出电磁扫描电子束(4)进入至少一部分检测区域中；具有用于调制扫描电子束(4)的设备(5)；同时还具有检测设备(6)，用于检测来自检测区域(2)的至少一部分的反射辐射(7)；并具有用于依靠扫描电子束(4)的调制估算被检测的反射辐射(7)的时间响应的设备(10)。根据本发明，人们可想到包含辐射源(3a、)的辐射设备(3，3a，8，9)，所述辐射源(3a)辐射漫射设备(8)，所述漫射设备(8)将所述辐射至少部分地散射到检测区域(2)中，以能够应用尽可能强大的激光作为光源而不会对人的眼睛安全或一般安全造成危害。

Description

用于检测在检测区域中的物体的装置和方法
技术领域
本发明涉及物理和电技术领域，可以应用于其中没有直接物理相互作用且以不接触的方式对不同距离处的物体进行检测的所有领域。
背景技术
本发明例如可应用于机动车辆技术领域中，但也应用于其他运输工具中，诸如飞机和船舶，其中关于各运输工具附近的物体的信息是重要的，因此应该当操作这类运输工具时获得所述信息。此外，为了检测接近的人或运输工具，本发明也可用于建筑物和资产的监视。
本发明具体涉及同时具有辐射设备和用于检测反射辐射的检测设备的装置。
从当前技术水平的各种实例基本上已知这样的装置。雷达和激光雷达系统——其也能够测量检测区域中的物体离系统中各位置的距离，以及进行对环境的三维采集(检测)——被认为属于这种实例。
这种类型的激光雷达系统通常使用激光作为辐射源。对于激光雷达系统(激光雷达＝光探测和测距)，激光被用于照亮待被检测的物体，其中检测向后散散或反射的光并从信号的飞行时间(光传播时间)计算距离。也可以应用强度可调制激光——其根据关于振幅调制或脉冲分布的周期函数进行操作——代替各单个激光脉冲，其中关于相位偏移，将反射信号与发射信号进行比较，并由此确定飞行时间(到达时间)差。在此，为了实现足够的检测精确度，需要能选择足够高的调制频率。
相应的激光雷达方案也已从专利文献中已知。因此例如美国专利文件US 8072581B1公开了一种专门用于测量距离的激光雷达系统。用于激光雷达的激光系统的偏转光学从美国专利文件US 5006 721 A中已知，其中这种系统能够扫描物体的表面。
能够进行物体的位置检测和速度测量的具有CO2激光的激光雷达系统从美国专利文件US 3 811 774中已知。
力求通过专项评估(special evaluation)改进信噪比的激光雷达系统从美国专利文件US 2013/0250273 A1中已知。
激光雷达系统——其能够通过将发射的激光电子束镜面反射到或反射到不同的方向来检测宽立体角(wide solid angle)区域中的物体和能够对反射信号进行局部解析检测——从欧洲专利申请EP 2 124 069 A1中已知。
最后，US 3 360 793主要代表了应用于航空的激光雷达系统。
在此，所有已知系统的共同之处是，应用激光作为辐射源。这是特别重要的，因为用这类系统对物体进行检测的最大距离取决于被该物体反射并被接收反射信号的光学器件检测的总信号强度。另外，所述强度取决于待被检测物体的表面反射率。在所有情况下，由于良好的聚焦，即使在一个很大的距离上，利用激光的辐射仍具有高的辐射和反射强度。
然而，当使用这种激光雷达系统时，在限制所发射的辐射的激光强度方面，特别地，必须考虑的是人的安全性，尤其是对眼睛的保护。由于对于例如放大传感器或聚焦光学器件的建造空间受限，即使使用对反射信号的检测，这也只能部分地通过放大传感器补偿。而且，反射信号的检测应该以局部解析的方式来实现，这是为什么用于部分立体角(part-solid-angles)的选择性检测的扫描器通常用在接收器侧，其中这些扫描器的建造尺寸同样地受限。
发明内容
因此，在当前技术水平的背景下，本发明的目的是提供对被检测物体具有尽可能大的范围和局部分辨率的检测系统，同时考虑到人的安全和具有小的安装空间。
所述目的根据本发明的权利要求1的关于装置的特征来实现。权利要求13限定了用于实现所述目的的方法。各自的从属权利要求限定了本发明的示例性实施方式。
相应地，本发明涉及用于检测在检测区域中的物体的装置，其具有辐射设备，用于发出至少一种电磁扫描电子束进入至少一部分所述检测区域中；具有用于调制扫描电子束的设备；以及还具有检测设备，用于检测来自至少一部分所述检测区域的反射辐射，和具有依靠所述扫描电子束的调制评估被检测的反射辐射的时间响应的设备。
具体地，所述目的通过所述辐射设备和提供单独的照明辐射设备实现，其中所述辐射设备包含至少一个激光光源形式的辐射源，其辐射一漫射设备，使辐射散射至少部分地散射进入到检测区域中，所述照明辐射设备同样包含激光光源，所述激光光源的光在漫射设备上散射，其中所述漫射设备包括具有光致发光物质的层，并被设置在光电子束器壳体中。
所述的实施方案具有的一方面的效果为，可使用具有高输出功率和良好聚焦能力的激光作为辐射源。单色激光通过漫射设备转变成至少部分地不相干的、具有不同波长的光电子束的混合光。散射的二次光的波长区取决于入射的辐射波长和漫射设备的材料。散射光(二次光)首先具有显著减少的对生物尤其是人的眼睛的危害，通过这，因此可以在高光强度下操作。这类光源在汽车领域是已知的，其中，在大功率的汽车前灯情况下，蓝色或紫色的激光用于照亮磷盘，所述磷盘将光在向前的方向散射并转变成可见光谱范围内的白色或黄色的混合光。辐射激光在向前的方向上，即在入射的辐射方向上的散射足够充足并紧密成束，从而物体例如车辆的照明仍可能达到几百米的距离并且对于用于检测的反射光强度可利用相对较小的传感器。
因此通过所提出的装置可提供与其他可获得的辐射源相比非常高的照明强度，所述装置具有低的空间要求和有限的技术上的努力，其中同时确保了在检测区域中的生物体的眼睛安全和其他安全。在此，可可使用具有磷化合物，特别是具有荧光物质的反射漫射盘，来替代利用透明的漫射设备的向前的散射。所述辐射设备可设置在光电子束器壳体(在更具体的例子中，为车辆的前灯壳体)中或其上，或所述辐射设备的光可通过一个或多个光导纤维被引入光电子束器壳体中。所述照明辐射设备——其在机动车情况下，可用于普通的路径照明——也可设置在前灯壳体中并且也可设置在壳体外部，其中当其设置在壳体外部时，这种光之后也可通过一个或多个光导纤维引入至前灯壳体中并进一步至漫射设备。如果激光光源中的一个或两个激光光源都设置在前灯壳体内部，那么各自的电子激活设备可设置在壳体的外部。
本发明的示例性实施例可想到，将辐射设备配置为用于通过扫描电子束对检测区域中的一个或若干个部分区域进行选择性照明。通过这样，所述扫描电子束可顺序扫过检测区域的立体角的不同区域，在各情况下测量其反射辐射。因此如果用于反射辐射的检测器连接到用于所述扫描电子束的偏转设备，可依靠立体角片区来检测所述反射强度，并且对该强度进行估算，由此可对被检测物体进行标注并用从所述装置的位置看该物体所位于的立体角进行证实。
人们也可想到，将辐射设备用以下方式进行控制：其有针对性地辐射并专门辐射检测区域的一个或多个部分区域。如果扫描电子束成束到足够的程度，那么可利用期望的分辨率有针对性地扫描所述检测区域的立体角，其中通过检测器检测反射信息兼检测区域中各自的扫描的立体角信息并将其存储，以获得检测区域的三维影像。在此，除了立体角信息，所述辐射源，特别是激光光源在扫描期间被调制，也是为了通过飞行时间(到达时间)的测量，来确定各自到所述装置的距离。在此，代替单个激光光源，可同时应用能照亮漫射设备不同位置的多个激光，其中出现多个独立的扫描电子束，并且为了并行化它们也可有不同缺陷，以加快扫描程序。
人们也可进一步想到，将驱动影响扫描光电子束的偏转或反射的光学部件的MEMS扫描器设置到例如辐射设备。所述扫描电子束的方向可通过MEMS扫描器(微电磁系统)控制，其中这种扫描器可包含一个或多个可控的用于电子束偏转的微镜。这样的MEMS扫描器可例如在辐射源/激光和漫射设备之间提供，但基本上也可在从辐射源来看漫射设备的后面提供。
在辐射源和漫射设备之间应用MEMS扫描器的优点在于，在该区域中的辐射以明显更大更窄的程度聚焦，因此可以较小的方式选择所述扫描器的构造尺寸。
照明辐射源也可利用可操纵镜子直接将其光电子束照射到镜子设备上，特别是MEMS扫描器上，特别是也能反射扫描电子束的同一扫描设备上。通过这，能有针对性地操纵所述照明电子束，以例如在照明时抹去被检测的物体，或实现期望的照明电子束的强度分布。
人们也可进一步想到以下述方式对检测设备进行控制：它有针对性地专门地检测来自检测区域的一个或多个部分区域的反射辐射。在这种情况下，所述检测设备可检测开始进行反射的立体角区域，其中通过测量飞行时间(到达时间)并通过与扫描电子束的调制进行比较，可同时确定反射物体的距离。因此如果在扫描程序中针对所述立体角，同时地或逐渐地照亮整个检测区域，那么所述检测设备其本身由于其局部分辨率，可将方向和距离赋予被检测物体。
通过MEMS扫描器，可控制用于此的所述检测设备，以进行检测区域的部分区域的选择。
所述检测设备可主要也包含检测器阵列，其并行操作，这是所有实施例的情况。
此外，人们也可想到以下辐射设备，其发出可见光形式的扫描电子束，并且其为光电子束器的(具体实施例中，为前灯的)一部分。因此，已知的大功率的激光电子束器(前灯)——其例如具有磷漫射盘，这是已知的——可被同时应用于汽车领域中以照亮周围环境并检测在检测区域中的物体。激光的脉冲和调制具有这样的高频率：人眼感觉到所述光是连续的。
然而，人们也可想到，辐射红外光形式的扫描电子束的辐射设备。
而且，人们也可想到，发出在可见波长区中的光电子束——与扫描电子束无关——的辐射设备，并且该光电子束是可控的，进一步而言，特别是可通过MEMS控制。因此，所述扫描电子束可与用于照亮车辆周围环境的电子束相同，因此可被应用于实现前灯的实际目的，但所述扫描电子束也可独立于这种电子束而使用。然而，在这两种情况下，如果当照亮车辆的周围环境时检测所述检测区域中的物体，则对物体进行检测的区域可从照明中排除。当照明电子束与扫描电子束相同，这是特别简单的情况，因此两者都可通过扫描器控制。结果，对其中已检测迎面而来的车辆或迎面而来的人的立体角区域，可以这种方式从照明中排除，以避免炫目。然而，人们也可想到，照明电子束和扫描电子束可通过MEMS设备彼此独立地控制，这一方面是为了检测在检测区域中的物体，另一方面是为了能够以单独的方式控制检测区域的照明。
除了为一种或多种激光形式的激光设备外，辐射源，例如也可被设计为激光二极管或发光二极管。
此外，人们可想到包含层的漫射设备，特别是部分透明的固体物质层，其包含光致发光材料，特别是磷和/或一种或多种磷化合物。然而，其也可主要应用固体物质层同时使用其他元素，或者也可在两个透明盘之间应用气体层，以及在所述透明盘之间应用液体层或凝胶层，作为漫射设备。
除了所述类型的装置外，本发明也涉及用于检测在检测区域中的物体的方法：通过辐射设备发射电磁扫描电子束到至少部分的检测区域中；和通过检测设备检测来自至少部分所述检测区域的反射辐射；和调制扫描电子束；以及依靠扫描电子束的调制估算被检测的反射辐射的时间响应，其中漫射设备通过辐射设备的一个辐射源来辐射，并且所述辐射被至少部分地散射到所述检测区域中。
在此，人们可以想到，通过控制扫描电子束，对检测区域的各部分区域，有针对性地依次进行辐射，并通过检测设备同时检测辐射的反射。
然而，替代地或另外地，人们可想到，通过扫描电子束辐射检测区域，并且通过控制检测聚焦由检测设备有方向选择性地同时检测来自检测区域的辐射的反射。
附图说明
下文通过附图中的具体实施例表示本发明并对本发明进行说明。本文中，所示附图为：
图1为用于检测在检测区域中的物体的具有辐射设备和检测设备的装置的示意图。
图2为在其中辐射设备包括用于控制扫描电子束方向的扫描器的装置示意图，和
图3为在其中检测设备包括用于控制检测聚焦的扫描器的装置示意图。
具体实施方式
图1显示了检测物体1例如人或物的装置，其中该装置可被装入例如机动车的前灯中或平行于前灯进行操作。所述装置包括辐射设备3，其可非常类似于激光前灯进行构造，具有激光光源3a，瞄准仪11，以及由透明材料组成并包含磷化合物的漫射盘8。来自激光光源3a的激光通过漫射盘8散射，并转变成不同波长的光的混合物。因此，在适当混合的情况下，所述光呈现白色或黄白色并主要在扫描电子束4的向前方向被散射。由于散射，大部分的光失去了它的一致性和其他的激光特性，从而在漫射盘8之后，较大程度地确保了生物体眼睛的安全，即，例如与电子束接触的人眼不会暴露于任何实际危险中。
如果用设置在前灯外部的激光光源3a′代替激光光源3a以直接的方式向漫射设备8辐射，然后激光光线4′通过一个或多个光导纤维21引导进入前灯(光电子束器)外壳中并至漫射设备上。通过此方式节省了前灯中的空间并减少了热负荷。
由于选择具有激光设备3a和漫射盘8的辐射源，作为激光使用的结果，可应用高的光强度，并且这些高的光强度使得扫描电子束4具有很大的范围。并且，为了实现主要为平行的、非聚焦的电子束或聚焦到限定距离的电子束，光可被透镜12衍射或折射。
通过控制设备5激活激光光源3a，所述控制设备5可同时地调制所述激光光源。在此，通过时间周期函数的方式，例如正弦函数或能形成实际激光脉冲的包络曲线(enveloping curve)的整流函数，来寻求调制。
物体1，例如可为人或道路上的交通障碍物，当其被扫描电子束4击中/照亮时，在所有的方向反射光，其中一部分向后散射并反射的光7到达检测器6a。在这之前所述光通过会聚透镜13，所述会聚透镜13能将所述光聚焦到检测器表面上。
由于所反射的光从物体在不同方向辐射出，光强度非常小，因此在照明光强度不足够的情况下必须以大的方式设计检测器，以填满(fill out)来自物体1的尽可能大的立体角。如果选择激光光源3a用于照明——同在本案中一样，则相对小的检测器6a是足够的，这种检测器例如正像激光光源3a一样可容纳在光电子束器例如汽车前灯的外壳内。
扫描光电子束4的调制也发生在向后反射的光电子束7中，并在处理设备6中被分析。在共同时间基础上，将其与扫描电子束4的调制进行比较，从而可以确定发射出的光电子束和反射的光电子束之间的相位偏移，并将该相位偏移转化成光电子束的飞行时间(到达时间)信息。在速度已知的情况下，从飞行时间(到达时间)可计算出从物体1到具有激光光源3a和检测设备6a的所述装置的距离。
基本上，用于调制扫描光电子束和相对于调制和相位偏移分析反射光电子束的系统以所谓的激光雷达系统的形式已知。
然而这样的系统通常利用激光电子束操作，因此存在关于人眼的安全的危险。如果激光强度降低到这些健康危害变得无害的程度，那么这种已知的系统不再被应用到长距离的距离测量，特别是在道路交通中。
还要指出的是，替代包含磷的固定盘，漫射设备8也可包含气体层或液体层，所述气体层或液体层被设置在两个透明盘之间并包含磷或磷化合物。
除了测定相位偏移的调制设备和处理设备6之外，控制和处理设备5，6，还包含编码设备14，该编码设备以下述方式激活激光光源3a：使得扫描电子束4包含编码的信息。这例如可通过物体1捕捉扫描电子束4进行分析和编码。可以这种方式将识别号形式的识别赋予到所述装置，因此可在物体1处确定对迎面而来的车辆的识别，例如交通参与者/汽车/机动车。编码也可转变成其他信息，例如所述装置所连接的车辆的大小或速度，从而通过扫描电子束4，迎面而来的车辆获得对于具有所述装置的车辆以何速度向其移动的信息。
通常，除了物体1位于检测区域2中并至少部分地反射扫描电子束4的的信息外，关于物体1的更多精确的位置信息是期望的。可以利用以上描述的简单系统确定所述物体1到所述装置的距离。然而，关于物体1位于其中的立体角区域的信息也是期望获得的。
图2显示了一装置，其中辐射源3包括扫描器9，其以一维或二维方式使得扫描电子束4对齐，并因此实现检测区域2的立体角区域的选择性照明。
所述扫描电子束4的扫描运动通过箭头15，16表示。通过控制设备5激活扫描器9，所述扫描器9例如可通过MEMS设备控制的一个或多个微镜形成。由于这样，所述控制设备5具有关于当前被照亮的检测区域2的立体角区域的信息，并且在每个时间点都是这种情况。如果反射的光电子束7返回到检测设备6a，则这对应于当前被照亮的立体角区域包含被检测物体1的信息，所述被检测物体1反射扫描光电子束4。以此种方式，随着时间的推移，扫描器9可扫描全部的检测区域2，并且关于在各种情况下物体1是否存在于立体角片区(segment)中的信息——在此情况下为离所述装置的距离——可赋予到全部的立体角片区中。
在此不需要移走检测设备6a，即它可以设置为，随时检测来自全部检测区域2的反射光。
如果一旦所述装置定位了立体角片区中的物体1，为了例如不进一步炫花在此情况下位于该片区中的人，那么它可跳过这一立体角区域进一步扫描。当扫描电子束4除了扫描也用于照亮环境，例如车辆时，这具有特殊的意义。
然而车辆前灯的照明电子束也可独立于所述装置而操作，其中辐射设备3a，8可直接连接到前灯。两个独立的电子束可通过漫射设备8散射，各自独立地扫描扫描区域，其中第一电子束是扫描电子束4，第二电子束是照明电子束。这两个电子束可通过共同的激光光源3a产生，或通过两平行的激光光源产生。
照明电子束22例如可通过激光光源20以光导纤维或光导纤维束的方式产生，所述激光光源20设置在前灯壳体23的外部并被引导进入前灯壳体23中并在此引导到漫射设备8。
如果在检测区域中已标注物体1，那么其所位于的立体角片区可被扫描电子束以及照明电子束在扫描时跳过。
图3示出了在其中通过辐射设备3a照亮检测区域2的装置。扫描电子束4例如可以下述方式扩宽：它同时地照亮扫描区域中的更大的立体角区域。如果物体1位于检测区域2中，当检测设备的可变聚焦区域通过扫描设备10扫过物体1的位置时，那么通过物体1以反射电子束7的形式反射的光当时被反射回检测设备6上并被检测到。因此对物体1检测的前提条件是其同时被照亮并位于检测器6a的聚焦区域中。检测器6a是检测设备的一部分，所述检测设备也包括为由MEMS驱动的一个或多个微镜形式的一维或二维扫描器10。所述检测区域2以下述方式被扫描器扫描：检测器6a顺序地标注来自检测区域2不同位置的光。
替代扩宽所述检测区域，辐射源3a的扫描电子束4也可以下述方式被控制：它以高速扫描所述检测区域。该扫描速度例如可远远高于改变检测设备6的聚焦区域的扫描速度，因此，在所有情况下，均可以确保在检测设备的聚焦区域停留在检测区域2中的物体上的时间段内，该物体至少被扫描电子束4照亮一次。
如果通过检测器6a检测反射光，那么可通过扫描器10的同时假定的位置确定物体1所位于的立体角片区。
通过反射光电子束7和发射的扫描电子束4的相位比较可同时确定物体1到所述装置的距离，并由此提供了物体1的三维位置估算。各处理发生在处理设备5，6中。为此目的，将扫描设备10连接到处理设备5。
可提供用于照明电子束22的激光光源20，其平行于用于扫描电子束的辐射设备3a。两个电子束4，22可在漫射设备8中以交替的方式或同时地发生散射。一个或两个辐射设备3a，20可设置在前灯壳体的内部或外部，其中，在设置在前灯壳体外部的情况下，可提供一个或多个光导纤维，用于将辐射传输到前灯壳体中并到达漫射设备8。
通过本发明的装置和描述的方法，也可以对很大距离处的物体的位置进行三维估算，而不需要必须使用游离的强的激光电子束，所述很大距离处例如道路交通中，距离车辆几百米处。所述装置可以类似的方式与用于建筑物监视的照明灯，或与探照灯，或与应用于航空或海上运输的聚光灯/前灯，进行连接。

Claims (16)

1.用于检测在检测区域(2)中的物体(1)的装置，其具有辐射设备(3，3a，8)，用于发出至少一种电磁扫描电子束(4)进入至少一部分所述检测区域；用于调制扫描电子束(4)的设备(5)；检测设备(6)，用于检测来自至少一部分所述检测区域(2)的反射辐射(7)；和用于依靠扫描电子束(4)的调制估算被检测的反射辐射(7)的时间响应的设备(10)，
其特征在于，所述辐射设备(3，3a，8，9)包括至少一个激光光源形式的辐射源(3a)，其辐射漫射设备(8)，所述漫射设备(8)将所述辐射至少部分地散射到所述检测区域(2)中；并提供了单独的照明辐射设备(20)，其同样包含一激光光源，所述激光光源的光在所述漫射设备(8)上散射，其中所述漫射设备包括具有光致发光物质的层并被设置在光电子束器壳体(23)中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射设备(3，3a，8)被设置为，通过所述扫描电子束(4)选择性照亮所述检测区域(2)的一个或多个部分区域。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述辐射设备(3，3a，8，9)以下述方式进行控制：它有针对性地专门地辐射所述检测区域(2)的一个或多个部分区域。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，驱动影响所述扫描光电子束(4)的偏转或反射的光学元件的MEMS扫描器(9)被设置到辐射设备(3，3a，8，9)。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于，所述检测设备(6，6a，10)被配置为，用于选择性检测来自所述检测区域(2)的一个或多个部分区域的反射辐射。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述检测设备(6，6a，10)以下述方式进行控制：它有针对性地专门地检测来自所述检测区域(2)的一个或多个部分区域的反射辐射(7)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述检测设备(6，6a 10)通过MEMS扫描器(9)进行控制，以对所述检测区域(2)的部分区域进行选择。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述辐射设备(3，3a，8，9)辐射可见光形式的所述扫描电子束(4)，并且所述辐射设备(3，3a，8，9)是光电子束器的一部分。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述辐射设备(3，3a，8，91)发出红外光形式的所述扫描光电子束(4)。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，独立于所述扫描电子束(4)，所述辐射设备(3，3a，8，9)发出在可见波长区的光电子束，该光电子束特别是可控的，更特别是通过MEMS进行控制。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述辐射设备(3，3a，8，9)包括激光设备(3a)，特别为激光二极管。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述漫射设备(8)包含层，特别为部分透明的固体物质层，其包含光致发光物质，特别为磷和/或一种或多种磷化合物。
13.一种检测在检测区域(2)中的物体(1)的方法，其通过辐射设备(3，3a，8，9)发射电磁扫描电子束(4)进入所述检测区域(2)的至少一部分中；通过检测设备(6，6a，10)检测来自所述检测区域的至少一部分的反射辐射；调制所述扫描电子束(4)；以及依赖所述扫描电子束的调制估算被检测的反射辐射(7)的时间响应，
其中通过所述辐射设备(3，3a，8，9)的一个辐射源(3a)辐射漫射设备(8)，所述辐射至少部分地散射进入到所述检测区域(2)中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过控制所述扫描电子束(4)对所述检测区域(2)的部分区域有针对性地依次进行辐射，并且辐射的反射同时被所述检测设备(6，6a，10)检测到。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，通过所述扫描电子束(4)辐射所述检测区域(2)，并且通过控制检测聚焦由所述检测设备(6，6a，10)有方向选择性地同时检测来自所述检测区域的所述辐射的反射。
16.根据权利要求13、14或15所述的方法，其特征在于，所述辐射设备(3，3a，8，9)以下述方式激活：使所述扫描电子束(4)包括编码的信息，特别是包括关于操作参数和/或所述辐射源(3，3a，8，9)或系统的识别的数据，其中所述辐射源是集成的。
CN201610825918.9A 2015-09-18 2016-09-14 用于检测在检测区域中的物体的装置和方法 Pending CN106546992A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015115798.5 2015-09-18
DE102015115798 2015-09-18
DE102016200109.4 2016-01-07
DE102016200109.4A DE102016200109A1 (de) 2015-09-18 2016-01-07 Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Gegenständen in einem Erfassungsbereich

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106546992A true CN106546992A (zh) 2017-03-29

Family

ID=58224767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610825918.9A Pending CN106546992A (zh) 2015-09-18 2016-09-14 用于检测在检测区域中的物体的装置和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10436880B2 (zh)
CN (1) CN106546992A (zh)
DE (1) DE102016200109A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554399A (zh) * 2018-05-30 2019-12-10 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于测量距物体的距离的激光测量装置及其操作方法
CN110850388A (zh) * 2018-07-31 2020-02-28 罗伯特·博世有限公司 具有至少一个散射盘元件的激光雷达设备
CN113039455A (zh) * 2018-11-08 2021-06-25 迪拉克斯因特尔坎股份有限公司 用于区分和计数人和物体的装置和方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017206923B4 (de) * 2017-04-25 2020-12-31 Robert Bosch Gmbh Steuerung einer gerichteten Lichtquelle
KR102346031B1 (ko) 2017-07-25 2022-01-03 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
DE102017215850B4 (de) * 2017-09-08 2019-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines diffraktiven optischen Elements, LIDAR-System mit einem diffraktiven optischen Element und Kraftfahrzeug mit einem LIDAR-System
US10620342B2 (en) * 2017-09-28 2020-04-14 Rosemount Aerospace Inc. Microscopic imager for aircraft cloud condition detection
JP6756326B2 (ja) * 2017-11-09 2020-09-16 株式会社デンソー 状態検出装置
US10816666B2 (en) * 2017-11-21 2020-10-27 Magna Electronics Inc. Vehicle sensing system with calibration/fusion of point cloud partitions
DE102018204525A1 (de) * 2018-03-23 2019-09-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten
DE102018114389A1 (de) 2018-06-15 2019-12-19 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Laserscanner für ein Fahrunterstützungssystem und Fahrunterstützungssystem aufweisend einen Laserscanner
CN109857603B (zh) * 2019-01-23 2022-05-24 惠州丰采贵金属制造有限公司 一种usb接口质量检测治具及其操作方法
DE102020213059B4 (de) 2020-10-15 2024-03-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Umfelderfassung, Erfassungseinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102023109336A1 (de) 2023-04-13 2024-10-17 Pepperl+Fuchs Se Optischer Scanner und Verfahren zum Nachweis von Objekten in einem Überwachungsbereich

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4453806A (en) * 1982-01-13 1984-06-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Eye safe laser transmitter
CN1094515A (zh) * 1993-02-24 1994-11-02 新典自动化股份有限公司 一种激光测距方法及装置
US6944544B1 (en) * 2004-09-10 2005-09-13 Ford Global Technologies, Llc Adaptive vehicle safety system for collision compatibility
CN1831560A (zh) * 2006-04-21 2006-09-13 太原理工大学 基于半导体激光器的混沌激光测距方法及装置
US20100328632A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Casio Computer Co., Ltd. Light source device and projector
CN102359775A (zh) * 2011-07-28 2012-02-22 北京特希达特种设备技术有限公司 一种结构物空间距离遥视测量方法
CN102419137A (zh) * 2011-12-01 2012-04-18 西安华科光电有限公司 一种激光辅助照明的火控弹道自动调整平台
CN102969648A (zh) * 2012-12-11 2013-03-13 苏州镭创光电技术有限公司 基于腔内频率变换的大功率中红外激光器
DE102013201139A1 (de) * 2013-01-24 2014-07-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung einer transmittierten optischen Leistung und Entfernungsmesser
CN203981018U (zh) * 2014-04-15 2014-12-03 中山市神剑警用器材科技有限公司 一种组合枪瞄
CN104267406A (zh) * 2014-09-03 2015-01-07 中国科学院云南天文台 一种漫反射激光测距与高分辨力成像同步测量的光电望远镜系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3360793A (en) 1965-10-04 1967-12-26 Stanford Research Inst Airborne detection and display system
US3811774A (en) 1972-04-20 1974-05-21 Us Army Continuous wave radar for range and velocity measurement
US5006721A (en) 1990-03-23 1991-04-09 Perceptron, Inc. Lidar scanning system
DE10323317A1 (de) * 2003-05-23 2004-12-16 Conti Temic Microelectronic Gmbh Vorrichtung zur Ablenkung des Strahlenverlaufs in einem optischen System sowie Verwendung der Vorrichtung
DE102006025020B4 (de) * 2006-05-26 2017-02-09 PMD Technologie GmbH Abstandsmeßsystem
US8072581B1 (en) 2007-01-19 2011-12-06 Rockwell Collins, Inc. Laser range finding system using variable field of illumination flash lidar
CA2635155C (en) * 2007-06-18 2015-11-24 Institut National D'optique Method for detecting objects with visible light
JP2010529932A (ja) * 2007-06-18 2010-09-02 レッダーテック インコーポレイテッド 運転者支援機能付きの照明システム
ATE543105T1 (de) 2008-03-20 2012-02-15 Sick Ag Omnidirektionales lidar system
DE102008064652B4 (de) * 2008-04-18 2014-03-27 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Optischer Laufzeitsensor zur Raumabtastung
JP5577138B2 (ja) * 2010-04-08 2014-08-20 スタンレー電気株式会社 車両用前照灯
DE102010028949A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-17 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Scheinwerfermodul
DE102011003665B4 (de) * 2011-02-04 2019-08-14 Osram Gmbh Leuchtvorrichtung
US20130190971A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-25 Noel Wayne Anderson Multifunction light transceiver device
US20130250273A1 (en) 2012-03-21 2013-09-26 ISC8 Inc. Threshold Detection Method and Device for LIDAR Time of Flight System Using Differentiated Gaussian Signal
LU92044B1 (en) * 2012-07-17 2014-01-20 Iee Sarl Driver assistance system comprising an optical detector with active scene illumination
JP6144682B2 (ja) * 2012-08-08 2017-06-07 株式会社小糸製作所 車両用灯具
AT514438B1 (de) * 2013-07-04 2015-01-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Fahrzeugscheinwerfer
EP2975447B1 (en) * 2014-07-14 2019-03-20 Funai Electric Co., Ltd. Laser scanner
FR3027654B1 (fr) * 2014-10-24 2019-08-02 Valeo Vision Systeme d'eclairage et/ou de signalisation comprenant des moyens de telemetrie

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4453806A (en) * 1982-01-13 1984-06-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Eye safe laser transmitter
CN1094515A (zh) * 1993-02-24 1994-11-02 新典自动化股份有限公司 一种激光测距方法及装置
US6944544B1 (en) * 2004-09-10 2005-09-13 Ford Global Technologies, Llc Adaptive vehicle safety system for collision compatibility
CN1831560A (zh) * 2006-04-21 2006-09-13 太原理工大学 基于半导体激光器的混沌激光测距方法及装置
US20100328632A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Casio Computer Co., Ltd. Light source device and projector
CN102359775A (zh) * 2011-07-28 2012-02-22 北京特希达特种设备技术有限公司 一种结构物空间距离遥视测量方法
CN102419137A (zh) * 2011-12-01 2012-04-18 西安华科光电有限公司 一种激光辅助照明的火控弹道自动调整平台
CN102969648A (zh) * 2012-12-11 2013-03-13 苏州镭创光电技术有限公司 基于腔内频率变换的大功率中红外激光器
DE102013201139A1 (de) * 2013-01-24 2014-07-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung einer transmittierten optischen Leistung und Entfernungsmesser
CN203981018U (zh) * 2014-04-15 2014-12-03 中山市神剑警用器材科技有限公司 一种组合枪瞄
CN104267406A (zh) * 2014-09-03 2015-01-07 中国科学院云南天文台 一种漫反射激光测距与高分辨力成像同步测量的光电望远镜系统

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J LIU 等: "Research on a flash imaging lidar based on a multiple-streak tube", 《LASER PHYSICS》 *
J LIU 等: "Research on a flash imaging lidar based on a multiple-streak tube", 《LASER PHYSICS》, 31 December 2009 (2009-12-31), pages 115 - 120 *
叶嘉雄 等: "探测受声波调制的激光漫反射回波信号", 《中国激光》 *
叶嘉雄 等: "探测受声波调制的激光漫反射回波信号", 《中国激光》, vol. 34, no. 4, 30 April 2007 (2007-04-30), pages 507 - 510 *
姚宪华 等: "《创意之星：模块化机器人创新设计与竞赛》", 30 September 2010, 《北京航空航天大学出版社》, pages: 49 *
胡荣明: "《工程测量学》", 30 April 2013, 《中国矿业大学出版社》, pages: 72 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554399A (zh) * 2018-05-30 2019-12-10 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于测量距物体的距离的激光测量装置及其操作方法
CN110554399B (zh) * 2018-05-30 2023-09-19 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于测量距物体的距离的激光测量装置及其操作方法
CN110850388A (zh) * 2018-07-31 2020-02-28 罗伯特·博世有限公司 具有至少一个散射盘元件的激光雷达设备
CN110850388B (zh) * 2018-07-31 2024-10-29 罗伯特·博世有限公司 具有至少一个散射盘元件的激光雷达设备
CN113039455A (zh) * 2018-11-08 2021-06-25 迪拉克斯因特尔坎股份有限公司 用于区分和计数人和物体的装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10436880B2 (en) 2019-10-08
DE102016200109A1 (de) 2017-03-23
US20170082736A1 (en) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106546992A (zh) 用于检测在检测区域中的物体的装置和方法
US10488522B2 (en) Lighting and/or signalling system comprising telemetry means
US20190353787A1 (en) Coded Laser Light Pulse Sequences for LIDAR
KR101665938B1 (ko) 미러 회전 방식의 다채널 라이더 스캐너 광학계
CN103994383B (zh) 安全自适应照明系统
CN102279194B (zh) 机动车上的传感器装置
CN108474853A (zh) 大灯模块、大灯、大灯系统和用于大灯模块的运行方法
CN101996439B (zh) 钞票验证器
CN107264384A (zh) 用于交通工具的照明装置和交通工具大灯
JP2021098500A (ja) 非干渉性光を用いる照明システムおよび画像化方法
US12096534B2 (en) Vehicle infrared lamp system, vehicle infrared sensor system, vehicle infrared-sensor-equipped lamp, and optical-sensor-equipped lamp
CN107388073A (zh) 转换器装置的损坏的探测
JP2021512817A (ja) 自動車投光器用のライトモジュール
CN1711474A (zh) 用于采用一个光束扫描纱线的装置
US20210311193A1 (en) Lidar sensor for optically detecting a field of vision, working device or vehicle including a lidar sensor, and method for optically detecting a field of vision
CN109204115B (zh) 车辆用照明系统
CN112601971A (zh) 具有可调节的扫描区域的眼睛安全的激光雷达系统
CN109282233A (zh) 用于提供多色光的光模块、前照灯和方法
US11473750B2 (en) Optical unit with light source for light distribution and electromagnetic wave generator for detecting surrounding objects and vehicular lamp having the same
KR20240018543A (ko) 휴대용 분광 장치
US11579255B2 (en) Emitter device for an optical detection apparatus, optical detection apparatus, motor vehicle and method
JP2017528691A (ja) 降雨検出装置
JP6268190B2 (ja) カメラを用いたガラス面の雨滴検出のための照明
US7348584B2 (en) Infrared projector
US7033051B2 (en) Infrared ray irradiation apparatus for night vision system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination