CN109581325A - 可用于自动化车辆的具有加热覆盖物的激光雷达设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了可用于自动化车辆的具有加热覆盖物的激光雷达设备。一种检测器设备(22)的说明性示例包括传感器部分(30)，该传感器部分被配置成至少发射或接收第一类型的辐射(34)。传感器部分(30)附近的覆盖物(40)对于第一类型的辐射(34)是透明的，以允许第一类型的辐射(34)通过覆盖物(40)。辐射源(42)发射不同的第二类型的辐射(44)。多个反射表面(46,48)对于第一类型的辐射(34)是透明的，并且对于第二类型的辐射(44)至少部分地是不透明的，以至少部分地反射进入覆盖物(40)的第二类型的辐射(44)来增加覆盖物(40)的至少一部分的温度。

Description

可用于自动化车辆的具有加热覆盖物的激光雷达设备
背景技术
电子设备和技术上的创新已使得将各种高级特征结合在机动车上成为可能。已开发了各种感测技术以用于检测对象或监测在车辆附近或车辆的路径上的周围环境。此类系统对于例如泊车辅助、车道偏离检测和巡航控制调整特征是有用的。
最近，自动化车辆特征已变得可能允许自主或半自主车辆控制。用于此类系统的传感器可以结合激光雷达LIDAR(光检测和测距)或雷达RADAR以用于检测车辆路径中或以其他方式在车辆附近的物体或其他车辆。
环境条件在此类感测技术的可用性或有效性方面可能是限制性的。例如，在较冷的气候中，冰或冷凝物有可能在传感器窗口或外壳上形成或聚集。在那些情形中，激光雷达发射、接收、或发射和接收两者都有可能受损甚至被完全阻挡。
用于防止结冰的已知加热技术易于引入附加的复杂性或干扰适当的LIDAR传感器操作。例如，用于窗户或其他表面的已知的加热电路或涂层干扰或阻挡LIDAR传输通过窗户，因此对于LIDAR传感器无用。其他已知的选择包括分开的加热器，但是那些加热器会引入其他的复杂性，诸如，提供安装位置并布线以对加热器供电并进行控制。
通过对上文讨论的问题的解决方案，将增强用于机动车的LIDAR传感技术的可用性和可靠性。
发明内容
检测器设备的示例性示例实施例包括传感器部分，该传感器部分被配置成至少发射或接收第一类型的辐射。在传感器部分附近的覆盖物对于第一类型的辐射是透明的，以允许第一类型的辐射通过该覆盖物。辐射源将不同的第二类型的辐射发射到覆盖物中。多个反射表面对于第一类型的辐射是透明的，并且对于第二类型的辐射至少部分地是不透明的，以至少部分地反射进入覆盖物的第二类型的辐射来增加覆盖物的至少一部分的温度。
车辆前照灯的说明性示例实施例包括光源和靠近该光源的覆盖物。传感器位于覆盖物附近，使得传感器至少通过覆盖物发射或接收第一类型的辐射。多个反射表面对于第一类型的辐射是透明的，并且对于不同的第二类型的辐射至少部分地是不透明的。至少一个分离器将至少第二类型的辐射从由光源发出的光分离，并将第二类型的辐射导向覆盖物中，其中反射表面至少部分地在该覆盖物内反射第二类型的辐射以增加覆盖物的至少一部分的温度。
一种调节对于第一类型的辐射透明的检测器设备覆盖物的温度的说明性示例方法包括将不同的第二类型的辐射发射到覆盖物的至少一部分中。第二类型的辐射在覆盖物的部分内被反射以增加覆盖物的至少该部分的温度。
通过以下具体实施方式，至少一个公开的实施例的各种特征和优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以被简要描述如下。
附图说明
图1示意性地图示出包括根据本发明的实施例而设计的检测器设备的车辆。
图2示意性地图示出根据本发明的实施例而设计的示例检测器设备的所选择的组件。
图3示意性地图示出包括根据本发明的实施例而设计的包括示例检测器设备的车辆前照灯的所选择的组件。
具体实施方式
本发明的实施例包括检测器设备，这些检测器设备提供减少或去除来自设备的冰或冷凝物的能力以增加检测器设备在更宽范围的环境条件下的可用性和有效性。此类设备对各种车辆应用都是有用的，诸如，自动化车辆或半自主车辆上的检测器。此类设备对辅助机动车的驾驶员也是有用的。
图1示意性地图示出包括被配置成与LIDAR感测或信令技术一起使用的检测器设备22的示例车辆20。设备22例如对于检测车辆20附近或车辆20的路径上的物体是有用的。如图1中示意性地所示，检测器设备22中的两个与车辆20的前照灯24相关联。至少一个其他检测器设备22与车辆20上的光源分离。检测器设备22在车辆上的各种放置是可能的。
图2示意性地图示出检测器设备22中的至少一个的示例配置。传感器部分30包括发射机或发射器32，该发射机或发射器32发射在34处示意性示出的第一类型的辐射。如38处示意性地所示，检测器或接收器36检测从物体(未示出)反射的第一类型的辐射中的至少一些。在一些实施例中，第一类型的辐射包括LIDAR辐射。设备22包括对第一类型的辐射透明的覆盖物或透镜40以允许第一类型的辐射穿过该覆盖物40。例如，覆盖物40可包括玻璃或塑料材料。
在44处示意性示出第二类型的辐射的源42被放置成将第二类型的辐射44发射到覆盖物40中。多个反射表面46和48对于第一类型的辐射34、38是透明的，并且对于第二类型的辐射44至少部分地是不透明的。反射表面46和48相对于覆盖物40而定位以将第二类型的辐射44的至少一部分反射到覆盖物40中或反射在覆盖物40内。源42以相对于反射表面46的至少一部分的倾斜角度导向第二类型的辐射以促进在反射表面46与48之间的覆盖物40中的反射。此类经反射的辐射在图中的50处示意性地示出。
在所示出的示例中，第二类型的辐射44包括红外辐射。在覆盖物40内反射红外辐射增加了覆盖物40的红外辐射被反射所在之处的至少部分的温度。在一些实施例中，由于经反射的第二类型的辐射，整个覆盖物40的温度将增加。
在一些实施例中，反射表面46和48被固定到覆盖物40的外表面。涂层或膜可以用作反射表面46和48。另一实施例包括覆盖物40的反射表面46和48中的至少一个，而不是在覆盖物的外部或外表面上。例如，覆盖物40可以包括在覆盖物40的主体内部的反射性层。在另一示例实施例中，反射表面46或48中的至少一个与覆盖物40分开，但是位于覆盖物40附近，以实现图2中示意性图示出的反射类型。
在一个示例实施例中，反射表面46和48包括在覆盖物40的外表面上的涂层。一种此类涂层是可从Alluxa公司购得的带通滤波器。选择此类实施例中的滤波器以允许第一类型的辐射通过该滤波器，但不允许第二类型的辐射通过。其他滤波器可以用作反射表面46、48中的一个或用作反射表面46、48两者。在一些实施例中，反射表面46或48中的至少一个包括光栅。
鉴于这样的描述，本领域技术人员将认识到，存在多种方式来将像表面46和48那样的多个反射表面结合到检测器设备中以建立覆盖物40的一部分，在该部分内，将反射诸如红外辐射的辐射以加热覆盖物的至少那部分。反射表面可以是覆盖物40上的涂层、覆盖物40上或覆盖物40中的膜、覆盖物40上或覆盖物40中的层、靠近覆盖物40、覆盖物40上或覆盖物40中的光栅、靠近覆盖物40、覆盖物40上或覆盖物40中的滤波器，或上述各项的组合。
图2中的示例设备包括控制器52，该控制器52从至少一个传感器54获取关于环境条件或覆盖物40的温度的信息，环境条件诸如，环境温度和湿度。当条件有助于可能干扰第一类型的辐射通过覆盖物40的冷凝或结冰(例如，环境温度足够低)时，控制器52使第二类型的辐射的源42将那种辐射发射到覆盖物40中。
在一些实施例中，控制器52接收来自手动选择器设备的输入，该手动选择器设备例如在车辆的驾驶员期望加热覆盖物40时是能由该个体得到的。
图3示意性地图示出了示例实施例，其中检测器设备22被结合为车辆前照灯组件60的一部分。在此示例中，前照灯组件60包括多个光源或灯泡62和64。在正常操作条件下，例如由灯泡62和64发射可见光66用于照亮车辆20前面的区域。在所示实施例中，分离器70位于至少由灯泡64发射的光中的至少一些光的路径中。分离器70从光66中分离出第二类型的辐射44中的至少一些。在一个示例中，分离器70包括双色棱镜，该二向色棱镜被配置为从至少由灯泡64发射的光中分离红外辐射。在另一示例中，分离器70包括光栅，该光栅被配置成使来自光66的红外辐射偏转或从光66分离出红外辐射。
光束导向器72将第二类型的辐射44通过窗口或光学耦合器74导向光学覆盖物40中。反射表面46和48在盖体40内反射第二类型的辐射44，如在50处示意性地所示。覆盖物40内的经反射的辐射增加了覆盖物40的至少该部分的温度。
反射表面46和48对于第二类型的辐射至少部分地是不透明的，使得第二类型的辐射中的至少一些在覆盖物40内被反射。在一些实例中，第二类型的辐射中的一些将穿过或延伸超过反射表面46、48的一个或反射表面46、48两者。假设辐射中的至少一些如在50处示意性地所示那样被反射，则将实现期望的加热效果。
考虑到第二类型的辐射中的一些可以穿过反射表面48，滤波器78位于覆盖物40与传感器部分30之间，以防止第二类型的此类杂散辐射中的任何辐射干扰传感器部分30的操作。
在图3的所示的示例中，传感器部分30附近的覆盖物40显示为与组件的前照灯部分的覆盖物分开。在其他实施例中，传感器部分30位于前照灯外壳中，并且覆盖物40是用于整个前照灯组件60的覆盖物。
所公开的示例实施例具有减少或消除与检测器设备相关联的覆盖物或透镜上的冷凝或结冰的能力。所公开的示例实施例针对更宽范围的环境条件增加了此类检测器设备的可靠性和可用性。
虽然结合示例实施示出了特定的特征或组件，但是那些特征或组件不一定仅限于该实施例。所公开的示例特征和组件的其他组合实现另外的实施例是可能的。
以上描述本质上是示例性的，而不是限制性的。对所公开的示例的不必然背离本发明的实质的变化和修改对于本领域技术人员而言可变得显而易见。赋予本发明的法律保护范围仅能通过研究所附权利要求书来确定。

Claims (20)

1.一种检测器设备(22)，包括：
传感器部分(30)，所述传感器部分(30)被配置成至少发射或接收第一类型的辐射(34)；
覆盖物(40)，所述覆盖物(40)在所述传感器部分(30)附近，所述覆盖物(40)对于所述第一类型的辐射(34)是透明的，以允许所述第一类型的辐射(34)通过所述覆盖物(40)；
辐射源(42)，所述辐射源(42)将第二类型的辐射(44)发射到所述覆盖物(40)中，所述第二类型的辐射(44)不同于所述第一类型的辐射(34)；以及
多个反射表面(46,48)，所述多个反射表面(46,48)对于所述第一类型的辐射(34)是透明的且对于所述第二类型的辐射(44)至少部分不透明，以在所述覆盖物(40)中至少部分反射所述第二类型的辐射(44)，从而增加至少一部分所述覆盖物(40)的温度。
2.如权利要求1所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述第一类型的辐射(34)包括激光雷达辐射。
3.如权利要求1所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述第二类型的辐射(44)包括红外线。
4.如权利要求1所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述反射表面(46,48)分别包括以下各项中的至少一者：
所述覆盖物(40)上的涂层，
所述覆盖物(40)上或所述覆盖物(40)内的膜，
所述覆盖物(40)上或所述覆盖物(40)内的层，
所述覆盖物(40)附近、所述覆盖物上或所述覆盖物(40)内的光栅，以及
所述覆盖物(40)附近、所述覆盖物(40)上或所述覆盖物(40)内的滤波器。
5.如权利要求1所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述反射表面(46,48)中的至少一个是所述覆盖物(40)的外表面。
6.如权利要求5所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述覆盖物(40)具有在所述覆盖物(40)的相对侧上的外表面，并且所述反射表面(46,48)分别在所述覆盖物(40)的所述外表面上。
7.如权利要求1所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述辐射源(42)以相对于所述反射表面(46,48)中至少一个反射表面的至少一部分的倾斜角度发射所述第二类型的辐射(44)。
8.如权利要求1所述的检测器设备(22)，包括分离器(70)，所述分离器(70)被配置成将所述第二类型的辐射(44)与由所述辐射源(42)发射的其他辐射分离，其中，所分离的第二类型的辐射(44)被导向所述反射表面(46,48)中的至少一个。
9.如权利要求8所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述分离器(70)包括棱镜或光栅中的至少一个。
10.如权利要求8所述的检测器设备(22)，其特征在于，所述辐射源(42)包括前照灯。
11.一种用于调节对于第一类型的辐射(34)透明的检测器设备覆盖物(40)的温度的方法，所述方法包括：
发射第二类型的辐射(44)，其中，所述第二类型的辐射(44)不同于所述第一类型的辐射(34)；以及
在所述覆盖物(40)的至少一部分中、从对于所述第一类型的辐射是透明的且对于所述第二类型的辐射(44)至少部分不透明的多个反射表面(46,48)反射所述第二类型的辐射(44)中的至少一些，以便由此增加所述覆盖物(40)的所述至少一部分的温度。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一类型的辐射(34)包括激光雷达辐射。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二类型的辐射(44)包括红外线。
14.如权利要求11所述的方法，包括：
将所述第二类型的辐射(44)与由辐射源(42)发射的其他辐射分离；以及
将所分离的第二类型的辐射(44)导向所述反射表面(46,48)中的至少一个。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述反射表面(46,48)中的至少一个是所述覆盖物(40)的外表面。
16.一种车辆前照灯组件，包括：
至少一个光源(62，64)；
传感器部分(30)，所述传感器部分(30)被配置成至少发射或接收第一类型的辐射(34)；
覆盖物(40)，所述覆盖物(40)在所述传感器部分附近，所述覆盖物(40)对于所述第一类型的辐射是透明的，以允许所述第一类型的辐射通过所述覆盖物(40)；
分离器(70)，所述分离器(70)将所述第二类型的辐射(44)从由所述光源(62，64)发射的光分离，所述第二类型的辐射(44)不同于所述第一类型的辐射(34)；以及
多个反射表面(46,48)，所述多个反射表面(46,48)对于所述第一类型的辐射(34)是透明的且对于所述第二类型的辐射(44)至少部分不透明，所述多个反射表面(46,48)被定位成在所述覆盖物(40)中至少部分反射所述第二类型的辐射(44)，以增加所述覆盖物(40)的至少一部分的温度。
17.如权利要求16所述的车辆前照灯组件，包括偏转器，所述偏转器用于以相对于所述反射表面(46,48)中至少一个反射表面的至少一部分的倾斜角度将所分离的第二类型的辐射(44)导向所述反射表面(46,48)中的至少一个。
18.如权利要求16所述的车辆前照灯组件，其特征在于，所述分离器(70)包括双色棱镜和光栅中的至少一个。
19.如权利要求16所述的车辆前照灯组件，其特征在于，所述反射表面(46,48)分别包括以下各项中至少一者：
所述覆盖物(40)上的涂层，
所述覆盖物(40)上或所述覆盖物(40)内的膜，
所述覆盖物(40)上或所述覆盖物(40)内的层，
所述覆盖物(40)附近、所述覆盖物(40)上或所述覆盖物(40)内的光栅，以及
所述覆盖物(40)附近、所述覆盖物(40)上或所述覆盖物(40)内的滤波器。
20.如权利要求16所述的车辆前照灯组件，其特征在于，
所述第一类型的辐射(34)包括激光雷达辐射；并且
所述第二类型的辐射(44)包括红外辐射。
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