DE102004035896A1

DE102004035896A1 - Motor vehicle driver`s visual field, recording device for biometric system, has detection units, including scanning device that scans visual field, for determining profile of field to check if driver`s eyes are opened

Info

Publication number: DE102004035896A1
Application number: DE200410035896
Authority: DE
Inventors: Dieter Kraft
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-03-16

Abstract

The device has detection units (4) to divert the rays from the laser sources, where the rays are reflected at deflection units (5). The detection units include a scanning device which scans a visual field (6) of a driver (7) based on total reflection of the rays at a front windshield (2). The detection units determine a profile of the visual field to check whether the eyes of the driver are opened.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Informationen über ein Messobjekt in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for acquiring information about a Measuring object in a vehicle according to the preamble of claim 1.

Vorrichtungen der einleitend bezeichneten Art sind bereits in vielfältigen Ausführungsformen im Zusammenhang mit der Überwachung von Fahrern eines Fahrzeugs bekannt. Als Sensoren für die Überwachung von Zustandsgrößen des Fahrers wurden diverse Sensorprinzipien erprobt, beispielsweise Videoüberwachung, Erfassung des Pulses, des Blutdrucks oder des Lidschlages. Diese Sensorprinzipien erwiesen sich jedoch insbesondere aufgrund der monofunktionalen Ausrichtung als nicht geeignet, nicht akzeptiert oder unwirtschaftlich.devices The type referred to in the introduction are already in various embodiments in the context of surveillance known by drivers of a vehicle. As sensors for monitoring of state variables of Drivers were tested various sensor principles, for example Video surveillance, Recording the pulse, blood pressure or eyelid. These However, sensor principles proved particularly due to the monofunctional orientation as not suitable, not accepted or uneconomical.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung:Task and advantages of Invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Erfassung von Informationen über ein Messobjekt, insbesondere einen Fahrer bereitzustellen, die ein erweitertes Einsatzspektrum ermöglicht.Of the Invention is based on the object, an improved device to collect information about to provide a measuring object, in particular a driver, the one extended range of applications allows.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.These The object is solved by the features of claim 1. In the dependent claims are advantageous and expedient developments of the invention.

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Erfassung von Informationen über ein Messobjekt aus, das sich in einem Fahrzeug befindet und eine im Fahrzeug angeordnete Detektionseinrichtung umfasst. Der wesentliche Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Detektionseinrichtung eine Strahlungsquelle und Strahlungsmittel, mit welchen ein vorgegebener Flächenbereich an einem Messobjekt, z.B. einem Gesichtsfeld im Gesicht eines Fahrers, abgetastet, also gescannt werden kann sowie eine im Fahrzeug angeordnete Empfangseinheit zum Empfang von vom Flächenbereich bei der Abtastung reflektierten Strahlen umfasst. Durch diese Vorgehensweise lassen sich diverse Informationen im Fahrzeuginnenraum ermitteln, so dass ein Mehrfachnutzen möglich ist, durch welchen die Vorrichtung wirtschaftlich dargestellt werden kann. Im Einzelnen kann eine solche Vorrichtung in biometrischen Systemen zur Personalisierung von Komfortsystemen in Fahrzeugen, zur Ermittlung der Fahrerberechtigung oder von Fahrerzustandsgrößen, wie z.B. Müdigkeit, Kreislaufzustand, aber auch zur Aufmerksamkeitssteuerung eingesetzt werden. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten ergeben sich in erster Linie durch die Möglichkeit Flächenbereiche zu scannen und damit auch eine dreidimensionale Aussage über die gescannte Fläche, z.B. ein Gesichtsfeld eines Fahrers machen zu können.The Invention is based on a device for acquiring information about a measurement object, which is located in a vehicle and arranged in the vehicle Detection device comprises. The essential aspect of the invention lies in the fact that the detection device is a radiation source and radiation means with which a given surface area on a measuring object, e.g. a field of vision in the face of a driver, scanned, so it can be scanned and arranged in the vehicle Receiving unit for receiving the area area during the scanning includes reflected rays. Leave through this procedure Diverse information in the vehicle interior determine so that a multiple benefit possible is, by which the device are represented economically can. Specifically, such a device can be biometric Personalization systems for comfort systems in vehicles, for determining the driver authorization or driver status variables, such as e.g. Fatigue, Circulatory status, but also used for attention control become. The diverse ones applications arise primarily by the possibility of surface areas to scan and thus a three - dimensional statement about the scanned area, e.g. to make a visual field of a driver.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Strahlungsquelle und zumindest ein Teil des Strahlenlenkungsmittel Teil eines im Fahrzeug vorhandenen Head Up Displays, mit welchem Informationen in ein Sichtfeld eines Fahrzeuginsassen einblendbar sind. Dabei nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass bereits Head Up Displays bekannt sind, bei welchen abtastende (scannende) optische Prizipien genutzt werden, um ein Bild aufzubauen. Ein solches Head Up Display kann einer weiteren im Sinne der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerichteten Funktionalität zugeführt werden, indem das Head Up Display so ausgelegt wird, dass die Strahlungsquelle den Flächenbereich eines Messobjekts, z.B. des Gesichtsfelds eines Fahrers nicht nur abtasten kann, sondern auch eine Auswertung von vom Flächenbereich reflektierten Strahlen möglich ist. Dies kann mit einem geeigneten Sensor erfolgen. Gewissermaßen kann mit Hilfe des Sensors das Head Up Display im Umkehrbetrieb eingesetzt werden. Abhängig von der Granularität der Abtastung wird die Vorrichtung vorzugsweise so ausgelegt, dass das gesamte Gesichtsfeld oder einzelne Gesichtspartien, wie z.B. die Augen gezielt abgetastet und ausgewertet werden können.In a particularly preferred embodiment of the invention are the Radiation source and at least a part of the beam steering means Part of a present in the vehicle Head Up Display, with which Information in a field of view of a vehicle occupant superimposed are. The invention uses the knowledge that already Head Up displays are known, in which scanning (scanning) optical Prizipien be used to build a picture. Such a head Up display can another aligned in the sense of the device according to the invention functionality supplied by designing the Head Up Display so that the radiation source the surface area a measuring object, e.g. the field of vision of a driver not only can scan, but also an evaluation of the surface area reflected rays possible is. This can be done with a suitable sensor. In a sense, you can with the help of the sensor, the Head Up Display can be used in reverse mode. Dependent from the granularity the scanning, the device is preferably designed so that the entire visual field or individual parts of the face, e.g. the eyes can be specifically scanned and evaluated.

In einer überdies vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Strahlungsquelle eine Laserquelle, insbesondere eine Laserdiode. Laserdioden verfügen mittlerweile über eine ausreichende Strahlungsleistung und ein geeignetes Farbspektrum.In one moreover advantageous embodiment of the invention comprises the radiation source a laser source, in particular a laser diode. Laser diodes now have a sufficient radiant power and a suitable color spectrum.

In einer außerdem günstigen Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Strahllenkungsmittel eine mechanisch bewegbare Scannereinheit. Dies kann ein ein- oder zweiachsig sich drehendes optisches Element sein.In one as well Great Embodiment of the invention include the beam steering means a mechanically movable scanner unit. This can be a one or two axis be a rotating optical element.

Zeichnungen:Drawings:

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten nachstehend näher erläutert.Two embodiments The invention are illustrated in the drawings and are under Indication of further advantages and details explained in more detail below.

Es zeigenIt demonstrate

1 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines Fahrzeugs in Seitenansicht mit einer Projektions- und Erfassungseinrichtung sowie schematisch dargestelltem Fahrer und 1 in a schematic representation of a section of a vehicle in side view with a projection and detection device and schematically illustrated driver and

2 das Blockschaltbild einer Laserprojektionseinrichtung mit angedeuteter aufgespannter Bildebene. 2 the block diagram of a laser projection device with indicated spanned image plane.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele:Description of the embodiments:

In 1 ist in schematischer Darstellung in einem Ausschnitt eines Fahrzeugs 1, der eine Windschutzscheibe 2 umfasst, eine Projektions- und Erfassungseinrichtung 3 dargestellt, die Detektionsmittel 4 sowie Strahlumlenkmittel 5 aufweist.In 1 is a schematic representation in a section of a vehicle 1 holding a windshield 2 comprises, a projection and detection device 3 shown, the detection means 4 and beam deflecting means 5 having.

Die Detektionsmittel sind vorzugsweise mit einer Scannereinrichtung (siehe 2) ausgestattet, mit welcher der Strahl von einer oder mehreren Laserquellen (siehe 2) so abgelenkt werden kann, dass reflektiert an den Strahlumlenkmitteln 5 und durch Totalreflektion an der Windschutzscheibe 2 das Gesichtsfeld 6 eines Fahrers 7 abtastbar ist. Der Teil der Abtaststrahlung, der vom Gesichtsfeld 6 über die Windschutzscheibe 2 und die Strahlumlenkmittel 5 zu den Detektionsmitteln 4 zurückreflektiert wird, lässt sich in den Detektionsmitteln 4 auswerten. Damit kann z.B. das Profil des Gesichtsfelds 6 des Fahrers 7 ermittelt werden, um z.B. eine Aussage darüber zu treffen, ob seine Augen geöffnet sind. Dieser Scannvorgang kann einem Projektionsvorgang überlagert werden, bei welchem von der Projektions- und Erfassungseinrichtung 3 Licht für ein Projektionsbild ausgesandt wird, das nach Reflektion an den Strahlumlenkmitteln 5 für den Fahrer an einer Stelle 8 sichtbar wird, wobei jedoch die Windschutzscheibe 2 als Streuelement zur Sichtbarmachung genutzt wird.The detection means are preferably provided with a scanner device (see 2 ), with which the beam from one or more laser sources (see 2 ) can be deflected so that reflected at the Strahlumlenkmitteln 5 and by total reflection on the windshield 2 the field of vision 6 a driver 7 is palpable. The part of the scanning radiation, that of the visual field 6 over the windshield 2 and the beam deflecting means 5 to the detection means 4 is reflected back, can be in the detection means 4 evaluate. This can, for example, the profile of the field of view 6 the driver 7 be determined, for example, to make a statement about whether his eyes are open. This scanning process can be superimposed on a projection process in which the projection and detection device 3 Light is emitted for a projection image after reflection on the Strahlumlenkmitteln 5 for the driver at one point 8th is visible, but the windshield 2 is used as a scattering element for visualization.

Die Überlagerung kann sequentiell oder parallel erfolgen. Dabei ist vorzugsweise darauf zu achten, dass ein Fahrer nur die Bildprojektion, aber nicht den Scann-Vorgang wahrnimmt. Dazu kann die Abtastung z.B. in einer anderen Frequenz oder Intensität erfolgen als die Bildprojektion. Oder die Abtastung ist zeitlich so kurz getaktet, dass sie vom Fahrer nicht wahrgenommen wird. Mit einer Intensitätssteuerung oder Wahl der Taktrate kann eine Schädigung des Messobjekts vermieden werden.The overlay can be sequential or parallel. It is preferable to make sure that a driver only the image projection, but not the Scanning process perceives. For this, the scanning may be e.g. in another Frequency or intensity done as the image projection. Or the sampling is temporal clocked so short that it is not perceived by the driver. With an intensity control or Choice of clock rate can be a damage of the DUT are avoided.

Die Projektions- und Erfassungseinrichtung 3 des Ausführungsbeispiels umfasst somit die volle Funktionalität eines Heas Up Displays und einer Fahrererfassungseinrichtung.The projection and detection device 3 of the embodiment thus comprises the full functionality of a Heas Up Display and a driver detection device.

Der Strahlengang bei der Darstellung eines Bildes an der Stelle 8 hinter der Windschutzscheibe 2 ist durch Pfeile 9, 10 bis zu einer Streustelle 11 an der Windschutzscheibe 2 und von dort bis zu Augen (nicht dargestellt) eines Fahrers 7 durch einen Pfeil 12 symbolisiert.The beam path when displaying an image at the location 8th behind the windshield 2 is by arrows 9 . 10 up to a scattering point 11 on the windshield 2 and from there to eyes (not shown) of a driver 7 through an arrow 12 symbolizes.

Die Strahlen bei einer Abtastung laufen auf dem exakt selben Weg, wobei jedoch der Strahlenverlauf durch die entsprechenden Mittel so abgelenkt wird, dass er vorzugsweise einen größeren Bereich des Gesichtsfelds 6 des Fahrers 7 überstreicht.The rays in a scan travel in exactly the same way, but the ray trajectory is deflected by the corresponding means, preferably over a larger area of the field of view 6 the driver 7 sweeps.

Das vom Gesichtsfeld 6 zurückreflektierte Licht, nimmt in umgekehrter Reihenfolge den Weg der Pfeile 12, 10 und 9 zurück bis zu den Detektionsmitteln 4, wo die Auswertung stattfindet.That from the field of vision 6 reflected light, takes the path of the arrows in reverse order 12 . 10 and 9 back to the detection means 4 where the evaluation takes place.

Durch die Kombination von Projektions- und Erfassungseinrichtung wird eine derartige Einrichtung in wirtschaftlicher Hinsicht darstellbar und leichter am Markt akzeptiert werden.By the combination of projection and detection device becomes Such a device can be represented in economic terms and more easily accepted on the market.

Neben einer Scannereinrichtung muss für die Bi-Funktionalität der Projektions- und Erfassungseinrichtung 3 diese auch Sensormittel zur Erfassung von reflektierten Lichtstrahlen vom Messobjekt, z.B. dem Gesichtsfeld 6 eines Fahrers, besitzten.In addition to a scanner device must for the bi-functionality of the projection and detection device 3 this also sensor means for detecting reflected light rays from the measurement object, eg the field of view 6 a driver owned.

Eine Laserprojektionseinrichtung 20 mit Scannereinheit 21 und Elektronikeinheit 22, so wie sie beispielsweise Teil der Detektionsmittel 4 gemäß 1 sein kann, ist in 2 in Form eines schematischen Blockschaltbilds dargestellt.A laser projection device 20 with scanner unit 21 and electronics unit 22 , such as part of the detection means 4 according to 1 can be in is 2 shown in the form of a schematic block diagram.

Die Elektronikeinheit 22 der Laserprojektionseinrichtung 20 umfasst eine Scannersteuerung 23 für ein z.B. durch Pfeile 25, 26 symbolisiert dargestellt sich zweiachsig drehendes optisches Scannelement 24, z.B. ein Prisma. Mit der Scannersteuerung 23, die die Drehung des Scannelements 24 steuert, ist ein Video-Controller 27 verbunden, der z.B. über eine Leitung 28 entsprechende Scanndaten an die Scannerstetuerung 28 liefert. Die Laserprojektionseinrichtung 20 verfügt beispielsweise über drei Laserquellen 29A, 29B, 29C für die Farben rot, grün und blau. Den Laserquellen nachgeordnet sind Strahlmodulatoren 30A, 30B, 30C, die mit dem Video-Controller 27 in Verbindung stehen und das Licht der Laserquellen 29A, 29B, 29C abhängig von einem gewünschten Videosignal kontrollieren. Anstatt oder zusätzlich zu den Laserquellen sind auch eine oder mehrere Infrarot-Quellen, z.B. Infrarotdioden denkbar.The electronics unit 22 the laser projection device 20 includes a scanner controller 23 for example by arrows 25 . 26 symbolized represented biaxial rotating optical scanning element 24 , eg a prism. With the scanner control 23 indicating the rotation of the scanning element 24 controls is a video controller 27 Connected, for example via a line 28 corresponding scan data to the scanner control 28 supplies. The laser projection device 20 For example, it has three laser sources 29A . 29B . 29C for the colors red, green and blue. Downstream of the laser sources are beam modulators 30A . 30B . 30C that with the video controller 27 communicate and the light of the laser sources 29A . 29B . 29C depending on a desired video signal. Instead of or in addition to the laser sources and one or more infrared sources, such as infrared diodes are conceivable.

Der Video-Controller 27 steuert hierzu farbanteilsabhängig gemäß der Laserfarben der Laserquellen 29A, 29B, 29C über Leitungen 31, 32, 33 die Modulatoren 30A, 30B, 30C. Die von den Modulatoren 30A, 30B, 30C ausgekoppelten Lichtstrahlen 34 werden über optische Umlenkmittel 35 zu einem Gesamtstrahl 36 überlagert, der mittels des Scannelements 24 entsprechend abgelenkt wird, um in einer Bildebene 37 ein vom Video-Controller 27 vorgegebenes Bild zu erzeugen.The video controller 27 For this purpose, controls the amount of color dependent on the laser colors of the laser sources 29A . 29B . 29C via lines 31 . 32 . 33 the modulators 30A . 30B . 30C , The of the modulators 30A . 30B . 30C decoupled light beams 34 be via optical deflection 35 to a total beam 36 superimposed by means of the scanning element 24 is deflected accordingly to a picture plane 37 one from the video controller 27 to generate a given picture.

Die Auswertung von zurückreflektierten Strahlen erfolgt in einem geeigneten Sensor, der in 2 jedoch nicht dargestellt ist. Die Auflösung eines solchen Sensors kann durch Einführung optischer Elemente im Rahmen von deren Abbildungsfehlern gewählt werden, um den Kostenaufwand zu minimieren.The evaluation of back-reflected beams takes place in a suitable sensor, which in 2 but not shown. The resolution ei Such a sensor can be selected by introducing optical elements as part of their aberrations in order to minimize the cost.

Zur Gewährleistung der Augensicherheit im Scannbetrieb ist die Regelung der Strahlungsintensität von Lichtquellen in einem zulässigen Rahmen einzustellen.to warranty Eye safety in scanning mode is the regulation of the radiation intensity of light sources in a permissible Setting frame.

Die Übermittlung von Sensordaten an weitere Einheiten im Fahrzeug erfolgt vorzugsweise über einen Datenbus. Darüber hinaus ist es denkbar beispielsweise biometrische Daten zur Fahrberechtigung an eine übergeordnete Stelle zu übermitteln.The transmission Sensor data to other units in the vehicle is preferably via a Data bus. About that In addition, it is conceivable, for example, biometric data for driving authorization to a parent Place to submit.

Bereits jetzt sind einige Fahrzeugmodelle mit Head Up Displays ausgestattet. Insbesondere in diesem Fall ist die Einführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit vergleichsweise geringerem Aufwand möglich.Already Now some vehicle models are equipped with Head Up Displays. In particular, in this case, the introduction of a device according to the invention possible with comparatively less effort.

Claims

Device for acquiring information about a measurement object ( 7 ), that in a vehicle ( 1 ) is located with a vehicle arranged in the detection device ( 4 . 5 ), characterized in that the detection device ( 4 . 5 ) a radiation source ( 29A . 29B . 29C ) and beam steering means ( 5 . 24 . 30A . 30B . 30C . 35 ), with which a given surface area ( 6 ) on the test object ( 7 ) is scannable and one in the vehicle ( 1 ) comprises receiving unit for receiving reflected from the surface area during scanning rays.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation source ( 29A . 29B . 29C ) and at least a part of the beam steering means ( 5 . 24 . 30A . 30B . 30C ) Are part of a vehicle-mounted head-up display, with which information in a field of view ( 11 ) of a vehicle occupant ( 7 ) are projectable via projection means.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation source is a laser source ( 29A . 29B . 29C ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the beam steering means a scanner unit ( 23 . 24 ).