DE102005006921A1

DE102005006921A1 - Object sensor for vehicle use has photodiode imaging radiation detectors in parallel or orthogonal strips on plane support with one analogue signal processor adjacent to each detector

Info

Publication number: DE102005006921A1
Application number: DE102005006921A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Steiner (Fh); Michael Dr. Beuschel; Manfred Dipl.-Ing. Kulesch
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2006-08-24

Abstract

An object sensor has photodiode imaging radiation detectors (2) in parallel or orthogonal stripes (4) on a plane support (1) and one analogue signal processing unit (3) adjacent to each detector and is used with a pulsed light source.

Description

In Kraftfahrzeugen werden optische Sensoren zur Erfassung der Fahrzeugumgebung und des Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Die Informationen über relevante Objekte im und außerhalb des Fahrzeugs werden in Fahrerassistenzsystemen in Fahrhilfen umgesetzt, so dass Unfälle vermieden werden, oder wenn das nicht möglich ist, die Schwere des Unfalls und die Unfallfolgen gemildert werden. Zu den Fahrerassistenzsystemen zählen u.a. ACC (Adaptive Cruise Control), Stop & Go – System, Pre-Crash – System, Sitzbelegungserkennung, Fußgängerkollisionsschutz und die Einparkhilfe. Durch die wiederholte Bestimmung des Abstands eines erfassten Objekts zum Fahrzeug kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs den aktuellen Verkehrsbedingungen angepasst werden. Bevorstehende unausweichliche Kollisionen werden erkannt und schadensmindernde Maßnahmen eingeleitet. Zusätzlich ist es von Vorteil die Objekte in der Fahrzeugumgebung zu identifizieren und zu klassifizieren. Die zu ergreifenden Maßnahmen bei einer bevorstehenden Kollision hängen davon ab, ob sich der Zusammenstoß mit einem Fußgänger, einer Leitplanke oder einem Lastkraftwagen ereignet; z.B. wird bei einer Kollision eines Fußgängers mit dem Fahrzeug die Motorhaube etwas geöffnet, um bei einem Aufprall des Fußgängers die Knautschzone zu vergrößern.In Motor vehicles are optical sensors for detecting the vehicle environment and the vehicle interior used. The information about relevant Objects inside and outside of the vehicle are implemented in driving assistance systems in driver assistance systems, so that accidents avoided, or if that is not possible, the severity of the problem Accident and the consequences of accidents are mitigated. To the driver assistance systems counting et al ACC (Adaptive Cruise Control), Stop & Go System, Pre-Crash System, Seat occupancy detection, pedestrian collision protection and the parking aid. By repeatedly determining the distance a detected object to the vehicle may be the speed of the vehicle adapted to the current traffic conditions. Upcoming Inescapable collisions are detected and damage-reducing measures initiated. additionally it is advantageous to identify the objects in the vehicle environment and to classify. The action to be taken in the case of an impending Collision depend on it whether the clash with a pedestrian, one Guardrail or a truck occurs; e.g. is at a Collision of a pedestrian with The bonnet of the vehicle is slightly opened in an impact pedestrian's crumple zone to enlarge.

Es gibt bereits Ansätze zur dreidimensionalen Objekterkennung, die auch die Abstandsinformation vom Fahrzeug zum Objekt beinhaltet, z.B. wurde von der Firma Siemens eine Stereokamera entwickelt und die Firma IBEO entwickelte in Kooperation mit der Firma Hella einen Laserscanner, der separate Winkelbereiche von 0,25° bis 1 ° in der Fahrzeugumgebung nacheinander abtastet und die Laufzeit eines Lichtpulses aufnimmt. Die beschriebenen hochauflösenden 3D-Systeme sind technisch aufwändig und kostenintensiv. Auf der anderen Seite gibt es Konzepte, die mehrere Empfangskanäle (2-3) vorsehen. Durch die Kanaltrennung kann zusätzlich zur Laufzeitmessung eine Angabe zur Objektposition gemacht werden, eine Beschreibung findet sich u.a. in DE 10161233 . Mit dieser kostengünstigen Anordnung kann allerdings nicht die Objektkontur erkannt werden, wie es z. B. für die Kollisionstyperkennung in Kraftfahrzeugen vorteilhaft wäre.There are already approaches for three-dimensional object recognition, which also includes the distance information from the vehicle to the object, for example, was developed by the Siemens company, a stereo camera and the company IBEO developed in cooperation with the company Hella a laser scanner, the separate angle ranges from 0.25 ° to 1 ° in the vehicle environment scans one after the other and records the duration of a light pulse. The described high-resolution 3D systems are technically complex and cost-intensive. On the other hand, there are concepts that provide multiple receive channels (2-3). Due to the channel separation, an indication of the object position can be made in addition to the transit time measurement, a description can be found, inter alia, in DE 10161233 , With this inexpensive arrangement, however, the object contour can not be detected, as it is z. B. would be advantageous for Kollisionstyperkennung in motor vehicles.

Es ist daher eine Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, Objekte in der Umgebung und im Innenraum eines Kraftfahrzeugs zu erfassen.It is therefore an object of the present invention, objects to capture in the environment and in the interior of a motor vehicle.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is achieved by a device having the features described in claim 1. Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine kostengünstige Vorrichtung zur Erfassung von Objekten durch Strahlungsdetektoren realisiert werden kann, wobei die Strahlungsdetektoren in mindestens zwei parallelen, beabstandeten Streifen auf einem Träger angeordnet sind. Dies bietet den Vorteil, dass der Winkelerfassungsbereich der Vorrichtung vergrößert werden kann, ohne die strahlungsaktive Fläche und Anzahl der Bildpixel in gleichem Maß zu erhöhen. Da Strahlungsdetektoren und Auswerteelektronik durch die reduzierte Anzahl von Bildpixeln eingespart werden, trägt dieser Ansatz zur Kosteneffizienz bei. Ist ein Linsensystem zur Bündelung des einfallenden Lichts auf die Strahlungsdetektoren vorgesehen, so ist durch die beabstandet angeordneten Streifen eine weniger starke Fokussierung der Lichtstrahlen notwendig als bei einer direkt benachbarten Anordnung der Streifen, und es kann eine lichtstärkere Optik eingesetzt werden.According to the invention was recognized that a cost-effective Device for detecting objects by radiation detectors can be realized, wherein the radiation detectors in at least two parallel, spaced strips are arranged on a support. This offers the advantage that the angle detection range of the device can be increased can, without the radiative area and number of image pixels to the same extent increase. Because radiation detectors and transmitter through the reduced Number of image pixels can be saved, this approach contributes to cost efficiency. Is a lens system for bundling the incident light is provided on the radiation detectors, so is by the spaced-apart strips one less strong focus of the light beams necessary than in a direct adjacent arrangement of the strips, and it can be a brighter look be used.

Vorzugsweise sind die Strahlungsdetektor-Streifen horizontal und/oder vertikal angeordnet, in Abhängigkeit von den Erfordernissen der zu erfassenden Umgebung. Eine erhöhte vertikale Bildauflösung wird benötigt, wenn z.B. ein Bordstein eines Fußwegs von einer Mauer unterschieden werden soll. Für die Aufnahme einer stark inhomogen Umgebung, z.B. des Fahrzeuginnenraums, ist die Anordnung von horizontalen und vertikalen Streifen vorteilhaft.Preferably The radiation detector strips are horizontal and / or vertical arranged, depending from the requirements of the environment to be detected. An elevated vertical resolution is required, if e.g. a curb of a footpath distinguished from a wall shall be. For the inclusion of a highly inhomogeneous environment, e.g. of the vehicle interior, the arrangement of horizontal and vertical strips is advantageous.

Als vorteilhafte Strahlungsdetektoren sind PIN-Photodioden vorgesehen, die schnell, kompakt und kostengünstig sind. Vorzugsweise wird die Vorrichtung zur Erfassung von Objekten kombiniert mit einer gepulsten Strahlungsquelle betrieben, durch Pulslaufzeitmessung werden die Objekte dreidimensional abgebildet. Diese Ausführung ist besonders für die Erkennung einer bevorstehenden Kollision geeignet.When advantageous radiation detectors are provided PIN photodiodes, the fast, compact and cost-effective are. Preferably, the device is for detecting objects operated in combination with a pulsed radiation source, by pulse transit time measurement the objects are displayed in three dimensions. This design is especially for the detection of an impending collision suitable.

Vorzugsweise ist pro Bildpixel ein Strahlungsdetektor und eine zugehörige Einheit zur Signalverarbeitung vorgesehen, wobei die Einheit das analoge Signal verstärkt und digitalisiert. Vorzugsweise sind der Strahlungsdetektor und die zugehörige Signalverarbeitungseinheit benachbart auf dem Träger angeordnet, um eine optimale Pixeltrennung zu erreichen.Preferably is a radiation detector and an associated unit per image pixel provided for signal processing, wherein the unit of the analog Signal amplified and digitized. Preferably, the radiation detector and the associated signal processing unit adjacent to the carrier arranged to achieve optimal pixel separation.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die zentrale Signalauswertung für alle Pixel in einer separaten Einheit ausgeführt. Aus Gründen der Kompaktheit Kosteneffizienz ist es vorteilhaft die Strahlungsdetektoren, sowie die Signalverarbeitungs- und Signalauswertungseinheiten auf einem Halbleitersubstrat anzuordnen. Vorzugsweise sind Kraftfahrzeuge mit der beschriebenen Vorrichtung zur Erfassung von Objekten ausgestattet, wobei die Bildinformationen im Kraftfahrzeug durch ein Fahrerassistenzsystem in Fahrhilfen umgesetzt wird.In an advantageous embodiment, the central signal evaluation is carried out for all pixels in a separate unit. For reasons of compactness cost-efficiency, it is advantageous to arrange the radiation detectors, as well as the signal processing and signal processing units on a semiconductor substrate. Preferably, are driving equipped with the device described for detecting objects, the image information is implemented in the motor vehicle by a driver assistance system in driving aids.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und von zwei Abbildung näher beschrieben.The Invention will be described below with reference to an embodiment and two Figure closer described.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Vorrichtung zur Erfassung von Objekten 1 Device for detecting objects

2 Gitterförmige Anordnung der Strahlungsdetektoren 2 Grid-shaped arrangement of the radiation detectors

In 1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten abgebildet. Auf einem Träger 1 sind Strahlungsdetektoren 2 in Streifen 4 angeordnet. Die Streifen 4a, 4b, 4c usw. sind parallel und beabstandet zueinander positioniert. Der Abstand 6 der Photodiodenstreifen ist so gewählt, dass die Anordnung kompakt ist und ihre Abmessungen im Zentimeter- oder Subzentimeterbereich liegen. Pro Strahlungsdetektor 2 ist eine Signalverarbeitungseinheit 3 vorgesehen, die direkt benachbart zum Strahlungsdetektor 2 angeordnet ist. Die Signalverarbeitungseinheit 3 verstärkt und digitalisiert das analoge Signal. Die Signalauswertung wird in einer zentralen Einheit 5 ausgeführt. Eine weitere Ausführungsform ist in 2 dargestellt. Die beabstandeten Strahlungsdetektorstreifen sind horizontal 4h und vertikal 4v angeordnet. Zwischen den Streifen ist Raum für Signalverarbeitungseinheiten, die in 2 der nicht extra dargestellt sind. Eine separate Signalauswerteeinheit 5 ist vorgesehen.In 1 a device for detecting objects is shown. On a carrier 1 are radiation detectors 2 in stripes 4 arranged. The Stripes 4a . 4b . 4c etc. are positioned parallel and spaced from each other. The distance 6 the photodiode strip is chosen such that the arrangement is compact and its dimensions are in the centimeter or sub-centimeter range. Pro radiation detector 2 is a signal processing unit 3 provided directly adjacent to the radiation detector 2 is arranged. The signal processing unit 3 amplifies and digitizes the analog signal. The signal evaluation is in a central unit 5 executed. Another embodiment is in 2 shown. The spaced radiation detector strips are horizontal 4h and vertical 4v arranged. There is room for signal processing units in between the strips 2 which are not shown separately. A separate signal evaluation unit 5 is planned.

Claims

Apparatus for detecting objects, wherein radiation detectors ( 2 ) are provided for image recording, characterized in that the radiation detectors ( 2 ) in parallel, spaced strips ( 4a . 4b , ....) on a flat support ( 1 ) are arranged.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation detectors are arranged in a lattice-like manner, perpendicular to the strips ( 4h ) from claim 1 further mutually parallel and spaced detector strips ( 4v ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that as radiation detectors ( 2 ) Photodiodes are provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized a pulsed light source is provided for illuminating objects and a pulse transit time measurement for distance determination is performed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that per radiation detector ( 2 ) a signal processing unit ( 3 ) is provided.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the signal processing unit ( 3 ) amplifies and digitizes the analog signal.

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that radiation detector ( 2 ) and the signal processing unit ( 3 ) are arranged adjacent to the carrier.

Apparatus according to claim 5), characterized in that signal processing and central signal evaluation in different units ( 3 . 5 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized that the carrier is a Semiconductor substrate is.

Motor vehicle with device according to one of the preceding claims, wherein the image information in the motor vehicle in a driver assistance system is implemented.