DE102006045549B4

DE102006045549B4 - Transportmittel mit 3D-Kamera

Info

Publication number: DE102006045549B4
Application number: DE102006045549.5A
Authority: DE
Inventors: Holger Bette; Holger Kraft; Robert Lange
Original assignee: PMDtechnologies AG
Current assignee: PMDtechnologies AG
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: DE102006045549A1

Abstract

TOF-System (5, 12) für ein Transportmittel, das eine TOF-Beleuchtung (4, 8, 13, 101, 119, 121, 122, 125) und einen TOF-Detektor (9, 14, 102, 112) aufweist, wobei die TOF-Beleuchtung (4, 8, 13, 101, 119, 121, 122, 125) eine Sichtblende (2, 15, 125) aufweist, welche für den sichtbaren Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlung intransparent ist, während sie für die von der TOF-Beleuchtung (4, 8, 13, 101, 119, 121, 122, 125) emittierte elektromagnetische Strahlung transparent ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtblende (2, 15, 125) ein Hersteller-Emblem (15), eine Typenbezeichnung oder eine Zierleiste des Transportmittels ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Time-of-Flight-(TOF-)System für ein Transportmittel, das eine TOF-Beleuchtung und einen TOF-Detektor aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind Abstandsmeßsysteme bzw. Kamerasysteme zur dreidimensionalen Bilderfassung bekannt, welche mit Hilfe einer aktiven Beleuchtung arbeiten. Diese sogenannten Time-of-Flight-(TOF-) oder Laufzeitmeßsysteme verwenden eine amplitudenmodulierte oder gepulste Beleuchtung, nachfolgend als TOF-Beleuchtung bezeichnet, zur Ausleuchtung der zu erfassenden dreidimensionalen Szenerie. Da für solche Systeme immer eine zum Meßsystem gehörende aktive Beleuchtung erforderlich ist, werden diese Systeme auch als aktive 3D-Systeme bezeichnet.
Zur Erfassung des von der TOF-Beleuchtung ausgesendeten intensitätsmodulierten elektromagnetischen Signals wird ein TOF-Detektor verwendet, wobei das empfangene Signal mit einem Referenzsignal gemischt wird, welches phasenstarr an die Intensitätsmodulation der TOF-Beleuchtung gekoppelt ist. Auf diese Weise stellt der TOF-Detektor je nachdem, ob die Frequenz des Referenzsignals mit der Frequenz der Intensitätsmodulation übereinstimmt oder nicht, einen Homodyn- oder Heterodyn-Empfänger bereit. Die Amplitude des Mischsignals des TOF-Detektors hängt sowohl von der Intensität der auf den TOF-Detektor einfallenden elektromagnetischen Strahlung als auch von der Phasendifferenz zwischen dem intensitätsmodulierten elektromagnetischen Signal der TOF-Beleuchtung und dem Referenzsignal bzw. dem Laufzeitunterschied zwischen den Referenzpulsen und den elektromagnetischen Pulsen der TOF-Beleuchtung ab. Daher erhält man mit einem solchen TOF-System sowohl eine Intensitäts- als auch eine Phasen- bzw. Laufzeitinformation. So läßt sich mit einer matrixförmigen (Array) Anordnung von einzelnen TOF-Detektoren nicht nur ein zweidimensionales Bild erfassen, sondern gleichzeitig eine Abstands-, d. h. Tiefeninformation, gewinnen. Die TOF-Systeme aus dem Stand der Technik stellen daher dreidimensionale Kamerasysteme bereit.
Als TOF-Detektoren werden vorzugsweise integrierte Bauelemente, sogenannte Photomischdetektoren (PMD) verwendet, so wie sie in der DE 197 04 496 A1 als sogenannte „photogate photo mixing devices” (PG-PMD) für elektromagnetische Strahlung beschrieben werden. Alternativ zu den PG-PMD-Elementen können die Mischdetektorelemente beispielsweise als auch MSM-PMD-Elemente (MSM: Metall-Halbleiter-Metall, von englisch: metal-semiconductor-metal) ausgestaltet sein, so wie sie in der WO 02/33922 A2 offenbart sind.
Da die aus dem Stand der Technik bekannten TOF-Systeme immer eine aktive TOF-Beleuchtung erfordern, müssen für den Einsatz in Alltagsanwendungen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Schiffen, Flugzeugen oder in Verteidigungseinrichtungen zusätzliche Bauräume zur Verfügung gestellt werden, um die TOF-Beleuchtungen unterzubringen. Das Vorsehen zusätzlicher Bauräume verändert jedoch die innere oder äußere Form der Transportmittel, so daß deren aerodynamische Eigenschaften sowie ihr ästhetischer Gesamteindruck erheblich verändert werden.
Die Europäische Patentanmeldung EP 1 050 435 A2 betrifft eine Abstandssensorik für ein Kraftfahrzeug, die aus einem Laserscanner als Abstandssensor besteht, wobei der Laserscanner in einem Spiegelgelenk oder einem Außenspiegel des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Die Deutsche Patentanmeldung DE 101 07 017 A1 betrifft eine Leuchte mit einem Leuchtengehäuse, die eine Abdeckscheibe und ein Leuchtmittel aufweist, wobei optisch halbdurchlässige Materialien verwendet werden, sodass das Leuchtmittel mit Blick von außen optisch abgedeckt ist, das Licht vom Leuchtmittel jedoch nach außen dringen kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein TOF-System für ein Transportmittel bereitzustellen, wobei das TOF-System in dem Transportmittel so angeordnet werden kann, daß die innere oder äußere Form des Transportmittels möglichst wenig beeinflußt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein TOF-System für ein Transportmittel bereitgestellt wird, das eine TOF-Beleuchtung und einen TOF-Detektor aufweist, wobei die TOF-Beleuchtung eine Sichtblende aufweist, welche für den sichtbaren Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlung intransparent ist, während sie für die von der TOF-Beleuchtung emittierte elektromagnetische Strahlung transparent ist, und wobei die Sichtblende ein Hersteller-Emblem, eine Typenbezeichnung oder eine Zierleiste des Transportmittels ist.
Auf diese Weise wird das Eindringen von Wasser und Schmutz in das TOF-System verhindert und einem Betrachter der Einblick in das TOF-System verwehrt.
Insbesondere im Hinblick auf Kraftfahrzeuge ist eine Sichtblende vorteilhaft, bei welcher die Sichtblende das Herstelleremblem eines Kraftfahrzeugs ist. Dabei kann die Sichtblende auch eine Zierleiste oder eine Typenbezeichnung sein. Obwohl die erfindungsgemäßen Sichtblenden hier in Bezug auf das erfindungsgemäße Transportmittel beschrieben wurden, können diese Sichtblenden auch für TOF-Systeme in anderen Anwendungsbereichen verwendet werden.
In der einfachsten Ausführungsform ist eine solche Sichtblende eine Abdeckkappe aus einem Kunststoffträgermaterial, die beispielsweise im infraroten Spektralbereich transparent ist, während sie die sichtbare Strahlung reflektiert oder absorbiert.
Alternativ können auf einem für beide Frequenzbereiche transparenten Trägermaterial, beispielsweise einem Glas- oder Kunststoffmaterial, gezielt dielektrische Schichten als Interferenzoptiken aufgebracht werden. Auf diese Weise lasen sich gezielt Oberflächen erzeugen, welche z. B. für bestimmte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche im sichtbaren Spektralbereich reflektierend sind, während sie für den infraroten Spektralbereich der TOF-Beleuchtung durchlässig sind.
Als Substrate für dielektrische Beschichtungen eigenen sich beschichtbare Materialien, z. B. Gläser oder Kunststoffe. Beispielsweise können einfache Floatgläser, oder auch optische Gläser, beispielsweise BK7, Pyrex etc., verwendet werden. Auch farbige Gläser z. B. der Firmen Schott oder Hoya können als Trägersubstrate verwendet werden: z. B. GG475 (gelb), RG630 (rot), RG650 (dunkelrot), RG830 (schwarz) oder IR-80 und IR-83 (schwarz, Hoya). Die genannten Glasmaterialien sind in dem für TOF-Systeme häufig verwendeten infraroten Wellenlängenbereich transparent.
Beispielsweise können auf einer schwarz wirkenden RG830 Platte mittels einer geeigneten räumlichen Anordnung von dielektrischen Schichten die Logos oder Embleme von Automobilherstellern erzeugt werden. Diese Embleme können beispielsweise in den Kühlergrill eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden und die dahinter befindlichen Komponenten eines TOF-Systems abdecken.
Alternativ können in einer bevorzugten Ausführungsform Kunststoffmaterialien sowohl als einfache Abdeckung als auch als Trägersubstrat für eine dielektrische Beschichtung verwendet werden. Beispiele für geeignete Kunststoffmaterialien sind farbige PMMA- und Polycarbonat-Kunststoffe der Firma Gentex, die diese als Platten und als Granulat vertreibt.
Das Material ”Filtron E800” von Gentex wirkt schwarz. Aus diesem Material kann beispielsweise das Gehäuse eines Außenspiegels (z. B. in Spritzgießtechnik) gefertigt werden. Dieser wirkt schwarz und ist im infraroten Wellenlängenbereich transparent. Ein anderer Farbeindruck des Gehäuses kann beispielsweise durch eine dielektrische Beschichtung des Materials hervorgerufen werden.
Insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich transparente und im sichtbaren intransparente Materialien sind aber auch Halbleiter wie etwa GaAs (dieses ist auch in großen Dicken für Wellenlängen ab ca. 890 nm transparent) oder auch Silizium. Silizium ist silbern spiegelnd (45–32% Reflexion im Bereich von 430–1000 nm) und in großen Dicken (ab einigen 10 μm) für Wellenlängen ab ca. 1100 nm transparent. In geringen Dicken (z. B. 2 μm) wirkt es immer noch silbern spiegelnd und weist im Wellenlängenbereich einer TOF-Beleuchtung von z. B. 860 nm eine innere Transmission von ca. 81% auf, während bei der besonders gut vom Menschen wahrgenommenen Wellenlänge von 545 nm (grün) die innere Transmission weniger als 14% beträgt.
Dielektrische Schichten ermöglichen es darüber hinaus, Oberflächen als Sichtblenden bereitzustellen, welche in ihren Filtereigenschaften gezielt an die Anforderungen des TOF-Systems angepaßt werden können. So lassen sich dielektrische Schichten bilden, welche gezielt unerwünschtes Streulicht, insbesondere Sonnenlicht, blockieren, während sie für die Strahlung der TOF-Beleuchtung transparent sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die TOF Beleuchtung ein abstrahlendes Element, vorzugsweise ein Auskoppelelement für einen Lichtwellenleiter, und ein lichterzeugendes Element, vorzugsweise einen Laser oder eine Leuchtdiode, auf, wobei das abstrahlende Element und das lichterzeugende Element über einen Lichtwellenleiter miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann das lichterzeugende Element an einem Ort in dem Transportmittel vorgesehen sein, an welchem ein ausreichender Platz zur Verfügung steht und an dem die technischen Voraussetzungen, beispielsweise eine ausreichende Wärmeabfuhr, gewährleistet sind, während die Strahlung an dem gewünschten Ort erfolgt.
Um eine möglichst gute Ausleuchtung der zu erfassenden dreidimensionalen Szenerie zu erreichen, werden immer höhere Abstrahlungsleistungen für die TOF-Beleuchtung gefordert. Um aber den Beleuchtungsmitteln für die TOF-Beleuchtung hohe Leistungen entnehmen zu können, müssen diese gekühlt werden, um während des Betriebs einen Temperaturanstieg zu vermeiden.
Darüber hinaus wird durch eine aktive Kühlung der Beleuchtungsmittel der TOF-Beleuchtung die Lebensdauer der Beleuchtungsmittel, insbesondere von Leuchtdioden (LEDs), erheblich verlängert. Dies gilt vor allem dann, wenn die Temperatur der Beleuchtungsmittel im wesentlichen konstant gehalten wird. Eine aktive Kühlung bzw. Temperaturstabilisierung ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Beleuchtungsmittel ein Lasersystem ist.
Durch die Systeme zur Kühlung bzw. Temperaturstabilisierung der TOF-Beleuchtung werden große Bauräume benötigt und durch die erforderlichen Lüfter, die vor allem durch Schwingungsankopplung an Teile der Karosserie Geräusche erzeugen, wird der Komfort für die Passagiere reduziert.
Daher ist eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei welcher die TOF-Beleuchtung in einem Bauraum eines Transportmittels vorgesehen ist, der an oder nahe der Oberfläche des Transportmittels angeordnet ist.
Dabei kann das Transportmittel ein Kraftfahrzeug, ein Flugzeug oder ein Schiff sein. Durch die Anordnung des Bauraums für die TOF-Beleuchtung des TOF-Systems an oder nahe der Oberfläche des Transportmittels kann auf eine aktive Kühlung der TOF-Beleuchtung verzichtet werden.
Dabei ist die Oberfläche des Transportmittels im Sinne dieser Erfindung alternativ eine äußere Oberfläche, z. B. die Außenhaut der Karosserie, oder aber eine innere Oberfläche des Transportmittels, wie z. B. die Oberfläche eines Armaturenbretts oder ein Rückspiegelgehäuse.
Die Bezeichnung ”an oder nahe der Oberfläche des Transportmittels” ist hier und im folgenden so zu verstehen, daß die TOF-Beleuchtung des TOF-Systems in ausreichender Nähe zu der äußeren oder inneren Oberfläche des Transportmittels angeordnet ist, so daß ein effektiver Wärmetransport der Abwärme des Beleuchtungsmittels der TOF-Beleuchtung möglich ist. Da ein solcher Abtransport der durch das Beleuchtungsmittel erzeugten Abwärme mit Hilfe von Wärmeleitsystemen, sogenannten Heat Pipes, wie sie beispielsweise aus der PC-Technik bekannt sind, über Strecken von einigen Zentimetern möglich ist, ist auch ein Abstand der TOF-Beleuchtung von mehreren Zentimetern von der Oberfläche des Transportmittels noch nahe im Sinne der vorliegenden Erfindung. Obwohl die erfindungsgemäße Anordnung der TOF-Beleuchtung hier in Bezug auf die erfindungsgemäße Sichtblende beschrieben wurde, kann diese Anordnung auch für TOF-Systeme ohne die erfindungsgemäße Sichtblende verwendet werden. Die Oberfläche des Transportmittels kann zum einen dessen unmittelbare Außenhaut, beispielsweise die Karosserieoberfläche eines Kraftfahrzeugs oder die Außenhaut eines Flugzeugs, sein, jedoch auch die Oberfläche von An- oder Einbauelementen, wie beispielsweise eine Stoßstange, ein Außenspiegel oder eine Abdeckklappe, insbesondere die Motorhaube oder der Kofferraumdeckel eines Kraftfahrzeugs.
Zweckmäßig ist es, wenn das Beleuchtungsmittel der TOF-Beleuchtung elektromagnetische Strahlung im infraroten Spektralbereich emittiert, da diese Strahlung von einem menschlichen Betrachter nicht wahrgenommen wird und daher die in der Umgebung des Transportmittels befindlichen Personen nicht stört.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die TOF-Beleuchtung eine Kühleinrichtung aufweist, die mit der Oberfläche des Transportmittels in Verbindung steht. Eine solche Kühleinrichtung ist vorzugsweise ein Kühlkörper, der zweckmäßigerweise Kühlrippen aufweist oder auch ein Kühlkanal, so wie er oben bereits erwähnt wurde, der einen Wärmetransport von dem Beleuchtungsmittel der TOF-Beleuchtung zur Oberfläche des Transportmittels ermöglicht.
Zweckmäßig ist es darüber hinaus, wenn die TOF-Beleuchtung zusätzlich einen aktiven Lüfter oder eine Peltierkühlung aufweist.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die TOF-Beleuchtung ein Beleuchtungsmittel aufweist, welches eine Leuchtdiode, ein Halbleiterlaser oder ein diodengepumpter Festkörperlaser ist. Die genannten Beleuchtungsmittel stehen bei hohen abgestrahlten Leuchtdichten als Massenartikel kommerziell zur Verfügung und ermöglichen eine hochfrequente Modulierung der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Darüber hinaus weisen sie eine hohe Umwandlungseffizienz von elektrischer Energie in abgestrahlte elektromagnetische Leistung auf, so daß die anfallende, nicht nutzbare Abwärme vergleichsweise niedrig ist.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Transportmittel einen Rückspiegel im Innenraum aufweist, in den die TOF-Beleuchtung eingebaut ist.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der TOF-Detektor ein Photomischdetektor (PMD) ist. In solchen PMD-Elementen findet der Mischprozeß zwischen der einfallenden intensitätsmodulierten Strahlung und dem Referenzsignal im Detektor selbst statt. Dazu weisen die PMD-Elemente Ausleseelektroden auf, zwischen denen sich ein photoempfindliches Material, insbesondere ein Halbleitermaterial, erstreckt. Zusätzlich können auf dem photoleitfähigen Material zwei oder mehr Modulationsgates vorhanden sein.
Wird der photoempfindliche Teil des PMD-Elements mit intensitätsmodulierter elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich beleuchtet, so werden die Ladungsträger in Abhängigkeit von der momentan auf den Detektor einfallenden Intensität generiert. An die Modulationsgates (bei PG-PMD-Elementen) oder auch direkt an die Ausleseelektroden (bei MSM-PMD-Elementen) werden amplitudenmodulierte Strom- oder Spannungssignale als Referenzsignale angelegt, welche zueinander invertiert oder um 180° phasenverschoben sind. Die Ausgangssignale an den Ausleseelektroden der Mischerelemente sind von der Intensität der einfallenden Strahlung sowie der Phasendifferenz zwischen einfallender Strahlung und Referenzsignal abhängig. Das Referenzsignal trägt daher bei bekannter Phasenlage des Referenzsignals weiterhin sowohl die Phasen- als auch die Amplitudeninformation der einfallenden intensitätsmodulierten Strahlung.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn das PMD-Element ein PMD-Array ist, dessen Pixel bzw. Bildpunkte von einzelnen PMD-Elementen gebildet werden.
Um mit Hilfe des TOF-Systems die Umgebung oder auch den Innenraum des Transportmittels dreidimensional erfassen zu können, ist es erforderlich, daß die TOF-Beleuchtung elektromagnetische Strahlung in die Umgebung des Transportmittels abstrahlt, während der TOF-Detektor die von der Szenerie der Umgebung reflektierte elektromagnetische Strahlung der TOF-Beleuchtung empfängt. Damit die elektromagnetische Strahlung einer TOF-Beleuchtung ohne Abschwächung abstrahlt und der Detektor die reflektierte Strahlung ohne Abschwächung empfängt, ist es zweckmäßig, wenn am Ort der TOF-Beleuchtung und/oder des TOF-Detektors die Oberfläche des Transportmittels durchbrochen ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden anhand der folgenden Beschreibung und der dazugehörigen Figuren deutlich.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines Rückspiegels eines Kraftfahrzeugs.
2 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Anordnung einer TOF-Beleuchtung unter der Motorhaube.
3 zeigt schematisch den Aufbau eines TOF-Systems für ein Kraftfahrzeug.
4 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform der TOF-Beleuchtung.
1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht durch einen Außenspiegel 127 eines Kraftfahrzeugs. Der Spiegel besteht aus einem Gehäuse 1 sowie aus einem quasi-kardanisch gelagerten Spiegel 2, welcher an Aufhängepunkten 3 mit einem motorischen Stellantrieb zum Einstellen des Außenspiegels verbunden ist. Der Innenraum 6 des Spiegelgehäuses 1 bildet den Bauraum für die Elemente 4, 5 zweier TOF-Systeme.
Die Baugruppe 4 bildet die TOF-Beleuchtung eines ersten TOF-Systems, wobei die Beleuchtungsmittel der TOF-Beleuchtung 4 Leuchtdioden 7 sind. Diese emittieren elektromagnetische Strahlung im infraroten Spektralbereich, welcher durch das Kunststoffgehäuse 1 des Spiegels in Fahrtrichtung nach vorne abgestrahlt wird. Die von der TOF-Beleuchtung 4 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung wird von der in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegenden dreidimensionalen Szenerie reflektiert und von einem TOF-Detektor empfangen, der in der dargestellten Ausführungsform in die vordere Stoßstange des Kraftfahrzeugs integriert und daher nicht dargestellt ist.
Die zweite Baugruppe 5 des zweiten TOF-Systems weist demgegenüber sowohl eine TOF-Beleuchtung 8 als auch einen TOF-Detektor 9 auf. Dabei wird die TOF-Beleuchtung 8 von einer infraroten Leuchtdiode gebildet und der TOF-Detektor 9 ist ein PMD-Element mit einer zweidimensionalen Matrixanordnung von einzelnen Bildpunkten, die von Photomischdetektoren, so wie sie in dem Dokument WO 02/33922 A2 offenbart sind, gebildet werden.
Die TOF-Beleuchtung 8 des zweiten TOF-Systems 5 strahlt in den Rückraum des Kraftfahrzeugs ab. Daher ist der Spiegel 2 so ausgestaltet, daß er für die infrarote Strahlung der TOF-Beleuchtung 8 transparent ist, während er für den Fahrer sichtbares Licht reflektiert und daher als gewöhnlicher Außenspiegel wirkt. Diese widersprüchlichen optischen Eigenschaften für den sichtbaren Spektralbereich und für die infrarote Strahlung der TOF-Beleuchtung 5 werden dadurch erreicht, daß der Spiegel 2 aus einzelnen dielektrischen Schichten derart aufgebaut ist, daß er die gewünschten Reflexions- und Transmissionscharakteristika aufweist.
2 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht durch eine Motorhaube 10, die an ihrem vorderen, unteren Ende eine Durchbrechung 11 aufweist. Hinter dieser Durchbrechung ist ein TOF-System 12 angeordnet, welches eine TOF-Beleuchtung 13 sowie einen TOF-Detektor 14 aufweist.
Die TOF-Beleuchtung 13 wiederum ist wie die TOF-Beleuchtung 8 aus 1 eine Anordnung von infraroten Lasern, die in Fahrtrichtung nach vorne elektromagnetische Strahlung emittiert und die vor dem Kraftfahrzeug liegende dreidimensionale Szenerie beleuchtet. Die von der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierte Strahlung der TOF-Beleuchtung 13 wird von dem TOF-Detektor 14 erfaßt. Dabei ist der TOF-Detektor 14 in der dargestellten Ausführungsform ein PMD-Detektorarray 12, welches aus einzelnen Pixeln bzw. Bildpunkten aufgebaut ist. Jedes Pixel ist als Photomischdetektorelement (PMD-Element) realisiert. Um sowohl eine Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung als auch den Empfang der reflektierten elektromagnetischen Strahlung durch den TOF-Detektor 14 zu ermöglichen, sind die Beleuchtung 13 und der Detektor 14 derart angeordnet, daß sie durch die Ausnehmung 11 ”blicken”. Um das TOF-System 12 dennoch vor Schmutz und Wasser sowie vor den Blicken eines Betrachters zu schützen, ist vor der Ausnehmung 11 eine Abdeckung 15 vorgesehen. Dabei wird die Abdeckung 15 von dem Emblem des Kraftfahrzeugherstellers gebildet, so daß die Abdeckung gleichzeitig auch ästhetische Zwecke erfüllt. Dieses Emblem 15 ist durch eine dielektrische Beschichtung derart ausgestaltet, daß es für den Betrachter intransparent erscheint und das Firmenlogo des Kraftfahrzeugherstellers wiedergibt. Demgegenüber ist die Abdeckung 15 für die von der TOF-Beleuchtung emittierte elektromagnetische Strahlung transparent, so daß diese sowohl durch die Ausnehmung 11 abgestrahlt als auch durch diese empfangen werden kann.
3 zeigt schematisch den Aufbau eines aus dem Stand der Technik bekannten TOF-Systems, so wie es erfindungsgemäß in ein Transportmittel eingebaut ist. Das TOF-System weist eine TOF-Beleuchtung 101 sowie einen TOF-Detektor 102 auf. Die schematisch dargestellte TOF-Beleuchtung 101 zeigt zwei wesentliche Elemente, welche der Einfachheit halber getrennt dargestellt sind: ein Beleuchtungsmittel 103 sowie einen Modulator oder Mischer 104. Die tatsächlichen Realisierungen einer TOF-Beleuchtung 101 sind diese beiden Elemente 103, 104 häufig Bestandteil ein- und desselben Elements, beispielsweise einer hochfrequent modulierbaren Leuchtdiode. Das Beleuchtungsmittel 103 emittiert elektromagnetische Strahlung, im dargestellten Fall im infraroten Spektralbereich, während der Modulator 104, der von dem Beleuchtungsmittel 103 emittierten Strahlung eine Intensitätsmodulation aufprägt. Daher ist die die TOF-Beleuchtung 101 verlassende elektromagnetische Strahlung 105 im dargestellten Fall mit einer harmonischen Intensitätsmodulation mit 10 MHz versehen. Der Modulator 104 wird mit Hilfe eines Signalgenerators 106 betrieben. Die Linsenanordnung 107 der TOF-Beleuchtung dient zur Kollimation der divergenten Strahlung des Beleuchtungsmittels 103. Die von der dreidimensionalen Szenerie 108 reflektierte Strahlung 109 wird von dem TOF-Detektor 102 erfaßt und zur Auswertung an einen PC 110 weitergeleitet. Der TOF-Detektor 102 weist ein Linsensystem 111 zur Fokussierung der kollimierten, von der dreidimensionalen Szenerie 108 reflektierten Strahlung 109 auf das Detektorarray 112 des TOF-Detektors 102 auf. Das Detektorarray 112 des TOF-Detektors 102 ist in der dargestellten Ausführungsform ein PMD-Detektorarray 112, welches aus einzelnen Pixeln bzw. Bildpunkten 113 aufgebaut ist. Jedes Pixel 113 ist als Photomischdetektorelement (PMD-Element) 114 realisiert.
Das PMD-Element 114 weist in der dargestellten Ausführungsform zwei Ausleseelektroden 115, ein photoempfindliches Substrat 116 sowie zwei Modulationsgates 117 auf. Die einfallende intensitätsmodulierte elektromagnetische Strahlung 109 erzeugt in dem photoempfindlichen Substrat 116 Ladungsträger in Abhängigkeit von der momentanen Bestrahlungsintensität. Diese Ladungsträger werden in den an die Modulationsgates 117 angelegten elektrischen Wechselfeldern abwechselnd zu den linken und rechten Auslesegates 115 getrieben. Dabei sind die an die Modulationsgates 117 angelegten elektrischen Felder mit dem Modulationssignal des Signalgenerators 116 synchronisiert, so daß die Intensitätsmodulation der von der TOF-Beleuchtung 101 emittierten elektromagnetischen Strahlung sowie das Referenzsignal an den Modulationsgates 117 phasenstarr miteinander gekoppelt sind. Zwischen dem zum Betreiben des Modulators 114 der TOF-Beleuchtung 101 verwendeten Signal und dem an die Modulationsgates 117 des PMD-Elements 114 angelegten Referenzsignal ist mit Hilfe eines Phasenschiebers 118 eine definierte und konstante Phasenverschiebung eingefügt.
Aus der so erfaßten Intensität und Phasenlage der auf den TOF-Detektor 102 einfallenden elektromagnetischen Strahlung 109 läßt sich die Laufzeit der elektromagnetischen Strahlung zwischen der TOF-Beleuchtung 101 und dem TOF-Detektor 102 bestimmen. Aus dieser Information wird die dreidimensionale Beschaffenheit der Szenerie 108 gewonnen.
In 4 ist schematisch eine alternative Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen TOF-Beleuchtung in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Um die Abstrahlungsleistung der TOF-Beleuchtung zu erhöhen, ist diese mit einer Laserquelle 119 als lichterzeugendes Element ausgestattet. Die Laserquelle, in der dargestellten Ausführungsform eine Diodenlaserstruktur 119, ist im Motorraum 120 des Kraftfahrzeugs angeordnet. Auf diese Weise läßt sich eine effiziente Kühlung des Lasers erreichen, indem dieser in den für den Motor ohnehin vorhandenen Kühlkreislauf eingebunden ist. Die von dem Laser 119 emittierte infrarote Strahlung wird in Lichtwellenleiter 121, 122 eingekoppelt, welche die emittierte Strahlung an die Emissionspunkte der Strahlung im Bereich der Frontscheinwerfer 123 und der Heckscheinwerfer 124 leiten. In den Scheinwerfern sind faseroptische Auskoppler 125 vorgesehen, welche die aus den Wellenleitern austretende Strahlung aufweiten. Deutlich ist anhand des dargestellten Frontscheinwerfers 123 zu erkennen, daß der faseroptische Koppler 125 hinter dem Scheinwerferreflektor 126 angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist auch dieser Reflektor als Sichtblende ausgestaltet. Der Reflektor 126 ist transparent für die infrarote Strahlung der TOF-Beleuchtung und reflektierend für das sichtbare Scheinwerferlicht.
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Spiegel
3: Aufhängepunkte
4: TOF-Beleuchtung
5: TOF-System
6: Innenraum des Gehäuses 1
7: Leuchtdioden
8: TOF-Beleuchtung
9: TOF-Detektor
10: Motorhaube
11: Durchbrechung
12: TOF-System
13: TOF-Beleuchtung (Laser)
14: TOF-Detektor
15: Abdeckung
101: TOF-Beleuchtung
102: TOF-Detektor
103: Beleuchtungsmittel
104: Modulator
105: elektromagnetische Strahlung
106: Signalgenerator
107: Linsenanordnung
108: dreidimensionale Szenerie
109: reflektierte Strahlung
110: PC
111: Linsensystem
112: Detektorarray
113: Pixel
114: PMD-Element
115: Ausleseelektroden
116: photoempfindliches Substrat
117: Modulationsgates
118: Phasenschieber
119: Laserquelle
120: Motorraum
121, 122: Lichtwellenleiter
123: Frontscheinwerfer
124: Heckscheinwerfer
125: faseroptischer Koppler
126: Scheinwerferreflektor
127: Außenspiegel

Claims

TOF-System (5, 12) für ein Transportmittel, das eine TOF-Beleuchtung (4, 8, 13, 101, 119, 121, 122, 125) und einen TOF-Detektor (9, 14, 102, 112) aufweist, wobei die TOF-Beleuchtung (4, 8, 13, 101, 119, 121, 122, 125) eine Sichtblende (2, 15, 125) aufweist, welche für den sichtbaren Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlung intransparent ist, während sie für die von der TOF-Beleuchtung (4, 8, 13, 101, 119, 121, 122, 125) emittierte elektromagnetische Strahlung transparent ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtblende (2, 15, 125) ein Hersteller-Emblem (15), eine Typenbezeichnung oder eine Zierleiste des Transportmittels ist.
TOF-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtblende (2, 15, 125) eine Anordnung von dielektrischen Schichten aufweist.
TOF-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die TOF-Beleuchtung ein abstrahlendes Element, vorzugsweise ein Auskoppelelement (125) für einen Lichtwellenleiter (121, 122), und ein lichterzeugendes Element, vorzugsweise einen Laser (119) oder eine Leuchtdiode, aufweist, wobei das abstrahlende Element (125) und das lichterzeugende Element (119) über einen Lichtwellenleiter (121, 122) miteinander verbunden sind.
TOF-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die TOF-Beleuchtung einen Lüfter aufweist.
TOF-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die TOF-Beleuchtung eine Peltierkühlung aufweist.
TOF-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die TOF-Beleuchtung ein Beleuchtungsmittel, vorzugsweise eine Leuchtdiode, einen Halbleiterlaser oder einen diodengepumpten Festkörperlaser, aufweist.
TOF-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der TOF-Detektor ein PMD-Element ist.
TOF-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der TOF-Detektor ein PMD-Array ist.
Transportmittel mit einem TOF-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Transportmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die TOF-Beleuchtung oder Teile davon in einem Bauraum vorgesehen ist, der an oder nahe der Oberfläche des Transportmittels angeordnet ist.
Transportmittel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmittel ein Kraftfahrzeug, ein Flugzeug oder ein Schiff ist.
Transportmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die TOF-Beleuchtung eine Kühleinrichtung, vorzugsweise einen Kühlkörper, aufweist, die mit der Oberfläche des Transportmittels in Verbindung steht.
Transportmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Stoßstange aufweist, in welche die TOF-Beleuchtung eingebaut ist.
Transportmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Außenspiegel aufweist, in den die TOF-Beleuchtung eingebaut ist.
Transportmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Rückspiegel im Innenraum aufweist, in den die TOF-Beleuchtung eingebaut ist.
Transportmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmittel eine Motorhaube aufweist, in welche die TOF-Beleuchtung eingebaut ist.
Transportmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der TOF-Detektor in einem Bauraum vorgesehen ist, der an oder nahe der Oberfläche des Transportmittels angeordnet ist.
Außenspiegel (127) für ein Transportmittel, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Bauraum für die TOF-Beleuchtung eines TOF-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Stoßstange für ein Transportmittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bauraum für die TOF-Beleuchtung eines TOF-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Rückspiegel für ein Transportmittel, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Bauraum für die TOF-Beleuchtung eines TOF-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.