DE102008013906A1 - Optical delay sensor for scanning large area of scene in azimuth and elevation regions, has passive reflector magnetically positioned from outside and contactlessly movable from outside for scanning scene in elevation - Google Patents

Optical delay sensor for scanning large area of scene in azimuth and elevation regions, has passive reflector magnetically positioned from outside and contactlessly movable from outside for scanning scene in elevation Download PDF

Info

Publication number
DE102008013906A1
DE102008013906A1 DE102008013906A DE102008013906A DE102008013906A1 DE 102008013906 A1 DE102008013906 A1 DE 102008013906A1 DE 102008013906 A DE102008013906 A DE 102008013906A DE 102008013906 A DE102008013906 A DE 102008013906A DE 102008013906 A1 DE102008013906 A1 DE 102008013906A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmitter
mirror
rotation
outside
sampling
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.)
Granted
Application number
DE102008013906A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008013906B4 (en
Inventor
Hans Spies
Martin Spies
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE102008013906A priority Critical patent/DE102008013906B4/en
Publication of DE102008013906A1 publication Critical patent/DE102008013906A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008013906B4 publication Critical patent/DE102008013906B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • G01S7/4814—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
    • G01S17/02—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
    • 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
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers 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
    • 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
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Abstract

The sensor has a passive reflector (107) for a laser diode (105) magnetically positioned from an outside and contactlessly movable from the outside for scanning a scene in elevation. A distance measurement is updated to a predetermined image section by azimuth- and elevation adjustment via a camera and an image evaluation of the camera. A resonant frequency determined by moment of inertia and suspension of the reflector is utilized for scanning process. An optical transmitter (111) and an optical receiver are contactlessly rotated from the outside for scanning.

Description

Stand der TechnikState of the art

Es sind eine Reihe von optischen Laufzeitsensoren bekannt, die die zu vermessende Szene mit verschiedenen Methoden abtasten. Auch Sensoren mit Sendezeilen und Empfangszeilen sind bekannt. Diese Sensoren sind z. B. in folgenden Schriften beschrieben:

  • DE 197 17 399 C2
  • DE 101 14 362 C2
  • DE 101 46 692.7
  • DE 10 2004 014 041.3
  • DE 10 2005 055 572 B4
  • DE 10 2006 045 799.4
There are known a number of optical time-of-flight sensors which scan the scene to be measured by various methods. Sensors with transmission lines and reception lines are also known. These sensors are z. As described in the following documents:
  • DE 197 17 399 C2
  • DE 101 14 362 C2
  • DE 101 46 692.7
  • DE 10 2004 014 041.3
  • DE 10 2005 055 572 B4
  • DE 10 2006 045 799.4

Alle diese Systeme sind relativ aufwändig für die Abtastung einer großen Fläche der Szene im nahen Abstand.All these systems are relatively expensive for the scan a large area of the scene at close range.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es mit einem optischen Laufzeitsystem einen großen Winkelbereich sowohl azimutal als auch in der Elevation abzutasten und dabei mit möglichst geringem Bauteileaufwand ein Entfernungsbild mit hoher Auflösung zu erzeugen. Für einen guten Signal-Rauschabstand soll die Leistungsdichte an den zu vermessenden Objekten möglichst hoch sein.task The invention is a large with an optical runtime system Angle range both azimuthal and in the elevation scan and doing so with the lowest possible component cost a distance image to produce with high resolution. For a good one Signal-to-noise ratio is intended to determine the power density to be measured Be as high as possible.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 9 beschrieben. Entsprechend 1 werden 2 Einheiten 110 und 102 mit einem Motor 101 über seine Achsen 101a und 101b angetrieben. Als Sender wird eine Laserdiode 105 verwendet, die über eine einlagige Induktionsspule 104 gemäß der Schrift DE 10 2006 045 799.4 zur Erzeugung kurzer Lichtimpulse angesteuert wird. Der emittierte Lichtimpuls wird über die Optik 106 fokussiert und auf den Umlenkspiegel 107 geleitet und von dort auf die zu vermessende Szene abgebildet. Die Strahlenführung ist mit 117 gekennzeichnet. Der Spiegel 107 ist über z. B. Torsionsbänder 107a und 107b mit den Befestigungen 107c und 107d mit dem Rotor 102 federnd verbunden. Der Spiegel 107 besteht im einfachsten Fall aus ferromagnetischem Material und ist auf einer Seite poliert oder wird mit z. B. Aluminium oder Gold bedampft dessen Oberfläche poliert ist. Während der gesamte Rotor mit den Teilen 102 und 110 die Szene im Azimut abtastet, wird der Spiegel 107 über eine Anordnung aus dem ferromagnetischem Körper 108, dem Permanentmagneten 109 und durch Einspeisung eines Stromes in die Spule 116 um einen Winkel 118 geschwenkt.The invention will be described below with reference to the 1 to 9 described. Corresponding 1 become 2 units 110 and 102 with a motor 101 about his axes 101 and 101b driven. The transmitter is a laser diode 105 used, which has a single-layer induction coil 104 according to the scripture DE 10 2006 045 799.4 is driven to generate short light pulses. The emitted light pulse is transmitted through the optics 106 focused and on the deflection mirror 107 guided and pictured from there to the scene to be measured. The beam guidance is with 117 characterized. The mirror 107 is about z. B. torsion bands 107a and 107b with the fixtures 107c and 107d with the rotor 102 resiliently connected. The mirror 107 consists in the simplest case of ferromagnetic material and is polished on one side or with z. As aluminum or gold vaporized whose surface is polished. While the entire rotor with the parts 102 and 110 scanning the scene in azimuth becomes the mirror 107 via an arrangement of the ferromagnetic body 108 , the permanent magnet 109 and by feeding a current into the coil 116 at an angle 118 pivoted.

Zur besseren magnetischen Ankopplung dreht sich z. B. der ferromagnetische Körper 108 zusammen mit dem Permanentmagneten 109 mit dem Rotorteil 102 mit während die Spule 116 steht.For better magnetic coupling z. B. the ferromagnetic body 108 together with the permanent magnet 109 with the rotor part 102 with while the coil 116 stands.

Durch diese Maßnahme kann durch die Wahl der Schwenkfrequenz entsprechend 2 die zu vermessende Szene z. B. azimutal über volle 360° und in der Elevation je nach Schwingfrequenz 203 und Auslenkung der Strahlführung 204 durch den Spiegel 107 mit einem Winkel 206 abgetastet werden. Die Auslenkung der Strahlführung 204 erfolgt mit dem doppelten Winkel der Spiegelauslenkung 118. Die einzelnen Laserabbildungen können z. B. entsprechend 202 gewählt werden. Der Empfänger besteht aus der Empfangsoptik 111, dem Spiegel 112 der die Eingansleistung über die Strahlführung 119 über ein Filter 113 und die Schlitzblende 114 auf dem Detektor 115 leitet. Die Mitlaufblende 114 muss so gestaltet sein, dass alle Laserabbildungen im Amplitudenbereich 206 gemäß 2 innerhalb des Schlitzes 114a sind und von da aus zum Detektor 115 gelangen.By this measure, by the choice of the swing frequency accordingly 2 the scene to be measured z. B. azimuthal over a full 360 ° and in the elevation depending on the oscillation frequency 203 and deflection of the beam guide 204 through the mirror 107 with an angle 206 be scanned. The deflection of the beam guide 204 occurs at twice the angle of the mirror deflection 118 , The individual laser images can z. B. accordingly 202 to get voted. The receiver consists of the receiving optics 111 , the mirror 112 the input power via the beam guide 119 over a filter 113 and the slit diaphragm 114 on the detector 115 passes. The Mitlaufblende 114 must be designed so that all laser images in the amplitude range 206 according to 2 inside the slot 114a are and from there to the detector 115 reach.

Gemäß 2 kann das Abtastschema auch so ausgeführt werden, dass der Laser entsprechend 206 etwa so breit wie die Periode 203 abgebildet wird und die Abstände der Laserabbildungen in Elevation z. B. 207 betragen. Damit die zu vermessende Fläche vollständig abgetastet wird, kann bei Abfall oder Anstieg der Abstand einmalig auf z. B. die Hälfte von 207 reduziert werden. Damit werden die Abtastungen ineinander verzahnt. Bei der Ausführung des Sensors gemäß 1 muss die Blende 114 einen Durchlass von 206 × 204a haben, damit sich eine Blendenöffnung 114b. Wird wie z. B. in 5 gezeigt sowohl der Sendestrahlgang als auch der Empfangsstrahlgang geschwenkt, ist in der mitlaufenden Blende nur die Abbildung des Lasers gegeben aus 206 und 209 als Blendenöffnung zu berücksichtigen.According to 2 the scanning scheme can also be performed so that the laser accordingly 206 about as wide as the period 203 is mapped and the distances of the laser images in elevation z. B. 207 be. So that the surface to be measured is completely scanned, the distance can be reduced to once in z. B. half of 207 be reduced. Thus, the samples are interlinked. In the design of the sensor according to 1 must be the aperture 114 a passage of 206 × 204a have to make an aperture 114b , Is such. In 5 shown both the transmission beam and the receiving beam path pivoted, is given in the follower aperture only the image of the laser from 206 and 209 to be considered as the aperture.

Wird das System für die azimutale Abtastung nur für einen Winkel < 360° verwendet, kann mittels einer CCD-Zeile 120 gemäß 1 die Auslenkung des Spiegels 107 in dem Winkelbereich der nicht auf die Szene abgebildet wird, kontrolliert oder geregelt werden.If the system is used for the azimuthal scanning only for an angle <360 °, can by means of a CCD line 120 according to 1 the deflection of the mirror 107 in the angular range that is not mapped to the scene, controlled or regulated.

Weitere Ausführungen insbesondere des Sendeteils 102 sind in 3 dargestellt. Hierbei wird über die stehende Spule 304 eine Spannung entsprechender Amplitude und Frequenz in die Spule 302 induziert. Dabei können die Spulen über Luft oder entsprechenden Ferritkörper gekoppelt sein. Die Spule 302 kann sehr eng mit dem ferromagnetischem Körper 303 gekoppelt sein, der über die magnetische Vorspannung des Magneten 305 den ferroelektrischen Spiegel 107 in den Winkelbereich 118 zur Auslenkung anregt. Durch diese Maßnahme wird die Auslenkung mit geringerer Energie als in 1 beschrieben bewerkstelligt. Der Magnet 305 kann auch direkt auf den Spiegel in der Position 305a als mitumlaufendes Teil wirken.Other versions in particular of the transmitter part 102 are in 3 shown. This is about the standing coil 304 a voltage of corresponding amplitude and frequency in the coil 302 induced. The coils may be coupled via air or corresponding ferrite body. The sink 302 can be very close to the ferromagnetic body 303 be coupled, over the magnetic bias of the magnet 305 the ferroelectric mirror 107 in the angle range 118 to excite. By this measure, the deflection is less energy than in 1 described accomplished. The magnet 305 can also directly on the mirror in position 305a act as a circulating part.

Durch die in diesem System berührungslos übertragene Spannung können auch andere Ablenkverfahren gemäß 3 zur Auslenkung eines Umlenkspiegels 107 angewandt werden. So wie z. B. durch das Anlegen einer Spannung über die Elektrode 309 und 310 an einen Biegeschwinger 307 aus Piezomaterial dessen Unterseite zugleich als Spiegel 307a ausgebildet ist. Der Strahlengang 117 des Senders 105 mit der Optik 106 wird durch die Winkeländerung 118 des Spiegels 307a abgelenkt. Der Biegeschwinger ist im Rotor 102 über die Halterung 308 befestigt. Ebenso kann z. B. ein mikromechanisch gefertigter Spiegel 107m Verwendung finden. Der Spiegel 312 ist hierbei durch die Aufhängungen 312a und 312b am Halbleitersubstrat 311 federnd befestigt. Durch die Elektroden 313 und 314, die auf der Unterseite flächenhaft ausgebildet sind, kann durch eine Spannung der Wicklung 302 die Auslenkung des Spiegels dadurch erfolgen, dass am Spiegel 312 über den Anschluss 315 und die Flächenelektroden 313 und 314 ein entsprechendes elektrisches Feld angelegt wird. Durch die Kraft des elektrischen Feldes wird der Spiegel 107m bewegt.Due to the non-contact transmitted voltage in this system, other deflection according to 3 for the deflection of a deflecting mirror 107 be applied. Like z. B. by applying a voltage across the electrode 309 and 310 to a bending vibrator 307 from piezo material whose underside at the same time as a mirror 307a is trained. The beam path 117 the transmitter 105 with the optics 106 is due to the angle change 118 of the mirror 307a distracted. The bending vibrator is in the rotor 102 over the bracket 308 attached. Likewise, z. B. a micromechanically manufactured mirror 107m Find use. The mirror 312 is here by the suspensions 312a and 312b on the semiconductor substrate 311 spring-mounted. Through the electrodes 313 and 314 , which are formed flat on the underside, can by a voltage of the winding 302 the deflection of the mirror take place by the fact that at the mirror 312 over the connection 315 and the surface electrodes 313 and 314 a corresponding electric field is applied. The power of the electric field becomes the mirror 107m emotional.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 4 gezeigt.Another embodiment is in 4 shown.

Das vom Motor 101 angetriebene Sendeteil 102 trägt die Schleife 104 für die Impulsübertragung an die Laserdiode 105. Die Laserdiode 105 wird über die Optik 401 auf die Szene abgebildet. Der Halter 402 der Optik 401 ist über eine ferromagnetische Feder 403 durch die Halterung 404 am Sendeteil 102 befestigt. Durch einen entsprechenden Wechsel- oder Gleichstrom durch die Spule 116 wird über den Eisenzylinder 405 und den Permanentmagneten 109 die Feder 403 angezogen oder abgestoßen. Damit wird die Linse 401 im Winkelbereich 406 bewegt und somit der Strahlengang 117 abgelenkt und damit die Szene in Elevation abgetastet. Der Empfangsteil 110 wird ebenfalls vom Motor 101 angetrieben. Der Rückgestreute Lichtimpuls wird über die Sammellinse 410, über den Spiegel 112 auf die Sammellinse 418, durch eine Öffnung 409a in der Feder 409 und über das Filter 115a auf die Empfangsdiode 115 abgebildet. Diese Empfangsoptik 408 wird in gleicher Weise wie die Sendeoptik 401 durch einen Stromfluss in der Spule 415 über den Eisenhohlzylinder 413 und dem Permanentmagnet 414 mit Bohrung um den Winkel 411 bewegt. Die Befestigung der Feder 409 am Sendeteil 110 erfolgt mit dem Halter 416. Damit können folgende Ergebnisse erzielt werden:
Die optische Achse des Senders mit dem Strahlengang 117 und die optische Achse des Empfängers mit dem Strahlengang 410 können durch die Optimierung des Empfangssignals in der Verarbeitungslogik optimal aufeinander abgestimmt werden, so dass unabhängig von der zu messenden Entfernung und der jeweiligen Abbildung von Laser- und Empfangsdiode immer eine genaue Justage der Strahlengänge erzielt wird. Bei der Fertigung ist nur die Sendeeinheit 102 mit der Empfangseinheit 110 im Azimutwinkel zu justieren, während die Justage im Elevationswinkel jeweils automatisch erfolgen kann. Damit sowohl die Bohrung 409a im Magnet 414, im Eisenkörper 413 und in der Feder 409 sehr klein ausgeführt werden kann, wird nach dem Spiegel 112 die Sammellinse 418 eingeführt, so dass aus dem divergenten Strahlengang 419 ein nahezu paralleler Strahlengang 420 erzeugt wird. Diese Maßnahme verbessert auch die Durchlasskurve des Bandpassfilters 115a vor der Empfangsdiode 115.That from the engine 101 driven transmission part 102 carries the loop 104 for pulse transmission to the laser diode 105 , The laser diode 105 is about the optics 401 pictured on the scene. The holder 402 the optics 401 is via a ferromagnetic spring 403 through the holder 404 on the transmission part 102 attached. By a corresponding alternating or direct current through the coil 116 gets over the iron cylinder 405 and the permanent magnet 109 the feather 403 attracted or repelled. This will be the lens 401 in the angular range 406 moved and thus the beam path 117 distracted and thus scanned the scene in elevation. The reception part 110 is also from the engine 101 driven. The backscattered light pulse is transmitted via the converging lens 410 , over the mirror 112 on the condenser lens 418 through an opening 409a in the spring 409 and over the filter 115a on the receiving diode 115 displayed. This receiving optics 408 is the same as the transmission optics 401 by a current flow in the coil 415 over the hollow steel cylinder 413 and the permanent magnet 414 with hole around the angle 411 emotional. The attachment of the spring 409 on the transmission part 110 done with the holder 416 , This results in the following results:
The optical axis of the transmitter with the beam path 117 and the optical axis of the receiver with the beam path 410 can be optimally matched to each other by optimizing the received signal in the processing logic, so that regardless of the distance to be measured and the respective imaging of the laser and receiver diode always an accurate adjustment of the beam paths is achieved. In production, only the transmitting unit 102 with the receiving unit 110 in the azimuth angle to adjust, while the adjustment in the elevation angle can be done automatically. So that both the bore 409a in the magnet 414 , in the iron body 413 and in the spring 409 can be run very small, is after the mirror 112 the condenser lens 418 introduced, so that from the divergent beam path 419 a nearly parallel beam path 420 is produced. This measure also improves the passband of the bandpass filter 115a in front of the receiving diode 115 ,

Wird auf der Senderseite anstatt der mitlaufenden Laserdiode ein z. B. durch einen Halbleiterlaser gepumpter Festkörperlaser 421 verwendet, so kann der Eisenkörper 405a mit einer Bohrung und der Permanentmagnet 109a mit einer Bohrung versehen werden. Da der Ausgangsstrahl 423 des Festkörperlasers 421 bereits gebündelt ist, ist auf der Feder 403a hinter ihrer Bohrung 403b nur ein Spiegel 422 für die Auslenkung anzubringen.Is on the transmitter side instead of the follower laser diode z. B. by a semiconductor laser pumped solid state laser 421 used, so can the iron body 405a with a hole and the permanent magnet 109a be provided with a bore. Because the output beam 423 of the solid-state laser 421 is already bundled, is on the pen 403a behind her hole 403b just a mirror 422 for the deflection.

Eine weitere Ausführungsform ist in 5 gezeigt. Der komplette Optikträger 518 wird durch den Motor (bestehend aus den Magnetpolen 508 und 509 und seinen stehenden Wicklungen 507) in Rotation versetzt. Die Lagerung des Optikträgers wird z. B. mit den Kugellagern 501 und 502 bewerkstelligt. In den Optikträger 518 wird über die stehende Primärwicklung 511 und die Sekundärwicklung 510 durch Kopplung oder über Luft oder einen Ferritkörper 510a ein Wechselstrom für die Spiegelsteuerung eingebracht.Another embodiment is in 5 shown. The complete optics carrier 518 is by the motor (consisting of the magnetic poles 508 and 509 and his standing windings 507 ) rotated. The storage of the optics carrier is z. B. with the ball bearings 501 and 502 accomplished. In the optics carrier 518 is about the standing primary winding 511 and the secondary winding 510 by coupling or by air or a ferrite body 510a an alternating current for the mirror control introduced.

Der doppelseitig verspiegelte Spiegel 107 wird mit diesem Wechselstrom z. B. über die Wicklungen 506 des Magnetjochteils 505 und den Permanentmagneten 505a mit dem Schwenkwinkel 118 ausgelenkt. Die Spulen 506 für die Auslenkung des Spiegels 107 können auch gemäß 5 auf einen ferromagnetischen Joch 505b das z. B. aus Trafoblechen besteht, aufgebracht sein. In diesem Fall muss der Spiegel 107 entweder magnetisiert sein z. B. mit seinem Südpol 516 und einem Nordpol 517 oder der Spiegel trägt einen entsprechenden Magneten.The double-sided mirrored mirror 107 is z with this AC. B. over the windings 506 of Magnetjochteils 505 and the permanent magnet 505a with the swivel angle 118 deflected. The spools 506 for the deflection of the mirror 107 can also according to 5 on a ferromagnetic yoke 505b the Z. B. transformer plates, be applied. In this case, the mirror needs 107 be either magnetized z. B. with its south pole 516 and a north pole 517 or the mirror carries a corresponding magnet.

Auf die Unterseite des Spiegels wird der Ausgangstrahl 513 einer Laserdiode 105 mit ihrer Sendelinse 105a projiziert. Dieser Strahl wird vom Spiegel ausgelenkt und trifft auf die Umlenkspiegel 503 und 504 und wird über den Strahlengang 513 auf die Szene abgebildet. Um den Abstand 514 versetzt, gelangt der ankommende von Objekten reflektierte Lichtimpuls auf die Oberseite des Spiegels 107. Der Lichtimpuls wird über die Empfangsoptik 515 z. B. über eine Blende 113 und ein Bandpassfilter 114 auf die Empfangsdiode 115 geleitet. Die Umlenkung des Sendestrahls 513 über zwei weitere Spiegel 503 und 504 erfolgt deshalb, weil der Sendestrahl relativ eng gebündelt werden kann und die Ablenkung der Senderstrahlführung und die der Empfängerstrahlführung dann mit dem gleichem Spiegel erfolgen kann. Der Abstand 514 zwischen Empfangsoptik und Sendeoptik dient zur Vermeidung von Rückstreuungen aus dem Nahbereich.On the bottom of the mirror becomes the output beam 513 a laser diode 105 with her transmitter lens 105a projected. This beam is deflected by the mirror and hits the deflection mirror 503 and 504 and is over the beam path 513 pictured on the scene. To the distance 514 offset, the incoming light pulse reflected from objects reaches the top of the mirror 107 , The light pulse is transmitted via the receiving optics 515 z. B. via a panel 113 and a bandpass filter 114 on the Emp catch diode 115 directed. The deflection of the transmission beam 513 about two more mirrors 503 and 504 occurs because the transmit beam can be bundled relatively tight and the deflection of the transmitter beam guide and the receiver beam guide can then be done with the same mirror. The distance 514 between receiving optics and transmitting optics serves to avoid backscattering from the near range.

Auch in diesem Fall kann auf der Sendeseite die Laserdiode 105 mit ihrer Sendeoptik 105a durch einen Festkörperlaser 421 wie in 4 gezeigt ersetzt werden.Also in this case, on the transmitting side, the laser diode 105 with its transmission optics 105a through a solid-state laser 421 as in 4 be replaced.

Ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sensors ist in 6 gezeigt. Die Laserdiode 105 wird über den Übertrager aus den beiden Schleifen 602 und 104 durch den Pulsformer 603 angesteuert. Zum Schutz der Laserdiode 105 gegen Rückströme aus der Streuinduktivität der Spulen 104 und 602 ist eine Reversdiode 601 parallelgeschaltet. Der Pulsformer 603 wird von der Signalauswertungselektronik 607 über die Schnittstelle 605 angesteuert. Das Empfangssignal kommt über die Empfangsdiode 115 auf den Vorverstärker 604 und von dort auf die Signalauswertung 607. Die Motorsteuerung 608 steuert den Scanmotor 101 über die Anschlüsse 609 und empfängt ein Bezugssignal für die Winkellage aus dem Motor über die Sensorleitung 616. Die Spiegel- bzw. Federsteuerung 611 steuert über die Treiberstufe 617 die Schwenkaktoren wie die Spule 116 gemäß 1 den Piezobiegeschwinger 307 oder die Elektroden 313 und 314 gemäß 3 des elektrostatischen Schwenkspiegels sowie die Spule 415 gemäß 4 an. Die Schwenksteuerung 611 ist auch über die Schnittstelle 616 mit dem Zeilensensor 120 verbunden und kann somit bei der Motorwinkellage, die von der Szene abgewendet ist, die Lage des Strahles und die Auslenkung in Amplitude und Frequenz detektieren und regeln.A block diagram of a sensor according to the invention is shown in FIG 6 shown. The laser diode 105 gets over the transformer from the two loops 602 and 104 through the pulse shaper 603 driven. To protect the laser diode 105 against return currents from the leakage inductance of the coils 104 and 602 is a reverse diode 601 connected in parallel. The pulse shaper 603 is from the signal evaluation electronics 607 over the interface 605 driven. The received signal comes via the receiving diode 115 on the preamp 604 and from there to the signal evaluation 607 , The engine control 608 controls the scan motor 101 over the connections 609 and receives a reference angular position signal from the motor via the sensor line 616 , The mirror or spring control 611 controls via the driver stage 617 the swivel actuators like the coil 116 according to 1 the piezo bending vibrator 307 or the electrodes 313 and 314 according to 3 the electrostatic tilting mirror and the coil 415 according to 4 at. The swivel control 611 is also about the interface 616 with the line sensor 120 connected and thus can at the motor angle position, which is averted from the scene, the position of the beam and the deflection in amplitude and frequency detect and regulate.

Die Signalauswertung 607, die Motorsteuerung 608 und die Schwenksteuerung 611 sind über den Bus 612 sowohl miteinander als auch mit den Schnittstellenbaustein 613 verbunden. Über diese Schnittstelle kann der Schwenkwinkel und die Schwenkamplitude auch durch Rückstreuungen an der Straßenoberfläche oder an Verkehrsteilnehmern kontrolliert und auch eingestellt oder nachgesteuert werden.The signal evaluation 607 , the engine control 608 and the swivel control 611 are over the bus 612 both together and with the interface module 613 connected. Through this interface, the swivel angle and the swing amplitude can also be controlled by backscattering on the road surface or on road users and also adjusted or readjusted.

Der Baustein 613 versorgt alle Komponenten über die Anschlüsse 613 mit den notwendigen Versorgungsspannungen. Seine eigene Stromversorgung erfolgt über die Leitungen 614. Die Schnittstellen zum Gesamtsystem Fahrzeug oder Flugobjekt erfolgen über den Bus 615 z. B. CAN.The building block 613 supplies all components via the connections 613 with the necessary supply voltages. Its own power supply via the lines 614 , The interfaces to the entire vehicle or flying object system are made via the bus 615 z. B. CAN.

Ein Blockschaltbild für die mechanisch-optische Anordnung gemäß 5 ist in 7 dargestellt. Hier sind alle Bauteile für Sender und Empfänger statisch außerhalb des Rotors angeordnet. Der Pulsformer 701 steuert die Laserdiode 105 oder auch einen Festkörperlaser 421 gemäß 4 an. Die Steuerimpulse kommen aus der Signalauswertung 607, die das empfangene Signal über die Empfangsdiode 115, den Vorverstärker 604 über die Schnittstelle 606 erhält. Die Motorsteuerung 703 steuert den Motor über die Wicklungen 507 an und erhält dessen Winkellage z. B. über einen Hallgenerator 702. Die Spiegelsteuerung 704 steuert über die Wicklungen 511 und 512 die Spulen 506 an, die den Spiegel 107 zum Auslenken oder zum Schwingen bringen.A block diagram for the mechanical-optical arrangement according to 5 is in 7 shown. Here all components for transmitter and receiver are statically arranged outside the rotor. The pulse shaper 701 controls the laser diode 105 or a solid-state laser 421 according to 4 at. The control pulses come from the signal evaluation 607 receiving the received signal via the receiving diode 115 , the preamp 604 over the interface 606 receives. The engine control 703 controls the motor via the windings 507 and receives its angular position z. B. via a Hall generator 702 , The mirror control 704 controls over the windings 511 and 512 the spools 506 at the mirror 107 to deflect or vibrate.

Die Auslenkung kann hierbei wie bei 6 beschrieben über die Schnittstelle 616 vom Zeilensensor 120 abgeleitet und gesteuert werden, oder durch Abschalten des Steuerstroms an der Wicklung 511 und Detektion des durch das mechanische Weiterschwingen des Spiegels über die Spule 506 induzierte Spannungssignals, das über die Transformatoranordnung 511 und 512 in die Spiegelsteuerung 704 übertragen wird. Die Spiegelsteuerung kann auch bei diesem Verfahren über die Auswertung der Signale der angemessenen Objekte direkt oder kombiniert mit einem der vorher beschriebenen Verfahren erfolgen.The deflection can be as in 6 described via the interface 616 from the line sensor 120 be derived and controlled, or by switching off the control current to the winding 511 and detection of the mechanical swinging of the mirror across the coil 506 induced voltage signal through the transformer assembly 511 and 512 in the mirror control 704 is transmitted. The mirror control can also be done in this method via the evaluation of the signals of the appropriate objects directly or combined with one of the previously described methods.

Alle Bausteine wie Signalauswertung 607, Motorsteuerung 703 und Spiegelsteuerung 704 sind über den Bus 612 untereinander und mit den Stromversorgungs- und Schnittstellenbaustein 613 verbunden, dessen Funktion in 6 bereits beschrieben ist. Am Bus 612 kann auch ein Kamerasystem bestehend aus Objektiv 705, Aufnahmechip 706 und Bildverarbeitung 707 angeschlossen sein. Wird das Kamerasystem für Ausweichmanöver, Unfallvermeidung oder Precrash- oder Pretriggerfunktionen verwendet, so kann mit dem gezeigten Gesamtsystem bei einem Objekt oder Teilen davon durch Ansteuerung des Motors und des Spiegels an einer errechneten oder gewünschten Stelle die genaue Entfernung angezeigt werden. Dies kann erfindungsgemäß durch das periodische Scannen geschehen oder durch gezielte Ansteuerung des Rotationsmotors 101 oder 507 und durch die Ansteuerung des Spiegels 107. Dadurch dass der Takt und die elektronische Verschlusszeitsteuerung so gewählt wird, dass der Laserimpuls im Kamerabild erscheint und damit einerseits kontrolliert werden kann, andererseits gezielt im Bild gesteuert wird, kann dadurch die Kontrolle über alle Funktionen des Gesamtsystems erfolgen. So z. B. auch die Steuerung der Amplitude und Null-Lage.All components such as signal evaluation 607 , Engine control 703 and mirror control 704 are over the bus 612 with each other and with the power supply and interface module 613 connected, whose function in 6 already described. At the bus 612 can also be a camera system consisting of lens 705 , Recording chip 706 and image processing 707 be connected. If the camera system is used for evasive maneuvers, accident avoidance or precrash or pretrigger functions, then the exact distance can be displayed with the overall system shown for an object or parts thereof by controlling the motor and the mirror at a calculated or desired location. This can be done according to the invention by the periodic scanning or by targeted control of the rotary motor 101 or 507 and by the control of the mirror 107 , The fact that the clock and the electronic shutter control is selected so that the laser pulse appears in the camera image and thus on the one hand can be controlled, on the other hand controlled specifically in the image, thereby controlling all functions of the overall system. So z. As well as the control of the amplitude and zero position.

Da auch häufig Kameras bei der gewünschten Auflösung und Pixelzahl nur einen kleinen Bildwinkel aufweisen, kann entsprechend 7a bei einem der scannenenden Sensoren über den Bus 612 die Kamera bestehend aus Optik 705, Aufnahmechip 706 und Bildverarbeitung 707 über eine Motorsteuerung 710 durch je einen Motor 708 für Azimut und 709 für Elevation einem vom Sensorsystem erkannten z. B. sehr nahem oder auf Kollisionskurs befindlichen Objekt nachgeführt werden. Die Kamera kann auch nach signifikanten Kanten oder Abgrenzungen von Objekten nachgeführt werden.Since often cameras have only a small angle of view at the desired resolution and pixel number, can accordingly 7a on one of the scanning sensors via the bus 612 the camera consisting of optics 705 , Recording chip 706 and image processing 707 via a motor control 710 by a motor 708 for azimuth and 709 for elevation recognized by the sensor system z. B. very close or on collision course object tracked. The camera can also be tracked for significant edges or boundaries of objects.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in 8 dargestellt. Hierbei wird über den Motor mit seinen Wicklungen 822, die Sendeeinheit 801 angetrieben. Diese enthält die Laserdiode 105, die über die Optik 803 auf die Szene abgebildet wird.Another embodiment of the invention is in 8th shown. This is about the motor with its windings 822 , the transmitting unit 801 driven. This contains the laser diode 105 that about the optics 803 pictured on the scene.

Die Optik 803 ist an einer mit den Magnetpolen 802a und 802b magnetisierten Scheibe 802 befestigt, die über die Feder 802c an der Sendeeinheit 801 befestigt ist. Die Optik 803 wird über die Spule 811 im Schalenkern 810 so bewegt, dass eine Abtastung der Szene in Elevation erfolgt. Die Sendeeinheit ist mit der Achse 817 im Lager 818 gelagert. Die Empfangseinheit 806 empfängt das rückgestreute Signal über die Optik 805, die mit der gleichen Konstruktion für das Schwenken der Empfangsoptik wie die Sendeoptik versehen ist.The optics 803 is at one with the magnetic poles 802a and 802b magnetized disk 802 attached, over the spring 802c at the transmitting unit 801 is attached. The optics 803 will be over the coil 811 in the pot core 810 moved so that a scan of the scene is in elevation. The transmitting unit is with the axis 817 in stock 818 stored. The receiving unit 806 receives the backscattered signal via the optics 805 , which is provided with the same construction for the pivoting of the receiving optics as the transmitting optics.

Die Empfangseinheit 806 besteht aus einer magnetisierten Scheibe 804 mit den Magnetpolen 804a und 804b und der Spule 813 mit dem Schalenkern 814 und der Feder 804c.The receiving unit 806 consists of a magnetized disc 804 with the magnetic poles 804a and 804b and the coil 813 with the shell core 814 and the spring 804c ,

Die Empfangseinheit ist im Lager 820 mit der Hohlachse 819 gelagert. Die Empfangsleistung gelangt von der Optik 805 auf den mitlaufenden, zur Drehachse um 45° geschwenkten Spiegel 112 und von dort durch die Hohlachse 819 auf die Empfangsdiode 115. Die Scheiben 802 und 804 sind so magnetisiert, dass sie einen Magnetpol in der Mitte 802b und 804b und den anderen Ringförmig an der Peripherie 802a und 804a aufweisen. Zur Synchronisation der Drehbewegung zwischen Sendeeinheit 801 und Empfangseinheit 806 sind beide im einfachsten Fall über z. B. einen Zahnriemen 807 verbunden, der auf entsprechenden Zahnrädern 808 und 809 läuft. Die Empfangseinheit kann aber auch einen eigenen Motor mit den Wicklungen 824 aufweisen wobei der Zahnriemen 807 mit den Zahnrädern 808 und 809 entfällt.The receiving unit is in the warehouse 820 with the hollow axle 819 stored. The reception power comes from the optics 805 on the revolving, tilted to the rotation axis by 45 ° mirror 112 and from there through the hollow axle 819 on the receiving diode 115 , The disks 802 and 804 are magnetized so that they have a magnetic pole in the middle 802b and 804b and the other ring-shaped on the periphery 802a and 804a exhibit. For synchronization of the rotational movement between the transmitting unit 801 and receiving unit 806 Both are in the simplest case about z. B. a toothed belt 807 connected to the corresponding gears 808 and 809 running. The receiving unit can also have its own motor with the windings 824 have the timing belt 807 with the gears 808 and 809 eliminated.

Beide Motore sind so gestaltet, dass im jeweiligen Rotor entsprechende Permanentmagnetpole angeordnet sind.Both Motors are designed so that in the respective rotor corresponding Permanent magnetic poles are arranged.

Im Fall der Verwendung zweier Motoren ist sowohl für die Sendeeinheit 801 als auch für die Empfangseinheit 806 nur ein korrekter Einbau der Dioden zur Fokussierung notwendig. Die übrigen Justierungen können sowohl in der Serienfertigung als auch im Betrieb über die Steuereinheiten gemäß 6 und 7 automatisch eingestellt werden. Im System nach 8 ist auch ein Kamerasystem 823 mit untergebracht, das entweder zusätzliche Informationen aufnimmt oder nach Bildauswertung wie anhand 7 beschrieben, die Entfernungsmessung und den Ort der Messung steuert. Das in 8 gezeigte System ist für den Einbau z. B. hinter der Windschutzscheibe oder auf dem Armaturenbrett geeignet. Außerdem lässt es sich sehr einfach fertigen, da alle elektronischen Komponenten auf der Platine 815 untergebracht werden können wenn man die Motore 822 und 824 koaxial mit den Schalenkernen 811 und 813 anordnet und die federnden Systeme nach unten legt. Lediglich die ferromagnetische Scheibe 804 des Empfängers und der Schalenkern 814 des Empfängers müssen eine Bohrung enthalten, damit das Lichtsignal zur Empfangsdiode gelangen kann.In the case of using two motors is for both the transmitting unit 801 as well as for the receiving unit 806 only a correct installation of the diodes for focusing necessary. The remaining adjustments can be made both in series production and in operation via the control units according to 6 and 7 be set automatically. In the system 8th is also a camera system 823 accommodated with either additional information or image analysis as based 7 describes the distance measurement and the location of the measurement. This in 8th shown system is for installation z. B. behind the windshield or on the dashboard suitable. Plus, it's very easy to manufacture because all the electronic components are on the board 815 can be accommodated if you have the motors 822 and 824 coaxial with the shell cores 811 and 813 arranges and places the resilient systems down. Only the ferromagnetic disk 804 of the receiver and the pot core 814 of the receiver must contain a hole, so that the light signal can reach the receiving diode.

Für sehr preisgünstige Systeme kann eine Anordnung nach 9 verwendet werden. Das System besteht aus zwei ferromagnetischen Scheiben 904 und 905 die an ihrem Umfang mit Zähnen 908 versehen sind. Magnetisch angekoppelt sind Magnete 907 mit ihren Polen 907a und 907b, die jeweils Polschuhe 906 und 909 auf beiden Seiten tragen. Mindestens zwei solcher Magnete 906a und 906b sind am Rand der Scheiben 904 und 905 so angeordnet, dass eine der Magnete auf einem Zahn 908 steht und der andere zwischen zwei solcher Zähne. Außerdem sind die Magnete 906a und 906b so angeordnet, dass einer den Nordpol oben hat und der andere unten oder umgekehrt.For very low-cost systems, an arrangement according to 9 be used. The system consists of two ferromagnetic discs 904 and 905 those with teeth at their periphery 908 are provided. Magnetically coupled are magnets 907 with their Poles 907a and 907b , each pole shoes 906 and 909 wear on both sides. At least two such magnets 906a and 906b are on the edge of the discs 904 and 905 arranged so that one of the magnets on a tooth 908 and the other stands between two such teeth. Besides, the magnets are 906a and 906b arranged so that one has the north pole above and the other below or vice versa.

An der Scheibe 904 ist die Feder 901 über den Halter 903 befestigt. An dieser Feder ist ein weiter Magnet 902 angebracht mit seinen magnetischen Polen 902a und 902b zugleich ist dort die Sendelinse 803 befestigt. Diese erhält den Lichtimpuls aus der Laserdiode 105 durch ein Bohrung 904a über dem Spiegel 910 der mit dem Halter 911 an der Scheibe 904 befestigt ist. Die Scheiben 904 und 905 sind ohne magnetischen Schluss starr miteinander verbunden. Wird über die Achse 101a das System zum azimutalen Scannen in Rotation versetzt, werden die Scheiben 904 und 905 alternierend magnetisch polarisiert. Dadurch wird der Magnet 902 je nach Pollage nach oben oder nach unten ausgelenkt und die Strahlführung 912 wird um den Winkel 118 ausgelenkt. Damit wird automatisch bei Azimutscan auch ein Elevationsscan bewerkstelligt, der mit der Motordrehzahl über die Anordnung der Zähne 908 synchronisiert ist. Die Auslenkung der Linsen 803 kann mit elastischen Anschlägen 912 begrenzt werden. Die Anordnung gemäß 9 kann für alle vorher beschriebenen Systeme für Sender und Empfänger und auch für das Einspiegelsystem gemäß 5 Anwendung finden.At the disc 904 is the spring 901 over the holder 903 attached. There is another magnet on this spring 902 attached with its magnetic poles 902a and 902b at the same time there is the transmission lens 803 attached. This receives the light pulse from the laser diode 105 through a hole 904 over the mirror 910 the one with the holder 911 at the disc 904 is attached. The disks 904 and 905 are rigidly connected without magnetic closure. Is about the axis 101 rotating the system for azimuthal scanning will turn the discs 904 and 905 alternating magnetically polarized. This will be the magnet 902 Depending on the pole position, it is deflected upwards or downwards and the beam guide 912 gets around the angle 118 deflected. Azimutscan automatically performs an elevation scan with the engine speed above the teeth 908 is synchronized. The deflection of the lenses 803 can with elastic stops 912 be limited. The arrangement according to 9 can be used for all previously described systems for transmitters and receivers as well as for the single-mirror system according to 5 Find application.

Ein weiteres einfaches System ist in 10 beschrieben. Zwei ferromagnetische Ringe 1001 und 1003 werden mittels einem oder mehreren Magneten 1004 mit ihren Polen 1004a und 1004b magnetisiert.Another simple system is in 10 described. Two ferromagnetic rings 1001 and 1003 be using one or more magnets 1004 with their Poles 1004a and 1004b magnetized.

Beide Ringe 1001 und 1003 tragen im Inneren Zähne 1002. Der über die Achse 101a angetriebene Rotor 1005 aus nichtmagnetischen Material trägt mindestens eine Induktionsspule 1006, die über die Polschuhe 1006a und 1006b und das Joch 1006 an die Zähne 1002 der Ringe 1001 und 1003 angekoppelt ist. Besser ist die Anordnung zwei solcher Spulen 2006 und 2007, die elektrisch untereinander in Serie geschaltet sind und eine davon den halben Winkel des Zahnmoduls versetzt ist. Beim Rotieren des Rotors 1005 wird eine Spannung als Funktion der Drehzahl und der Anzahl der Zähne in die Spule induziert. Diese Spannung kann, wie in 5 beschrieben, so benutzt werden, dass der Spiegel 107 über das Magentjoch 506 geschwenkt wird. Damit wird die Strahlführung 117 des Lasers 105, der über seine Sendelinse 106 auf den Spiegel 107 abgebildet wird, um den Winkel 118 geschwenkt. Diese Maßnahme kann für alle beschrieben Ausführungen mit einem oder zwei Spiegelsystemen verwendet werden.Both rings 1001 and 1003 wear teeth inside 1002 , The over the axis 101 driven rotor 1005 made of non-magnetic material carries at least one induction coil 1006 that over the pole shoes 1006a and 1006b and the yoke 1006 to the teeth 1002 The Rings 1001 and 1003 is coupled. Better is the arrangement of two such coils 2006 and 2007 , which are electrically connected to each other in series and one of which is offset half the angle of the tooth module. When rotating the rotor 1005 A voltage is induced as a function of the speed and the number of teeth in the coil. This tension can, as in 5 described, so used that the mirror 107 over the Magentjoch 506 is pivoted. This is the beam guide 117 the laser 105 that's about his transmitter lens 106 on the mirror 107 is pictured to the angle 118 pivoted. This measure can be used for all described embodiments with one or two mirror systems.

Mit der induzierten Spannung können auch piezoelektrisch oder elektrostatisch angetriebene Spiegel verwendet werden.With The induced voltage can also be piezoelectric or electrostatically driven mirrors are used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19717399 C2 [0001] DE 19717399 C2 [0001]
  • - DE 10114362 C2 [0001] - DE 10114362 C2 [0001]
  • - DE 10146692 [0001] - DE 10146692 [0001]
  • - DE 102004014041 [0001] - DE 102004014041 [0001]
  • - DE 102005055572 B4 [0001] DE 102005055572 B4 [0001]
  • - DE 102006045799 [0001, 0004] - DE 102006045799 [0001, 0004]

Claims (15)

Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Umlenkspiegel für den Lichtimpulssender von außen berührungslos bewegt wird um die Szene in Elevation abzutasten.Optical transit time sensor in which the scanning in the azimuth range by the rotation of an optical system for transmitter and receiver is characterized in that at least the deflection mirror for the light pulse transmitter is moved without contact from the outside to scan the scene in elevation. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Umlenkspiegel für den Lichtimpulssender von außen magnetisch positioniert wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver is characterized in that at least the deflection mirror for the light pulse transmitter is positioned magnetically from the outside. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Kamera und deren Bildauswertung die Abstandsmessung über die Azimut- und Elevationseinstellung einem bestimmten Bildausschnitt nachgeführt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that by a camera and their image analysis the Distance measurement via the azimuth and elevation adjustment a specific image section is tracked. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein von außen berührungslos bewegter einziger Spiegel für die Abtastung in Elevation sowohl den Strahlengang für den Lichtimpulssender als auch für den Lichtimpulssender steuert.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that a contactless from the outside moving single mirror for scanning in elevation both the beam path for the light pulse transmitter and for the light pulse transmitter controls. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz bestimmt durch Spiegelträgheitsmoment und Spiegelaufhängung für den Scanvorgang genützt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 and 2 characterized characterized in that the resonant frequency determined by mirror moment of inertia and mirror suspension used for scanning becomes. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zum Scannen die Empfangsoptik von außen berührungslos geschwenkt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that for scanning the receiving optics from the outside is pivoted without contact. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zum Scannen die Empfangsoptik und die Sendeoptik berührungslos von außen geschwenkt werden.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that for scanning the receiving optics and the transmitting optics be swiveled without contact from the outside. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel eine von außen berührungslos eingeführte Spannung über einen Piezobiegeschwinger bewegt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that the mirror is contactless from the outside introduced voltage across a piezo bending oscillator moves becomes. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel durch eine von außen berührungslos eingeführte Spannung elektrostatisch bewegt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that the mirror by a contactless from the outside introduced voltage is electrostatically moved. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel durch einen von außen eingeführten Strom über eine elektromagnetisch erzeugte Kraft bewegt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that the mirror by an outside introduced electricity via an electromagnetic generated force is moved. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spiegel oder eine Linse durch ein von außen periodisch mit dem Drehwinkel synchronisierte magnetische Kraft bewegt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that a mirror or a lens by a periodically synchronized from the outside with the rotation angle magnetic force is moved. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass ein Spiegel oder eine Linse durch eine von außen periodisch mit dem Drehwinkel synchronisierte induzierte Spannung bewegt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that a mirror or a lens by one of externally periodically synchronized with the rotation angle induced Tension is moved. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera nach Auswertung des gesamten Scanbereichs der Entfernungsmessung in einem signifikanten Bereich wie naher oder ferner Abstand oder und unter Berücksichtigung signifikanten Kanten nachgeführt wird.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 or 2 characterized characterized in that a camera after evaluation of the entire scan area the distance measurement in a significant area as near or further distance or and taking into account significant Edges is tracked. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Einheiten für Impulssender und Impulsempfänger nebeneinander angeordnet sind und Optiken zur Ablenkung der Strahlengänge in Elevation benutzt werden.Optical time sensor in which the sampling in Azimuth range through the rotation of an optical system for Transmitter and receiver according to claim 1 to 5 characterized characterized in that the rotating units for pulse transmitters and pulse receivers are arranged side by side and optics be used for the deflection of the beam paths in elevation. Optischer Laufzeitsensor bei dem die Abtastung im Azimutbereich durch die Rotation eines optischen Systems für Sender und Empfänger erfolgt nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Einheiten sich dadurch unterscheiden, dass in einer Einheit ein Spiegel in der anderen Einheit eine Optik oder umgekehrt zur Ablenkung in Elevation benützt werden.Optical runtime sensor in which the sampling in the azimuth range by the rotation of an opti The system for transmitters and receivers according to claim 1 to 5 characterized in that the rotating units differ in that in one unit, a mirror in the other unit optics or vice versa for deflection in elevation are used.
DE102008013906A 2008-03-13 2008-03-13 Optical time-of-flight sensor with azimuth and elevation scanning Expired - Fee Related DE102008013906B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008013906A DE102008013906B4 (en) 2008-03-13 2008-03-13 Optical time-of-flight sensor with azimuth and elevation scanning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008013906A DE102008013906B4 (en) 2008-03-13 2008-03-13 Optical time-of-flight sensor with azimuth and elevation scanning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008013906A1 true DE102008013906A1 (en) 2009-10-22
DE102008013906B4 DE102008013906B4 (en) 2010-03-18

Family

ID=41078459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008013906A Expired - Fee Related DE102008013906B4 (en) 2008-03-13 2008-03-13 Optical time-of-flight sensor with azimuth and elevation scanning

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008013906B4 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008019615B4 (en) * 2008-04-18 2010-03-25 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Optical runtime sensor for space scanning
EP2375266A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-12 Sick AG Opto-electronic sensor and securing method
DE102014100245B3 (en) * 2014-01-10 2014-11-20 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
DE102014118054A1 (en) * 2014-12-08 2016-06-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method and device for detecting objects for a motor vehicle
DE102016011329A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Wabco Gmbh LiDAR sensor with optics arranged in a rotor body
DE102016011327A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Wabco Gmbh LiDAR sensor with compact design
DE102016011328A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Wabco Gmbh LIDAR scanner with pentaprism
DE102017006321A1 (en) 2017-07-05 2019-01-10 Wabco Gmbh LIDAR sensor with reference plane adjustment
DE102017215671A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Scanning system and transmitting and receiving device for a scanning system
WO2019057865A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Laser scanner, for example, for a lidar system of a driver assistance system
DE102018112410A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-28 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Laser scanning device for an object detection device of a vehicle and corresponding object detection device
DE102018222416B4 (en) 2018-12-20 2023-01-26 Robert Bosch Gmbh Assembly for a LiDAR sensor and LiDAR sensor

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011011875C5 (en) * 2011-02-21 2014-03-27 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Optical pulse transit time sensor
DE102011103349B4 (en) 2011-05-27 2017-06-01 Audi Ag Multifunctional pulse transit sensor system
DE102015008310A1 (en) 2015-06-30 2017-01-05 Wabco Gmbh Sensor device for environmental detection and method for detecting a zero point position of a rotatable unit of such a sensor device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19818972A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-10 Mitsubishi Electric Corp Target range measuring device
DE19717399C2 (en) 1997-04-24 2001-05-23 Martin Spies Device for determining the distance and type of objects and the visibility
DE10105774A1 (en) * 2000-02-23 2001-08-30 Riegl Laser Measurement Sys Detecting object space with optoelectronic distance meter, involves calibrating distance measurement system with distance value determined by passing laser beam across reference object
DE10146692A1 (en) 2001-09-21 2003-04-30 Martin Spies Hybrid distance image sensor uses rotation of polygonal deflection rod for simultaneous deflection of transmission and reception surfaces for electromagnetic waves
DE10114362C2 (en) 2001-03-22 2003-12-24 Martin Spies Laser scanning system for distance measurement
DE102004014041A1 (en) 2004-03-19 2005-10-13 Martin Spies Air and ground vehicle obstruction detection system has multiple channel range measurement system in rotating head with colour and contrast measurement
US20070131844A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Takashi Shoji Laser scanning device
DE102005055572B4 (en) 2005-11-19 2007-08-02 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Sampling optical distance sensor
DE102006045799A1 (en) 2006-09-26 2008-04-10 Hans Spies Scanning laser distance sensor has laser diode that is driven by pulse driver directly such that electrical connection to mechanically driven carrier is unnecessary

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19717399C2 (en) 1997-04-24 2001-05-23 Martin Spies Device for determining the distance and type of objects and the visibility
DE19818972A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-10 Mitsubishi Electric Corp Target range measuring device
DE10105774A1 (en) * 2000-02-23 2001-08-30 Riegl Laser Measurement Sys Detecting object space with optoelectronic distance meter, involves calibrating distance measurement system with distance value determined by passing laser beam across reference object
DE10114362C2 (en) 2001-03-22 2003-12-24 Martin Spies Laser scanning system for distance measurement
DE10146692A1 (en) 2001-09-21 2003-04-30 Martin Spies Hybrid distance image sensor uses rotation of polygonal deflection rod for simultaneous deflection of transmission and reception surfaces for electromagnetic waves
DE10146692B4 (en) * 2001-09-21 2004-08-05 Spies, Martin, Dipl.-Ing. (FH) Distance image sensor
DE102004014041A1 (en) 2004-03-19 2005-10-13 Martin Spies Air and ground vehicle obstruction detection system has multiple channel range measurement system in rotating head with colour and contrast measurement
DE102004014041B4 (en) * 2004-03-19 2006-04-06 Martin Spies Air and ground vehicle obstruction detection system has multiple channel range measurement system in rotating head with colour and contrast measurement
DE102005055572B4 (en) 2005-11-19 2007-08-02 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Sampling optical distance sensor
US20070131844A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Takashi Shoji Laser scanning device
DE102006045799A1 (en) 2006-09-26 2008-04-10 Hans Spies Scanning laser distance sensor has laser diode that is driven by pulse driver directly such that electrical connection to mechanically driven carrier is unnecessary
DE102006045799B4 (en) * 2006-09-26 2008-06-05 Hans Spies Scanning laser distance sensor

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008019615B4 (en) * 2008-04-18 2010-03-25 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Optical runtime sensor for space scanning
EP2375266A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-12 Sick AG Opto-electronic sensor and securing method
DE102014100245B3 (en) * 2014-01-10 2014-11-20 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
EP2894493A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-15 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
DE102014118054A1 (en) * 2014-12-08 2016-06-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method and device for detecting objects for a motor vehicle
WO2018054512A1 (en) 2016-09-21 2018-03-29 Wabco Gmbh Lidar sensor of compact construction
DE102016011327A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Wabco Gmbh LiDAR sensor with compact design
DE102016011328A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Wabco Gmbh LIDAR scanner with pentaprism
DE102016011329A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Wabco Gmbh LiDAR sensor with optics arranged in a rotor body
DE102017006321A1 (en) 2017-07-05 2019-01-10 Wabco Gmbh LIDAR sensor with reference plane adjustment
DE102017215671A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Scanning system and transmitting and receiving device for a scanning system
US11619711B2 (en) 2017-09-06 2023-04-04 Robert Bosch Gmbh Scanning system and transmitting and receiving device for a scanning system
WO2019057865A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Laser scanner, for example, for a lidar system of a driver assistance system
US11579259B2 (en) 2017-09-22 2023-02-14 Robert Bosch Gmbh Laser scanner, for example for a LIDAR system of a driver assistance system
DE102018112410A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-28 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Laser scanning device for an object detection device of a vehicle and corresponding object detection device
DE102018222416B4 (en) 2018-12-20 2023-01-26 Robert Bosch Gmbh Assembly for a LiDAR sensor and LiDAR sensor
US11703572B2 (en) 2018-12-20 2023-07-18 Robert Bosch Gmbh Component assembly for a lidar sensor, and lidar sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008013906B4 (en) 2010-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008013906B4 (en) Optical time-of-flight sensor with azimuth and elevation scanning
DE102008064652B4 (en) Optical runtime sensor for space scanning
DE10114362C2 (en) Laser scanning system for distance measurement
DE102004014041B4 (en) Air and ground vehicle obstruction detection system has multiple channel range measurement system in rotating head with colour and contrast measurement
EP1395853B1 (en) Device for optically measuring distances
EP2924477B1 (en) Optoelectronic device and method for recording object information
EP2998700B1 (en) Electro-optical distance gauge and distance measuring method
EP1632790B1 (en) Optical range finder and method for determining the range between an object and a reference point
DE112013003679B4 (en) Dual axis scanning mirror and method of scanning
DE102012101811B3 (en) Light source for distance-measuring optoelectronic sensor, has light guide channel filled with fluid whose refractive index is less than that of light guide, so that transmitted light is totally reflected in adjacent portions of fluid
DE102008014912A1 (en) Automatically movable floor dust collecting device and object with a sensor arrangement
DE102009049809B4 (en) Optical runtime sensor for space scanning
DE102018010211A1 (en) Object detection device and method therefor
EP2124069A1 (en) Omnidirectional lidar system
DE102016010102A1 (en) Sampling Optical Distance Sensor
DE102016002441B3 (en) Mechanically robust optical measuring system by means of light transit time and / or reflectivity measurement
DE112019005684T5 (en) LIDAR SYSTEMS AND METHODS USING A MULTI-FACET MIRROR
DE102016013511A1 (en) Mobile phone with a large, preferably borderless screen
DE102005027929A1 (en) Optical scanner
DE112019007440T5 (en) OBSTACLE DETECTION DEVICE
DE1933719A1 (en) Device for determining the position of workpieces
DE10153977B4 (en) System for generating a distance image with electromagnetic pulses
CN108226937A (en) For the laser radar sensor of detection object
DE202011052106U1 (en) Distance measuring optoelectronic sensor
DE102010039255A1 (en) Optical system for e.g. detecting iris, of eye rear side of operating person for retina scan for personal control of controllable functionality of firearm, has optical scanning device detecting portion of electromagnetic beam

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee