DE102008019615B4 - Optical runtime sensor for space scanning - Google Patents

Optical runtime sensor for space scanning Download PDF

Info

Publication number
DE102008019615B4
DE102008019615B4 DE200810019615 DE102008019615A DE102008019615B4 DE 102008019615 B4 DE102008019615 B4 DE 102008019615B4 DE 200810019615 DE200810019615 DE 200810019615 DE 102008019615 A DE102008019615 A DE 102008019615A DE 102008019615 B4 DE102008019615 B4 DE 102008019615B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mirror
optical time
flight sensor
transmitter
sensor according
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200810019615
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008019615A1 (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.)
INGBUERO SPIES GbR VERTRETUNGS
Ingenieurbuero Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Hans Spies Martin Spies 86558 Hohenwart)
Original Assignee
INGBUERO SPIES GbR VERTRETUNGS
Ingenieurbuero Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Hans Spies Martin Spies 86558 Hohenwart)
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 INGBUERO SPIES GbR VERTRETUNGS, Ingenieurbuero Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter Hans Spies Martin Spies 86558 Hohenwart) filed Critical INGBUERO SPIES GbR VERTRETUNGS
Priority to DE200810019615 priority Critical patent/DE102008019615B4/en
Priority to DE102008064652.0A priority patent/DE102008064652B4/en
Publication of DE102008019615A1 publication Critical patent/DE102008019615A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008019615B4 publication Critical patent/DE102008019615B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4812Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Optischer Laufzeitsensor zur Raumabtastung einer Szene mit
– mindestens einem Sender (101),
– mindestens einem Empfänger (113),
– einem einzigen bewegten Spiegel (103),
wobei der mindestens eine Sender (101) und der mindestens eine Empfänger (113) über jeweils eine Seite des einzigen bewegten Spiegels (103) abgebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (113) über diesen Spiegel (103) direkt auf die Szene abgebildet wird, und dass der Sender (101) als Laserzeile ausgebildet ist.
Optical time sensor for space scanning a scene with
At least one transmitter (101),
At least one receiver (113),
A single moving mirror (103),
wherein the at least one transmitter (101) and the at least one receiver (113) are imaged on one side of the single moving mirror (103),
characterized in that the receiver (113) is imaged directly onto the scene via this mirror (103), and that the transmitter (101) is designed as a laser line.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Stand der TechnikState of the art

Es sind eine Reihe von Sensoren bekannt, die einen Szenenraum abtasten. Diese Sensoren sind z. B. in folgenden Schriften dargestellt:

  • DE 101 14 362 C2
  • DE 101 46 692 B4
  • DE 10 2004 014 041 B4
  • DE 10 2005 055 572 B4
  • DE 10 2006 045 799 A1
  • CH 643 382 A
There are a number of sensors known that scan a scene space. These sensors are z. As shown in the following documents:
  • DE 101 14 362 C2
  • DE 101 46 692 B4
  • DE 10 2004 014 041 B4
  • DE 10 2005 055 572 B4
  • DE 10 2006 045 799 A1
  • CH 643 382 A

Bei dieser Schrift wird ein bewegter Spiegel beidseitig benützt jedoch werden bei dieser Anordnung vier weitere Umlenkspiegel verwendet, die entweder den Abtastwinkel oder die Fläche der Empfangsfläche stark einschränken.at However, this typeface uses a moving mirror on both sides In this arrangement, four further deflecting mirrors are used, which either the scanning angle or the surface of the receiving surface strong limit.

Alle diese Systeme verwenden zur Raumabtastung zusätzlich mindestens ein rotierendes Teil.All These systems additionally use at least one rotating one for space scanning Part.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es mit einfachen und preiswerten, optischen, elektronischen und mechanischen Komponenten eine Raumabtastung durch Entfernungsmessungen durchzuführen und möglichst wenig bewegte Teile und nur solche Teile zu benützen, bei denen ausschließlich Federn als Lagerung Anwendung finden. Darüber hinaus sollen die Strahlungsgänge von Sender und Empfänger eine Parallaxe aufweisen um Blendungen aus dem Nahbereich zu minimieren.task The invention is simple and inexpensive, optical, electronic and mechanical components scanned space by distance measurements perform and as possible to use little moving parts and only those parts where only springs as storage application find. In addition, the radiation paths of Sender and receiver have a parallax to minimize glare from the near range.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 5 beschrieben. Entsprechend 1 wird der Laser 101 mit einem oder mehreren Laserelementen über die Optik 102 auf eine Seite des Schwingspiegels 103 abgebildet und auf den Spiegel 104 projiziert. Von diesem Spiegel aus erfolgt über die Reflexion durch einen weiteren Spiegel 105 die Abbildung des oder der Laser auf die zu vermessende Szene mit dem Strahlengang 106. Auf der anderen Seite des gleichen Schwingspiegels 103 wird die von den Objekten reflektierte Strahlungsleistung 109 auf die Empfangslinse 110 und über das Bandpassfilter 111 und die Blende 112 auf den einen oder mehrere Fotodetektoren 113 abgebildet.The invention is based on the 1 to 5 described. Corresponding 1 becomes the laser 101 with one or more laser elements via the optics 102 on one side of the oscillating mirror 103 pictured and on the mirror 104 projected. From this mirror, the reflection takes place through another mirror 105 the image of the laser or the laser on the scene to be measured with the beam path 106 , On the other side of the same swinging mirror 103 becomes the radiant power reflected by the objects 109 on the receiving lens 110 and over the bandpass filter 111 and the aperture 112 on one or more photodetectors 113 displayed.

Wird der Schwingspiegel 103 über z. B. das Magnetsystem 107 und die Wicklung 108 um den Winkel 115 geschwenkt, werden sowohl der Laser 101 über den Strahlengang 106 als auch der Empfänger 113 über den Strahlengang 109 auf die zu vermessende Szene abgebildet. Der Schwingspiegel 103 wir z. B. über die elastischen Bänder 103a und 103b in den Befestigungen 114a und 114b gehaltert. Die Kontrolle der Schwingungslage und der Amplitude und damit der Strahllage erfolgt dadurch, dass der Spiegel 106 einen sehr kleinen Teil der Strahlungsleistung auf die CMOS- oder CCD-Empfängerzeile 113 durchlässt.Will the vibrating mirror 103 over z. B. the magnet system 107 and the winding 108 around the angle 115 Panned, both the laser 101 over the beam path 106 as well as the receiver 113 over the beam path 109 imaged on the scene to be measured. The oscillating mirror 103 we z. B. over the elastic bands 103a and 103b in the fortifications 114a and 114b supported. The control of the vibration position and the amplitude and thus the beam position is effected by the fact that the mirror 106 a very small part of the radiation power to the CMOS or CCD receiver line 113 pass through.

Entsprechend 1a können auch die Empfangslinse 110 und das Filter 111 vor dem Schwingspiegel 117 angebracht werden. Dieser kann in zwei senkrecht zueinander angeordneten Achsen 115 und 118 geschwenkt werden und bildet die zu vermessende Fläche auf den Detektor 119 ab. Der Detektor 119 hat eine sehr kleine empfindliche Fläche 121, die über die Metallisierung 120 abgeblendet ist. Damit wird nur die vom Laser beleuchtete Fläche auf den Detektor abgebildet und damit das Signal-Rauschverhältnis wesentlich verbessert. Die Laserbeleuchtung erfolgt in einer weiteren Ausführungsform über den ebenfalls gesteuerten Spiegel 122 mit seinen Bewegungswinkeln 123 und 124 auf den der Laser 101 über die Sendelinse 102 projiziert wird. Die Steuerung des Spiegels 122 erfolgt durch die Optimierung des Signals in der Endjustage dadurch, dass ein entferntes Ziel direkt angemessen oder simuliert wird und die entsprechenden Daten in der Elektronik gespeichert werden. Beim Wirkbetrieb wird der Spiegel 122 in beiden Bewegungswinkeln anhand dieser Daten voreingestellt wobei die Position über die Optimierung der Signalstärke von fernen Objekten verbessert und wieder abgespeichert werden kann. In einer weiteren Ausführungsform wird der Laser 101 über die Sendeoptik 102 auf die Rückseite des gleichen Spiegels 117 projiziert und über die Spiegel 104 und 105 auf die zu vermessende Szene abgebildet. Die Lage des Laserstrahls wird durch die Einleitung eines Teiles der Laserleistung über Löcher 125 und 125a auf Fotodetektoren 126 und 126a ermittelt. Hierbei können mehrere solcher Lagesensoren über der Fläche des Spiegels 105 verteilt sein.Corresponding 1a can also use the receiving lens 110 and the filter 111 in front of the vibrating mirror 117 be attached. This can be in two mutually perpendicular axes 115 and 118 be pivoted and forms the surface to be measured on the detector 119 from. The detector 119 has a very small sensitive area 121 that about the metallization 120 is dimmed. As a result, only the area illuminated by the laser is imaged on the detector and thus the signal-to-noise ratio is substantially improved. The laser illumination is carried out in a further embodiment on the also controlled mirror 122 with his movement angles 123 and 124 on the the laser 101 over the transmitter lens 102 is projected. The control of the mirror 122 is done by optimizing the signal in the final adjustment by directly appropriate or simulating a distant target and storing the corresponding data in the electronics. During active operation, the mirror 122 preset in both movement angles on the basis of this data, whereby the position can be improved and stored again by optimizing the signal strength of distant objects. In a further embodiment, the laser 101 via the transmission optics 102 on the back of the same mirror 117 projected and over the mirror 104 and 105 imaged on the scene to be measured. The position of the laser beam is through the introduction of a portion of the laser power through holes 125 and 125a on photodetectors 126 and 126a determined. In this case, a plurality of such position sensors over the surface of the mirror 105 be distributed.

Eine weitere Ausführungsform ist in 2 beschrieben. Der oder die Sender 101 werden über die Sendeoptik 102 auf die eine Seite des Schwingspiegels 103 abgebildet und von dort auf einen Spiegel 202 projiziert. Dieser Spiegel 202 weist eine derartige Krümmung auf, so dass bei Schwenken des Spiegels 103 um den Winkel 115 die Strahlengänge des Senders 203 und 207 jeweils die gleichen Ausgangswinkel zur Szene haben wie die Strahlengänge des Empfängers 109 in Ruheposition und 205 in ausgelenkter Position. Die Empfangseinheit ist dabei identisch wie in 1 beschrieben aufgebaut. Die Kontrolle der Schwingungslage und Amplitude erfolgt über die Detektion der Strahlung des Senders auf die Referenzdioden 209 und 209a, die dort jeweils über die Bohrungen 208 und 208a die am Spiegel 202 angebracht sind, gelangt. Die Abtastung der Szene mit den beschriebenen Anordnungen kann damit entsprechend 3 erfolgen. Bei der Verwendung eines Lasers und eines Empfängers wird z. B. der Laser entsprechend Fig. 301a abgebildet, während der Empfänger wie 301b abgebildet wird. Durch Ansteuerung der Sender in Abhängigkeit von der Spiegellage kann der Winkelabstand zwischen zwei Abtastungen z. B. mit dem Abstand 307 eingestellt oder gewählt werden. Bei Verwendung von Zeilen für Sender und Empfänger werden nacheinander die Bereiche 301a/301b, 302a/302b und 304a/304b in Richtung 309 abgetastet während über den Schwingspiegel der Winkelbereich 306 überstrichen wird. Die Verwendung einer Laserzeile und einer Empfangszeile verbessert den Signal-Rauschabstand. Ein preiswerteres System ist auch nur mit einem Empfänger 310 für z. B. alle vier Laser zu gestalten.Another embodiment is in 2 described. The transmitter (s) 101 be via the transmission optics 102 on one side of the oscillating mirror 103 pictured and from there to a mirror 202 projected. This mirror 202 has such a curvature, so that upon pivoting of the mirror 103 around the angle 115 the beam paths of the transmitter 203 and 207 each have the same output angle to the scene as the beam paths of the receiver 109 in rest position and 205 in a deflected position. The receiving unit is identical as in 1 described constructed. The control of the vibration position and amplitude via the detection of the radiation of the transmitter to the reference diodes 209 and 209a that there over each of the holes 208 and 208a the at the mirror 202 are attached, passes. The scanning of the scene with the arrangements described can thus be corresponding 3 respectively. When using egg nes laser and a receiver is z. B. the laser according to FIG. 301 pictured while the recipient like 301b is shown. By controlling the transmitter in dependence on the mirror position, the angular distance between two scans z. B. with the distance 307 be set or selected. When using lines for sender and receiver are sequentially the areas 301 / 301b . 302a / 302b and 304a / 304b in the direction 309 while scanning over the oscillating mirror the angular range 306 is swept over. The use of a laser line and a receive line improves the signal-to-noise ratio. A cheaper system is synonymous only with a receiver 310 for z. B. to design all four lasers.

Einige Beispiele von Verfahren für die Ablenkung der Schwingspiegel sind in 4 dargestellt. Das elektromagnetische Verfahren benützt ein Joch 107a aus ferromagnetischem Material und einem Permanentmagneten 107 der bei dem ebenso ferromagnetischem Schwingspiegel 103 eine mechanische Vorspannung erzeugt. Durch Stromfluss durch die Spulen 108 wird der Schwingspiegel entweder in seiner Resonanz angeregt oder entsprechend durch den Ansteuerungsstrom ausgelenkt. Eine weitere Systemfamilie kann durch elektrostatisch bewegte in z. B. Silizium geätzte Spiegel realisiert werden. Der Spiegel wird durch die Fläche 403 dargestellt, der über die Halterungen 403a und 403b am Rahmen 402 elastisch gehaltert ist. Die Auslenkung erfolgt durch Anlegen einer gegenphasigen Spannung an den Elektroden 403 und 404 gegenüber der Spiegelmasse 402.Some examples of methods for deflecting the oscillating mirrors are in 4 shown. The electromagnetic method uses a yoke 107a made of ferromagnetic material and a permanent magnet 107 the at the same ferromagnetic oscillating mirror 103 generates a mechanical bias. By current flowing through the coils 108 the oscillating mirror is either excited in its resonance or deflected accordingly by the driving current. Another system family may be caused by electrostatically moving in z. B. silicon etched mirror can be realized. The mirror will pass through the surface 403 shown over the brackets 403a and 403b at the frame 402 is elastically supported. The deflection takes place by applying an anti-phase voltage to the electrodes 403 and 404 opposite the mirror mass 402 ,

Eine Weiterführung dieses Systems besteht darin, dass der Spiegel 417 über die Bänder 415 und 416 in einem Rahmen 414 elastisch aufgehängt ist und dieser Rahmen über die Bänder 412 und 413 elastisch im festen Rahmen 411 gelagert ist. Durch elektrostatische Kräfte, wie zum Spiegel 403 beschrieben, kann der Spiegel 417 in allen Winkelbereichen bewegt werden. Eine weitere Ausführungsform ist mit dem Spiegel 408 dargestellt. Um die elektrostatischen Kräfte zu erhöhen ist die Randzone des Spiegels mäanderförmig gestaltet und ebenso die Elektroden 409 und 410. Um hohe Frequenzen der Spiegelschwingung zu erreichen oder jeden Spiegel einzeln auszurichten, kann sowohl mit dem Spiegelsystem 403, 408 und 417 durch Anwendung von Halbleitertechniken eine ganze Matrix wie in 415 gezeigt hergestellt werden. Diese Matrix aus kleineren Spiegeln kann insbesondere dazu dienen, um hohe Abtastfrequenzen zu erzielen. Der Spiegel 403 kann auch auf einem piezoelektrischen Biegeschwinger 405 angebracht sein, der in der Befestigung 408 festgelagert ist. Durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden 406 und 407 wird der Biegeschwinger 405 mit dem Spiegel 403 um den Winkel 115 ausgelenkt.A continuation of this system is that the mirror 417 over the tapes 415 and 416 in a frame 414 is elastically suspended and this frame over the bands 412 and 413 elastic in the fixed frame 411 is stored. By electrostatic forces, such as to the mirror 403 described, the mirror can 417 be moved in all angular ranges. Another embodiment is with the mirror 408 shown. In order to increase the electrostatic forces, the edge zone of the mirror is meander-shaped and also the electrodes 409 and 410 , To achieve high frequencies of mirror oscillation or to align each mirror individually, both with the mirror system 403 . 408 and 417 by applying semiconductor techniques a whole matrix as in 415 shown produced. This matrix of smaller mirrors can be used, in particular, to achieve high sampling frequencies. The mirror 403 can also work on a piezoelectric bending vibrator 405 be installed in the fixture 408 is stored. By applying a voltage to the electrodes 406 and 407 becomes the bending vibrator 405 with the mirror 403 around the angle 115 deflected.

Das Blockschaltbild der Systeme nach 1 und 2 ist in 5 dargestellt. Die Sendediode oder Sendedioden 101 werden über den Pulsformer 502 und bei einer Laserzeile oder unterschiedlichen Lasern zusätzlich über einen Multiplexer angesteuert und über die Sendelinse 102 auf das jeweilige Spiegelsystem hier mit 501 gekennzeichnet abgebildet. Die Empfangsdiode oder die Empfangsdiodenzeile 103 erhalten die rückgestreute Leistung über das Spiegelsystem 501, die Empfangsoptik 110 und das Bandpassfilter 111. Die Ausgangssignale werden in der Stufe 503 verstärkt und bei Verwendung einer Diodenzeile oder unterschiedlicher Detektoren 103 auch gemultiplext. Die Signale und Steuerbefehle werden über die Verbindungen 508 und 509 der Einheit 504 geführt. Die Einheit 504 beinhaltet die Zeitsteuerung, Signalakquisition und Signalauswertung. In der Einheit für die Spiegelsteuerung und Zielverfolgung (Tracking) 505 wird über die CMOS-Zeile 116 mit der Schnittstelle 510 oder über die Lagedetektoren 209 und 209a der Spiegel in seiner Amplitude, Frequenz und gegebenenfalls Phasenlage zu den Pulsen für die Abstandsmessungen über den Spiegeltreiber 514 durch die Schnittstelle 515 gesteuert. Der Spiegeltreiber ist mit dem Bus 507 mit dieser Einheit 505 verbunden. Durch die Auswertung und Verfolgung der Ziele in der Einheit 505 können dort auch die Einstellwerte für eine Optimierung des Signalrauschverhältnisses gespeichert und verbessert werden. Die Stromversorgung aller Komponenten erfolgt über den Baustein 511 über die Ausgänge 706. Der Baustein 511 ist auch mit dem Bus 507 mit den Einheiten 504 und 505 verbunden und liefert die Ergebnisse über den Bus 513 zu einem Gesamtsystem nach außen. Seine Stromversorgung erfolgt über die Eingänge 512.The block diagram of the systems after 1 and 2 is in 5 shown. The transmitting diode or transmitting diodes 101 be over the pulse shaper 502 and in the case of a laser line or different lasers additionally controlled via a multiplexer and via the transmission lens 102 to the respective mirror system here with 501 marked. The receiving diode or the receiving diode array 103 get the backscattered power over the mirror system 501 , the receiving optics 110 and the bandpass filter 111 , The output signals are in the stage 503 amplified and using a diode array or different detectors 103 also multiplexed. The signals and control commands are via the connections 508 and 509 the unit 504 guided. The unit 504 includes the timing, signal acquisition and signal evaluation. In the mirror control and tracking engine 505 is via the CMOS line 116 with the interface 510 or about the location detectors 209 and 209a the mirror in its amplitude, frequency and optionally phase relationship to the pulses for the distance measurements on the mirror driver 514 through the interface 515 controlled. The mirror driver is by bus 507 with this unit 505 connected. By evaluating and tracking the goals in the unit 505 Here too, the setting values for optimizing the signal-to-noise ratio can be stored and improved. All components are supplied with power via the module 511 over the exits 706 , The building block 511 is also by bus 507 with the units 504 and 505 connected and delivers the results over the bus 513 to an overall system to the outside. Its power supply is via the inputs 512 ,

Die Abstandsmessung aller beschriebenen Systeme erfolgt vorwiegend nach dem Pulslaufzeitverfahren wie in den Schriften

  • DE 41 27 168 C2
  • DE 197 17 399 C2
  • DE 101 62 668 B4
  • DE 10 2006 049 A1
beschrieben. Die Abstandsmessung kann aber auch mit anderen Verfahren erfolgen.The distance measurement of all systems described is mainly based on the pulse transit time method as in the writings
  • DE 41 27 168 C2
  • DE 197 17 399 C2
  • DE 101 62 668 B4
  • DE 10 2006 049 A1
described. The distance measurement can also be done with other methods.

Claims (13)

Optischer Laufzeitsensor zur Raumabtastung einer Szene mit – mindestens einem Sender (101), – mindestens einem Empfänger (113), – einem einzigen bewegten Spiegel (103), wobei der mindestens eine Sender (101) und der mindestens eine Empfänger (113) über jeweils eine Seite des einzigen bewegten Spiegels (103) abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (113) über diesen Spiegel (103) direkt auf die Szene abgebildet wird, und dass der Sender (101) als Laserzeile ausgebildet ist.Optical time-of-flight sensor for space scanning a scene with - at least one transmitter ( 101 ), - at least one recipient ( 113 ), - a single moving mirror ( 103 ), wherein the at least one transmitter ( 101 ) and the at least one recipient ( 113 ) over one side of the single moving mirror ( 103 ), characterized in that the receiver ( 113 ) over this mirror ( 103 ) is imaged directly on the scene, and that the transmitter ( 101 ) is designed as a laser line. Optischer Laufzeitsensor zur Raumabtastung einer Szene mit – mindestens einem Sender (101), – mindestens einem Empfänger (113), – einem einzigen bewegten Spiegel (103), wobei der mindestens eine Sender (101) und der mindestens eine Empfänger (109) über jeweils eine Seite des einzigen bewegten Spiegels (103) abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (113) über diesen Spiegel (103) direkt auf die Szene abgebildet wird, dass der Sender (101) über einen feststehenden Spiegel (202) die Szene beleuchtet, und dass dieser Spiegel (202) eine derartige Krümmung aufweist, so dass bei Schwenken des Spiegels (103) um einen Winkel (115) die Strahlengänge (203, 207) des Senders (101) jeweils die gleichen Ausgangswinkel zur Szene haben wie die Strahlengänge des Empfängers (113) in Ruheposition (109) und in ausgelenkter Position (205).Optical time-of-flight sensor for space scanning a scene with - at least one transmitter ( 101 ), - at least one recipient ( 113 ), - a single moving mirror ( 103 ), wherein the at least one transmitter ( 101 ) and the at least one recipient ( 109 ) over one side of the single moving mirror ( 103 ), characterized in that the receiver ( 113 ) over this mirror ( 103 ) is imaged directly on the scene that the transmitter ( 101 ) over a fixed mirror ( 202 ) illuminates the scene, and that this mirror ( 202 ) has such a curvature, so that when the mirror is pivoted ( 103 ) by an angle ( 115 ) the beam paths ( 203 . 207 ) of the transmitter ( 101 ) each have the same output angle to the scene as the beam paths of the receiver ( 113 ) in rest position ( 109 ) and in a deflected position ( 205 ). Optischer Laufzeitsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (113) mehrere Fotodetektoren aufweist.Optical time-of-flight sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the receiver ( 113 ) has a plurality of photodetectors. Optischer Laufzeitsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (101) mehrere Laserelemente aufweist.Optical time-of-flight sensor according to claim 2, characterized in that the transmitter ( 101 ) has a plurality of laser elements. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung durch den bewegten Spiegel (103) in nur einem Winkelbereich stattfindet und die Abtastung in dem anderen Winkelbereich durch Laserzeilen (101) und Detektorzeilen (113) erfolgt, die während der Abtastung gemultiplext werden.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the scanning by the moving mirror ( 103 ) takes place in only one angular range and the scanning in the other angular range by laser lines ( 101 ) and detector lines ( 113 ) which are multiplexed during the scan. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sendeachse und Empfangsachse einen Abstand aufweisen, um Rückstreuungen aus unmittelbarer Nähe zu vermindern.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding Claims, characterized in that transmission axis and reception axis a Distance to backscattering from close proximity to diminish. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den in zwei Achsen aufgehängten Spiegel (417) eine Abtastung in der ganzen Ebene nur mit einem Sender und einem Empfänger erfolgt.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding claims, characterized in that by the mirror suspended in two axes ( 417 ) Scanning in the entire plane only with a transmitter and a receiver. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der feststehenden Umlenkspiegel (202) durch Bohrungen (208, 208a) oder durch bedingte Durchlässigkeit des Spiegels Fotodetektoren (116; 126, 126a) die Strahlposition bestimmen und damit die Steuerung des bewegten Spiegels (103) erfolgt.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding claims, characterized in that on one of the fixed deflecting mirrors ( 202 ) through holes ( 208 . 208a ) or by conditional transmittance of the mirror photodetectors ( 116 ; 126 . 126a ) determine the beam position and thus the control of the moving mirror ( 103 ) he follows. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System für einen Wellenlängenbereich von 300 nm bis 4 mm einsetzbar ist.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding Claims, characterized in that the system for a wavelength range from 300 nm to 4 mm can be used. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit (705) für die Spiegelsteuerung und Zielverfolgung vorhanden ist, in der durch die Auswertung und Verfolgung der Ziele Einstellwerte für eine Optimierung des Signalrauschverhältnisses gespeichert und verbessert werden.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a unit ( 705 ) is present for the mirror control and target tracking, in which setting values for an optimization of the signal-to-noise ratio are stored and improved by the evaluation and tracking of the targets. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel durch ein Ätzverfahren hergestellt sind.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding Claims, characterized in that the mirrors by an etching process are made. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel in mikromechanischer Halbleitertechnik hergestellt sind.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding Claims, characterized in that the mirrors in micromechanical semiconductor technology are made. Optischer Laufzeitsensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des bewegten Spiegels (103) über Federn erfolgt.Optical time-of-flight sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the mounting of the moving mirror ( 103 ) via springs.
DE200810019615 2008-04-18 2008-04-18 Optical runtime sensor for space scanning Expired - Fee Related DE102008019615B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810019615 DE102008019615B4 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Optical runtime sensor for space scanning
DE102008064652.0A DE102008064652B4 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Optical runtime sensor for space scanning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810019615 DE102008019615B4 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Optical runtime sensor for space scanning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008019615A1 DE102008019615A1 (en) 2009-11-05
DE102008019615B4 true DE102008019615B4 (en) 2010-03-25

Family

ID=41130746

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008064652.0A Expired - Fee Related DE102008064652B4 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Optical runtime sensor for space scanning
DE200810019615 Expired - Fee Related DE102008019615B4 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Optical runtime sensor for space scanning

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008064652.0A Expired - Fee Related DE102008064652B4 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Optical runtime sensor for space scanning

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE102008064652B4 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016221245A1 (en) 2016-10-28 2018-05-03 Robert Bosch Gmbh Lidar sensor and method for detecting an environment
EP3309584B1 (en) * 2016-10-17 2023-09-27 Funai Electric Co., Ltd. Laser device

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014005350A1 (en) * 2014-04-10 2015-10-15 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Optical obstacle detection sensor for a vehicle
DE102014118974A1 (en) 2014-12-18 2016-06-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Laser scanner, Umlenkspiegelanordnung this and optical release means for a Umlenkspiegelanordnung
DE102015108762A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Holding device for holding a drive unit of a Umlenkspiegelanordnung, detection device with a Umlenkspiegelanordnung and motor vehicle
DE102016200109A1 (en) 2015-09-18 2017-03-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for detecting objects in a detection area
DE102016213427A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Zf Friedrichshafen Ag LiDAR with tracked detection area
DE102016010102A1 (en) 2016-08-24 2018-03-01 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Sampling Optical Distance Sensor
DE102016219775A1 (en) * 2016-10-12 2018-04-12 Robert Bosch Gmbh Lidar sensor for detecting an object
DE102017104104A1 (en) 2017-02-28 2018-08-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Optical element for a transmitting device of an optical detection device, transmitting device, optical detection device, motor vehicle and method
DE102017002866A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-27 Blickfeld GmbH Scanner with two sequential scan units
DE102017207947A1 (en) * 2017-05-11 2018-11-15 Robert Bosch Gmbh Laser scanner for a LIDAR system and method for operating a laser scanner
CN107153201A (en) * 2017-05-25 2017-09-12 深圳市速腾聚创科技有限公司 Laser radar and laser radar control method
DE102017111868A1 (en) * 2017-05-31 2018-12-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Optical transmission unit and method for operating an optical transmission unit
DE102017006321A1 (en) 2017-07-05 2019-01-10 Wabco Gmbh LIDAR sensor with reference plane adjustment
DE102017216826B4 (en) * 2017-09-22 2024-05-02 Robert Bosch Gmbh Laser scanner, for example for a LIDAR system of a driver assistance system
DE102017220395A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-16 Osram Gmbh DISTANCE MEASURING DEVICE
DE102018203535A1 (en) 2018-03-08 2019-09-12 Zf Friedrichshafen Ag Transmitter module for distance measurement with light signals, LiDAR device with such a transmitter module and method for distance measurement with light signals
DE102018113739A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Blickfeld GmbH Coaxial optical system of a friction-free scanning system for light detection and distance measurement, LIDAR, measurements
DE102018128164A1 (en) * 2018-11-12 2020-05-14 Infineon Technologies Ag LIDAR SENSORS AND METHOD FOR LIDAR SENSORS
EP4302432A1 (en) 2021-03-02 2024-01-10 Sew-Eurodrive GmbH & Co. KG Communication module for a system for transferring data by means of light beams and system for transferring data by means of light beams

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH643382A5 (en) * 1979-06-06 1984-05-30 Zellweger Uster Ag METHOD FOR MONITORING SPACE BY MEANS OF PULSED DIRECTIONAL RADIATION AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD.
DE10114362C2 (en) * 2001-03-22 2003-12-24 Martin Spies Laser scanning system for distance measurement
DE10146692B4 (en) * 2001-09-21 2004-08-05 Spies, Martin, Dipl.-Ing. (FH) Distance image sensor
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
DE102005049471A1 (en) * 2005-10-13 2007-05-31 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Distance image sensor for measuring distance of electromagnetic impulses, has receiver that is charged by formation of entire surface of reception optics on mirror array and passage array
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
DE102008013906A1 (en) * 2008-03-13 2009-10-22 Spies, Hans, Dipl.-Ing. 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

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424230A1 (en) * 1984-06-30 1986-03-20 Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Oscillating mirror
DE3634724A1 (en) * 1986-10-11 1988-04-28 Wolfgang Brunk METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS OPTICAL MEASUREMENT OF TRAILS, ESPECIALLY IN THE TRIANGULATION METHOD
FR2676284B1 (en) * 1991-05-07 1994-12-02 Peugeot METHOD FOR DETECTING OBSTACLES PRESENT IN FRONT OF A MOTOR VEHICLE AND DEVICE FOR CARRYING OUT SUCH A METHOD.
DE4127168C2 (en) 1991-08-16 1994-07-07 Spies Martin J Dipl Ing Fh Signal processing for distance measurement
DE19717399C2 (en) 1997-04-24 2001-05-23 Martin Spies Device for determining the distance and type of objects and the visibility
DE19831534C1 (en) * 1998-07-14 1999-09-16 Leuze Electronic Gmbh & Co Optoelectronic device for object detection within surveillance zone
AT409194B (en) * 2000-02-23 2002-06-25 Riegl Laser Measurement Sys METHOD FOR RECORDING AN OBJECT SPACE
DE10162668B4 (en) 2001-12-19 2004-03-04 Spies, Martin, Dipl.-Ing. (FH) System for measuring the distance to objects by means of electromagnetic pulses
DE10323317A1 (en) * 2003-05-23 2004-12-16 Conti Temic Microelectronic Gmbh Car object detection or distance measurement optical system path folding unit uses silicon micromirror reflectors
DE102004002936B4 (en) * 2004-01-21 2016-05-12 Robert Bosch Gmbh Method and device for distance measurement
DE102006049935B4 (en) 2006-10-19 2009-12-17 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Pulse propagation time sensor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH643382A5 (en) * 1979-06-06 1984-05-30 Zellweger Uster Ag METHOD FOR MONITORING SPACE BY MEANS OF PULSED DIRECTIONAL RADIATION AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD.
DE10114362C2 (en) * 2001-03-22 2003-12-24 Martin Spies Laser scanning system for distance measurement
DE10146692B4 (en) * 2001-09-21 2004-08-05 Spies, Martin, Dipl.-Ing. (FH) Distance image sensor
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
DE102005049471A1 (en) * 2005-10-13 2007-05-31 Ingenieurbüro Spies GbR (vertretungsberechtigte Gesellschafter: Hans Spies, Martin Spies, 86558 Hohenwart) Distance image sensor for measuring distance of electromagnetic impulses, has receiver that is charged by formation of entire surface of reception optics on mirror array and passage array
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
DE102008013906A1 (en) * 2008-03-13 2009-10-22 Spies, Hans, Dipl.-Ing. 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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3309584B1 (en) * 2016-10-17 2023-09-27 Funai Electric Co., Ltd. Laser device
DE102016221245A1 (en) 2016-10-28 2018-05-03 Robert Bosch Gmbh Lidar sensor and method for detecting an environment

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008019615A1 (en) 2009-11-05
DE102008064652B4 (en) 2014-03-27
DE102008064652A1 (en) 2011-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008019615B4 (en) Optical runtime sensor for space scanning
EP2475957B2 (en) Optical distance measuring device
DE102005049471B4 (en) Distance sensor with single surface scan
DE102005002190B4 (en) Scanner and method for operating a scanner
EP2686700B1 (en) Measurement device for measuring a distance between the measurement device and a target object using an optical measurement beam
EP2686703B1 (en) Measuring apparatus and measuring device for measuring a target object in a multidimensional manner
EP1395853B1 (en) Device for optically measuring distances
AT412032B (en) METHOD FOR RECORDING AN OBJECT SPACE
EP1515161B1 (en) Optical range finder and corresponding method
EP1632790B1 (en) Optical range finder and method for determining the range between an object and a reference point
EP2475958B1 (en) Optical distance measuring device
EP0396865B1 (en) Optical radar
EP0578129A2 (en) Imaging sensor unit
DE112011102535T5 (en) Scanning imager with active illumination
DE102017002235A1 (en) LIDAR system with flexible scan parameters
DE112019005684T5 (en) LIDAR SYSTEMS AND METHODS USING A MULTI-FACET MIRROR
DE102016002441B3 (en) Mechanically robust optical measuring system by means of light transit time and / or reflectivity measurement
DE102007045334A1 (en) Measuring system for determining displacement of measuring objects, has mirror for deflecting sending signals on object and/or receiving beams in direction of receiving device, and position detection unit for determining position of mirror
DE112020000407B4 (en) LIDAR SYSTEMS AND METHODS WITH RADIATION DEFLECTION AND WIDE ANGLE SIGNAL DETECTION
CH676042A5 (en) Surveying unit with theodolite and range finder - determines coordinates of target point includes light pulse transmitter and receiver
DE102018128164A1 (en) LIDAR SENSORS AND METHOD FOR LIDAR SENSORS
DE10153977B4 (en) System for generating a distance image with electromagnetic pulses
DE102017215671A1 (en) Scanning system and transmitting and receiving device for a scanning system
DE3719679C1 (en) Method and arrangement for preventing the location and deception of a thermal camera
DE102016219775A1 (en) Lidar sensor for detecting an object

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