DE102015100910A1 - Device and method for detecting objects for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen von Objekten für ein Kraftfahrzeug mit einer Sendeeinrichtung 12 zum Erzeugen mindestens eines Sendelichtstrahls 18. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Der Sendelichtstrahl 18 wird ferner mit der Sendeeinrichtung 12 in die Umgebung ausgesendet. Zudem ist die Sendeeinrichtung 12 eingerichtet, den Sendelichtstrahl 18 jeweils für eine Zeitdauer ausgesendet wird, bevor der Sendelichtstrahl 18 für eine nächste Zeitdauer erneut ausgesendet wird. Außerdem umfasst die Erfindung eine Empfangseinrichtung 14 zum Empfangen des von der Umgebung reflektierten Lichts 28 und zum Umwandeln des empfangenen Lichts 28 in ein Empfangssignal 32. Die Vorrichtung weist ferner eine Auswerteeinrichtung 30 auf, mit der ein Verlauf der Amplituden 36, 38 des Empfangssignals 32 oder eines daraus abgeleiteten Signals während jeder Zeitdauer jeweils ermittelt werden und die jeweilige Zeitdauer in Abhängigkeit des Verlaufs der Amplitude 36, 38 variiert wird.The invention relates to a device and a method for detecting objects for a motor vehicle with a transmitting device 12 for generating at least one transmitted light beam 18. The invention also relates to a motor vehicle with such a device. The transmitted light beam 18 is also emitted with the transmitting device 12 in the environment. In addition, the transmitting device 12 is set up, the transmitted light beam 18 is emitted in each case for a period of time before the transmitted light beam 18 is sent out again for a next period of time. In addition, the invention comprises a receiving device 14 for receiving the reflected light from the environment 28 and for converting the received light 28 into a received signal 32. The device further comprises an evaluation device 30, with the course of the amplitudes 36, 38 of the received signal 32 or a signal derived therefrom are respectively determined during each time period and the respective time duration is varied as a function of the course of the amplitude 36, 38.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Objekten für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Erfassen von Objekten für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 10 sowie ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 11. The invention relates to a device for detecting objects for a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for detecting objects for a motor vehicle according to the preamble of claim 10 and a motor vehicle according to claim 11.

Gemäß dem Stand der Technik sind Objekterfassungsvorrichtungen bekannt, die in ein Kraftfahrzeug integriert werden und zum Abtasten der Umgebung des Kraftfahrzeugs dienen. Das Abtasten wird auch Scannen genannt. In the prior art, object detection devices are known which are integrated into a motor vehicle and serve to sense the environment of the motor vehicle. The scanning is also called scanning.

Mit diesen Vorrichtungen wird ein Sendelichtstrahl ausgesendet und das reflektierte oder zurück gestreute Licht empfangen, das an einem Punkt, an dem der Sendelichtstrahl auf ein Objekt trifft, reflektiert oder zurück gestreut wird. Die Eigenschaften des reflektierten oder zurück gestreuten Lichts verändern sich durch die Reflexion, wobei die Veränderung abhängig vom Objekt, insbesondere dessen Oberfläche, sowie der Entfernung des Objekts und weiteren Parameter ist. With these devices, a transmitted light beam is emitted and the reflected or backscattered light is reflected or scattered back at a point where the transmitted light beam strikes an object. The properties of the reflected or backscattered light change as a result of the reflection, the change being dependent on the object, in particular its surface, as well as the distance of the object and other parameters.

Laser-basierte Systeme sind unter der Bezeichnung „Lidar“ („light detection and ranging“) bekannt. Laserscanner arbeiten nach dem Lichtlaufzeitprinzip, wobei Laserpulse ausgesendet werden und das von einem Zielobjekt in der Umgebung des Fahrzeugs reflektierte Licht detektiert wird. Bekannte Laserscanner weisen eine optische Sendeeinrichtung zum Aussenden elektromagnetischer Strahlen und eine optische Empfangseinrichtung zum Empfangen von reflektierten Strahlen auf. Mit der Empfangseinrichtung wird das empfangene Licht zudem in ein von den empfangenen Strahlen bzw. dem empfangenen Licht abhängiges elektrisches Empfangssignal gewandelt. Laser-based systems are known under the name "Lidar" ("light detection and ranging"). Laser scanners operate according to the light transit time principle, wherein laser pulses are emitted and the light reflected by a target object in the surroundings of the vehicle is detected. Known laser scanners have an optical transmitter for emitting electromagnetic radiation and an optical receiver for receiving reflected beams. With the receiving device, the received light is also converted into a dependent of the received beams or the received light electrical received signal.

Der Sendeeinrichtung ist dabei ein Umlenkspiegel zugeordnet, welcher die ausgesendeten Laserpulse so abgelenkt, dass eine Abtastung des gesamten Sichtfelds innerhalb eines bestimmten Abtastwinkelbereichs stattfindet. Pro Abtastwinkel wird dabei ein Laserimpuls ausgesendet. Im selben Winkelschritt werden die reflektierten Strahlen mittels des optischen Empfängers empfangen und ein entsprechendes elektrisches Empfangssignal bereitgestellt. Werden Echos, beziehungsweise Pulse, im Empfangssignal erkannt, so sind diese grundsätzlich auf Reflektionen der ausgesendeten Strahlen an Zielobjekten in der Umgebung zurückzuführen. Die Laufzeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des Echos ist proportional zur Distanz zum Objekt. Aus der Laufzeitmessung wird die Entfernung für den Winkelschritt ermittelt. The transmitting device is assigned a deflecting mirror, which deflects the emitted laser pulses in such a way that a scanning of the entire field of view takes place within a certain scanning angle range. Per scanning angle while a laser pulse is emitted. In the same angular step, the reflected beams are received by means of the optical receiver and a corresponding electrical reception signal is provided. If echoes or pulses are detected in the received signal, these are fundamentally due to reflections of the emitted beams to target objects in the environment. The time between sending and receiving the echo is proportional to the distance to the object. From the transit time measurement, the distance for the angular step is determined.

Zur Erweiterung des Sichtfelds des Laserscanners ist die Umlenkung mittels eines Mikrospiegels, so genannter „MEMS“, bekannt. Der Mikrospiegel besteht bei der so genannten MEMS-Technologie aus kleinen Einzelelementen, welche jeweils eine spiegelnde Fläche aufweisen. Durch kontinuierliche Bewegung des Mikrospiegels kann ein erweitertes Sichtfeld des Sensors gescannt werden. To expand the field of view of the laser scanner, the deflection by means of a micromirror, so-called "MEMS" known. The micromirror consists in the so-called MEMS technology of small individual elements, each having a reflective surface. Continuous movement of the micromirror allows an extended field of view of the sensor to be scanned.

Eine optoelektronische Objekterfassungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Mikrospiegel („MEMS“) ist beispielsweise in DE 10 2012 025 281 A1 offenbart. An optoelectronic object detection device for motor vehicles with a micromirror ("MEMS") is known, for example, in US Pat DE 10 2012 025 281 A1 disclosed.

Ferner sind auch LED Sensoren bekannt, die mit dem Laufzeitverfahren, das auch TOF (time of flight) genannt wird, arbeiten. Dazu wird die Umgebung mittels eines Lichtpulses ausgeleuchtet, und der Sensor misst die Zeit, die das Licht bis zum Objekt und wieder zurück braucht. Die benötigte Zeit ist direkt proportional zur Distanz. Das Prinzip entspricht dem Laserscanning, wobei eine ganze Umgebung auf einmal aufgenommen wird und nicht abgetastet werden muss. Ein Mikrospiegel ist daher nicht nötig. Furthermore, LED sensors are known which work with the transit time method, which is also called TOF (time of flight). For this purpose, the environment is illuminated by means of a light pulse, and the sensor measures the time it takes the light to reach the object and back again. The time required is directly proportional to the distance. The principle corresponds to the laser scanning, whereby an entire environment is recorded at once and does not have to be scanned. A micromirror is therefore not necessary.

Bei diesen Verfahren ist es bekannt, dass die Empfangseinrichtung neben dem reflektierten oder gestreuten Licht auch Licht von anderen Lichtquellen empfängt, die nicht vom Sendelichtstrahl stammen. Dadurch einsteht ein Rauschen im Empfangssignal, sodass das tatsächlich interessierende Nutzsignal im Rauschen nur schwer erkennbar ist. Daher wird z.B. in US 7 917 320 B1 vorgeschlagen mehrere Lichtimpulse mit dem gleichen Abtastwinkel auszusenden und das Empfangssignal aller Lichtimpulse zu mitteln. Dadurch heben sich zufällige Rauschanteile im Signal auf, sodass sich das Signal zu Rausch Verhältnis verbessert. In these methods, it is known that the receiving device, in addition to the reflected or scattered light, also receives light from other light sources which are not from the transmitted light beam. This causes a noise in the received signal, so that the useful signal of interest in the noise is difficult to detect. Therefore, eg in US Pat. No. 7,917,320 B1 proposed to send out several light pulses with the same scanning angle and to average the received signal of all light pulses. This eliminates random noise in the signal, which improves the signal-to-noise ratio.

Der Nachteil der Mittelung liegt jedoch in der Zeitdauer die benötigt wird, um die als Beispiel genannten 1024 Abtastungen durchzuführen. Daher wird in US 7 917 320 B1 ebenfalls vorgeschlagen, die Latenz („Response Time“) zu verringern, indem die Anzahl N der Messungen, über die gemittelt wird, von der Entfernung eines betrachteten Objekts vom Sensor abhängig zu machen. However, the disadvantage of averaging is the amount of time it takes to perform the 1024 samples referred to as an example. Therefore, in US Pat. No. 7,917,320 B1 It is also proposed to reduce the latency ("Response Time") by making the number N of the measurements, which is averaged, dependent on the distance of a viewed object from the sensor.

Die Bestimmung der Entfernung ist jedoch nicht einfach möglich, da der Abstand im Voraus bekannt sein und etwa über ein Tracking-Verfahren aktuell gehalten werden muss. The determination of the distance is not easy, however, since the distance must be known in advance and kept up-to-date about a tracking method.

Bei Einsatz von LED-TOF-Sensoren wird zudem oft zur Verbesserung des Verhältnisses zwischen Nutzsignal und Rauschen eine Akkumulation des gesampelten Signals durchgeführt. Die Summierung der kompletten Anzahl der Abtastungen dauert allerdings lange. In addition, when using LED TOF sensors often to improve the ratio between useful signal and noise, an accumulation of the sampled signal is performed. The summation of the complete number of scans, however, takes a long time.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher die Abtastzeit des gesamten Sichtfelds zu verkürzen und ein zum bekannten Stand der Technik einfacher realisierbares Verfahren zu finden. It is therefore an object of the present invention to shorten the scanning time of the entire field of view and to find a method that is easier to implement than the known state of the art.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung, insbesondere einen Laserscanner oder LED-Sensor, zum Erfassen von Objekten für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zum Erfassen von Objekten für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 sowie ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 gelöst. The object is achieved according to the invention by a device, in particular a laser scanner or LED sensor, for detecting objects for a motor vehicle according to claim 1. The object is also achieved by a method for detecting objects for a motor vehicle according to claim 10 and a motor vehicle according to claim 11.

Die Erfindung dient für ein Fahrzeug und umfasst hierzu ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung bzw. Detektion von Objekten. Dazu weist die Erfindung eine Sendeeinrichtung auf, mit der mindestens ein Sendelichtstrahl ausgesendet wird. Der Sendelichtstrahl ist insbesondere ein Laserstrahl eines Lasers oder ein Lichtimpuls eines LED Sensors. Ein LED-Sensor beleuchtet die zu vermessende Szene mittels Leuchtdioden und erfasst mittels der Empfangeinrichtung reflektiertes Licht. Dabei wird die Szene mehrfach mit bestimmter Anzahl beleuchtet und somit abgetastet. Demnach ist vom Begriff Sendelichtstrahl im Folgenden ein gebündelter Strahl aber auch von das von einer LED ausgesendete gestreute Licht umfasst. The invention is used for a vehicle and for this purpose comprises a method and a device for detection or detection of objects. For this purpose, the invention has a transmitting device with which at least one transmitted light beam is emitted. The transmitted light beam is in particular a laser beam of a laser or a light pulse of an LED sensor. An LED sensor illuminates the scene to be measured by means of light-emitting diodes and detects light reflected by the receiving device. The scene is illuminated several times with a certain number and thus scanned. Accordingly, the term transmitted light beam in the following includes a focused beam but also the scattered light emitted by an LED.

Hierbei ist die Sendeeinrichtung eingerichtet, den Sendelichtstrahl für eine Zeitdauer auszusenden, bevor der Sendelichtstrahl für eine nächste Zeitdauer erneut ausgesendet wird. In this case, the transmitting device is set up to transmit the transmitted light beam for a period of time before the transmitted light beam is transmitted again for a next period of time.

Ferner ist eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des von der Umgebung reflektierten Lichts vorgesehen. Mit der Empfangseinrichtung wird zudem das empfangene Licht in ein Empfangssignal umgewandelt. Furthermore, a receiving device is provided for receiving the light reflected from the surroundings. With the receiving device, moreover, the received light is converted into a received signal.

Erfindungsgemäß sind die Zeitdauern, in denen der Sendelichtstrahl gesendet wird, variierbar. Hierzu ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen. Die Auswerteeinrichtung ist eingerichtet, einen Verlauf der Amplitude des Empfangssignals oder eines daraus abgeleiteten Signals während jeder Zeitdauer jeweils zu ermitteln. Das Empfangssignal wird insbesondere aus einem elektrischen Signal gebildet, das dem empfangenen Licht entspricht. According to the invention, the periods of time during which the transmitted light beam is transmitted can be varied. For this purpose, an evaluation device is provided. The evaluation device is set up to determine a progression of the amplitude of the received signal or of a signal derived therefrom during each time duration. The received signal is formed, in particular, from an electrical signal which corresponds to the received light.

Demnach wird also während einer Zeitdauer, in der der Sendelichtstrahl gesendet wird, der Verlauf der Amplitude des Empfangssignals kontinuierlich bestimmt. Mit diesem Verlauf der Amplitude des Empfangssignals wird dann die jeweilige Zeitdauer in Abhängigkeit des Verlaufs der Amplitude der jeweiligen Zeitdauer variiert. Accordingly, during a period in which the transmitted light beam is transmitted, the course of the amplitude of the received signal is continuously determined. With this curve of the amplitude of the received signal, the respective time duration is then varied as a function of the course of the amplitude of the respective time duration.

Somit kann – wenn bereits ein eindeutiges Nutzsignal neben dem Rauschsignal erkennbar ist, was durch einen eindeutigen Verlauf der Amplitude im aktuellen Nutzsignal erkennbar ist – eine Verkürzung der aktuellen Zeitdauer vorgenommen werden, sodass dadurch der gesamte Abtastdurchlauf verkürzt wird. Beispielsweise ist somit eine Bildwiederholfrequenz von 30Hz realisierbar. Thus, if a clear wanted signal next to the noise signal is already recognizable, which can be recognized by a clear curve of the amplitude in the current useful signal, the current time duration can be shortened, thereby shortening the entire sweep. For example, thus a refresh rate of 30Hz can be realized.

Gemäß einer Ausführungsform entspricht die Vorrichtung einem Laserscanner und umfasst einen Umlenkspiegel, mit dem der Sendelichtstrahl abgelenkt wird. Der Umlenkspiegel ist bewegbar, sodass der Sendelichtstrahl in Abhängigkeit der Bewegung des Umlenkspiegels ablenkbar ist. Der Umlenkspiegel kann ein Mikrospiegel sein, sogenannter „MEMS“. Zur Bewegung des Mikrospiegels dient eine Steuereinrichtung. According to one embodiment, the device corresponds to a laser scanner and comprises a deflecting mirror with which the transmitted light beam is deflected. The deflecting mirror is movable, so that the transmitted light beam is deflected in dependence of the movement of the deflecting mirror. The deflection mirror may be a micromirror, so-called "MEMS". To move the micromirror is a control device.

Die Steuereinrichtung steuert den Mikrospiegel, der im Folgenden auch kurz Spiegel genannt wird. Der Spiegel ist mit der Steuereinrichtung zumindest in einer horizontalen und einer vertikalen Richtung schwenkbar. The control device controls the micromirror, which will also be called mirror for short. The mirror is pivotable with the control device at least in a horizontal and a vertical direction.

Die Steuereinrichtung ist ferner eingerichtet, den Umlenkspiegel so zu bewegen, dass der Sendelichtstrahl in verschiedenen Abtastwinkeln, die hier auch einfach Richtungen genannt werden, auslenkbar ist. The control device is further configured to move the deflection mirror so that the transmitted light beam can be deflected at different scanning angles, which are also referred to simply as directions.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die Sendeeinrichtung eingerichtet, den Sendelichtstrahl für eine Zeitdauer in eine erste Richtung auszusenden, bevor der Sendelichtstrahl für eine nächste Zeitdauer in eine nächste Richtung ausgesendet wird. According to this embodiment, the transmitting device is arranged to emit the transmitted light beam in a first direction for a period of time before the transmitted light beam is emitted in a next direction for a next period of time.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine Zeitdauer als zeitlicher Bereich zwischen einem Startzeitpunkt und einen Endzeitpunkt definiert. Der Startzeitpunkt entspricht dabei dem Zeitpunkt, von dem an der Sendelichtstrahl nach einem vorhergehenden Zeitdauer erneut ausgesendet wird. Der Endzeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt, in dem der Sendelichtstrahl kurz abgeschaltet wird, um dann in der darauf folgenden Zeitdauer erneut ausgesendet zu werden. According to a first advantageous embodiment, at least one time period is defined as a time range between a start time and an end time. The starting time corresponds to the time from which the transmitted light beam is transmitted again after a previous period of time. The end time corresponds to the point in time at which the transmitted light beam is switched off briefly, in order then to be transmitted again in the following period of time.

Die Auswerteeinrichtung ist ferner eingerichtet, den Endzeitpunkt als den Zeitpunkt zu bestimmen, bei dem ein Schwellenwert durch einen Verlauf der Amplitude des Empfangssignals überschritten oder erreicht wird. Ist demnach ein Verlauf der Amplitude im Empfangssignal erkennbar, der durch Überschreiten oder Erreichen des Schwellenwerts eindeutig einem Nutzsignal gegenüber dem Rauschen zuzuordnen ist, so kann bereits der nächste Abtastwinkel beleuchtet werden und es wird daher dieser Zeitpunkt als Endzeitpunkt bestimmt. The evaluation device is further configured to determine the end time as the time at which a threshold is exceeded or reached by a curve of the amplitude of the received signal. Accordingly, if a progression of the amplitude in the received signal is recognizable, which can be unambiguously assigned to a useful signal with respect to noise by exceeding or reaching the threshold value, the next scanning angle can already be illuminated and therefore this instant is determined as the end time.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sendeeinrichtung eingerichtet, den Sendelichtstrahl gepulst zu senden. Zudem ist die Empfangseinrichtung eingerichtet, das reflektierte Licht jedes Pulses in ein Teilsignal umzuwandeln und das Empfangssignal einer der Zeitdauern aus den Teilsignalen der jeweiligen Zeitdauer, insbesondere durch Akkumulation, also durch Aufsummierung der Teilsignale der jeweiligen Zeitdauer, zu bestimmen. According to a further embodiment, the transmitting device is set up, the Send transmitted light beam pulsed. In addition, the receiving device is set up to convert the reflected light of each pulse into a sub-signal and to determine the received signal of one of the time periods from the sub-signals of the respective time duration, in particular by accumulation, ie by adding up the sub-signals of the respective time duration.

Demnach werden also während einer Zeitdauer, während also der Sendelichtstrahl in die gleiche Richtung gesendet wird, mehrere gepulste Sendelichtstrahlen ausgesendet. Das reflektierte Licht jedes Pulses wird als Teilsignal bestimmt und die Teilsignale überlagert, aufsummiert. Die aufsummierten Teilsignale ergeben dann das Empfangssignal, dessen Verlauf der Amplitude ermittelt wird. Thus, during a period of time, that is, while the transmitted light beam is transmitted in the same direction, a plurality of pulsed transmitted light beams are emitted. The reflected light of each pulse is determined as a sub-signal and the sub-signals superimposed, summed. The accumulated sub-signals then yield the received signal whose course of the amplitude is determined.

Durch die Überlagerung heben sich in vorteilhafter Weise zufällige Werte des Rauschanteils auf, während sich Werte des Nutzanteils verstärken. Ein Überschreiten des Schwellenwertes kann dann nach der Akkumulation mehrer Teilsignale erfolgen. Due to the superimposition, random values of the noise component advantageously cancel each other out, while values of the useful component increase. Exceeding the threshold value can then take place after the accumulation of several partial signals.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sendeeinrichtung eingerichtet, den Sendelichtstrahl mit einer Frequenz im Bereich von 75 kHz bis 125 kHz oder im Bereich von 95 kHz bis 105 kHz oder im Wesentlichen 100 kHz zu senden. Diese Frequenz lässt sich mit Sendeeinrichtungen erzeugen, ohne besonders teure spezielle Lichtquellen nutzen zu müssen, während gleichzeitig ein kompletter Abtastschritt in einer Zeit erfolgen kann, die für die weitere Verarbeitung ausreichend ist. According to a further embodiment, the transmitting device is set up to transmit the transmitted light beam at a frequency in the range of 75 kHz to 125 kHz or in the range of 95 kHz to 105 kHz or substantially 100 kHz. This frequency can be generated by transmitting devices without having to use particularly expensive special light sources, while at the same time a complete scanning step can be carried out in a time which is sufficient for further processing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine maximale Zeitdauer definiert. Ferner ist die Auswerteeinrichtung eingerichtet, beim Erreichen der maximalen Zeitdauer den Zeitpunkt des Erreichens der maximalen Zeitdauer als Endzeitpunkt zu bestimmen. Demnach ist die Zeitdauer also durch eine maximale Zeitdauer begrenzt. Bleibt demnach das Signal zu Rausch Verhältnis schlecht, also der Verlauf der Amplitude unterhalb eines Schwellenwertes, so wird bei Erreichen der maximalen Zeitdauer die Richtung bzw. der Abtastwinkel des Sendelichtstrahls verändert. Dadurch wird verhindert, dass der Sendelichtstrahl nicht für einen unendlich langen Zeitraum eingeschaltet bleibt, wenn das Signal zu Rausch Verhältnis schlecht bleibt und ein Nutzsignal nicht extrahierbar ist. According to another embodiment, a maximum period of time is defined. Furthermore, the evaluation device is set up to determine the time of reaching the maximum time duration as the end time when reaching the maximum time duration. Accordingly, the time duration is thus limited by a maximum period of time. Accordingly, if the signal-to-noise ratio remains poor, that is to say the course of the amplitude is below a threshold value, the direction or the scanning angle of the transmitted light beam is changed when the maximum time duration has been reached. This prevents the transmitted light beam from being left on for an infinite amount of time if the signal-to-noise ratio remains poor and a useful signal is not extractable.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die maximale Zeitdauer als die oder zumindest mit der Dauer bestimmt, in der 512, 1024 oder 2048 gepulste Sendelichtstrahlen mit der gewählten Sendefrequenz der Sendeeinrichtung ausgesendet werden. Die maximale Zeitdauer ist somit in einfacher Weise mit einem digitalen Zähler definierbar. According to a further embodiment, the maximum time duration is determined as the or at least the duration in which 512, 1024 or 2048 pulsed transmitted light beams are transmitted at the selected transmission frequency of the transmitting device. The maximum duration is thus easily definable with a digital counter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Schwellenwert einstellbar, wobei dadurch eine Anpassung an sich veränderndes Rauschen durch störendes Licht in der Umgebung möglich ist. Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist die Vorrichtung eingereichtet, den Sendelichtstrahl für die Dauer des Einstellens des Schwellenwerts abzuschalten, Rauschwerte im Empfangssignal zu detektieren und den Schwellenwert auf einen Wert oberhalb des maximalen Rauschwerts einzustellen. Dadurch kann ein Nutzsignal, dass in einem nächsten Beleuchtungsschritt empfangen wird vom Rauschen unterschieden werden. According to a further embodiment, the threshold value is adjustable, whereby an adaptation to changing noise is possible by disturbing light in the environment. According to a specific embodiment, the device is arranged to switch off the transmitted light beam for the duration of the setting of the threshold value, to detect noise values in the received signal and to set the threshold value to a value above the maximum noise value. As a result, a useful signal that is received in a next lighting step can be distinguished from the noise.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sendeeinrichtung einen Laser zum Erzeugen des Sendelichtstrahls und einen einstellbaren Mikrospiegel, insbesondere einen MEMS-Spiegel, auf, um den Sendelichtstrahl in verschiedene Richtungen in der Umgebung auszusenden. Ein Laser eignet sich besonders gut um Sendelichtstrahlen mit genau definierten Eigenschaften, z.B. einer definierten Wellenlänge, zu erzeugen und kann zusammen mit einem Mirkospiegel auf kleinem Einbauraum einen Sendelichtstrahl erzeugen und diesen in verschiedene Richtungen abstrahlen. According to a further embodiment, the transmitting device has a laser for generating the transmitted light beam and an adjustable micromirror, in particular a MEMS mirror, in order to emit the transmitted light beam in different directions in the environment. A laser is particularly well suited to transmit light beams with well-defined properties, e.g. a defined wavelength, and can produce together with a micro mirror in a small installation space a transmitted light beam and emit it in different directions.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die Sendeeinrichtung eine oder mehrere Leuchtdioden (LED) oder eine Laserdiode auf. According to an alternative embodiment, the transmitting device has one or more light-emitting diodes (LED) or a laser diode.

Ferner umfasst die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen zur Ausführung des Verfahrens nach einer der Ausführungsformen. Furthermore, the invention comprises a motor vehicle with a device according to one of the embodiments for carrying out the method according to one of the embodiments.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den anhand der Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Further embodiments of the invention will become apparent from the illustrated with reference to the drawings embodiments. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und 1 an embodiment of the device and

2a bis c mit einer Empfangseinrichtung empfangene Empfangssignale. 2a to c receiving signals received by a receiving device.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Objekterfassungsvorrichtung 10. Die Objekterfassungsvorrichtung 10 umfasst eine Sendeeinrichtung 12 und eine Empfangseinrichtung 14. 1 shows an embodiment of an object detection device 10 , The object detection device 10 comprises a transmitting device 12 and a receiving device 14 ,

Die Sendeeinrichtung 12 weist eine Lichtquelle 16 auf, mit der ein Sendelichtstrahl 18 erzeugt wird. Die Lichtquelle 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Laser und sendet den erzeugten Sendelichtstrahl 18 auf einen Mikrospiegel 20. Hierzu ist die Lichtquelle 16 in einem vordefinierten Winkel zum Mikrospiegel 20 angeordnet. Der Mikrospiegel 20 besteht gemäß der so genannten MEMS-Technologie aus kleinen Einzelelementen, welche jeweils eine spiegelnde Fläche aufweisen. The transmitting device 12 has a light source 16 on, with a transmitted light beam 18 is produced. The light source 16 is a laser in the embodiment shown and sends the generated transmitted light beam 18 on a micromirror 20 , For this purpose, the light source 16 at a predefined angle to the micromirror 20 arranged. The micromirror 20 exists in accordance with the so-called MEMS Technology of small individual elements, each of which has a reflective surface.

Der Mikrospiegel 20 ist so zu der Lichtquelle 16 angeordnet, dass der Sendelichtstrahl 18 direkt auf den Mikrospiegel 20 trifft, wobei gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, ein oder mehrere Umlenkspiegel zwischen der Lichtquelle 16 und dem Mikrospiegel 20 angeordnet sind, sodass der Sendelichtstrahl 18 auf den Mikrospiegel 20 über die Umlenkspiegel gelenkt wird. The micromirror 20 is so to the light source 16 arranged that the transmitted light beam 18 directly on the micromirror 20 meets, according to further embodiments, one or more deflection mirrors between the light source 16 and the micromirror 20 are arranged so that the transmitted light beam 18 on the micromirror 20 is directed over the deflection mirror.

Der Mikrospiegel 20 ist um eine erste zur Zeichnungsebene parallele Achse und um eine zweite Achse, die senkrecht zur Zeichnungsebene liegt, bewegbar. Der Sendelichtstrahl 18 wird durch den Mikrospiegel 20 demnach in verschiedene Richtungen der Umgebung abgelenkt. Diese Richtung kann auch als Abtastwinkel bezeichnet werden. The micromirror 20 is movable about a first axis parallel to the plane of the drawing and about a second axis perpendicular to the plane of the drawing. The transmitted light beam 18 is through the micromirror 20 therefore distracted in different directions of the environment. This direction can also be referred to as a scanning angle.

Zur Bewegung des Mikrospiegels 20, der auch „MEMS“ Spiegel genannt wird, dient eine Steuereinrichtung 22. Die Steuereinrichtung 22 steuert den Mikrospiegel 20 so, dass dieser zumindest in einer horizontalen und einer vertikalen Richtung schwenkbar ist. To move the micromirror 20 , which is also called "MEMS" mirror, serves as a controller 22 , The control device 22 controls the micromirror 20 such that it is pivotable in at least one horizontal and one vertical direction.

Die Lichtquelle 16 entspricht hier einem Laser der den Sendelichtstrahl 18 erzeugt. Der Laser umfasst hier eine oder mehrere Laserdioden. Die Lichtquelle 16 ist mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden, sodass die Lichtquelle 16 mit der Steuereinrichtung 22 gesteuert wird und durch die Ansteuerung ein gepulster Sendelichtstrahl 18 mit einer Frequenz, z.B. 100 kHz ausgesendet wird. Die Steuereinrichtung 22 ist auch eingerichtet, die Lichtquelle abzuschalten. The light source 16 Here corresponds to a laser of the transmitted light beam 18 generated. The laser here comprises one or more laser diodes. The light source 16 is with a control device 22 connected, so the light source 16 with the control device 22 is controlled by the control and a pulsed transmitted light beam 18 with a frequency, eg 100 kHz is emitted. The control device 22 is also set up to turn off the light source.

Die Sendeeinrichtung 12 ist ferner eingerichtet, den Sendelichtstrahl 18 jeweils für eine Zeitdauer in eine Richtung mit dem Mikrospiegel 20 zu lenken, bevor der Sendelichtstrahl 18 für eine nächste Zeitdauer in die nächste Richtung gelenkt wird. Hierzu steuert die Steuereinrichtung 22 den Mikrospiegel 20 nach Ablauf einer Zeitdauer an, sodass dieser sich bewegt. Nach Ablauf der nächsten Zeitdauer wird der Mikrospiegel 20 erneut für die nächste Bewegung angesteuert. The transmitting device 12 is further arranged, the transmitted light beam 18 each for a period of time in one direction with the micromirror 20 to steer before the transmitted light beam 18 for a next period of time in the next direction. For this purpose, the control device controls 22 the micromirror 20 after a period of time has elapsed so that it moves. After the next period of time, the micromirror will 20 redirected for the next movement.

In einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Objekterfassungsvorrichtung 10 als LED-Sensor ausgebildet und umfasst eine oder mehrere Leuchtdioden (LED) zur Beleuchtung der zu vermessenden Szene. Die zu vermessende Szene wird vielfach beleuchtet, beispielsweise mit einer Anzahl von 512, 1024 oder 2048 Beleuchtungen. In a further, not shown embodiment, the object detection device 10 designed as an LED sensor and includes one or more light emitting diodes (LED) for illuminating the scene to be measured. The scene to be measured is illuminated many times, for example with a number of 512, 1024 or 2048 illuminations.

Die Empfangseinrichtung 14 weist eine Diode 26 auf, die hier eine Photodiode ist. Mit der Diode 26 wird Licht 28 empfangen, das dem von der Umgebung reflektierten oder zurück gestreuten Sendelichtstrahl 18 entspricht. Das empfangene Licht 28, wird mit der Diode 26 und deren Beschaltung in ein elektrisches Signal gewandelt. Das elektrische Signal wird dann einer Auswerteeinrichtung 30 zugeführt. The receiving device 14 has a diode 26 on, which is a photodiode here. With the diode 26 becomes light 28 received, that of the reflected or backscattered by the environment transmitted light beam 18 equivalent. The received light 28 , will with the diode 26 and their wiring converted into an electrical signal. The electrical signal is then an evaluation device 30 fed.

In der Auswerteeinrichtung 30 werden die elektrischen Signale, die aus dem reflektierten Licht 28 der Pulse des Sendelichtstrahls 18 bzw. der Anzahl von Beleuchtungen einer Zeitdauer erzeugt werden als Teilsignale bezeichnet und aufsummiert. Das aufsummierte Signal entspricht dann einem Empfangssignal. In the evaluation device 30 be the electrical signals coming from the reflected light 28 the pulses of the transmitted light beam 18 or the number of illuminations of a period of time are referred to as sub-signals and added up. The accumulated signal then corresponds to a received signal.

Vor dem Aufsummieren jedes neuen bzw. eines nächsten Teilsignals wird in der Auswerteeinrichtung 30 geprüft, ob der Verlauf der Amplitude im Empfangssignal einen Schwellenwert überschreiten. Wird der Schwellenwert überschritten, so wird der aktuelle Zeitpunkt als Endzeitpunkt der aktuellen Zeitdauer festegelegt und die Aufsummierung abgebrochen. Die Steuereinrichtung 22 wird über eine Verbindung mit der Auswerteeinrichtung 30 angewiesen, den Sendelichtstrahl 18 in die nächste Richtung abzulenken. Before the summation of each new or a next partial signal is in the evaluation 30 checked whether the curve of the amplitude in the received signal exceeds a threshold. If the threshold value is exceeded, the current time is determined as the end time of the current time duration and the totalization is aborted. The control device 22 is via a connection with the evaluation device 30 instructed, the transmitted light beam 18 to distract in the next direction.

2a zeigt ein Empfangssignal 32a, das einem einzigen Teilsignal einer Zeitdauer entspricht. Es wird also das empfangene Licht, das einem Impuls eines Sendelichtstrahls 18 entspricht, durch das Empfangssignal 32a dargestellt. Ferner ist ein Schwellenwert 34 dargestellt. Der Verlauf der Amplitude des Empfangssignals 32a überschreiten den Schwellenwert 34 nicht. Demnach wird der aktuelle Zeitpunkt nicht als Endzeitpunkt betrachtet und der Mikrospiegel 20 bleibt in der aktuellen Position. 2a shows a received signal 32a which corresponds to a single sub-signal of a period of time. So it becomes the received light, the impulse of a transmitted light beam 18 corresponds, by the received signal 32a shown. Further, there is a threshold 34 shown. The course of the amplitude of the received signal 32a exceed the threshold 34 Not. Thus, the current time is not considered to be the end time and the micromirror 20 stays in the current position.

2b zeigt einen späteren Zeitpunkt in der Zeitdauer aus 2a. Hier sind nun acht Teilsignale aufsummiert und ergeben das Empfangssignal 32b. Es ist zwar bereits der Verlauf der Amplituden 36 und 38 zu erkennen, der sich gegenüber dem Rauschen abhebt, wobei dieser jedoch noch nicht eindeutig als Nutzsignal zu erkennen ist. Der Verlauf der Amplitude 36, 38 des Empfangssignals 32b überschreitet also den Schwellenwert 34 immer noch nicht. Somit wird auch der aktuelle Zeitpunkt nicht als Endzeitpunkt betrachtet und der Mikrospiegel 20 bleibt weiterhin in der aktuellen Position. 2 B indicates a later time in the time period 2a , Here are now added up to eight sub-signals and give the received signal 32b , It is already the course of the amplitudes 36 and 38 to recognize, which stands out against the noise, but this is not yet clearly recognizable as a useful signal. The course of the amplitude 36 . 38 the received signal 32b therefore exceeds the threshold 34 still not. Thus, the current time is not considered as the end time and the micromirror 20 remains in the current position.

Wiederum ein späterer Zeitpunkt der gleichen Zeitdauer aus 2a und 2b ist in 2c dargestellt. In der 2c sind nun 16 Teilsignale aufsummiert und ergeben das Empfangssignal 32c. Der Verlauf der Amplitude 36 des Empfangssignals 32a überschreitet nun den Schwellenwert 34. Somit wird der aktuelle Zeitpunkt als Endzeitpunkt der Zeitdauer betrachtet und der Mikrospiegel 20 wird nun verstellt, sodass der Sendelichtstrahl 18 im Folgenden in eine nächste Richtung ausgesendet wird. Again a later time of the same period off 2a and 2 B is in 2c shown. In the 2c Now 16 sub-signals are added up and give the received signal 32c , The course of the amplitude 36 the received signal 32a now exceeds the threshold 34 , Thus, the current time is considered to be the end time of the time period and the micromirror 20 is now adjusted so that the transmitted light beam 18 is sent out in the following in a next direction.

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Claims (11)

Vorrichtung zum Erfassen von Objekten für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sendeeinrichtung (12) zum Erzeugen mindestens eines Sendelichtstrahls (18) und zum Aussenden des Sendelichtstrahls (18) in die Umgebung, wobei die Sendeeinrichtung (12) eingerichtet ist, den Sendelichtstrahl (18) für eine Zeitdauer auszusenden, bevor der Sendelichtstrahl (18) für eine nächste Zeitdauer erneut ausgesendet wird, und einer Empfangseinrichtung (14) zum Empfangen des von der Umgebung reflektierten Lichts (28) und zum Umwandeln des empfangenen Lichts (28) in ein elektrisches Signal, aus dem ein Empfangssignal (32) ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung (30) umfasst, die eingerichtet ist, einen Verlauf der Amplitude (36, 38) des Empfangssignals (32) oder eines daraus abgeleiteten Signals während der Zeitdauer zu ermitteln und die Zeitdauer in Abhängigkeit von dem Verlauf der Amplitude (36, 38) zu variieren. Device for detecting objects for a motor vehicle, having a transmitting device ( 12 ) for generating at least one transmitted light beam ( 18 ) and for emitting the transmitted light beam ( 18 ) into the environment, the transmitting device ( 12 ), the transmitted light beam ( 18 ) for a period of time before the transmitted light beam ( 18 ) is sent out again for a next period of time, and a receiving device ( 14 ) for receiving the light reflected from the environment ( 28 ) and for converting the received light ( 28 ) into an electrical signal from which a received signal ( 32 ), characterized in that the device has an evaluation device ( 30 ), which is set up, a course of the amplitude ( 36 . 38 ) of the received signal ( 32 ) or a signal derived therefrom during the time duration and the time duration as a function of the course of the amplitude ( 36 . 38 ) to vary. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zeitdauer als zeitlicher Bereich zwischen einem Startzeitpunkt und einen Endzeitpunkt definiert ist und die Auswerteeinrichtung (30) eingerichtet ist, den Endzeitpunkt in Abhängigkeit des Zeitpunktes oder als den Zeitpunkt zu bestimmen, bei dem ein Schwellenwert (34) durch die Amplitude (36, 38) des Empfangssignal (32) erreicht oder überschritten wird. Device according to Claim 1, characterized in that at least one time duration is defined as the time range between a start time and an end time, and the evaluation device ( 30 ) is arranged to determine the end time as a function of the time or as the time at which a threshold ( 34 ) by the amplitude ( 36 . 38 ) of the received signal ( 32 ) is reached or exceeded. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (12) eingerichtet ist, den Sendelichtstrahl (18) gepulst, also mit mehreren Impulsen, pro Zeitdauer zu senden und die Empfangseinrichtung (14) eingerichtet ist, das reflektierte Licht (28) jedes Pulses der jeweiligen Zeitdauer jeweils in ein Teilsignal der jeweiligen Zeitdauer umzuwandeln und das Empfangssignal (32) aus den Teilsignalen der jeweiligen Zeitdauer, insbesondere durch Akkumulation, zu bestimmen. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the transmitting device ( 12 ), the transmitted light beam ( 18 ) pulsed, so with multiple pulses to send per period of time and the receiving device ( 14 ), the reflected light ( 28 ) of each pulse of the respective time duration in each case into a partial signal of the respective time duration to convert and the received signal ( 32 ) from the sub-signals of the respective period of time, in particular by accumulation. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (12) eingerichtet ist, den Sendelichtstrahl (18) gepulst mit einer Frequenz im Bereich von 75 kHz bis 125 kHz oder im Bereich von 95 kHz bis 105 kHz oder im Wesentlichen 100 kHz zu senden. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting device ( 12 ), the transmitted light beam ( 18 ) pulsed at a frequency in the range of 75 kHz to 125 kHz or in the range of 95 kHz to 105 kHz or substantially 100 kHz. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Zeitdauer definiert ist, und die Auswerteeinrichtung (30) eingerichtet ist, beim Erreichen der maximalen Zeitdauer durch eine der Zeitdauern, den Zeitpunkt des Erreichens der maximalen Zeitdauer als Endzeitpunkt der Zeitdauer zu bestimmen. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum period of time is defined, and the evaluation device ( 30 ) is set, upon reaching the maximum time duration by one of the time periods, to determine the time of reaching the maximum time duration as the end time of the time duration. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Zeitdauer als Dauer bestimmt ist, die der Dauer des Aussendens von 512, 1024 oder 2048 gepulsten Sendelichtstrahlen (18) mit der gewählten Sendefrequenz der Sendeeinrichtung (12) entspricht. Apparatus according to claim 5, characterized in that the maximum period of time is determined as the duration of the duration of the transmission of 512, 1024 or 2048 pulsed transmitted light beams ( 18 ) with the selected transmission frequency of the transmitting device ( 12 ) corresponds. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (34) einstellbar ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the threshold value ( 34 ) is adjustable. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eingereichtet ist, den Sendelichtstrahl (18) für die Dauer des Einstellens des Schwellenwerts (34) abzuschalten, Rauschwerte im Empfangssignal (32) zu detektieren und den Schwellenwert (34) auf einen Wert oberhalb des maximalen Rauschwerts oder auf den maximalen Rauschwert einzustellen. Apparatus according to claim 7, characterized in that the device is filed, the transmitted light beam ( 18 ) for the duration of the setting of the threshold ( 34 ), noise values in the received signal ( 32 ) and the threshold ( 34 ) to a value above the maximum noise value or to the maximum noise value. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (12) einen Laser zum Erzeugen des Sendelichtstrahls (18) und einen Umlenkspiegel, insbesondere einen einstellbaren Mikrospiegel (20), umfasst, um den Sendelichtstrahl (18) in verschiedene Richtungen in der Umgebung auszusenden oder die Sendeeinrichtung eine oder mehrere Leuchtdioden oder Laserdioden zum Erzeugen von Sendelichtstrahlen aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting device ( 12 ) a laser for generating the transmitted light beam ( 18 ) and a deflection mirror, in particular an adjustable micromirror ( 20 ), to transmit the transmitted light beam ( 18 ) in different directions in the environment or the transmitting device has one or more light-emitting diodes or laser diodes for generating transmitted light beams. Verfahren zum Erfassen von Objekten für ein Kraftfahrzeug, wobei mit einer Sendeeinrichtung (12) mindestens ein Sendelichtstrahl (18) erzeugt und in die Umgebung ausgesendet wird, wobei der Sendelichtstrahl (18) für eine Zeitdauer ausgesendet wird, bevor der Sendelichtstrahl (18) für eine nächste Zeitdauer erneut ausgesendet wird, und mit einer Empfangseinrichtung (14) das von der Umgebung reflektierte Licht (28) empfangen wird und das empfangenen Licht (28) in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, aus dem ein Empfangssignal (32) ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Auswerteeinrichtung (30) ein Verlauf einer Amplitude (36, 38) des Empfangssignals (32) oder eines daraus abgeleiteten Signals während der Zeitdauer ermittelt wird und die Zeitdauer in Abhängigkeit vom Verlauf der Amplitude (36, 38) variiert wird. Method for detecting objects for a motor vehicle, wherein a transmission device ( 12 ) at least one transmitted light beam ( 18 ) and emitted into the environment, wherein the transmitted light beam ( 18 ) is emitted for a period of time before the transmitted light beam ( 18 ) is sent out again for a next period of time, and with a receiving device ( 14 ) the light reflected from the surroundings ( 28 ) and the received light ( 28 ) is converted into an electrical signal from which a received signal ( 32 ) can be determined, characterized in that with an evaluation device ( 30 ) a course of an amplitude ( 36 . 38 ) of the received signal ( 32 ) or a signal derived therefrom during the time duration and the time duration as a function of the course of the amplitude ( 36 . 38 ) is varied. Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.  Motor vehicle with a device according to one of claims 1 to 9.
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