EP3877798A1 - VERFAHREN UND MESSSYSTEM ZUR ERMITTLUNG DER GRÖßE DER SCHWINGUNGSAMPLITUDE EINES MIKRO-SCHWINGSPIEGELS EINER OBJEKTERFASSUNGSVORRICHTUNG - Google Patents

VERFAHREN UND MESSSYSTEM ZUR ERMITTLUNG DER GRÖßE DER SCHWINGUNGSAMPLITUDE EINES MIKRO-SCHWINGSPIEGELS EINER OBJEKTERFASSUNGSVORRICHTUNG

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Publication number
EP3877798A1
EP3877798A1 EP19801781.6A EP19801781A EP3877798A1 EP 3877798 A1 EP3877798 A1 EP 3877798A1 EP 19801781 A EP19801781 A EP 19801781A EP 3877798 A1 EP3877798 A1 EP 3877798A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
micro
size
oscillating mirror
assumption
laser
Prior art date
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Pending
Application number
EP19801781.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Schenk
Michael KLEISER
Frank SELBMANN
Peter Horvath
Juergen Nies
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.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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 Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP3877798A1 publication Critical patent/EP3877798A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4972—Alignment of sensor

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the size of the
  • Vibration amplitude of a micro oscillating mirror of an object detection device for a vehicle which on the one hand has a laser scanning device with a laser light source for the emission of pulsed laser light beams into a field of view
  • the invention further relates to a corresponding computer program product and a measuring system for determining the size of the vibration amplitude of a micro-vibration mirror of an object detection device for a vehicle, which on the one hand a laser scanning device with a laser light source for emitting pulsed laser light beams into a field of view of the object detection device and with the micro-vibration mirror as Scanning unit and on the other hand a receiving device with an area detector having a pixel array for the reception of reflected
  • laser light is not intended to be limited to visible laser light, but rather to be synonymous with electromagnetic radiation which is based at least in part on stimulated emission of radiation, that is to say the effect on which the laser amplification principle is based.
  • MEMS micro-electro-mechanical systems
  • the Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS has developed corresponding MEMS oscillating mirrors and at least some of these oscillating mirrors in the scientific article »H. Schenk et al. : "Micro Mirors for High-speed Laser Deflection and Patterning”; Physics Procedia Vol. 56, p.7-18, (2014) «.
  • Micro-oscillating mirrors such as MEMS oscillating mirrors of this type are used in particular in object detection devices. In such an object detection device, the surroundings are scanned by means of a laser light beam and the laser light reflected by objects in the surroundings is detected.
  • the object detection device measures the distances to detected objects via a time of flight measurement, i.e. according to the ToF principle (ToF: Time of Flight).
  • ToF Time of Flight
  • the pulsed light from a laser light source is deflected via the freely oscillating oscillating mirror.
  • the oscillating mirror based on MEMS technology, i.e. the MEMS oscillating mirror, oscillates almost sinusoidal or cosine-shaped, generally with a natural frequency of several kHz. Such an oscillating mirror for beam deflection must be operated in its resonance frequency.
  • Document DE 10 2015 100 910 A1 describes an object detection device for vehicles, the transmission device configured as a laser scanning device comprises a laser light source, a MEMS micromirror as a scanning unit for generating a scan movement of the laser light and a control device for controlling the laser light source and the MEMS micromirror.
  • a measurement of the size of the vibration amplitude or the angular deflection of the MEMS oscillating mirror is possible, for example, in the system described in said scientific article only in a very restricted area by means of an electrode comb structure.
  • the laser light beams are pulsed with a specific resolution in a specific angular range.
  • the pulses must therefore be distributed over the angular range. Since the position of the MEMS mirror can only be measured in the area of the comb structure, it is a problem to ensure which vibration amplitude currently prevails.
  • the micro oscillating mirror should achieve a specified oscillation amplitude with specified control parameters when operating under normal conditions. It is not easy to predict which vibration amplitude will prevail if there is a greater deviation from the normal conditions. At this point at the latest, a method for determining or estimating the size of the vibration amplitude of the micro-oscillating mirror is required. Starting from the above-mentioned prior art, the invention is therefore based on the object of specifying measures for improved estimation or determination of the size of the oscillation amplitude of a micro-oscillating mirror.
  • Vibration amplitude of a micro oscillating mirror of an object detection device for a vehicle which on the one hand has a laser scanning device with a laser light source for the emission of pulsed laser light beams into a field of view
  • the method has the following steps:
  • the size of the oscillation amplitude of the micro oscillating mirror can at least be estimated using this method, which in many cases is completely sufficient.
  • the micro oscillating mirror is preferably a MEMS oscillating mirror.
  • the object detection device is in particular a LIDAR object detection device (LIDAR: light detection and ranging).
  • LIDAR is a method related to radar for optical distance and speed measurement.
  • a systematic correction of the assumption via the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillation mirror is provided if no laser pulse is detected in a detection section of the area detector to be expected on the basis of the assumption.
  • there is not only an assumption of the expected size of the field of view but a concrete assumption of an expected detection section of the area detector, in which the laser pulse should be detected at this size of the field of view.
  • This specific assumption is then checked, for example, in a query. If it is not confirmed, the assumption about the size of the oscillation amplitude of the micro oscillating mirror is corrected in a further step (v).
  • a reflection of the laser pulses in the complete angular range of the measurement provides a relationship between the angular deflection of the micro-oscillating mirror and a corresponding detection section of the area sensor for each of the emitted laser pulses, in which the laser pulse is detected.
  • detection section is to be understood in particular as a column or at least part of such a column of the pixels arranged in rows and columns in the pixel array.
  • the method is an iterative method in which the steps (ii) - (v) following the assumption about the magnitude of the vibration amplitude in step (i) are repeated until in which a laser pulse is detected based on the assumption of the expected detection section of the area detector.
  • the assumption about the size of the oscillation amplitude is adapted to the actual size of the oscillation amplitude by means of a measurement process and thus the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillation mirror is determined by the method by measurement.
  • each iteration of steps (ii) - (v) of the iterative process is also referred to as an iteration step.
  • the vibration of the micro oscillating mirror is - as at the beginning for the MEMS oscillating mirror already mentioned - in a good approximation, a sinusoidal or cosine-shaped oscillation.
  • the laser pulse or at least one of the laser pulses is emitted by means of an at least approximately fully deflected oscillating mirror.
  • the systematic correction of the assumption about the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror is a step-wise increase of the assumption about the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror with each repetition of said steps (ii) - (v ).
  • the magnitude of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror is advantageously assumed to be smaller than is to be expected on the basis of a specification of the micro-oscillating mirror. This ensures in particular that the iterative process of gradually increasing the assumption by the size of the vibration amplitude leads to the goal.
  • a defined reflection of the laser pulses in the angular range of the measurement is ensured by means of a floor area in the vicinity of the vehicle as an external reflection object.
  • the computer program product comprises program parts which are loaded in a processor of a computer-based control and / or evaluation device and are set up to carry out the aforementioned method.
  • Such devices are already available in many object detection devices.
  • the invention further relates to a use of the aforementioned method for setting a desired oscillation amplitude of a micro oscillating mirror and / or for detecting a malfunction of a laser scanning device having the micro oscillating mirror.
  • the method is carried out, for example, each time the micro oscillating mirror is started up. If it is recognized by means of the method that the currently existing vibration amplitude does not correspond to a desired or required vibration amplitude, then the operating / control parameters for driving the micromirror are changed and the size of the vibration amplitude is measured until the desired or required one Vibration amplitude is set.
  • Detecting a malfunction is primarily to be understood as recognizing the presence of such a malfunction. With regard to the malfunction, it is provided in particular that the malfunction causes jitter or another faulty oscillation movement of the micro-oscillating mirror.
  • the measuring system for determining the size of the vibration amplitude of a micro-oscillating mirror of an object detection device for a vehicle, which on the one hand has a laser scanning device with a laser light source for emitting pulsed laser light beams into a field of view of the object detection device and with the micro-oscillating mirror as a scanning unit and on the other hand a receiving device with an area detector having a pixel array for receiving reflected laser pulses of the laser light beam, it is provided that the measuring system is set up to carry out the following steps under control of the object detection device:
  • the size of the vibration amplitude of the micro-oscillating mirror can at least be estimated by means of such a measuring system, which in many cases is completely sufficient.
  • the micro oscillating mirror is in particular a MEMS oscillating mirror.
  • the embodiments of the invention mentioned above in the description of the method also apply accordingly to the measuring system.
  • the measuring system is set up to carry out a systematic correction of the assumption about the size of the vibration amplitude of the micro-oscillating mirror under control of the object detection device, if none in a detection section of the area detector to be expected on the basis of the assumption Laser pulse is detected.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an object detection device with a laser scanning device
  • Fig. 2 shows a method for measuring the size of the vibration amplitude of the
  • Micro oscillating mirror in a flow chart Micro oscillating mirror in a flow chart.
  • the object detection device 10 comprises a laser scanning device 12 functioning as a transmitting device and a receiving device 14.
  • the object detection device 10 is, for example, a
  • Object detection device 10 for a vehicle such as a car
  • the laser scanning device 12 has a laser light source 16 with which a pulsed laser light beam 18 is generated.
  • the laser light source 16 is a laser and sends the generated laser light beam 18 to a scanning unit 22 designed as a micro oscillating mirror 20 for generating a scanning movement of the laser light.
  • the laser light source 16 is arranged at a predefined angle to the scanning unit 22.
  • the micro oscillating mirror 20 consists of small individual elements, each of which has a reflecting surface, and is therefore used in the others also referred to as MEMS oscillating mirrors.
  • FIG. 1 is a schematic representation, in which in particular the details of MEMS technology are not shown.
  • the micro-oscillating mirror 20 is arranged in relation to the laser light source 16 in such a way that the laser light beam 18 strikes the micro-oscillating mirror 20 directly.
  • one or more deflecting mirrors are arranged between the laser light source 16 and the micro-oscillating mirror 20, so that the Laser light beam 18 is directed onto the micro oscillating mirror 20 via the deflecting mirror.
  • Laser light beam 18 is a pulsed laser light beam 18, that is to say a sequence of laser pulses (not shown in detail here).
  • the micro oscillating mirror 20 is movable about a first axis parallel to the plane of the drawing.
  • the laser light beam 18 is therefore deflected in this direction by the micro-oscillating mirror 20.
  • This direction can also be referred to as the scan direction.
  • the laser light beam 18 has an elongated cross section, the longitudinal axis of which runs perpendicular to the scanning direction.
  • a control device 24 is used to move the micro-oscillating mirror 20.
  • the control device 24 controls the micro-oscillating mirror 20 such that it can be pivoted at least in one plane (double arrow).
  • the control device 24 controls the micro-oscillating mirror 20 by means of control parameters. For the sake of simplicity, only one control voltage is specifically mentioned as such a parameter.
  • the laser light source 16 comprises one or more laser diodes.
  • the laser light source 16 is connected to the control device 24 so that the
  • Laser light source 16 is controlled by means of the control device 24 and by driving a pulsed laser light beam 18 as a transmitted light beam with a frequency, e.g. 100 kHz is transmitted.
  • the control device 24 can also switch off the laser light source 16.
  • the receiving device 14 has an area detector 26 which comprises a pixel array.
  • the surface detector 26 receives light 28 which corresponds to the laser light beam 18 reflected or scattered back from the surroundings.
  • the received light 28 is converted into an electrical signal by means of the area detector 26 and its wiring. The electrical signal then becomes one
  • Evaluation device 30 is supplied to the object detection device 10.
  • the pulsed laser light beam 18 has an elongated cross section, the longitudinal axis of which runs perpendicular to the pivoting plane of the micro oscillating mirror.
  • a reflected laser pulse is in a corresponding
  • Detection section 32 of the area detector 26 is detected.
  • This detection section 32 is in particular a column of the pixel array, which is preferably divided into rows and columns.
  • the object detection device 10 has, for example, a reflecting component 34 serving as a reflection object. This reflects an edge region of the laser light in each of the detection sections 32 onto one
  • Edge area of the area detector 26 This edge area is a kind of control or reference area.
  • the object detection device 10 measures the distances to detected objects via a time of flight measurement, ie a measurement according to the ToF principle (ToF: Time of Flight).
  • the pulsed laser light from the laser light source 16 is deflected by the scanning unit 22. If this scanning unit 22 is a MEMS oscillating mirror, then this oscillates, generally with a natural frequency of several kHz, in an almost cosine shape.
  • Such an oscillating mirror for beam deflection must be operated in its resonance frequency. Since this lies in the kHz range, multiple vibrations of the micro-oscillating mirror 20 are required in order to hit every position in a scanning area, which among other things places higher demands on the quality of the micro-oscillating mirror 20. Therefore, a check of the scan-relevant functional property is such
  • Laser scanning device 12 offered. On the other hand, it must be ensured that a desired angular range is detected via the scanning unit 22. For this purpose, the size of the vibration amplitude of a micro-vibration mirror 20 should be measured and, if necessary, a desired vibration amplitude should be reset. 2 now shows the individual steps of a method for measuring the size of the vibration amplitude of the micro-vibration mirror 20 of the object detection device 10 in a type of flowchart.
  • Object detection device 10 hit. This assumption is made, for example, on the basis of the data from a data sheet of the micro-oscillating mirror 20 or the object detection device 10.
  • a laser pulse is now emitted by means of the laser scanning device 12 at a time when the micro-oscillating mirror 20 is (the
  • a third step S3 the reflected laser pulse of the laser light beam (18) is received in an angle-resolved manner by the receiving device.
  • a comparison is made based on the
  • the assumption of the size of the field of view to be expected is connected to a corresponding detection section 32 of the area detector 26, in which a detection of the
  • Laser pulse is expected. This assumption results, among other things, from the control voltage applied to the micro-oscillating mirror 20, the relationship between the angular deflection of the micro-oscillating mirror 20 assumed at this actuating voltage and a result of this angular deflection and a reflection of the laser pulse on the reflecting component 34
  • Detection section 32 of the area detector 24 In a subsequent query A it is checked whether the laser pulse was actually registered in the detection section 32 in which its detection was also expected.
  • the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror 20 is determined or can be determined directly via the known geometry.
  • the end point EP has been reached, the vibration amplitude has been determined (by measurement).
  • the assumption is systematically corrected via the size of the vibration amplitude of the micro-vibration mirror 20.
  • Steps S2 to S4 are repeated until one enters the detection section 32 of the area detector 26 to be expected on the basis of the assumption
  • the path y of the query A is reached and the size of the vibration amplitude of the micro-vibration mirror 20 is determined or can be determined directly via the known geometry.
  • the end point EP has been reached and the vibration amplitude has been measured.
  • the assumption needs to be corrected.
  • the micro oscillating mirror 20 therefore does not have the originally expected oscillation amplitude.
  • the systematic correction of the assumption about the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror 20 is a step-by-step increase of the assumption about the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror 20 with each repetition of steps S2 - S4.
  • the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror 20 is preferably assumed to be smaller than is to be expected on the basis of the manufacturer's instructions for the micro-oscillating mirror 20 (for example in the data sheet).
  • the control parameters for example the control voltage
  • the size of the vibration amplitude of the micro-oscillating mirror 20 is measured again with the new control parameters by means of the measurement method presented here.
  • the measurement method can be used to correct the vibration amplitude.
  • the size of the oscillation amplitude of the micro-oscillating mirror 20 cannot be measured or can only be measured after a very large number of iteration steps, this is an indication of jitter or another faulty oscillating movement of the micro-oscillating mirror 20. In other words, it may be at the receiving device 14 do not give jitter, ie the same must always be used for each laser pulse
  • Detection sections 32 are made, if this is not the case there is an error. Since specific detection sections 32 (columns) are assigned to the angles (analogous to bijective imaging), these sections 32 may only be hit once per scan. If, on the other hand, they are hit several times, there is an error.
  • Detection section 32 reflective component (object detection device) 34

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels (20), insbesondere eines MEMS-Schwingspiegels, einer Objekterfassungsvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, welche einerseits eine Laserscaneinrichtung (12) mit einer Laserlichtquelle (16) zur Emission von gepulsten Laserlichtstrahlen (18) in ein Sichtfeld der Objekterfassungsvorrichtung (10) und mit dem Mikro-Schwingspiegel (20) als Scaneinheit (22) und andererseits eine Empfangseinrichtung (14) mit einem ein Pixelarray aufweisenden Flächendetektor (26) zum Empfang von reflektierten Laserpulsen des Laserlichtstrahls (18) umfasst. Es ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: • Treffen einer Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude und die Größe des damit verbundenen Sichtfeldes (S1), • Emittieren zumindest eines Laserpulses mittels der Laserscaneinrichtung (12) (S2), winkelaufgelöster Empfang des reflektierten Laserpulses des Laserlichtstrahls (18) mittels der Empfangseinrichtung (14) (S3) und • Vergleich der aufgrund der Annahme zu erwartenden Größe des Sichtfeldes mit einer aufgrund des Empfangs ermittelten tatsächlichen Größe des Gesichtsfeldes und Abschätzen der Größe der Schwingungsamplitude auf Grundlage des Vergleichs (S4). Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Computerprogramm produkt und ein Messsystem zur Messung der Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels (20) einer Objekterfassungsvorrichtung (10).

Description

Verfahren und Messsystem zur Ermittlung der Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels einer Objekterfassungsvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Größe der
Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels einer Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche einerseits eine Laserscaneinrichtung mit einer Laserlichtquelle zur Emission von gepulsten Laserlichtstrahlen in ein Sichtfeld der
Objekterfassungsvorrichtung und mit dem Mikro-Schwingspiegel als Scaneinheit und andererseits eine Empfangseinrichtung mit einem ein Pixelarray aufweisenden
Flächendetektor zum Empfang von reflektierten Laserpulsen des Laserlichtstrahls umfasst.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein Messsystem zur Ermittlung der Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro- Schwingspiegels einer Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche einerseits eine Laserscaneinrichtung mit einer Laserlichtquelle zur Emission von gepulsten Laserlichtstrahlen in ein Sichtfeld der Objekterfassungsvorrichtung und mit dem Mikro- Schwingspiegel als Scaneinheit und andererseits eine Empfangseinrichtung mit einem ein Pixelarray aufweisenden Flächendetektor zum Empfang von reflektierten
Laserpulsen des Laserlichtstrahls umfasst.
Der Begriff Laserlicht soll im Rahmen dieser Anmeldung nicht auf sichtbares Laserlicht beschränkt sein, sondern synonym für elektromagnetische Strahlung stehen, die zumindest teilweise auf stimulierter Emission von Strahlung, also dem Effekt, der dem Laser-Verstärkungsprinzip zugrunde liegt, beruht.
Eine spezielle Art von Mikro-Schwingspiegeln sind MEMS-Schwingspiegel (MEMS: micro-electro-mechanical Systems). Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosys teme IPMS hat entsprechende MEMS-Schwingspiegel entwickelt und zumindest einige dieser Schwingspiegel in dem wissenschaftlichen Artikel »H. Schenk et al. :„Micro Mir- rors for High-speed Laser Deflection and Patterning“; Physics Procedia Vol. 56, p.7-18, (2014)« beschrieben. Mikro-Schwingspiegel wie derartige MEMS-Schwingspiegel kommen insbesondere bei Objekterfassungsvorrichtungen zum Einsatz. Bei einer solchen Objekterfassungsvor richtung wird die Umgebung mittels eines Laserlichtstrahls abgescannt und das von Ob jekten in der Umgebung reflektierte Laserlicht detektiert. Die Objekterfassungsvorrich tung misst die Entfernungen zu erfassten Objekten über eine Flugzeitmessung, also nach dem ToF-Prinzip (ToF: Time of Flight). Zum Generieren der entsprechenden Scanbewegung wird das gepulste Licht einer Laserlichtquelle über den frei schwingen den Schwingspiegel abgelenkt. Der auf MEMS-Technologie basierende Schwingspiegel, also der MEMS-Schwingspiegel, schwingt nahezu sinus- bzw. kosinusförmig, in der Re gel mit einer Eigenfrequenz von mehreren kHz. Ein derartiger Schwingspiegel zur Strahlablenkung muss dabei in seiner Resonanzfrequenz betrieben werden.
Das Dokument DE 10 2015 100 910 A1 beschreibt eine Objekterfassungsvorrichtung für Fahrzeuge, deren als Laserscaneinrichtung ausgestaltete Sendeeinrichtung eine Laser lichtquelle, einen MEMS-Mikrospiegel als Scaneinheit zum Erzeugen einer Scanbewe gung des Laserlichts und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Laserlichtquelle und des MEMS-Mikrospiegels umfasst.
Eine Messung der Größe der Schwingungsamplitude bzw. der Winkelauslenkung des MEMS-Schwingspiegels ist beispielsweise bei dem im besagten wissenschaftlichen Ar tikel beschriebenen System nur in einem stark eingeschränkten Bereich mittels einer Elektrodenkammstruktur möglich.
Bei einer Objekterfassungsvorrichtung werden die Laserlichtstrahlen mit einer bestimm ten Auflösung in einem bestimmten Winkelbereich gepulst. Die Pulse müssen also auf den Winkelbereich verteilt werden. Da man die Position des MEMS-Spiegels nur im Be reich der Kammstruktur messen kann, ist es ein Problem sicher zu stellen, welche Schwingungsamplitude aktuell vorherrscht.
Prinzipiell sollte der Mikro-Schwingspiegel bei einem Betrieb unter Normalbedingungen eine angegebene Schwingungsamplitude mit vorgegebenen Ansteuerparametern errei chen. Welche Schwingungsamplitude bei stärkerer Abweichung von den Normalbedin gungen herrscht, ist nicht einfach vorhersehbar. Spätestens an dieser Stelle benötigt man ein Verfahren zur Ermittlung bzw. Abschätzung der Größe der Schwingungs amplitude des Mikro-Schwingspiegels. Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zur verbesserten Abschätzung bzw. Ermittlung der Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels anzugeben.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängi gen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der Größe der
Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels einer Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche einerseits eine Laserscaneinrichtung mit einer Laserlichtquelle zur Emission von gepulsten Laserlichtstrahlen in ein Sichtfeld der
Objekterfassungsvorrichtung und mit dem Mikro-Schwingspiegel als Scaneinheit und andererseits eine Empfangseinrichtung mit einem ein Pixelarray aufweisenden
Flächendetektor zum Empfang von reflektierten Laserpulsen des Laserlichtstrahls umfasst, ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
(i) Treffen einer Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude und die Größe des damit verbundenen Sichtfeldes,
(ii) Emittieren zumindest eines Laserpulses mittels der Laserscaneinrichtung,
(iii) winkelaufgelöster Empfang des reflektierten Laserpulses des Laserlichtstrahls mittels der Empfangseinrichtung und
(iv) Vergleich der aufgrund der Annahme zu erwartenden Größe des Sichtfeldes mit einer aufgrund des Laserpuls-Empfangs ermittelten tatsächlichen Größe des Gesichtsfeldes und Abschätzen der Größe der Schwingungsamplitude auf
Grundlage des Vergleichs.
Über dieses Verfahren lässt sich die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels zumindest abschätzen, was in vielen Fällen völlig ausreichend ist. Der Mikro-Schwingspiegel ist bevorzugt ein MEMS-Schwingspiegel.
Die Objekterfassungsvorrichtung ist insbesondere eine LIDAR- Objekterfassungs vorrichtung (LIDAR: light detection and ranging). LIDAR ist eine dem Radar verwandte Methode zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine systematische Korrektur der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels vorgesehen, wenn in einem aufgrund der Annahme zu erwartenden Detektionsabschnitt des Flächendetektors kein Laserpuls detektiert wird. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich nicht nur eine Annahme der zu erwartenden Größe des Sichtfeldes, sondern eine konkrete Annahme eines zu erwartenden Detektionsabschnitt des Flächendetektors, in dem der Laserpuls bei dieser Größe des Sichtfeldes detektiert werden sollte. Diese konkrete Annahme wird dann beispielsweise in einer Abfrage überprüft. Sollte sie sich nicht bestätigen, so wird die Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels in einem weiteren Schritt (v) korrigiert.
Über eine Reflexion der Laserpulse im kompletten Winkelbereich der Messung ist für je den der emittierten Laserpulse ein Zusammenhang zwischen der Winkelauslenkung des Mikro-Schwingspiegels und einem entsprechenden Detektionsabschnitt des Flächen sensors gegeben, in dem der Laserpuls detektiert wird. Unter dem Begriff Detektionsab schnitt ist insbesondere eine Spalte oder zumindest ein Teil einer solchen Spalte der im Pixelarray in Zeilen und Spalten angeordneten Pixel zu verstehen.
Prinzipiell sind die unterschiedlichsten systematischen Vorgehensweisen zur Korrektur der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels denkbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren ein iteratives Verfahren, bei dem die auf das Treffen der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude in Schritt (i) folgenden Schritte (ii) - (v) so lange wiederholt wer den, bis in dem aufgrund der Annahme zu erwartenden Detektionsabschnitt des Flä chendetektors ein Laserpuls detektiert wird. Am Ende dieser Prozedur ist die Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude mittels eines Messprozesses an die tatsäch liche Größe der Schwingungsamplitude angepasst und somit die Größe der Schwin gungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels mittels des Verfahrens durch Messung er mittelt.
Jedes Durchlaufen der Schritte (ii) - (v) des iterativen Verfahrens wird auch als Iterati onsschritt bezeichnet. Die Schwingung des Mikro-Schwingspiegels ist -wie eingangs für den MEMS-Schwingspiegel bereits erwähnt- in guter Näherung eine sinus- bzw. kosi nusförmige Schwingung. Bei jedem Iterationsschritt wird der Laserpuls oder zumindest einer der Laserpulse mittels eines zumindest annähernd vollausgelenkten Schwingspie gels ausgesandt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die systemati sche Korrektur der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels ein schrittweises Vergrößern der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels mit jeder Wiederholung der besag ten Schritte (ii) - (v).
Mit Vorteil wird bei der ursprünglich getroffenen Annahme bei Schritt (i) die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels kleiner angenommen wird, als auf grund einer Spezifikation des Mikro-Schwingspiegels zu erwarten ist. Auf diese Weise ist insbesondere sichergestellt, dass der iterative Prozess des schrittweise Vergrößern der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude zum Ziel führt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine definierte Reflexion der Laserpulse im Winkelbereich der Messung mittels eines Bodenbereichs in der Umgebung des Fahrzeugs als externem Reflexionsobjekt gewähr leistet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt ist vorgesehen, dass dieses Programmteile umfasst, die in einem Prozessor einer computerbasierten Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung geladen zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet sind. Derartige Einrichtungen sind bei vielen Objekterfassungs vorrichtungen bereits vorhanden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung des vorstehend genannten Verfahrens zum Einstellen einer gewünschten Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels und/oder zum Erkennen von einer Fehlfunktion einer den Mikro-Schwingspiegel aufwei senden Laserscaneinrichtung. Zu diesem Zweck wird das Verfahren beispielsweise bei jeder neuen Inbetriebnahme des Mikro-Schwingspiegels durchgeführt. Wird mittels des Verfahrens erkannt, dass die aktuell vorliegende Schwingungsamplitu de einer gewünschten bzw. benötigten Schwingungsamplitude nicht entspricht, so wer den so lange die Betriebs-/Ansteuerparameter zum Ansteuern des Mikrospiegels geän dert und die Größe der Schwingungsamplitude nachgemessen, bis die gewünschte bzw. benötigte Schwingungsamplitude eingestellt ist.
Unter dem Erkennen einer Fehlfunktion ist in erster Linie ein Erkennen des Vorliegens einer solchen Fehlfunktion zu verstehen. Bezüglich der Fehlfunktion ist insbesondere vorgesehen, dass die Fehlfunktion einen Jitter oder eine sonstige fehlerhafte Schwin gungsbewegung des Mikro-Schwingspiegels bewirkt.
Bei dem erfindungsgemäßen Messsystem zur Ermittlung der Größe der Schwingungs amplitude eines Mikro-Schwingspiegels einer Objekterfassungsvorrichtung für ein Fahr zeug, welche einerseits eine Laserscaneinrichtung mit einer Laserlichtquelle zur Emissi on von gepulsten Laserlichtstrahlen in ein Sichtfeld der Objekterfassungsvorrichtung und mit dem Mikro-Schwingspiegel als Scaneinheit und andererseits eine Empfangsein richtung mit einem ein Pixelarray aufweisenden Flächendetektor zum Empfang von re flektierten Laserpulsen des Laserlichtstrahls umfasst, ist vorgesehen, dass das Mess system eingerichtet ist, unter Ansteuerung der Objekterfassungsvorrichtung die folgen den Schritte durchzuführen:
(i) Treffen einer Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude und die Größe des damit verbundenen Sichtfeldes,
(ii) Emittieren zumindest eines Laserpulses mittels der Laserscaneinrichtung,
(iii) winkelaufgelöster Empfang des reflektierten Laserpulses des Laserlichtstrahls mit tels der Empfangseinrichtung und
(iv) Vergleich der aufgrund der Annahme zu erwartenden Größe des Sichtfeldes mit ei ner aufgrund des Laserpuls-Empfangs ermittelten tatsächlichen Größe des Ge sichtsfeldes und Abschätzen der Größe der Schwingungsamplitude auf Grund des Vergleichs.
Mittels eines derartigen Messsystems lässt sich die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels zumindest abschätzen, was in vielen Fällen völlig ausrei chend ist. Der Mikro-Schwingspiegel ist insbesondere ein MEMS-Schwingspiegel. Die zuvor im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens genannten Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich entsprechend auch für das Messsystem.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messsystems ist vorgesehen, dass dieses eingerichtet ist, unter Ansteuerung der Objekterfassungsvor richtung eine systematische Korrektur der Annahme über die Größe der Schwingungs amplitude des Mikro-Schwingspiegels durchzuführen, wenn in einem aufgrund der An nahme zu erwartenden Detektionsabschnitt des Flächendetektors kein Laserpuls detek- tiert wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Objekterfassungsvorrichtung mit einer Laserscaneinrichtung und
Fig. 2 ein Verfahren zur Messung der Größe der Schwingungsamplitude des
Mikro-Schwingspiegels in einem Ablaufdiagramm.
Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Objekterfassungsvorrichtung 10. Die Objekterfassungsvorrichtung 10 umfasst eine als Sendeeinrichtung fungierende Laserscaneinrichtung 12 und eine Empfangseinrichtung 14. Die Objekterfassungsvorrichtung 10 ist beispielsweise eine
Objekterfassungsvorrichtung 10 für ein Fahrzeug wie beispielsweise einen PKW
(Personenkraftwagen) oder ein anderes Kraftfahrzeug.
Die Laserscaneinrichtung 12 weist eine Laserlichtquelle 16 auf, mit der ein gepulster Laserlichtstrahl 18 erzeugt wird. Die Laserlichtquelle 16 ist ein Laser und sendet den erzeugten Laserlichtstrahl 18 auf eine als Mikro-Schwingspiegel 20 ausgebildete Scaneinheit 22 zum Erzeugen einer Scanbewegung des Laserlichts. Hierzu ist die Laserlichtquelle 16 in einem vordefinierten Winkel zur Scaneinheit 22 angeordnet. Der Mikro-Schwingspiegel 20 besteht bei der so genannten MEMS-Technologie aus kleinen Einzelelementen, welche jeweils eine spiegelnde Fläche aufweisen, und wird daher im weiteren auch als MEMS-Schwingspiegel bezeichnet. In diesem Zusammenhang sein noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der Darstellung der Fig. 1 um eine schematische Darstellung handelt, bei der insbesondere die Details der MEMS- Technologie nicht dargestellt sind.
Der Mikro-Schwingspiegel 20 ist so zu der Laserlichtquelle 16 angeordnet, dass der Laserlichtstrahl 18 direkt auf den Mikro-Schwingspiegel 20 trifft, wobei gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, ein oder mehrere Umlenkspiegel zwischen der Laserlichtquelle 16 und dem Mikro-Schwingspiegel 20 angeordnet sind, sodass der Laserlichtstrahl 18 auf den Mikro-Schwingspiegel 20 über die Umlenkspiegel gelenkt wird. Der
Laserlichtstrahl 18 ist ein gepulster Laserlichtstrahl 18, also eine Folge von (hier nicht im Einzelnen gezeigten) Laserpulsen.
Der Mikro-Schwingspiegel 20 ist um eine erste zur Zeichnungsebene parallele Achse bewegbar. Der Laserlichtstrahl 18 wird durch den Mikro-Schwingspiegel 20 demnach in dieser Richtung abgelenkt. Diese Richtung kann auch als Scan-Richtung bezeichnet werden. Der Laserlichtstrahl 18 hat einen länglichen Querschnitt, dessen Längsachse senkrecht zur Scan-Richtung verläuft.
Zur Bewegung des Mikro-Schwingspiegel 20 dient eine Steuereinrichtung 24. Die Steuereinrichtung 24 steuert den Mikro-Schwingspiegel 20 so, dass dieser zumindest in einer Ebene schwenkbar ist (Doppelpfeil). Die Steuereinrichtung 24 steuert den Mikro- Schwingspiegel 20 mittels Ansteuer-Parametern an. Der Einfachheit halber sei hier nur eine Ansteuerspannung als ein solcher Parameter konkret erwähnt.
Die Laserlichtquelle 16 umfasst im Beispiel eine oder mehrere Laserdioden. Die Laserlichtquelle 16 ist mit der Steuereinrichtung 24 so verbunden, dass die
Laserlichtquelle 16 mittels der Steuereinrichtung 24 gesteuert wird und durch die Ansteuerung ein gepulster Laserlichtstrahl 18 als Sendelichtstrahl mit einer Frequenz, z.B. 100 kHz ausgesendet wird. Die Steuereinrichtung 24 kann die Laserlichtquelle 16 auch abschalten.
Die Empfangseinrichtung 14 weist einen Flächendetektor 26 auf, der ein Pixelarray umfasst. Mit dem Flächendetektor 26 wird Licht 28 empfangen, das dem von der Umgebung reflektierten oder zurück gestreuten Laserlichtstrahl 18 entspricht. Das empfangene Licht 28 wird mittels des Flächendetektors 26 und dessen Beschaltung in ein elektrisches Signal gewandelt. Das elektrische Signal wird dann einer
Auswerteeinrichtung 30 der Objekterfassungsvorrichtung 10 zugeführt. Der gepulste Laserlichtstrahl 18 hat -wie bereits erwähnt- einen länglichen Querschnitt, dessen Längsachse senkrecht zur Schwenkebene des Mikro-Schwingspiegels verläuft.
Dementsprechend wird ein reflektierter Laserpuls in einem entsprechenden
Detektionsabschnitt 32 des Flächendetektors 26 detektiert. Dieser Detektionsabschnitt 32 ist insbesondere eine Spalte des vorzugsweise in Zeilen und Spalten aufgeteilten Pixelarrays.
Um eine wohldefinierte Reflexion der Laserpulse im Winkelbereich der Messung zu gewährleisten, weist die Objekterfassungsvorrichtung 10 beispielsweise eine als Reflexionsobjekt dienende reflektierende Komponente 34 auf. Diese reflektiert einen Randbereich des Laserlichts in jedem der Detektionsabschnitte 32 auf einen
Randbereich des Flächendetektors 26. Dieser Randbereich ist eine Art Kontroll- oder Referenz-Bereich.
Die Objekterfassungsvorrichtung 10 misst die Entfernungen zu erfassten Objekten über eine Flugzeitmessung, also eine Messung nach dem ToF-Prinzip (ToF: Time of Flight), Dabei wird das gepulste Laserlicht der Laserlichtquelle 16 über die Scaneinheit 22 abgelenkt. Ist diese Scaneinheit 22 ein MEMS-Schwingspiegel, so schwingt dieser, in der Regel mit einer Eigenfrequenz von mehreren kHz, nahezu kosinusförmig. Ein derartiger Schwingspiegel zur Strahlablenkung muss in seiner Resonanzfrequenz betrieben werden. Da diese im kHz Bereich liegt, sind mehre Schwingungen des Mikro- Schwingspiegel 20 benötigt um jede Position in einem Scanbereich zu treffen was unter anderem höhere Anforderungen an die Güte des Mikro-Schwingspiegels 20 stellt. Daher ist ein Überprüfen von scan relevanten Funktionseigenschaft einer derartigen
Laserscaneinrichtung 12 geboten. Auf der anderen Seite muss sichergestellt werden, dass über die Scaneinheit 22 ein gewünschter Winkelbereich erfasst wird. Zu diesem Zwecke sollte die Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels 20 gemessen und gegebenenfalls eine gewünschte Schwingungsamplitude neu eingestellt werden. Die Fig. 2 zeigt nun die einzelnen Schritte eines Verfahrens zur Messung der Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels 20 der Objekterfassungsvorrichtung 10 in einer Art Ablaufdiagramm.
Ausgehend von einem Startpunkt SP wird in einem ersten Schritt S1 eine Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude der Schwingung des Mikro-Schwingspiegels 20 sowie die Größe des damit verbundenen Sichtfeldes der
Objekterfassungsvorrichtung 10 getroffen. Diese Annahme wird beispielsweise auf Grundlage der Daten eines Datenblatts des Mikro-Schwingspiegels 20 bzw. der Objekterfassungsvorrichtung 10 getroffen.
In einem zweiten Schritt S2 wird nun ein Laserpuls mittels der Laserscaneinrichtung 12 zu einem Zeitpunkt emittiert, wenn der Mikro-Schwingspiegel 20 seine (der
Schwingungsamplitude entsprechende) Maximalauslenkung aufweist.
In einem dritten Schritt S3 wird der reflektierte Laserpuls des Laserlichtstrahls (18) mittels der Empfangseinrichtung winkelaufgelöst empfangen.
Anschließend erfolgt in einem vierten Schritt S4 ein Vergleich der aufgrund der
Annahme zu erwartenden Größe des Sichtfeldes mit einer aufgrund des Empfangs des reflektierten Laserpulses ermittelten tatsächlichen Größe des Gesichtsfeldes sowie ein Abschätzen der Größe der Schwingungsamplitude auf Grundlage dieses Vergleichs.
Konkret ist die Annahme der zu erwartenden Größe des Sichtfeldes mit einem entsprechenden Detektionsabschnitte 32 des Flächendetektors 26 verbunden, in dem aufgrund der Annahme über die Größe des Gesichtsfeldes eine Detektion des
Laserpulses zu erwarten ist. Diese Annahme ergibt sich unter anderem aus der am Mikro-Schwingspiegel 20 angelegten Ansteuerspannung, dem Zusammenhang zwischen der bei dieser Ansteuerspannung angenommenen Winkelauslenkung des Mikro-Schwingspiegels 20 und einem sich mit dieser Winkelauslenkung und einer Reflexion des Laserpulses an der reflektierenden Komponente 34 ergebenden
Detektionsabschnitt 32 des Flächendetektors 24. Bei einer anschließenden Abfrage A wird überprüft, ob der Laserpuls tatsächlich in dem Detektionsabschnitt 32 registriert wurde, in welchem seine Detektion auch erwartet wurde.
Ist dies der Fall (Pfad y), so ist die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels 20 ermittelt beziehungsweise kann über die bekannte Geometrie unmittelbar ermittelt werden. Der Endpunkt EP ist erreicht, die Schwingungsamplitude ist (durch Messung) ermittelt.
Wurde der Laserpuls nicht in dem Detektionsabschnitt 32 registriert/detektiert, in welchem seine Detektion auch erwartet wurde (Pfad n), so erfolgt eine systematische Korrektur der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels 20.
Dabei werden die Schritte S2 bis S4 so lange wiederholt, bis in dem aufgrund der Annahme zu erwartenden Detektionsabschnitt 32 des Flächendetektors 26 ein
Laserpuls detektiert wird. In diesem Falle wird der Pfad y der Abfrage A erreicht und es ist die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels 20 ermittelt beziehungsweise kann über die bekannte Geometrie unmittelbar ermittelt werden. Auch hier ist der Endpunkt EP erreicht und die Schwingungsamplitude gemessen. In diesem Falle ist jedoch eine Korrektur der Annahme nötig gewesen. Der Mikro-Schwingspiegel 20 weist also nicht die ursprünglich erwartete Schwingungsamplitude auf.
Prinzipiell sind diverse systematische Vorgehensweisen zur Korrektur der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels denkbar. Insbe sondere ist die systematische Korrektur der Annahme über die Größe der Schwin gungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels 20 ein schrittweises Vergrößern der An nahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels 20 mit jeder Wiederholung der Schritte S2 - S4. Bevorzugt wird bei der ursprünglich getroffe nen Annahme bei Schritt S1 die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels 20 kleiner angenommen wird, als aufgrund der Herstellerangaben des Mikro-Schwingspiegels 20 (z.B. im Datenblatt) zu erwarten ist. Auf diese Weise ist ins besondere sichergestellt, dass der iterative Prozess des schrittweise Vergrößern der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude zum Ziel führt. Stellt sich bei der Messung heraus, dass der Mikro-Schwingspiegel 20 mit den genutzten Ansteuerparametern eine gewünschte Amplitude nicht aufweist, so kann diese gewünschte Schwingungsamplitude eingestellt werden. Dazu werden die Ansteuerparameter (z.B. die Ansteuerspannung) systematisch geändert und mittels des hier präsentierten Messverfahrens die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels 20 mit den neuen Ansteuerparametern erneut gemessen. Mit anderen Worten kann das Messverfahren also beim Korrigieren der Schwingungsamplitude genutzt werden.
Sollte sich die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels 20 nicht oder nur nach sehr vielen Iterationsschritten messen lassen, so ist dies ein Hinweis auf einen Jitter oder eine sonstige fehlerhafte Schwingungsbewegung des Mikro- Schwingspiegels 20. Mit anderen Worten: Es darf es bei der Empfangseinrichtung 14 keinen Jitter geben, d.h. für jeden Laserpuls müssen auch immer die gleichen
Detektionsabschnitte 32 (Spalten) getroffen werden, ist dies nicht der Fall liegt ein Fehler vor. Da den Winkeln spezifische Detektionsabschnitte 32 (Spalten) zugewiesen sind (analog zur bijektiven Abbildung), dürfen diese Abschnitte 32 pro Scan auch nur einmal getroffen werden. Werden sie hingegen mehrmals getroffen liegt ein Fehler vor.
Da die Ermittlung der Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels 20 bei einer Objekterfassungsvorrichtung 10, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 diskutiert wurde, von der Vorrichtung 10 selbst durchgeführt werden soll, ist die Kombination aus Auswerteeinrichtung 30 und Steuereinrichtung 24 dazu eingerichtet, die entsprechenden Schritte (S1 - S5) selbständig iterativ durchzuführen.
Bezugszeichenliste
Objekterfassungsvorrichtung 10
Laserscaneinrichtung 12
Empfangseinrichtung 14
Laserlichtquelle 16
Laserlichtstrahl 18
Mikro-Schwingspiegel 20
Scaneinheit 22
Steuereinrichtung 24
Flächendetektor 26
Licht 28
Auswerteeinrichtung (Objekterfassungsvorrichtung) 30
Detektionsabschnitt 32 reflektierende Komponente (Objekterfassungsvorrichtung) 34
Startpunkt SP erster Schritt S1 zweiter Schritt S2 dritter Schritt S3 vierter Schritt S4 fünfter Schritt S5
Abfrage A
Endpunkt EP

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung der Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro- Schwingspiegels (20), insbesondere eines MEMS-Schwingspiegels, einer
Objekterfassungsvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, welche einerseits eine
Laserscaneinrichtung (12) mit einer Laserlichtquelle (16) zur Emission von gepulsten Laserlichtstrahlen (18) in ein Sichtfeld der Objekterfassungsvorrichtung (10) und mit dem Mikro-Schwingspiegel (20) als Scaneinheit (22) und andererseits eine Empfangseinrichtung (14) mit einem ein Pixelarray aufweisenden
Flächendetektor (26) zum Empfang von reflektierten Laserpulsen des
Laserlichtstrahls (18) umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Treffen einer Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude und die Größe des damit verbundenen Sichtfeldes (S1 ),
Emittieren zumindest eines Laserpulses mittels der Laserscaneinrichtung (12)
(S2),
winkelaufgelöster Empfang des reflektierten Laserpulses des Laserlichtstrahls (18) mittels der Empfangseinrichtung (14) (S3) und
Vergleich der aufgrund der Annahme zu erwartenden Größe des Sichtfeldes mit einer aufgrund des Empfangs ermittelten tatsächlichen Größe des Gesichtsfeldes sowie Abschätzen der Größe der Schwingungsamplitude auf Grundlage des Vergleichs (S4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch
eine systematische Korrektur der Annahme über die Größe der
Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels (20), wenn in einem aufgrund der Annahme zu erwartenden Detektionsabschnitt (32) des Flächendetektors (26) kein Laserpuls detektiert wird (A, S5).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren ein iteratives Verfahren ist, bei dem die auf das Treffen der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude folgenden Schritte (S2 - S5) so lange wiederholt werden, bis in dem aufgrund der Annahme zu erwartenden Detektionsabschnitt (32) des Flächendetektors (26) ein Laserpuls detektiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die systematische Korrektur der Annahme über die Größe der
Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels (20) ein schrittweises
Vergrößern der Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro- Schwingspiegels mit jeder Wiederholung der besagten Schritte (S2 - S5) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ursprünglich getroffenen Annahme die Größe der Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels (20) (S1 ) kleiner angenommen wird, als aufgrund einer Spezifikation des Mikro-Schwingspiegels (20) zu erwarten ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine definierte Reflexion der Laserpulse im Winkelbereich der Messung mittels eines Bodenbereichs in der Umgebung des Fahrzeugs als externem
Reflexionsobjekt gewährleistet wird.
7. Computerprogrammprodukt umfassend Programmteile, die in einem Prozessor einer computerbasierten Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung (24, 30) geladen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet sind.
8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Einstellen einer gewünschten Schwingungsamplitude eines Mikro-Schwingspiegels (20), und/oder zum Erkennen von einer Fehlfunktion einer den Mikro-Schwingspiegel (20) aufweisenden Laserscaneinrichtung (12).
9. Messsystem zur Ermittlung der Größe der Schwingungsamplitude eines Mikro- Schwingspiegels (20), insbesondere eines MEMS-Schwingspiegels, einer Ob jekterfassungsvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, welche einerseits eine La serscaneinrichtung (12) mit einer Laserlichtquelle (16) zur Emission von gepulsten Laserlichtstrahlen (18) in ein Sichtfeld der Objekterfassungsvorrichtung (10) und mit dem Mikro-Schwingspiegel (20) als Scaneinheit (22) und andererseits eine Empfangseinrichtung (14) mit einem ein Pixelarray aufweisenden Flächendetektor (26) zum Empfang von reflektierten Laserpulsen des Laserlichtstrahls (18) um fasst, wobei das Messsystem eingerichtet ist, unter Ansteuerung der Objekterfas sungsvorrichtung (10) die folgenden Schritte durchzuführen:
Treffen einer Annahme über die Größe der Schwingungsamplitude und die Größe des damit verbundenen Sichtfeldes (S1 ),
Emittieren zumindest eines Laserpulses mittels der Laserscaneinrichtung (12)
(S2),
winkelaufgelöster Empfang des reflektierten Laserpulses des Laserlichtstrahls (18) mittels der Empfangseinrichtung (14) (S3) und
Vergleich der aufgrund der Annahme zu erwartenden Größe des Sichtfeldes mit einer aufgrund des Empfangs ermittelten tatsächlichen Größe des Gesichtsfeldes und Abschätzen der Größe der Schwingungsamplitude auf Grundlage des Ver gleichs (S4).
10. Messsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
dieses eingerichtet ist, unter Ansteuerung der Objekterfassungsvorrichtung (10) eine systematische Korrektur der Annahme über die Größe der
Schwingungsamplitude des Mikro-Schwingspiegels (20) durchzuführen, wenn in einem aufgrund der Annahme zu erwartenden Detektionsabschnitt (32) des Flächendetektors (26) kein Laserpuls detektiert wird.
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