DE102010054078B4 - laser sensor for driver assistance systems - Google Patents
laser sensor for driver assistance systems Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010054078B4 DE102010054078B4 DE102010054078.1A DE102010054078A DE102010054078B4 DE 102010054078 B4 DE102010054078 B4 DE 102010054078B4 DE 102010054078 A DE102010054078 A DE 102010054078A DE 102010054078 B4 DE102010054078 B4 DE 102010054078B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- laser
- optical unit
- laser sensor
- unit
- fan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4813—Housing arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- 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
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
- G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Lasersensor (1) für ein Fahrerassistenzsystem zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs mit einer Sendeeinheit (21) und einer Empfangseinheit (41), wobei die Sendeeinheit (21) eine vorgegebene Anzahl von Laserelementen (28) zur Erzeugung entsprechender Laserstrahlen aufweist,
die Laserstrahlen eine fächerförmige Anordnung in einer ersten Ebene bilden, wobei die beiden äußeren Laserstrahlen des Fächers einen vorgegebenen Erfassungswinkel definieren, benachbarte Laserstrahlen des Fächers unter einem vorgegebenen Winkelabstand angeordnet sind und ein Scannen des Laserfächers in der ersten Ebene um den vorgegebenen Winkelabstand erfolgt,
vor der Sendeeinheit (21) eine erste optische Einheit (22) angeordnet ist, die den Laserfächer erzeugt,
das Scannen des Laserfächers durch eine Bewegung der Sendeeinheit (21) und/oder durch eine Bewegung der ersten optischen Einheit (22) erzeugt wird,
die Sendeeinheit (21) eine bewegliche zweite optische Einheit (3) aufweist, die in Strahlrichtung nach der ersten optischen Einheit (22) angeordnet ist, und
eine Bewegung der zweiten optischen Einheit (3) ein Versetzen des Laserfächers in einer zweiten Ebene bewirkt, wobei die zweite Ebene senkrecht zur ersten Ebene angeordnet ist.
Laser sensor (1) for a driver assistance system for detecting the surroundings of a vehicle, with a transmitting unit (21) and a receiving unit (41), wherein the transmitting unit (21) has a predetermined number of laser elements (28) for generating corresponding laser beams,
the laser beams form a fan-shaped arrangement in a first plane, wherein the two outer laser beams of the fan define a predetermined detection angle, adjacent laser beams of the fan are arranged at a predetermined angular distance and the laser fan is scanned in the first plane by the predetermined angular distance,
a first optical unit (22) is arranged in front of the transmitting unit (21), which generates the laser fan,
the scanning of the laser fan is generated by a movement of the transmitting unit (21) and/or by a movement of the first optical unit (22),
the transmitting unit (21) has a movable second optical unit (3) which is arranged in the beam direction after the first optical unit (22), and
a movement of the second optical unit (3) causes a displacement of the laser fan in a second plane, wherein the second plane is arranged perpendicular to the first plane.
Description
Die Erfindung betrifft einen Lasersensor für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a laser sensor for a driver assistance system of a motor vehicle.
Lasersensoren für Fahrerassistenzsystem werden in heutigen Kraftfahrzeugen beispielsweise zur genauen Umfeldbestimmung des Fahrzeugs eingesetzt, um dem Fahrerassistenzsystem Daten über andere Fahrzeuge oder Hindernisse im näheren und weiteren Umfeld zu liefen. Bei einem Einbau eines Lasersensors über der Frontscheibe zur Beobachtung des vorderen Fahrzeugumfelds waren bisher zwei Lasersensorprinzipien relevant:
- - Lasersensoren mit einer Vielzahl von Sende- und Empfangskanälen (Multikanal) sowie
- - Lasersensoren mit einem nachgeführten Strahlfächer.
- - Laser sensors with a variety of transmit and receive channels (multi-channel) and
- - Laser sensors with a tracking beam fan.
Während das Multikanalkonzept zum Erreichen einer noch akzeptablen Lateralauflösung eine hohe Zahl an kostenträchtigen Fotohalbleitern benötigt, erreicht das mechanische Nachführkonzept durch seine überlagernde Scanbewegungen eine gute Lateralauflösung. Allerdings erforderte dies eine Mechanik, die bisher nicht allzu robust ausgefallen ist. Dazu kommt noch eine aufwendige und komplizierte Lichtleitertechnik, die zur weiteren Minimierung der Fotohalbleiteranzahl eingebaut wurde.While the multi-channel concept requires a large number of expensive photo semiconductors to achieve an acceptable lateral resolution, the mechanical tracking concept achieves a good lateral resolution through its superimposed scanning movements. However, this required a mechanism that has not been particularly robust so far. In addition, there is a complex and complicated fiber optic technology that was installed to further minimize the number of photo semiconductors.
So zeigt die
Weiterhin zeigt
Aus der Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
- - eine Vielzahl von ersten optischen Elementen, die konfiguriert sind, um einen Teil eines gepulsten Laserstrahls, der von einer Lichtquelle erzeugt wird, zu einem Lichtdetektor zu leiten und den gepulsten Laserstrahl auf einen Strahlexpander zu lenken, wobei der gepulste Laserstrahl erweitert wird; und
- - mindestens ein rotationsgesteuertes zweites optisches Element zur Steuerung des erweiterten gepulsten Laserstrahls aus dem System mit einem vorgegebenen Muster, das azimutal über ein weites Feld gescannt wird, wobei
- - das mindestens eine rotationsgesteuerte zweite optische Element auch zur Aufnahme von Reflexionen des gepulsten Laserstrahls von mindestens einem Objekt entlang des vorgegebenen Musters und zur Ausrichtung auf den Laserstrahlexpander dient, so dass die Laserstrahlreflexionen fokussiert sind, und
- - die Vielzahl der ersten optischen Elemente auch dazu dienen, dass die fokussierten Laserstrahlreflexionen auf den Lichtdetektor gerichtet werden, um die Position des mindestens ein Objekts zu bestimmen.
- - a plurality of first optical elements configured to direct a portion of a pulsed laser beam generated by a light source to a light detector and to direct the pulsed laser beam to a beam expander, thereby expanding the pulsed laser beam; and
- - at least one rotation-controlled second optical element for controlling the extended pulsed laser beam from the system with a given pattern that is scanned azimuthally over a wide field, whereby
- - the at least one rotation-controlled second optical element also serves to receive reflections of the pulsed laser beam from at least one object along the predetermined pattern and to align them with the laser beam expander so that the laser beam reflections are focused, and
- - the plurality of first optical elements also serve to direct the focused laser beam reflections onto the light detector in order to determine the position of at least one object.
Die Druckschrift
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lasersensor für ein Fahrerassistenzsystem zu schaffen, der eine gute Lateralauflösung sowie eine Sensierung auf verschiedenen Ebenen bei einem einfachen Aufbau ermöglicht.The invention is therefore based on the object of creating a laser sensor for a driver assistance system which enables good lateral resolution and sensing at different levels with a simple structure.
Diese Aufgabe wird durch eine Lasersensor für ein Fahrerassistenzsystem zur Vermessung des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a laser sensor for a driver assistance system for measuring the surroundings of a motor vehicle with the features of
Ein erfindungsgemäßer Lasersensor für ein Fahrerassistenzsystem zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs weist einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit auf, wobei die Sendeeinheit eine vorgegebene Anzahl von Laserelementen zur Erzeugung entsprechender Laserstrahlen umfasst. Die Laserstrahlen bilden eine fächerförmige Anordnung in einer ersten Ebene, wobei die beiden äußeren Laserstrahlen des Fächers einen vorgegebenen Erfassungswinkel definieren, benachbarte Laserstrahlen des Fächers unter einem vorgegebenen Winkelabstand angeordnet sind und ein Scannen des Laserfächers in der ersten Ebene um den vorgegebenen Winkelabstand erfolgt.A laser sensor according to the invention for a driver assistance system for detecting the surroundings of a vehicle has a transmitting unit and a receiving unit, wherein the transmitting unit comprises a predetermined number of laser elements for generating corresponding laser beams. The laser beams form a fan-shaped arrangement in a first plane, wherein the two outer laser beams of the fan define a predetermined detection angle, adjacent laser beams of the fan are arranged at a predetermined angular distance and the laser fan is scanned in the first plane by the predetermined angular distance.
Dabei ist vor der Sendeeinheit eine erste optische Einheit angeordnet, die den Laserfächer erzeugt, wobei das Scannen des Laserfächers durch eine Bewegung der Sendeeinheit und/oder durch eine Bewegung der ersten optischen Einheit erzeugt werden.In this case, a first optical unit is arranged in front of the transmitting unit, which generates the laser fan, wherein the scanning of the laser fan is generated by a movement of the transmitting unit and/or by a movement of the first optical unit.
Ferner weist die Sendeeinheit eine bewegliche zweite optische Einheit auf, die in Strahlrichtung nach der ersten optischen Einheit angeordnet ist, deren Bewegung ein Versetzen der Laserstrahlen in einer zweiten Ebene bewirkt, wobei die zweite Ebene senkrecht zur ersten Ebene angeordnet ist.Furthermore, the transmitting unit has a movable second optical unit which is arranged downstream of the first optical unit in the beam direction, the movement of which causes a displacement of the laser beams in a second plane, wherein the second plane is arranged perpendicular to the first plane.
Mit dieser Maßnahme kann der Laserfächer den vorgegebenen Winkelabstand zweier Laserstrahlen mittels einer kleinen Scanbewegung vollständig überstreichen und ist damit in der Lage jeden Winkel des Erfassungswinkels messtechnisch anzusteuern und zu erfassen.With this measure, the laser fan can completely cover the specified angular distance between two laser beams by means of a small scanning movement and is thus able to control and measure every angle of the detection angle.
Vorzugsweise sind die Laserelemente zur Erzeugung der Laserstrahlen in Form eines Arrays nebeneinander angeordnet.Preferably, the laser elements for generating the laser beams are arranged next to one another in the form of an array.
Vorzugsweise ist die Bewegung der ersten optischen Einheit eine oszillierende Horizontalbewegung, die durch einen ersten Antrieb bewirkt wird. Weiter bevorzugt ist die Bewegung der zweiten optischen Einheit eine Vertikalbewegung, die durch einen zweiten Antrieb bewirkt wird. Dadurch kann ein kontinuierliches Ausleuchten des Erfassungswinkel innerhalb der ersten Ebene erreicht werden. Durch die zusätzliche Bewegung in der zweiten Ebene kann dies auch in dieser Ebene erzielt werden.Preferably, the movement of the first optical unit is an oscillating horizontal movement, which is caused by a first drive. More preferably, the movement of the second optical unit is a vertical movement, which is caused by a second drive. This makes it possible to achieve continuous illumination of the detection angle within the first plane. This can also be achieved in this plane through the additional movement in the second plane.
Durch die Aneinanderreihung mehrere Laserdioden mit definierten Abständen vervielfacht eine oszillierende Horizontalbewegung mit einem Hub, der dem Abstand der Laserdioden entspricht, die durch die Laserdiodenzahl bedingte Lateralauflösung. Die zusätzliche Vertikalbewegung kann dann die Fahrzeugneigung kompensieren und/oder ermöglicht eine Sensierung auf mehreren Ebenen.By arranging several laser diodes at defined distances, an oscillating horizontal movement with a stroke that corresponds to the distance between the laser diodes multiplies the lateral resolution determined by the number of laser diodes. The additional vertical movement can then compensate for the vehicle inclination and/or enable sensing on several levels.
Insbesondere kann jede Lasereinheit der Sendeeinheit separat ansteuerbar sein. Dadurch ist der erfindungsgemäße Lasersensor skalierbar und kann in unterschiedlichen Ausstattungsvarianten an die jeweils gewünschten Fahrerassistenzaufgaben angepasst werden. Dies wird erreicht, indem die Messung, d.h. das Senden und Empfangen der Signale, beispielsweise von der jeweiligen Umgebungssituation und/oder der Fahrerassistenzfunktion abhängt. So können beispielsweise bei einem ACC-System (Adaptive Cruise Control) nur die mittleren Strahlen mit einer höheren Anzahl von Messungen pro Hub aktiv sein. Für den Nahbereich wären vorteilhafterweise alle Messungen mit einer niedrigeren Anzahl von Messungen pro Hub aktiv. Ferner kann zunächst bei einem ersten Durchgang geprüft werden, ob sich Objekte im Messbereich befinden und anschließend können die so erfassten Objekte mit höherer Auflösung bzw. höherer Genauigkeit vermessen werden.In particular, each laser unit of the transmitting unit can be controlled separately. This means that the laser sensor according to the invention is scalable and can be adapted to the respective desired driver assistance tasks in different equipment variants. This is achieved by making the measurement, i.e. the sending and receiving of the signals, dependent on the respective environmental situation and/or the driver assistance function. For example, in an ACC system (Adaptive Cruise Control), only the middle beams with a higher number of measurements per stroke can be active. For the close range, all measurements with a lower number of measurements per stroke would advantageously be active. Furthermore, it is possible to check in a first pass whether objects are in the measuring range and then the objects detected in this way can be higher resolution or higher accuracy.
Angefangen bei der Nahfeldsensierung für ein System zur Notbremsung bis hin zur Kombination mit einer Videokamera (LiCam) sind viele Einsatzmöglichkeiten und Variationen möglich.From near-field sensing for an emergency braking system to the combination with a video camera (LiCam), many possible applications and variations are possible.
Vorzugsweise wird die erste optische Einheit durch Strahlformungseinheiten gebildet, deren Anzahl derjenigen der Lasereinheiten entspricht, wobei eine vor einer jeweiligen Lasereinheit angeordnete Strahlformungseinheit den gewünschten Strahlquerschnitt des Laserstrahls in zwei zur Strahlrichtung senkrechten Ebenen herstellt. Weiter bevorzugt weist die einer jeweiligen Lasereinheit zugeordnete Strahlformungseinheit einen rechteckigen Querschnitt und konischen Verlauf auf, wobei der Konus sich in Strahlrichtung verjüngt.Preferably, the first optical unit is formed by beam shaping units, the number of which corresponds to that of the laser units, wherein a beam shaping unit arranged in front of a respective laser unit produces the desired beam cross-section of the laser beam in two planes perpendicular to the beam direction. Further preferably, the beam shaping unit assigned to a respective laser unit has a rectangular cross-section and conical shape, wherein the cone tapers in the beam direction.
Damit kann die Strahlformungseinheit den gewünschten Strahlquerschnitt in zwei Ebenen herstellen. Ferner kann der Konus so ausgelegt sein, dass in jeder Verschiebeposition das gesamte oder zumindest ein erheblicher teil des Sendelichts der entsprechenden Lasereinheit in die Strahlformungseinheit einkoppelt, so dass insgesamt betrachtet eine optimale Einkopplung der Laser in die als Strahlformer wirkende erste optische Einheit erzielt wird.This allows the beam-forming unit to produce the desired beam cross-section in two planes. Furthermore, the cone can be designed in such a way that in each shift position all or at least a significant portion of the transmitted light of the corresponding laser unit is coupled into the beam-forming unit, so that overall an optimal coupling of the laser into the first optical unit acting as a beam former is achieved.
Vorzugsweise wird die zweite optische Einheit durch einen Spiegel gebildet, beispielsweise durch einen Hohlspiegel.Preferably, the second optical unit is formed by a mirror, for example a concave mirror.
Weiter bevorzugt umfasst die Empfangseinheit einen Array von Photodetektoren, deren Anzahl gleich der Anzahl der Lasereinheiten ist, wobei vor der Empfangseinheit eine dritte durch Lichtsammlerelemente gebildete optische Einheit angeordnet ist, so dass jedem Photodetektor ein Lichtsammlerelement zugeordnet ist. Dabei weisen die Lichtsammlerelement bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt und konischen Verlauf auf, wobei der Konus sich zum Photodetektor, also in Strahlrichtung des einfallenden, reflektierten Strahls, hin verjüngt.The receiving unit preferably further comprises an array of photodetectors, the number of which is equal to the number of laser units, with a third optical unit formed by light collector elements being arranged in front of the receiving unit, so that each photodetector is assigned a light collector element. The light collector elements preferably have a rectangular cross-section and a conical shape, with the cone tapering towards the photodetector, i.e. in the beam direction of the incident, reflected beam.
Vorzugsweise ist vor der dritten optischen Einheit eine vierte optische Einheit angeordnet, die das reflektierte Licht einer jeweiligen Lasereinheit auf das entsprechende Lichtsammlerelement des zur jeweiligen Lasereinheit korrespondierenden Photodetektors leitet. Insbesondere kann die vierte optische Einheit beispielsweise durch einen Hohlspiegel gebildet werden.Preferably, a fourth optical unit is arranged in front of the third optical unit, which guides the reflected light of a respective laser unit to the corresponding light collector element of the photodetector corresponding to the respective laser unit. In particular, the fourth optical unit can be formed by a concave mirror, for example.
Zur weiteren Optimierung können zur Korrektur der Abbildungsfehler der zweiten optischen Einheit die Austrittsfenster der Strahlformungselemente auf einer Korrekturkurve angeordnet sein. In analoger Weise können zur Korrektur der Abbildungsfehler der vierten optischen Einheit die Eintrittsfenster der Lichtsammlerelemente ebenfalls auf einer entsprechenden Korrekturkurve angeordnet sein. Dabei ergeben sich die Korrekturkurven aus der Geometrie der zweiten bzw. der vierten optischen Einheiten.For further optimization, the exit windows of the beam-forming elements can be arranged on a correction curve to correct the imaging errors of the second optical unit. In an analogous manner, the entrance windows of the light-collecting elements can also be arranged on a corresponding correction curve to correct the imaging errors of the fourth optical unit. The correction curves result from the geometry of the second and fourth optical units, respectively.
Ferner ist es möglich, die Empfangseinheit synchron zum Scannen des Laserfächers zu bewegen, wodurch das Signal/Rausch-Verhältnis einer Messung verbessert wird.Furthermore, it is possible to move the receiving unit synchronously with the scanning of the laser fan, thereby improving the signal-to-noise ratio of a measurement.
Weiterhin kann der Lasersensor einen Nahbereichssensor aufweisen, dessen Nahbereichssendeeinheit vorzugsweise unterhalb der durch die Lasereinheiten gebildeten Sendeeinheit und dessen Nahbereichsempfangseinheit vorzugsweise unterhalb der durch die Photodetektoren gebildete Empfangseinheit angeordnet ist.Furthermore, the laser sensor can have a short-range sensor, the short-range transmitting unit of which is preferably arranged below the transmitting unit formed by the laser units and the short-range receiving unit of which is preferably arranged below the receiving unit formed by the photodetectors.
Der erfindungsgemäße Lasersensor weist daher die folgenden Vorteile auf:
- - Der Sensor ist modular aufgebaut und kann in seiner Ausgestaltung unterschiedlichen Fahrerassistenzsystemen angepasst werden. Von der einfachsten Ausführung mit festen Strahlen bis zu LiCam. Auch ein 3D-Scanner ist realisierbar.
- - Die Lateralauflösung ist skalierbar und im Grunde nur durch den Aufwand an Auswerte-Hardware und deren Verarbeitungsgeschwindigkeit begrenzt.
- - Die Scanbewegung mit ihrer geringer Amplitude ist mit einfachen mechanischen Mitteln darstellbar. Denkbare Lösungen sind Hubmagnet (siehe
6 ), Piezoelemente oder eine Mechatronik, wie sie für die Bildstabilisierung bei Digitalkameras angewendet wird. - - Die Minimalmechanik und die hier eingesetzte Optik führen zu geringeren Abmessungen.
- - Durch den Aufbau mit den auf Abstand montierten Laserdioden ist genug Raum zu deren verlustfreiem und prozesssicherem Bonding vorhanden. Das ist unterschiedlich zu einem Multikanal-Aufbau, bei dem die Laserdioden auf ihrer aktiven Fläche gebondet werden müssen.
- - Die Horizontalbewegung erfolgt durch die Hubbewegungen des Lichtformers vor der Sendeeinheit. Die Elektronik ist auf einer Platine montiert. Normalerweise ist sie bei Bewegungen sehr anfällig. Aus diesem Grund ist es sehr vorteilhaft, nur die Strahlformer zu bewegen, um so die Elektronik nicht zu belasten, insbesondere die Anschlussleitungen.
- - Die Vertikalbewegung wird erreicht, indem beispielsweise der Spiegel in die entsprechende Ebene gekippt wird. Der Vorteil besteht darin, dass eine komplizierte Vertikal- und Horizontalbewegung an einem Element nicht notwendig ist.
- - Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Spiegel mit nur einer niedrigen Frequenz von beispielsweise 2
bis 5 Hz kontinuierlich bewegt wird, um 3 D-Informationen zu bekommen. - - Eine Frequenz von beispielsweise 1
bis 2 Hz ist für den Spiegel ausreichend, um die Nickbewegungen des Fahrzeugs zu kompensieren. - - Die Messfolge während der Bewegung in horizontaler Ebene ist skalierbar, d.h. bei einer ersten Messfolge zur Detektion von mindestens einem Objekt ist die Bewegung gleichmäßig. Im weiteren Messverlauf wird die Messfolge, d.h. die Anzahl der Messungen pro Zeiteinheit dort erhöht, wo zuvor ein Objekt erfasst wurde, um so bessere Messwerte zu bekommen. D.h. es werden auch nur die Messungen z.B. an drei Kanälen durchgeführt, die dem Objekt zugewandt sind. Der Vorteil ist, dass die Auswertung so nicht mit den uninteressanten Informationen außerhalb des detektierten Objektes belastet wird. Zwischendurch, beispielsweise alle 0,5 Sekunden, kann der komplette Messverlauf mit allen Kanälen durchgeführt werden, damit zwischenzeitlich im Überwachungsbereich, d.h. dem Bereich der komplett mit allen Kanälen überwacht wird bzw. überwacht werden kann, aufgetauchte Objekte erfasst werden. Wird ein neues Objekt erfasst, das aufgrund seiner näheren Entfernung eine höhere Relevanz hat, wird dieser Bereich nachfolgend mit einer höheren Messfolge untersucht.
- - The sensor has a modular design and can be adapted to different driver assistance systems. From the simplest version with fixed beams to LiCam. A 3D scanner is also possible.
- - The lateral resolution is scalable and basically only limited by the effort required for evaluation hardware and its processing speed.
- - The scanning movement with its low amplitude can be represented by simple mechanical means. Possible solutions are lifting magnets (see
6 ), piezo elements or mechatronics, as used for image stabilization in digital cameras. - - The minimal mechanics and the optics used here lead to smaller dimensions.
- - The design with the laser diodes mounted at a distance provides enough space for their loss-free and process-safe bonding. This is different from a multi-channel design in which the laser diodes have to be bonded on their active surface.
- - The horizontal movement is achieved by the lifting movements of the light shaper in front of the transmitter unit. The electronics are mounted on a circuit board. Normally they are very sensitive to movements. For this reason, it is very advantageous to only move the beam shapers in order not to put any strain on the electronics, especially the connecting cables.
- - The vertical movement is achieved by tilting the mirror into the corresponding plane. The advantage is that that complicated vertical and horizontal movement on one element is not necessary.
- - Furthermore, it is advantageous that the mirror is continuously moved at only a low frequency of, for example, 2 to 5 Hz in order to obtain 3D information.
- - A frequency of, for example, 1 to 2 Hz is sufficient for the mirror to compensate for the pitching movements of the vehicle.
- - The measurement sequence during movement in a horizontal plane is scalable, i.e. in a first measurement sequence to detect at least one object, the movement is uniform. As the measurement progresses, the measurement sequence, i.e. the number of measurements per unit of time, is increased where an object was previously detected in order to obtain better measured values. This means that only the measurements on, for example, three channels that face the object are carried out. The advantage is that the evaluation is not burdened with uninteresting information outside of the detected object. In between, for example every 0.5 seconds, the complete measurement sequence can be carried out with all channels so that objects that have appeared in the meantime in the surveillance area, i.e. the area that is or can be monitored completely with all channels, can be detected. If a new object is detected that is more relevant due to its closer distance, this area is subsequently examined with a higher measurement sequence.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:
-
1 einen Lasersensor in schematischer Darstellung, -
2 eine Sendeeinheit in schematischer Darstellung, -
3 einen Querschnitt durch ein Strahlformungselement der ersten optischen Einheit, -
4 einen Querschnitt durch mehrere Lichtsammelelemente der dritten optischen Einheit, -
5 die Strahlgeometrie des Lasersensors in seitlicher Betrachtung, -
6 die Strahlgeometrie des Lasersensors in Draufsicht, -
7 den Strahlverlauf in den Lichtsammelelementen der dritten optischen Einheit unter einem ersten Winkel, -
8 den Strahlverlauf in den Lichtsammelelementen der dritten optischen Einheit unter einem zweiten Winkel, -
9 den Strahlverlauf in den Lichtsammelelementen der dritten optischen Einheit unter einem dritten Winkel, und -
10 den Strahlverlauf in den Lichtsammelelementen der dritten optischen Einheit unter einem vierten Winkel.
-
1 a laser sensor in schematic representation, -
2 a transmitting unit in schematic representation, -
3 a cross-section through a beam-forming element of the first optical unit, -
4 a cross-section through several light-collecting elements of the third optical unit, -
5 the beam geometry of the laser sensor viewed from the side, -
6 the beam geometry of the laser sensor in top view, -
7 the beam path in the light-collecting elements of the third optical unit at a first angle, -
8 the beam path in the light-collecting elements of the third optical unit at a second angle, -
9 the beam path in the light-collecting elements of the third optical unit at a third angle, and -
10 the beam path in the light collecting elements of the third optical unit at a fourth angle.
Ferner ist in
Ferner ist in der
Durch die Hubbewegung der Bewegungseinrichtung 23 der
Um Nickbewegungen des Fahrzeugs ausgleichen zu können oder um ein dreidimensionales Bild der Umgebung zu erhalten, ist der in
Zur Kompensation der sphärischen Aberration des Hohlspiegels 3 sind ferner die Austrittsfenster 22A der Strahlformungselemente 221 bis 227 der Strahlformungseinheit 2 der
Die Lichtsammelelemente 421 bis 423 entsprechen den negativen Einfallswinkeln -4,6°, -9,1° und -13,5° und sind nicht separat dargestellt.The
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 11
- Lasersensorlaser sensor
- 22
- Sendeeinrichtung mit Sendeeinheit und erster optischer Einheittransmitting device with transmitting unit and first optical unit
- 33
- Hohlspiegel (zweite optische Einheit)concave mirror (second optical unit)
- 44
- Empfangseinrichtung mit Empfangseinheit und dritter optischer EinheitReceiving device with receiving unit and third optical unit
- 55
- Hohlspiegel (vierte optische Einheit)concave mirror (fourth optical unit)
- 66
- Grundplattebase plate
- 77
- GehäuseHousing
- 88
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 99
- Fernbereichlong-distance range
- 1010
- Nahbereichclose range
- 1111
- AutobahnHighway
- 2121
- Sendeeinheittransmitter unit
- 2222
- erste optische Einheitfirst optical unit
- 221221
- Strahlformungselementbeam-forming element
- 222222
- Strahlformungselementbeam-forming element
- 223223
- Strahlformungselementbeam-forming element
- 224224
- Strahlformungselementbeam-forming element
- 225225
- Strahlformungselementbeam-forming element
- 226226
- Strahlformungselementbeam-forming element
- 227227
- Strahlformungselementbeam-forming element
- 2323
- Hubelementlifting element
- 2424
- Achseaxis
- 2525
- Aufnahme Strahlformungselementbeam-forming element holder
- 2626
- Bewegungsrichtungdirection of movement
- 2727
- Nahfeldsendeeinheitnear-field transmitter unit
- 2828
- Laserdiodelaser diode
- 22E22E
- Eintrittsflächeentrance area
- 22A22A
- Austrittsflächeexit surface
- 2929
- Laserlichtrichtunglaser light direction
- 4141
- Empfangseinheitreceiving unit
- 411411
- Photodetektorphotodetector
- 412412
- Photodetektorphotodetector
- 413413
- Photodetektorphotodetector
- 414414
- Photodetektorphotodetector
- 415415
- Photodetektorphotodetector
- 416416
- Photodetektorphotodetector
- 417417
- Photodetektorphotodetector
- 4242
- Lichtsammeleinheit (dritte optische Einheit)light-collecting unit (third optical unit)
- 421421
- Lichtsammelelementlight-collecting element
- 422422
- Lichtsammelelementlight-collecting element
- 423423
- Lichtsammelelementlight-collecting element
- 424424
- Lichtsammelelementlight-collecting element
- 425425
- Lichtsammelelementlight-collecting element
- 426426
- Lichtsammelelementlight-collecting element
- 427427
- Lichtsammelelementlight-collecting element
- 42A42A
- Austrittsflächeexit surface
- 42E42E
- Eintrittsflächeentrance area
- 4343
- Nahfeldempfangseinheitnear-field receiver unit
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010054078.1A DE102010054078B4 (en) | 2010-05-05 | 2010-12-10 | laser sensor for driver assistance systems |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010019370.4 | 2010-05-05 | ||
| DE102010019370 | 2010-05-05 | ||
| DE102010054078.1A DE102010054078B4 (en) | 2010-05-05 | 2010-12-10 | laser sensor for driver assistance systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102010054078A1 DE102010054078A1 (en) | 2011-11-10 |
| DE102010054078B4 true DE102010054078B4 (en) | 2025-02-13 |
Family
ID=44803128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102010054078.1A Active DE102010054078B4 (en) | 2010-05-05 | 2010-12-10 | laser sensor for driver assistance systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102010054078B4 (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6103179B2 (en) * | 2012-09-13 | 2017-03-29 | 株式会社リコー | Distance measuring device |
| DE102014114723A1 (en) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optoelectronic detection device, method for operating such a detection device and motor vehicle with such a detection device |
| DE102014115408A1 (en) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Optoelectronic detection device and method for operating such a detection device and motor vehicle |
| DE102015104208A1 (en) | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | sensor device |
| DE102016213348A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | Robert Bosch Gmbh | Optical arrangement for a LiDAR system, LiDAR system and working device |
| DE102016213344A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | Robert Bosch Gmbh | Optical arrangement for a LiDAR system, LiDAR system and working device |
| DE102016118539A1 (en) | 2016-09-29 | 2018-03-29 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Scanning unit for an optical transmitting device of an optical detection device, transmitting device, detection device and driver assistance system |
| CN107576954A (en) * | 2017-09-15 | 2018-01-12 | 中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司 | A kind of transmitting collimater based on laser radar |
| DE102020110052A1 (en) | 2020-04-09 | 2021-10-14 | Hybrid Lidar Systems Ag | DEVICE FOR CAPTURING IMAGE DATA |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0464263A2 (en) * | 1990-06-27 | 1992-01-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for obstacle detection for pilots of low flying aircrafts |
| DE4402642A1 (en) * | 1994-01-29 | 1995-08-10 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Opto-electronic arrangement locating obstacles within defined area |
| JPH08114671A (en) | 1994-10-13 | 1996-05-07 | Nec Corp | Laser rangefinding apparatus |
| US5552893A (en) * | 1993-09-17 | 1996-09-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Distance measuring apparatus |
| DE19530281C2 (en) | 1995-08-17 | 1999-01-07 | Johann Hipp | Device for optically detecting obstacles in front of vehicles |
| DE19923702A1 (en) | 1999-05-22 | 2000-11-23 | Volkswagen Ag | Distance sensing arrangement has device for reversing pivoting movement or deflection elements arranged so reversed scan is offset wrt. original by integral fraction of angular resolution |
| US20030046025A1 (en) | 2001-09-04 | 2003-03-06 | Jamieson James R. | Wide field scanning laser obstacle awareness system |
| DE102006020391A1 (en) * | 2006-04-28 | 2007-06-14 | Daimlerchrysler Ag | Object detecting and identifying method for motor vehicle, involves attributing less height elongation to object so that no risk potential is attributed to object and no operation takes place on driver assistance system |
| US20070181810A1 (en) | 2006-02-06 | 2007-08-09 | Tan Michael R T | Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) array laser scanner |
| DE102007011804A1 (en) | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Measuring arrangement and measuring system |
-
2010
- 2010-12-10 DE DE102010054078.1A patent/DE102010054078B4/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0464263A2 (en) * | 1990-06-27 | 1992-01-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for obstacle detection for pilots of low flying aircrafts |
| US5552893A (en) * | 1993-09-17 | 1996-09-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Distance measuring apparatus |
| DE4402642A1 (en) * | 1994-01-29 | 1995-08-10 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Opto-electronic arrangement locating obstacles within defined area |
| JPH08114671A (en) | 1994-10-13 | 1996-05-07 | Nec Corp | Laser rangefinding apparatus |
| DE19530281C2 (en) | 1995-08-17 | 1999-01-07 | Johann Hipp | Device for optically detecting obstacles in front of vehicles |
| DE19923702A1 (en) | 1999-05-22 | 2000-11-23 | Volkswagen Ag | Distance sensing arrangement has device for reversing pivoting movement or deflection elements arranged so reversed scan is offset wrt. original by integral fraction of angular resolution |
| US20030046025A1 (en) | 2001-09-04 | 2003-03-06 | Jamieson James R. | Wide field scanning laser obstacle awareness system |
| US20070181810A1 (en) | 2006-02-06 | 2007-08-09 | Tan Michael R T | Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) array laser scanner |
| DE102007004609A1 (en) | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Vertical Resonator Surface Emission Laser (VCSEL) array laser scanner |
| DE102006020391A1 (en) * | 2006-04-28 | 2007-06-14 | Daimlerchrysler Ag | Object detecting and identifying method for motor vehicle, involves attributing less height elongation to object so that no risk potential is attributed to object and no operation takes place on driver assistance system |
| DE102007011804A1 (en) | 2007-01-25 | 2008-07-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Measuring arrangement and measuring system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102010054078A1 (en) | 2011-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102010054078B4 (en) | laser sensor for driver assistance systems | |
| DE102005049471B4 (en) | Distance sensor with single surface scan | |
| EP3593169B1 (en) | Lidar system with flexible scan parameters | |
| EP2124069B1 (en) | Omnidirectional Lidar system | |
| DE4115747C2 (en) | Device and method for situation, obstacle and object detection | |
| EP2202533A1 (en) | Logging device | |
| WO2002095446A1 (en) | Device for optically measuring distances | |
| DE102007004609A1 (en) | Vertical Resonator Surface Emission Laser (VCSEL) array laser scanner | |
| EP3581958A1 (en) | Optoelectronic sensor and method for recording three-dimensional image data | |
| DE112020000407B4 (en) | LIDAR SYSTEMS AND METHODS WITH RADIATION DEFLECTION AND WIDE ANGLE SIGNAL DETECTION | |
| DE102019125684B4 (en) | Photoelectric sensor and method for detecting objects | |
| EP1355128A1 (en) | Automatic alignment of a sensor | |
| EP3583444B1 (en) | Lidar sensor for detecting an object | |
| DE10146692A1 (en) | Hybrid distance image sensor uses rotation of polygonal deflection rod for simultaneous deflection of transmission and reception surfaces for electromagnetic waves | |
| EP3660539A1 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting objects | |
| DE102016002441B3 (en) | Mechanically robust optical measuring system by means of light transit time and / or reflectivity measurement | |
| EP1248120B1 (en) | Dual mode seeker | |
| DE102014118056A1 (en) | Optoelectronic detection device for a motor vehicle and use of such a detection device | |
| DE102007045334A1 (en) | Measuring system for determining displacement of measuring objects, has mirror for deflecting sending signals on object and/or receiving beams in direction of receiving device, and position detection unit for determining position of mirror | |
| EP3933442A1 (en) | Sensor for three-dimensional optical measurement of an object | |
| DE102019100929A1 (en) | Long-range detector for LIDAR | |
| DE102013007961B4 (en) | Optical measuring system for a vehicle | |
| DE102020102247A1 (en) | Optoelectronic sensor and method for detecting objects | |
| DE10153977B4 (en) | System for generating a distance image with electromagnetic pulses | |
| EP1536248A2 (en) | Method and system for tracking the location of moving objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division |