本發(fā)明特別涉及用于汽車的設(shè)備的領(lǐng)域，包括一種用于測(cè)量物體距離的裝置，所述物體位于所述裝置的檢測(cè)區(qū)域中。

背景技術(shù)：

測(cè)量位于給定檢測(cè)區(qū)域中的物體的距離的能力在汽車領(lǐng)域中具有很多應(yīng)用。

已經(jīng)存在飛行時(shí)間(time-of-flight)(TOF)攝像機(jī)類型的裝置，該裝置基于測(cè)量飛行時(shí)間的原理操作，并且允許獲得位于攝像機(jī)視場(chǎng)中的場(chǎng)景的3D圖像。

對(duì)于位于攝像機(jī)視場(chǎng)中的場(chǎng)景的每一點(diǎn)，該類型的裝置允許獲得所述每一點(diǎn)到攝像機(jī)的距離的信息。

典型地，該類型的裝置包括照明位于攝像機(jī)視場(chǎng)中的場(chǎng)景的光發(fā)射器，以及布置成以便接收來(lái)自攝像機(jī)視場(chǎng)的光線的光接收器。

攝像機(jī)和位于攝像機(jī)視場(chǎng)中的物體之間的距離通過(guò)由發(fā)射器發(fā)射的至少一個(gè)光脈沖照射該物體而確定。物體和接收器之間的光線的行進(jìn)時(shí)間允許確定這一物體和攝像機(jī)之間的距離。

這一類型的測(cè)量可以在檢測(cè)器處逐像素(pixel by pixel)地執(zhí)行，由此允許獲得位于攝像機(jī)視場(chǎng)中的場(chǎng)景的三維圖像。

在汽車設(shè)備中使用這一類型的裝置尤其允許識(shí)別姿勢(shì)，或者甚至允許測(cè)量車輛和外部物體之間的距離。

出于美學(xué)和壽命的原因，這些裝置優(yōu)選地整合到汽車設(shè)備中。換言之，這些裝置優(yōu)選地從汽車設(shè)備的外表面后退而定位。

但是，這一類型的裝置整合到用于汽車的設(shè)備中并非沒(méi)有難度。具體地，發(fā)明人已經(jīng)觀察到，一旦整合到汽車設(shè)備中，這些TOF攝像機(jī)的效果會(huì)惡化。特別地，獲得的圖像會(huì)呈現(xiàn)鄰近噪音(proximity noise)，該噪音會(huì)掩蓋位于檢測(cè)區(qū)域的場(chǎng)景中的物體。

由此，需要開(kāi)發(fā)一種汽車設(shè)備，該設(shè)備配置有不具有現(xiàn)有技術(shù)裝置缺點(diǎn)的用于測(cè)量距離的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了這一目的，根據(jù)第一方面，本發(fā)明的一個(gè)主題是提供一種特別地用于汽車的設(shè)備，所述設(shè)備包括一種用于測(cè)量位于測(cè)量裝置的檢測(cè)區(qū)域中的物體的距離的測(cè)量裝置。

-所述測(cè)量裝置包括：

-至少一個(gè)光發(fā)射器，其被構(gòu)造為在發(fā)射區(qū)域中發(fā)射光線；

-光接收器，其布置在所述光發(fā)射器的發(fā)射區(qū)域以外，并且被構(gòu)造為從與裝置的檢測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的接收區(qū)域接收光線；以及

-器件，其用于測(cè)量在光發(fā)射器和光接收器之間的光線的行進(jìn)時(shí)間，

-所述設(shè)備包括至少一個(gè)防止從光發(fā)射器發(fā)出的光線從設(shè)備的外表面反射的元件。

有利地，防止從光發(fā)射器發(fā)出的光線從設(shè)備的外表面反射的元件的存在允許抑制鄰近噪音。由此，整合到汽車設(shè)備中的距離檢測(cè)器的性能得到明顯改善。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還可以包括一個(gè)或多個(gè)以下特征，這些特征可以單獨(dú)地被考慮，或者以任何技術(shù)上可行的組合被考慮：

-防止從光發(fā)射器發(fā)出的光線發(fā)生反射的元件包括布置在光發(fā)射器前方的光闌(diaphragm)，以便防止從光發(fā)射器發(fā)出的光線照射所述設(shè)備的表面；和/或

-光闌是金屬光闌；和/或

-光闌具有大于或等于0.1mm且小于或等于0.5mm的厚度；和/或

-光闌的光圈(aperture)具有與光接收器大體相同的形狀；和/或

-光闌的光圈的邊緣具有斜角，以便限制從光發(fā)射器發(fā)出的光線從所述邊緣反射；和/或

-光發(fā)射器被構(gòu)造以便發(fā)射光脈沖；和/或

-光發(fā)射器是激光二極管或發(fā)射紅外線的LED；和/或

-所述設(shè)備包括多個(gè)光發(fā)射器，并且在每一個(gè)光發(fā)射器的前方包括光闌；和/或

-所述設(shè)備在所述所述至少一個(gè)發(fā)射器的前方包括透鏡；和/或

-所述設(shè)備在光發(fā)射器和透鏡之間包括至少一個(gè)光闌；和/或

-所述設(shè)備在光發(fā)射器和透鏡之間包括至少一個(gè)第一光闌，并在透鏡另一側(cè)包括第二光闌；和/或

-第一光闌由金屬制成，而第二光闌由覆蓋有吸收材料的塑料制成；和/或

-防止從光發(fā)射器發(fā)出的光線反射的元件包括防反射涂層，該防反射涂層布置在設(shè)備的表面的至少一個(gè)部分上；和/或

-防反射涂層特別適用于防止具有所述至少一個(gè)光發(fā)射器發(fā)出的光線的波長(zhǎng)的光線發(fā)生發(fā)射。

本發(fā)明還提供了一種裝置，用于測(cè)量位于裝置的檢測(cè)區(qū)域中的物體的距離，所述裝置包括：

-至少一個(gè)光發(fā)射器，其被構(gòu)造為在發(fā)射區(qū)域中發(fā)射光線；

-光接收器，其布置在發(fā)射器的發(fā)射區(qū)域以外，并且被構(gòu)造為從與裝置的檢測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的接收區(qū)域接收光線；以及

-器件，其用于測(cè)量光發(fā)射器和光接收器之間的光線的行進(jìn)時(shí)間；

所述裝置進(jìn)一步包括至少一個(gè)光闌，該光闌布置光發(fā)射器的前方并限制了發(fā)射區(qū)域，使得只有從照射光接收器的接收區(qū)域的光發(fā)射器發(fā)出的光線是從發(fā)射器直接發(fā)出的光線。

根據(jù)本發(fā)明的裝置可還包括一個(gè)或多個(gè)以下特征，所述特征單獨(dú)地被考慮，或者以任何技術(shù)上可行的組合被考慮：

-光闌和光發(fā)射器被構(gòu)造以使得從光發(fā)射器發(fā)出的所有光線直接照射光接收器的接收?qǐng)A錐(reception cone)；和/或

-光闌是金屬光闌；和/或

-光闌具有大于或等于0.1mm且小于或等于0.5mm的厚度；和/或

-光闌的光圈具有與光接收器大體相同的形狀；和/或

-光闌的光圈的邊緣具有斜角，以便限制從光發(fā)射器發(fā)出的光線從所述邊緣反射；和/或

-光發(fā)射器被構(gòu)造以便發(fā)射光脈沖；和/或

-光發(fā)射器是激光二極管或發(fā)射紅外線的LED；和/或

-所述設(shè)備包括多個(gè)光發(fā)射器，且在每一個(gè)光發(fā)射器的前方包括光闌；和/或

-所述設(shè)備在所述至少一個(gè)發(fā)射器的前方包括透鏡；和/或

-所述設(shè)備在光發(fā)射器和透鏡之間包括至少一個(gè)光闌；和/或

-所述設(shè)備包括在光發(fā)射器和透鏡之間的包括至少一個(gè)第一光闌，并且在透鏡另一側(cè)包括第二光闌；和/或

-第一光闌由金屬制成，而第二光闌由覆蓋有吸收材料的塑料制成。

附圖說(shuō)明

根據(jù)僅通過(guò)指示的方式給出而不意圖限制本發(fā)明的以下描述，并且伴隨以下附圖，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

·圖1是整合了用于測(cè)量距離的裝置的汽車設(shè)備的示意圖，所述裝置不具有防反射元件；

·圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的汽車設(shè)備的示意圖；

·圖3a至3c是根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的用于測(cè)量距離的裝置的示意圖；

·圖4a和4b是根據(jù)本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量距離的裝置的示意圖；

·圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的汽車設(shè)備的示意圖；

·圖6是根據(jù)本發(fā)明的汽車設(shè)備的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出整合了測(cè)量裝置的汽車設(shè)備10。測(cè)量裝置允許測(cè)量位于該裝置的檢測(cè)區(qū)域中的物體的距離。

如圖1所示，測(cè)量裝置包括光發(fā)射器20、光接收器30以及用于測(cè)量光發(fā)射器20和光接收器30之間的光線的行進(jìn)時(shí)間的器件40。

光發(fā)射器20在發(fā)射區(qū)域中發(fā)射光線，所述發(fā)射區(qū)域通過(guò)圖1中的垂直陰影區(qū)22表示。

光接收器30布置在光發(fā)射器20的發(fā)射區(qū)域22以外。換言之，光接收器30沒(méi)有被光發(fā)射器20直接照射。例如，光發(fā)射器20和光接收器30大體布置在同一平面中。

光接收器30通過(guò)其尺寸以及可能的光學(xué)透鏡的使用而被構(gòu)造為接收來(lái)自接收區(qū)域32的光線，所述接收區(qū)域通過(guò)圖1中的水平陰影區(qū)表示。

測(cè)量裝置和位于該裝置的檢測(cè)區(qū)域中的物體50之間的距離的測(cè)量通過(guò)測(cè)量光發(fā)射器20和光接收器30之間的光線52的行進(jìn)時(shí)間而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)已經(jīng)被光發(fā)射器20發(fā)射且被物體50反射之后，光線52由光接收器30接收。

如圖1所示，當(dāng)設(shè)備10的部件12位于光發(fā)射器20的發(fā)射區(qū)域22中時(shí)，從發(fā)射器發(fā)出的光線的至少一些朝向光接收器30反射回來(lái)。來(lái)自于位于接收區(qū)域32以外的物體的這些光線54稱為寄生光線(parasitic rays)。

在光接收器30處，與寄生光線相應(yīng)的信號(hào)增加到與位于接收區(qū)域中的物體所反射的光線相應(yīng)的信號(hào)。

通常，寄生光線的行進(jìn)時(shí)間比位于接收區(qū)域32中的物體所反射的光線的行進(jìn)時(shí)間短得多。另外，通常，這些寄生光線的光強(qiáng)比位于接收區(qū)域32中的物體所反射的光線的光強(qiáng)大得多，因?yàn)樗鼈兊男羞M(jìn)時(shí)間更短且距接收器的距離更小。

由此，在接收器所接收的信號(hào)中，無(wú)法區(qū)分與寄生光線相應(yīng)的信號(hào)和與接收區(qū)域中的物體的反射光線相應(yīng)的信號(hào)。

在將TOF類型攝像機(jī)整合到汽車設(shè)備中時(shí)，寄生光線是發(fā)明人觀察到的鄰近噪音的根本原因。

圖2示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的汽車設(shè)備。

根據(jù)第一實(shí)施例，汽車設(shè)備10包括并例如整合了測(cè)量裝置。測(cè)量裝置允許測(cè)量位于所述裝置的檢測(cè)區(qū)域中的物體的距離。

對(duì)于圖1中的裝置，測(cè)量裝置包括光發(fā)射器20、光接收器30以及用于測(cè)量光發(fā)射器20和光接收器30之間的光線的行進(jìn)時(shí)間的器件40。

光發(fā)射器20在發(fā)射區(qū)域中發(fā)射光線，所述發(fā)射區(qū)域通過(guò)圖2中的垂直陰影區(qū)22表示。

光接收器30布置在光發(fā)射器20的發(fā)射區(qū)域22以外。換言之，光接收器30沒(méi)有被光發(fā)射器20直接照射。例如，光發(fā)射器20和光接收器30大體上布置在同一平面中。

光接收器30通過(guò)其尺寸以及可能的光學(xué)透鏡的使用而被構(gòu)造為從接收區(qū)域32接收光線，所述接收區(qū)域通過(guò)圖2中的水平陰影區(qū)表示。

測(cè)量裝置和位于所述裝置的檢測(cè)區(qū)域中的物體50之間的距離的測(cè)量通過(guò)光發(fā)射器20和光接收器30之間的光線52的行進(jìn)時(shí)間的測(cè)量而實(shí)現(xiàn)。在已經(jīng)被光發(fā)射器20發(fā)射且被物體50反射之后，光線52由光接收器30接收。

為了消除來(lái)自于設(shè)備10的部件12的反射的寄生光線，所述設(shè)備包括布置在光發(fā)射器20前方的光闌24，以便防止光發(fā)射器20發(fā)出的光線照射部件12。光闌24被構(gòu)造為并被布置在發(fā)射器的前方，以便縮小發(fā)射區(qū)域22。由此，設(shè)備的部件12沒(méi)有被發(fā)射器20照射，從而，從光發(fā)射器20發(fā)出的光線不會(huì)直接從部件12反射并被光接收器30接收。

圖3a顯示了示例性的測(cè)量裝置，其能夠整合到根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中。

圖3a顯示的測(cè)量裝置包括光發(fā)射器20、光接收器30以及用于測(cè)量光發(fā)射器20和光接收器30之間的光線的行進(jìn)時(shí)間的器件40。

光發(fā)射器優(yōu)選地被構(gòu)造為發(fā)射光脈沖。有利地，這有助于測(cè)量發(fā)射器20和接收器30之間的光線的行進(jìn)時(shí)間。

光發(fā)射器可以是激光二極管或甚至是發(fā)射紅外線的LED。有利地，這有助于在光接收器處識(shí)別從光發(fā)射器發(fā)出的光線，并且有助于夜間使用。

光闌24布置在光發(fā)射器20的前方，以便限制光發(fā)射器20的發(fā)射區(qū)域22。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，光闌24被布置為使得只有從光發(fā)射器20發(fā)出并照射接收區(qū)域32的光線是從發(fā)射器20直接發(fā)出的光線。換言之，只有從光發(fā)射器20發(fā)出并且照射接收區(qū)域32的光線在抵達(dá)接收區(qū)域32之前沒(méi)有被反射。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，光闌和光發(fā)射器被構(gòu)造為使得從光發(fā)射器發(fā)出的所有光線直接照射接收區(qū)域32。

光圈26的形狀和/或尺寸由本領(lǐng)域技術(shù)人員限定(例如通過(guò)光學(xué)模擬)，以便通過(guò)限制發(fā)射區(qū)域22而防止從光發(fā)射器發(fā)出的光線照射設(shè)備的表面。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，光闌24的光圈26的形狀與光接收器30的形狀大體上相同。進(jìn)一步，當(dāng)光接收器30的形狀不是軸對(duì)稱時(shí)，光圈26優(yōu)選地具有與光接收器30相對(duì)于垂直于光闌平面的軸線的取向大體相同的取向。

為了確保光闌具有強(qiáng)的阻光性(具體地是對(duì)紅外輻射的阻光性)，光闌24優(yōu)選地由金屬制成。

光闌24的厚度應(yīng)足夠厚，以阻擋從發(fā)射器發(fā)出的光線。光闌24的厚度一定不能過(guò)厚，以便限制從發(fā)射器發(fā)出的光線在光闌的光圈的邊緣處反射的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明人已經(jīng)確定，大于或等于0.1mm且小于或等于0.5mm的厚度允許獲得在阻光性、從光圈邊緣的反射和光闌的成本之間的良好折中。

為了限制從光闌的光圈邊緣反射的風(fēng)險(xiǎn)，如圖3a所示，可以將光圈的邊緣設(shè)置為具有斜角。

如圖3a所示，可以設(shè)置布置在光闌24后方的透鏡28。

如圖3b所示，可以設(shè)置布置在光闌24前方的透鏡28，以及透明保護(hù)窗27。

如圖3c所示，第二光闌23可布置在透鏡28后方。第二光闌可以由比第一光闌24更廉價(jià)的材料制成，例如由覆蓋有紅外輻射吸收材料的塑料制成。

光接收器30大體布置在與發(fā)射器20相同的平面上。光接收器通常包括像素陣列，該像素陣列能夠接收光線并且將它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

由接收器產(chǎn)生的電信號(hào)在測(cè)量器件中被傳輸和解析，所述測(cè)量器件測(cè)量在光發(fā)射器和光接收器之間的光線的行進(jìn)時(shí)間。

根據(jù)圖4a所示的一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量裝置可以包括多個(gè)光發(fā)射器20a、20b、20c。光闌24a、24b、24c布置在所述光發(fā)射器的每一個(gè)的前方，以便限制光發(fā)射器20a、20b、20c的每一個(gè)的發(fā)射區(qū)域22a、22b、22c。

根據(jù)圖4b所示的一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量裝置可以包括多個(gè)光發(fā)射器20a、20b、20c。單一的光闌24布置在光發(fā)射器組的前方，以便限制光發(fā)射器20a、20b、20c的每一個(gè)的發(fā)射區(qū)域22a、22b、22c。如圖5所示，防止由光發(fā)射器發(fā)出的光線從設(shè)備表面反射的元件還可以是防反射涂層14，所述防反射涂層布置在所述設(shè)備的表面的至少一部分上。

優(yōu)選地，防反射涂層特別地適于防止具有光發(fā)射器20發(fā)出的光線的波長(zhǎng)的光線的反射。

如圖5所示，發(fā)射區(qū)域22并未縮小，但是從發(fā)射器發(fā)出的并照射由防反射涂層14覆蓋的所述設(shè)備的部件的光線并未被反射。接收器因此沒(méi)有接收寄生光線，從而改善了由整合到設(shè)備中的裝置執(zhí)行的距離測(cè)量的質(zhì)量。

有利地，使用防反射涂層允許使用傳統(tǒng)的測(cè)量裝置，而無(wú)須為其配置光闌。

但是，可以設(shè)想，將這兩種方案組合，即，使用在發(fā)射器的前方包括光闌的測(cè)量裝置，并且使用防反射涂層覆蓋所述設(shè)備的表面的至少一部分。還可以設(shè)想，使用防反射涂層覆蓋面向發(fā)射器的光闌的表面。有利地，這允許進(jìn)一步減少寄生反射。

根據(jù)本發(fā)明的汽車設(shè)備可以例如將LCD或TFT屏幕整合到儀表板中，如圖6所示。

圖6所示的汽車設(shè)備10包括測(cè)量裝置18和顯示屏16。

如圖6所示，測(cè)量裝置18整合到設(shè)備10中，并且具體地，可使設(shè)備的部件12處于測(cè)量裝置18的發(fā)射區(qū)域中。整合到設(shè)備10中的裝置18在光發(fā)射器的前方包括光闌，以便限制發(fā)射器的發(fā)射區(qū)域。由此，設(shè)備10的部件12未被測(cè)量裝置18的光發(fā)射器照射。

測(cè)量裝置10可以允許確定用戶進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，以便控制顯示屏16上的顯示。

根據(jù)本發(fā)明的汽車設(shè)備并不限于圖6中的示例，并且可以例如是：

-控制面板，例如進(jìn)一步允許控制車輛的空調(diào)或音響系統(tǒng)，測(cè)量裝置可以用于檢測(cè)控制姿勢(shì)而無(wú)需用戶的接觸；和/或

-LCD或TFT屏幕；和/或

-HUD；和/或

-儀表板；和/或

-內(nèi)部頂燈；和/或

-用于檢測(cè)行人的雷達(dá)，其被布置在例如汽車的外部；和/或

-TOF類型的攝像機(jī)，其殼體可位于發(fā)射器的發(fā)射區(qū)域中。

上文通過(guò)示例性的實(shí)施例描述了本發(fā)明，而沒(méi)有限制總體的發(fā)明構(gòu)思。

示例性實(shí)施例僅通過(guò)闡釋而給出，且沒(méi)有意圖限制本發(fā)明的范圍，該范圍僅通過(guò)所附權(quán)利要求限定。

在權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其他元件，并且不定冠詞“一”并不排除復(fù)數(shù)。各種特征在各從屬權(quán)利要求中所限定的簡(jiǎn)單事實(shí)不意味著不能有利地使用這些元件的組合。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不能被理解為限制本發(fā)明的范圍。