WO2018171952A1 - Objektdetektionsvorrichtung und verfahren zum überwachen einer lichtprojektionsoberfläche bezüglich eines eindringens eines objekts - Google Patents

Objektdetektionsvorrichtung und verfahren zum überwachen einer lichtprojektionsoberfläche bezüglich eines eindringens eines objekts Download PDF

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WO2018171952A1
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light
projection surface
detection device
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light projection
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Frank Fischer
Gael Pilard
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Definitions

  • the invention relates to an object detection device for a
  • the invention relates to a device which is designed for projecting at least one scanning beam onto the light projection surface. Furthermore, the invention relates to a method for monitoring a light projection surface with respect to an intrusion of an object.
  • Projectors such as, for example, the image generation apparatus described in DE 10 2014 217 180 A1 for a head-up camera, are known from the prior art.
  • the image forming device is configured to project an image on the light projection surface by scanning a light projection surface.
  • a corresponding technique is also used by optical
  • Scanning applied which by means of scanning a light projection surface with at least one scanning beam at least one
  • a light projection surface having the features of claim 1, an apparatus which is capable of projecting at least one scanning beam onto the light source
  • a light projection surface is designed, with the features of claim 8 and a method for monitoring a light projection surface with respect to an intrusion of an object with the features of claim 10.
  • the present invention provides possibilities for quickly and reliably detecting an intrusion of an object into a light projection surface, such as, in particular, a light projection surface of a projector / image projector or an optical scanning device. This can be at a penetration of a light projection surface, such as, in particular, a light projection surface of a projector / image projector or an optical scanning device. This can be at a penetration of a light projection surface, such as, in particular, a light projection surface of a projector / image projector or an optical scanning device. This can be at a penetration of a light projection surface, such as, in particular, a light projection surface of a projector / image projector or an optical scanning device. This can be at a penetration of a light projection surface, such as, in particular, a light projection surface of a projector / image projector or an optical scanning device. This can be at a penetration of a light projection surface, such as, in particular, a light projection surface of a projector / image projector or an optical
  • the present invention therefore contributes to
  • the object detection device is designed to cooperate with a device projecting at least one scanning beam onto the light projection surface, at least by the device being controllable by the object warning signal to reduce a light intensity of the at least one scanning beam projected onto the light projection surface or the projection of the at least one scanning beam onto the scanning device Lichtêtions Construction at least temporarily interrupt. This increases the safety standard of the respective device.
  • the object detection device can have a beam splitting device by means of which the at least one light beam emitted by the at least one light source can be split into a plurality of sub-beams such that the beam pattern of sub-beams can be emitted onto at least the part of the light projection surface and / or into at least the sub-environment of the light projection surface.
  • a beam splitting device by means of which the at least one light beam emitted by the at least one light source can be split into a plurality of sub-beams such that the beam pattern of sub-beams can be emitted onto at least the part of the light projection surface and / or into at least the sub-environment of the light projection surface.
  • the beam splitter device comprises at least one diffractive optical element and / or at least one holographic element.
  • the at least one diffractive optical element may be a prism and / or an optical grating. This inexpensive and comparatively little space required optical elements are used to realize the beam splitter device.
  • Object detection device a plurality of light sources, wherein the
  • Beam splitter device is adapted to each of the light sources
  • Object detection device is relatively simple and inexpensive
  • the object detection device also comprises a control device which is designed to activate each of the light sources independently of the other light sources so that the respective light source is only activated shortly before and / or during a scanning beam scanning the light projection surface the respective light source associated projection surface strip strikes.
  • This embodiment of the object detection device consumes comparatively little energy.
  • Light projection is designed with such a
  • Object detection device causes.
  • the device may be
  • performing a corresponding method of monitoring a light projection surface for intrusion of an object also provides the advantages described above.
  • the method for monitoring a light projection surface with respect to an intrusion of an object can also be developed in accordance with the above-described embodiments of the object detection device.
  • Fig. La and lb is a schematic representation of a first embodiment of the
  • Fig. 7 shows a seventh embodiment of the
  • Object detection device producible beam pattern; and a flow chart for explaining an embodiment of the method of monitoring a light projection surface for intrusion of an object.
  • Fig. La and lb show a schematic representation of a first
  • the object detection apparatus shown schematically in FIG. 1a comprises at least one light source 10, which is in each case configured to emit a light beam 12.
  • the object detection device has a beam splitting device 14, by means of which the at least one light beam 12 emitted by the at least one light source 10 can be subdivided into a plurality of sub-beams 16 such that a beam pattern consists of partial beams 16 (of the at least one light beam 12 emitted by the at least one light source 10). on at least a portion of a light projection surface 18 and / or in at least a sub-environment of the light projection surface 18 is radiated / emitted.
  • FIG. 1a comprises at least one light source 10, which is in each case configured to emit a light beam 12.
  • the object detection device has a beam splitting device 14, by means of which the at least one light beam 12 emitted by the at least one light source 10 can be subdivided into a plurality of sub-beams 16 such that a beam pattern consists of partial beams 16 (
  • a collimator 20 is also arranged between the at least one light source 10 and the beam splitter device 14.
  • this is only to be interpreted as an example.
  • further optical elements can be arranged in a beam path of the at least one light beam 12 emitted by the at least one light source 10.
  • other optical elements may be used, to which, however, will not be discussed here.
  • the object detection device also has a (not shown)
  • Detection device which is designed to determine a possible penetration of an object (not shown) into the emitted radiation pattern on the basis of a reflection of the emitted radiation pattern. If the detection means (e.g., due to a sudden change in the
  • Reflection of the emitted beam pattern determines determines that an object has obviously penetrated into the radiated beam pattern, the detection device outputs a corresponding object warning signal.
  • the object warning signal to a control of a (not outlined) device, which at least one Abrasterstrahl on the
  • the device projecting the at least one scanning beam onto the light projection surface 18 may be, for example, a projector / image projector or an optical scanning device.
  • the controller can be informed early that it is advantageous to have a light intensity of the at least one on the Reduce light projection surface 18 projected Abrasterstrahls or to interrupt the projection of the at least one Abrasterstrahls on the light projection surface 18 (at least briefly).
  • a person enters the light projection surface 18 (or between the device emitting the at least scanning beam and the light projection surface 18), an eye of the person will be injured by the at least one scanning beam.
  • the object detection device thus contributes to increasing a safety standard of the respective device projecting the at least one scanning beam onto the light projection surface 18.
  • a safe use of a projector / image projector and / or an optical scanning device in a mobile device, such as a mobile phone, is described by means of those described herein
  • Object detection device allows.
  • Scanning beam emitting devices such as
  • Projectors / image projectors or optical scanning devices are often designed to scan / scan the light projection surface 18 assigned to them with the at least one scanning beam in such a way as to project an image onto the light projection surface 18 or to detect at least one property of the light projection surface 18.
  • the interaction of the object detection device with the device projecting the at least one scanning beam on the light projection surface 18 also allows a comparatively high light intensity of the at least one scanning beam projected onto the light projection surface 18, without any risk of injury due to unnoticed intrusion of a person into the light projection surface 18 (or between the at least one
  • Abrasterstrahl emitting device and the light projection surface 18 is to be feared.
  • the object detection apparatus substantially contributes to enhancing acceptance of such devices as projectors / image projectors or optical scanning devices.
  • the at least one light source 10 of the object detection device for example, a laser, such as in particular a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), be used.
  • a laser such as in particular a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)
  • a self -interfering laser emitter with integrated photodiodes can also be used as the at least one light source 10.
  • the advantage of the integrated photodiodes is a limitation of their sensitivity to a certain wavelength, so that the detection principle is not hardly disturbed by other light sources, such as solar radiation.
  • the beam splitter device 14 may comprise at least one diffractive optical element. Diffractive optical elements are relatively robust to dust or local changes to a surface of the diffractive optical
  • diffractive optical elements have a high resistance to vibrations / vibrations in their immediate environment.
  • the provision of the object detection device with the at least one diffractive optical element therefore makes the object detection device more robust and also facilitates its integration into a device, such as in particular in a mobile device.
  • the at least one diffractive optical element may be a prism and / or an optical grating.
  • Such diffractive optical elements are not only relatively inexpensive, but also allow one
  • Beam splitter 14 is to be interpreted only as an example.
  • the beam splitter 14 may also have at least one holographic element. Since a feasibility of the object detection device is not limited to a particular design of their detection device, the detection device will not be discussed in more detail here.
  • the object detection device of FIG. 1 a comprises a plurality of light sources 10, wherein the beam splitter device 14 is designed to split each of the light beams 12 emitted by the light sources 10 into one (horizontally horizontally aligned) line 16 a and 16 b of partial beams 16.
  • Each of the lines 16a and 16b of partial beams 16 strikes at least one associated (horizontally horizontally oriented) projection surface strip 18a and 18b of the light projection surface 18.
  • the respective projection surface strip 18a or 18b is thus at least one of the below-described "detection areas" of the associated line 16a and 16b of partial beams 16
  • the object detection device may also be designed to split each of the light beams 12 emitted by the light sources 10 into one (vertically vertically aligned) column of partial beams 16 in each case.
  • each of the columns of partial beams may impinge at least one associated (vertically / vertically aligned) projection surface stripe of the light projection surface 18, preferably wherein a total of the (vertically vertically aligned) projection surface strips
  • Light projection surface 18 completely covers. (Also in this case, the respective projection surface strip of the "detection areas" of the associated vertically vertically aligned line of partial beams 16 may be at least partially / completely covered.)
  • FIG. 1b shows that by means of the object detection device on the
  • Each of the partial beams 16 may have a "detection area" (virtual measuring area) with a
  • Detection diameter d of 100 mm are assigned.
  • An unillustrated beam diameter of the partial beams 16 may be, for example, in the millimeter range, such as between 0.5 mm and 2 mm.
  • the "detection range" indicates a range in which no object having an extension of about 100 mm (for example a child's head) can not penetrate without being detected by the respective sub-beam 16.
  • a first horizontal / horizontal distance ai between centers M of adjacent light spots / light spots of the same line 16a or 16b of partial beams 16 is less than 70 mm in the horizontal direction.
  • a second vertical / vertical distance a2 between centers M of adjacent light spots / light spots of adjacent lines 16a and 16b of partial beams 16 is smaller than 70 mm. This ensures that also a maximum distance a ma x between center M of adjacent
  • Points of light / light spots is less than 100 mm.
  • no surface with a diameter of at least 100 mm of the light projection surface 18 remains uncovered / unsupervised.
  • the requirements of IEC 60825-1 Ed 3 standard are thus reliably met.
  • the midpoints M are the
  • Points of light / light spots of the partial beams 16 are placed on the light projection surface 18 so that the outer centers M of light spots / light spots of the same line 16a and 16b of the partial beams 16 lie on the vertically vertically aligned edges of the light projection surface 18.
  • a lateral environment of the light projection surface 18 with respect to a possible intrusion of an object / a person can be checked. This is advantageous since persons generally approach the light projection surface 18 from one side.
  • FIG. 2 shows a means of a second embodiment of
  • Object detection device producible beam pattern.
  • the first horizontal / horizontal distance ai between centers M of adjacent light spots / light spots of the same line 16a or 16b of partial beams 16 and the second vertical / vertical distance a2 are between
  • Midpoints M of adjacent light spots / light spots of adjacent lines 16a and 16b of sub-beams 16 each smaller than 70 mm. Accordingly, the maximum distance a ma x between center M of adjacent light spots / light spots is less than 100 mm. Thus, no surface with a diameter of at least 100 mm remains
  • the outer centers M of light spots / light spots of the same line 16a and 16b have a distance to the adjacent edge of the light projection surface 18 greater than a quarter of the detection diameter d of the detection areas "(virtual measurement areas) comparatively few partial beams 14 are suitable for completely covering the light projection area 18.
  • Fig. 3 shows a means of a third embodiment of
  • Object detection device producible beam pattern.
  • the beam pattern shown schematically in FIG. 3 has the first one
  • Diameter of at least 100 mm of the light projection surface 18 remains unmonitored unmonitored, which meets the requirements of IEC 60825-1 Ed 3 standard.
  • the outer centers M of light spots / light spots of the same line 16a and 16b of the partial beams 16 lie on the vertically vertically aligned edges of the light projection surface 18 and the vertical outer centers M of the light spots / light spots of the partial beams 16 lie on the horizontally horizontally aligned edges of the
  • Light projection surface 18 is not only a lateral environment of the light projection surface 18 but also a lower environment and an upper one
  • Fig. 4 shows a means of a fourth embodiment of
  • Object detection device producible beam pattern.
  • the beam pattern shown schematically in Fig. 4 has the first horizontal / horizontal distance ai between midpoints M of
  • Diameter of at least 100 mm of the light projection surface 18 remains unmonitored unmonitored (i.e., I EC 60825-1 Ed 3 Norm fulfilled).
  • I EC 60825-1 Ed 3 Norm fulfilled In the beam pattern of FIG.
  • Points of light / light spots surrounding the light projection surface 18. This can already be reacted to the light projection surface 18 during an approach of an object / a person, in particular during an approach of a human head, and an impact of the at least one onto the light projection surface 18 projected scanning beam on the Object of the person is not to be feared. Furthermore, in the beam pattern of FIG. 4, the emission of the inner partial beams framed by the "light frame" / outer partial beams 14 (at least
  • Fig. 5 shows a means of a fifth embodiment of
  • Object detection device producible beam pattern.
  • Object detection device complies with I EC 60825-1 Ed 3 standard.
  • Object detection device has a plurality of light sources 10 and a
  • Beam splitter device 14 by means of which each of the light beams 12 emitted by the light sources 10 in each one (horizontal horizontally aligned) line 16a and 16b are splittable such that each of the lines 16a and 16b of partial beams 16 at least on the (horizontally aligned horizontal) associated projection surface strip 18a or 18b of the light projection surface 18 impinges.
  • the object detection device cooperates with a device (not shown), which the light projection surface 18 with a
  • the object detection device has a (not shown)
  • Control device which is adapted to activate each of the light sources 10 independently of the other light sources 10 so that the respective light source 10 is activated only shortly before and / or during the
  • FIG. 5 also shows, by way of example, the signals Sf (trigger forth) and Sb (trigger back) with which the light source 10 associated with the projection surface strip 18a is driven.
  • Fig. 6 shows a means of a sixth embodiment of
  • Object detection device producible beam pattern.
  • the object detection device shown schematically by means of FIG. 6 has an arrangement of a plurality of light sources 10 (eg an arrangement of several lasers), each of which emits a light beam 12, so that the beam pattern from the light beams 12 emitted by a plurality of light sources is at least equal to that of FIG Part of the light projection surface 18 and / or in at least the sub-environment of the light projection surface 13 radiated / emitted.
  • a micro-optical lens system can be used to image the
  • each of the light sources 10 may have its own
  • Projection screen part 18 -i assigned. (Exemplary is only one
  • Light sources 10 (independently of the other light sources 10) only be activated shortly before and / or during which the light projection surface 18 line-like scanning scanning beam incident on the respective light source 10 associated projection surface portion 18-i. Energy can also be saved by means of this procedure. 6 also shows, by way of example, the signals Sf (trigger forth) and Sb (trigger back) with which the (only) light source 10 assigned to the projection surface part 18-i is driven.
  • Fig. 7 shows a means of a seventh embodiment of
  • Object detection device producible beam pattern.
  • the object detection device shown schematically by means of FIG. 7 is well suited for detecting an intrusion of an object onto a light projection surface 18 in the near field region.
  • midpoints M of points of light / light spots of the radiation pattern emitted in the direction of the light projection surface 18 are also targeted to an environment of
  • Point of light / light spots lies in the light projection surface 18.
  • the centers M of the lateral points of light / light spots lie on a common
  • Light projection surface 18 The distances ⁇ and Ay are selected such that an object penetrating into the respective light spot / light spot is detected and the scanning beam scanning the light projection surface 18 is reduced in its light intensity or interrupted (at least for a short time) before the detected light source
  • All the beam patterns described above each form a pattern of fixed ones
  • Light points / light spots on the light projection surface 18 for detecting an intruding object on the basis of the distance measurement In contrast to a conventional distance measurement by means of a light beam scanning the light projection surface 18, by means of the use of the pattern of fixed light spots / light spots on the light projection surface 18 a stronger signal can be received by the detection device. In addition, by means of
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining an embodiment of the present invention
  • a beam pattern is emitted onto at least one part of the light projection surface and / or into at least one sub-environment of the light projection surface.
  • at least one light beam emitted by at least one light source is split into a plurality of partial beams such that the beam pattern of partial beams of the at least one light beam emitted by the at least one light source is emitted onto at least the part of the light projection surface and / or into at least the partial environment of the light projection surface.
  • step S2 it is determined on the basis of a reflection of the emitted beam pattern whether an object has penetrated into the emitted beam pattern.
  • an (optional) method step S3 is preferably carried out in which a light intensity of at least one scanning beam projected onto the light projection surface is reduced or the projection of the at least one scanning beam onto the light projection surface is interrupted at least for a short time .
  • Execution of the method described here therefore also makes it possible to increase the light intensity of the at least one scanning beam scanned over the light projection surface, without there being any risk of injury to an eye of an invading person (as an object).
  • the method described here for projecting higher-contrast and / or brighter images onto the light projection surface 18 can also be used.
  • each of the light beams emitted by a plurality of light sources is preferably split into a respective row of partial beams such that each of the rows of partial beams impinges at least on an associated projection surface stripe of the light projection surface.
  • each of the light sources can be activated independently of the other light sources so that the respective light source is only activated shortly before and / or while a scanning beam scanning the light projection surface strikes the projection surface strip assigned to the respective light source.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Objektdetektionsvorrichtung für eine Lichtprojektionsfläche (18) mit mindestens einer Lichtquelle (10), welche jeweils dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl (12) so zu emittieren, dass ein Strahlenmuster aus von mehreren Lichtquellen (10) emittierten Lichtstrahlen (12) oder aus Teilstrahlen (16) des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle (10) emittierten Lichtstrahls (12) auf zumindest einen Teil der Lichtprojektionsfläche (18) und/oder in zumindest eine Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche (18) ausstrahlbar ist, und einer Detektionseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, anhand einer Reflexion des ausgestrahlten Strahlenmusters ein mögliches Eindringen eines Objekts in das ausgestrahlte Strahlenmuster festzulegen und, gegebenenfalls, ein Objektwarnsignal auszugeben. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche (18) bezügliche eines Eindringens eines Objekts durch Ausstrahlen eines Strahlenmusters auf zumindest einen Teil der Lichtprojektionsfläche (18) und/oder in zumindest eine Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche (18), und Ermitteln anhand einer Reflexion des ausgestrahlten Strahlenmusters, ob ein Objekt in das ausgestrahlte Strahlenmuster eingedrungen ist.

Description

Beschreibung
Titel
Objektdetektionsvorrichtung und Verfahren zum Überwachen einer
Lichtprojektionsfläche bezüglich eines Eindringens eines Objekts
Die Erfindung betrifft eine Objektdetektionsvorrichtung für eine
Lichtprojektionsfläche. Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche zum Projizieren mindestens eines Abrasterstrahls auf die Lichtprojektionsfläche ausgelegt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche bezüglich eines Eindringens eines Objekts.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Projektoren, wie beispielsweise die in der DE 10 2014 217 180 AI beschriebene Bilderzeugungsvorrichtung für ein Head-up-
Display bekannt. Die Bilderzeugungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, mittels eines Abrasterns einer Lichtprojektionsfläche ein Bild auf die Lichtprojektionsfläche zu projizieren. Eine entsprechende Technik wird auch von optischen
Abrastervorrichtungen angewandt, welche mittels eines Abrasterns einer Lichtprojektionsfläche mit mindestens einem Abrasterstrahl mindestens eine
Eigenschaft der Lichtprojektionsfläche erfassen.
Offenbarung der Erfindung Die Erfindung schafft eine Objektdetektionsvorrichtung für eine
Lichtprojektionsfläche mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung, welche zum Projizieren mindestens eines Abrasterstrahls auf die
Lichtprojektionsfläche ausgelegt ist, mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Verfahren zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche bezüglich eines Eindringens eines Objekts mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum schnellen und verlässlichen Erkennen eines Eindringens eines Objekts in eine Lichtprojektionsfläche, wie insbesondere einer Lichtprojektionsfläche eines Projektors/Bildprojektors oder einer optischen Abrastervorrichtung. Damit kann bei einem Eindringen einer
Person in die Lichtprojektionsfläche, bzw. in mindestens einen auf die
Lichtprojektionsfläche projizierten Abrasterstrahl/Laserstrahl, so frühzeitig
reagiert werden, dass kein Verletzungsrisiko für ein Auge der eingebundenen
Person zu befürchten ist. Die vorliegende Erfindung trägt deshalb zur
Verbesserung eines Sicherheitsstandards bei einer Verwendung von
Projektoren/Bildprojektoren oder optischen Abrastervorrichtungen.
Vorzugsweise ist die Objektdetektionsvorrichtung zum Zusammenwirken mit einer mindestens einen Abrasterstrahl auf die Lichtprojektionsfläche projizierenden Vorrichtung ausgebildet, zumindest indem die Vorrichtung mittels des Objektwarnsignals dazu ansteuerbar ist, eine Lichtintensität des mindestens einen auf die Lichtprojektionsfläche projizierten Abrasterstrahls zu reduzieren oder die Projektion des mindestens einen Abrasterstrahls auf die Lichtprojektionsfläche zumindest kurzzeitig zu unterbrechen. Dies steigert den Sicherheitsstandard der jeweiligen Vorrichtung.
Beispielsweise kann die Objektdetektionsvorrichtung eine Strahlteilereinrichtung aufweisen, mittels welcher der mindestens eine von der mindestens einen Lichtquelle emittierte Lichtstrahl in mehrere Teilstrahlen so aufteilbar ist, dass das Strahlenmuster aus Teilstrahlen auf zumindest den Teil der Lichtprojektionsfläche und/oder in zumindest die Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche ausstrahlbar ist. Dies ist baulich leicht realisierbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Objektdetektionsvorrichtung umfasst die Strahlteilereinrichtung mindestens ein diffraktives optisches Element und/oder mindestens ein holographisches Element. Beispielsweise kann das mindestens eine diffraktive optische Element ein Prisma und/oder ein optisches Gitter sein. Damit kostengünstige und vergleichsweise wenig Bauraum benötigende optische Elemente zur Realisierung der Strahlteilereinrichtung eingesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die
Objektdetektionsvorrichtung mehrere Lichtquellen, wobei die
Strahlteilereinrichtung dazu ausgelegt ist, jeden der von den Lichtquellen
emittierten Lichtstrahlen in jeweils eine Zeile von Teilstrahlen derart aufzuspalten, dass jede der Zeilen von Teilstrahlen zumindest auf einen zugeordneten
Projektionsflächenstreifen der Lichtprojektionsfläche auftrifft. Eine derartige
Objektdetektionsvorrichtung ist vergleichsweise einfach und kostengünstig
ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Objektdetektionsvorrichtung in diesem Fall auch eine Steuervorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, jede der Lichtquellen unabhängig von den anderen Lichtquellen so zu aktivieren, dass die jeweilige Lichtquelle nur aktiviert ist kurz bevor und/oder während ein die Lichtprojektionsfläche zeilenartig abrasternder Abrasterstrahl auf den der jeweiligen Lichtquelle zugeordneten Projektionsflächenstreifen auftrifft. Diese Ausführungsform der Objektdetektionsvorrichtung verbraucht vergleichsweise wenig Energie.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer Vorrichtung,
welche zum Projizieren mindestens eines Abrasterstrahls auf die
Lichtprojektionsfläche ausgelegt ist, mit einer derartigen
Objektdetektionsvorrichtung bewirkt. Beispielsweise kann die Vorrichtung ein
Projektor, ein Bildprojektor oder eine optischen Abrastervorrichtung sein. Die
Vorrichtung ist gemäß dem beschriebenen Ausführungsformen der
Objektdetektionsvorrichtung weiterbildbar.
Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche bezüglich eines Eindringens eines Objekts die oben beschriebenen Vorteile. Auch das Verfahren zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche bezüglich eines Eindringens eines Objekts ist gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen der Objektdetektionsvorrichtung weiterbildbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. la und lb eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung und ein damit erzeugbares
Strahlenmuster;
Fig. 2 ein mittels einer zweiten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster;
Fig. 3 ein mittels einer dritten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster;
Fig. 4 ein mittels einer vierten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster;
Fig. 5 ein mittels einer fünften Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster;
Fig. 6 ein mittels einer sechsten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster;
Fig. 7 ein mittels einer siebten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster; und ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche bezüglich eines Eindringens eines Objekts.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. la und lb zeigen eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform der Objektdetektionsvorrichtung und ein damit erzeugbares Strahlenmuster. Die in Fig. la schematisch dargestellte Objektdetektionsvorrichtung umfasst mindestens eine Lichtquelle 10, welche jeweils dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl 12 zu emittieren. Außerdem hat die Objektdetektionsvorrichtung eine Strahlteilereinrichtung 14, mittels welcher der mindestens eine von der mindestens einen Lichtquelle 10 emittierten Lichtstrahl 12 in mehrere Teilstrahlen 16 so aufteilbar ist, dass ein Strahlenmuster aus Teilstrahlen 16 (des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle 10 emittierten Lichtstrahls 12) auf mindestens einen Teil einer Lichtprojektionsfläche 18 und/oder in zumindest eine Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche 18 ausstrahlbar/ausgestrahlt ist. In der Ausführungsform der Fig. la ist beispielhaft noch ein Kollimator 20 zwischen der mindestens einen Lichtquelle 10 und der Strahlteilereinrichtung 14 angeordnet. Dies ist jedoch nur beispielhaft zu interpretieren. Selbstverständlich können noch weitere optische Elemente in einem Strahlengang des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle 10 emittierten Lichtstrahls 12 angeordnet sein. Auch zum Abbilden des Strahlenmusters aus Teilstrahlen 16 können weitere optische Elemente verwendet werden, auf weiche hier jedoch nicht eingegangen wird.
Die Objektdetektionsvorrichtung weist auch eine (nicht dargestellte)
Detektionseinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, anhand einer Reflexion des ausgestrahlten Strahlenmusters ein mögliches Eindringen eines (nicht dargestellten) Objekts in das ausgestrahlte Strahlenmuster festzulegen. Sofern die Detektionseinrichtung (z.B. aufgrund einer plötzlichen Änderung der
Reflexion des ausgestrahlten Strahlenmusters) festlegt feststellt, dass offensichtlich ein Objekt in das ausgestrahlte Strahlenmuster eingedrungen ist, gibt die Detektionseinrichtung ein entsprechendes Objektwarnsignal aus.
Vorzugsweise wird das Objektwarnsignal an eine Steuerung einer (nicht skizzierten) Vorrichtung, welche mindestens einen Abrasterstrahl auf die
Lichtprojektionsfläche 18 projiziert, ausgegeben. Die den mindestens einen Abrasterstrahl auf die Lichtprojektionsfläche 18 projizierende Vorrichtung kann beispielsweise ein Projektor/Bildprojektor oder eine optische Abrastervorrichtung sein. Somit kann die Steuerung frühzeitig darüber informiert werden, dass es vorteilhaft ist, eine Lichtintensität des mindestens einen auf die Lichtprojektionsfläche 18 projizierten Abrasterstrahls zu reduzieren oder die Projektion des mindestens einen Abrasterstrahls auf die Lichtprojektionsfläche 18 (zumindest kurzzeitig) zu unterbrechen. Damit muss nicht befürchtet werden, dass bei einem Eindringen einer Person (als Objekt) in die Lichtprojektionsfläche 18 (bzw. zwischen die den mindestens Abrasterstrahl aussendende Vorrichtung und die Lichtprojektionsfläche 18) ein Auge der Person von dem mindestens einen Abrasterstrahl verletzt wird. Die Objektdetektionsvorrichtung trägt somit zur Steigerung eines Sicherheitsstandards der jeweiligen den mindestens einen Abrasterstrahl auf die Lichtprojektionsfläche 18 projizierenden Vorrichtung bei. Insbesondere eine gefahrlose Verwendung eines Projektors/Bildprojektors und/oder einer optischen Abrastervorrichtung in einem Mobilgerät, wie beispielsweise einem Mobiltelefon, wird mittels der hier beschriebenen
Objektdetektionsvorrichtung ermöglicht.
Abrasterstrahlen aussendende Vorrichtungen, wie beispielsweise
Projektoren/Bildprojektoren oder optische Abrastervorrichtungen, sind häufig dazu ausgelegt, die ihnen zugeordnete Lichtprojektionsfläche 18 mit dem mindestens einen Abrasterstrahl zeilenartig abzurastern/abzuscannen, um auf diese Weise ein Bild auf die Lichtprojektionsfläche 18 zu projizieren oder mindestens eine Eigenschaft der Lichtprojektionsfläche 18 zu detektieren.
Herkömmlicherweise besteht dabei das Risiko, dass auch ein Auge einer in die Lichtprojektionsfläche 18 (bzw. zwischen die den mindestens Abrasterstrahl aussendende Vorrichtung und die Lichtprojektionsfläche 18) eindringenden Person von dem mindestens einen Abrasterstrahl„mitabgerastert" wird. Dieses herkömmliche Risiko ist jedoch mittels der hier beschriebenen
Objektdetektionsvorrichtung sicher vermeidbar. Insbesondere ist mittels der Erzeugung des Strahlenmusters aus Teilstrahlen 18 gegenüber einem
Abscannen/Abrastern der Lichtprojektionsfläche 18 eine
Detektionszeit Erkennungszeit, ab welcher das Eindringen des Objekts/der Person in die Lichtprojektionsfläche 18 (bzw. zwischen die den mindestens Abrasterstrahl aussendende Vorrichtung und die Lichtprojektionsfläche 18) erkennbar ist, signifikant verkürzt. Damit kann frühzeitiger so reagiert werden, dass ein Abrastern eines Auges mittels des mindestens einen bei voller
Lichtintensität ausgestrahlten Abrasterstrahls verhindert ist. Das Zusammenwirken der Objektdetektionsvorrichtung mit der den mindestens einen Abrasterstrahl auf die Lichtprojektionsfläche 18 projizierenden Vorrichtung ermöglicht auch eine vergleichsweise hohe Lichtintensität des mindestens einen auf die Lichtprojektionsfläche 18 projizierten Abrasterstrahls, ohne dass ein Verletzungsrisiko aufgrund eines unbemerkten Eindringens einer Person in die Lichtprojektionsfläche 18 (bzw. zwischen die den mindestens einen
Abrasterstrahl aussendende Vorrichtung und die Lichtprojektionsfläche 18) zu befürchten ist. Mittels der durch das Zusammenwirken der
Objektdetektionsvorrichtung und der jeweiligen Vorrichtung problemlos steigerbaren Lichtintensität des mindestens einen auf die Lichtprojektionsfläche 18 projizierten Abrasterstrahls kann auch eine Funktionsfähigkeit der jeweiligen Vorrichtung gesteigert werden. Damit trägt die Objektdetektionsvorrichtung wesentlich zur Steigerung einer Akzeptanz von derartigen Vorrichtungen, wie beispielsweise Projektoren/Bildprojektoren oder optischen Abrastervorrichtungen, bei.
Als die mindestens eine Lichtquelle 10 der Objektdetektionsvorrichtung kann beispielsweise ein Laser, wie insbesondere ein VCSEL (Vertical-Cavity Surface- Emitting Laser), eingesetzt sein. Auch ein selbstinterferierender Laseremitter mit integrierten Photodioden (als Detektionseinrichtung) kann als die mindestens eine Lichtquelle 10 eingesetzt sein. Der Vorteil der integrierten Photodioden ist eine Begrenzung ihrer Sensitivität auf eine bestimmte Wellenlänge, so dass das Detektionsprinzip nicht kaum durch andere Lichtquellen, wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, gestört wird.
Die Strahlteilereinrichtung 14 kann mindestens ein diffraktives optisches Element umfassen. Diffraktive optische Elemente sind relativ robust gegenüber Staub oder lokalen Änderungen an einer Oberfläche des diffraktiven optischen
Elements. Außerdem weisen diffraktive optische Element eine hohe Robustheit gegenüber Vibrationen/Erschütterungen in ihrer unmittelbaren Umgebung auf. Die Ausstattung der Objektdetektionsvorrichtung mit dem mindestens einen diffraktiven optischen Element macht die Objektdetektionsvorrichtung deshalb robuster und erleichtert auch deren Integration in ein Gerät, wie insbesondere in ein mobiles Gerät. Beispielsweise kann das mindestens eine diffraktive optische Element ein Prisma und/oder ein optisches Gitter sein. Derartige diffraktive optische Elemente sind nicht nur vergleichsweise kostengünstig, sondern erlauben auch ein
Aufspalten/Aufsplittern des mindestens einen Lichtstrahls 12 in die Teilstrahlen 16, bzw. das Strahlenmuster aus Teilstrahlen 16. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Ausbildbarkeit der
Strahlteilereinrichtung 14 nur beispielhaft zu interpretieren ist. Außerdem kann die Strahlteilereinrichtung 14 auch mindestens ein holographisches Element aufweisen. Da eine Realisierbarkeit der Objektdetektionsvorrichtung nicht auf eine bestimmte Ausbildung ihrer Detektionseinrichtung beschränkt ist, wird auf die Detektionseinrichtung hier nicht genauer eingegangen.
Die Objektdetektionsvorrichtung der Fig. la umfasst mehrere Lichtquellen 10, wobei die Strahlteilereinrichtung 14 dazu ausgelegt ist, jeden der von den Lichtquellen 10 emittierten Lichtstrahlen 12 in jeweils eine (waagrechl horizontal ausgerichtete) Zeile 16a und 16b von Teilstrahlen 16 aufzuspalten. Jede der Zeilen 16a und 16b von Teilstrahlen 16 trifft zumindest auf einen zugeordneten (waagrecht horizontal ausgerichteten) Projektionsflächenstreifen 18a und 18b der Lichtprojektionsfläche 18 auf. (Der jeweilige Projektionsflächenstreifen 18a oder 18b wird damit von den unten beschriebenen„Detektionsbereichen" der zugeordneten Zeile 16a und 16b von Teilstrahlen 16 zumindest
teilweise/vollständig abgedeckt.) Insbesondere kann eine Gesamtmenge der Projektionsflächenstreifen 18a und 18b die Lichtprojektionsfläche 18 vollständig abdecken. Alternativ kann die Objektdetektionsvorrichtung auch dazu ausgelegt sein, jeden der von den Lichtquellen 10 emittierten Lichtstrahlen 12 in jeweils eine (senkrecht vertikal ausgerichtete) Spalte von Teilstrahlen 16 aufzuspalten. In diesem Fall kann jede der Spalten von Teilstrahlen zumindest auf einen zugeordneten (senkrecht/vertikal ausgerichteten) Projektionsflächenstreifen der Lichtprojektionsfläche 18 auftreffen, wobei vorzugsweise eine Gesamtmenge der (senkrecht vertikal ausgerichteten) Projektionsflächenstreifen die
Lichtprojektionsfläche 18 vollständig abdeckt. (Auch in diesem Fall kann der jeweilige Projektionsflächenstreifen von den„Detektionsbereichen" der zugeordneten senkrecht vertikal ausgerichteten Zeile von Teilstrahlen 16 zumindest teilweise/vollständig abgedeckt sein.) Fig. lb zeigt das mittels der Objektdetektionsvorrichtung auf die
Lichtprojektionsfläche 18 ausgestrahlte Strahlenmuster. Jedem der Teilstrahlen 16 kann ein„Detektionsbereich" (virtueller Messbereich) mit einem
Detektionsdurchmesser d von 100 mm zugeordnet werden. (Ein nicht- dargestellter Strahldurchmesser der Teilstrahlen 16 kann beispielweise im Millimeterbereich, wie beispielsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm, liegen.) Der „Detektionsbereich" gibt einen Bereich an, in welchem kein Objekt mit einer Ausdehnung von etwa 100 mm (beispielsweise ein Kinderkopf) nicht eindringen kann, ohne mittels des jeweiligen Teilstrahls 16 detektiert zu werden.
Ein erster waagrechter/horizontaler Abstand ai zwischen Mittelpunkten M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots der gleichen Zeile 16a oder 16b von Teilstrahlen 16 ist kleiner als 70 mm in horizontaler Richtung. Auch ein zweiter senkrechter/vertikaler Abstand a2 zwischen Mittelpunkten M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots von nebeneinander liegenden Zeilen 16a und 16b von Teilstrahlen 16 ist kleiner als 70 mm. Dies gewährleistet, dass auch ein maximaler Abstand amax zwischen Mittelpunkt M von benachbarten
Lichtpunkten/Lichtspots kleiner als 100 mm ist. Somit bleibt keine Fläche mit einem Durchmesser von mindestens 100 mm der Lichtprojektionsfläche 18 unabgedeckt/unüberwacht. Die Voraussetzungen der IEC 60825-1 Ed 3 Norm sind somit verlässlich erfüllt.
Bei dem Strahlenmuster der Fig. lb sind die Mittelpunkte M der
Lichtpunkten/Lichtspots der Teilstrahlen 16 auf der Lichtprojektionsfläche 18 so platziert, dass die äußeren Mittelpunkte M von Lichtpunkten/Lichtspots der gleichen Zeile 16a und 16b der Teilstrahlen 16 auf den senkrecht vertikal ausgerichteten Rändern der Lichtprojektionsfläche 18 liegen. Damit ist auch eine seitliche Umgebung der Lichtprojektionsfläche 18 bezüglich eines möglichen Eindringens eines Objekts/einer Person überprüfbar. Dies ist vorteilhaft, da Personen sich in der Regel von einer Seite aus der Lichtprojektionsfläche 18 nähern. Die in vertikaler Richtung äußeren Mittelpunkte M der
Lichtpunkten/Lichtspots der Teilstrahlen 16 haben einen Abstand zu dem benachbarten Rand der Lichtprojektionsfläche 18 größer als ein Viertel des Detektionsdurchmessers d der„Detektionsbereiche" (virtuellen Messbereiche). Fig. 2 zeigt ein mittels einer zweiten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster.
Auch bei dem in Fig. 2 schematisch wiedergegebene Strahlenmuster sind der erste waagrechte/horizontale Abstand ai zwischen Mittelpunkten M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots der gleichen Zeile 16a oder 16b von Teilstrahlen 16 und der zweite senkrechte/vertikale Abstand a2 zwischen
Mittelpunkten M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots von nebeneinander liegenden Zeilen 16a und 16b von Teilstrahlen 16 jeweils kleiner als 70 mm. Entsprechend ist der maximale Abstand amax zwischen Mittelpunkt M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots kleiner als 100 mm. Somit bleibt keine Fläche mit einem Durchmesser von mindestens 100 mm der
Lichtprojektionsfläche 18 unabgedeckt/unüberwacht und die Voraussetzungen der I EC 60825-1 Ed 3 Norm sind erfüllt.
Allerdings haben in dem Strahlenmuster der Fig. 2 die äußeren Mittelpunkte M von Lichtpunkten/Lichtspots der gleichen Zeile 16a und 16b einen Abstand zu dem benachbarten Rand der Lichtprojektionsfläche 18 größer als ein Viertel des Detektionsdurchmessers d der Detektionsbereiche" (virtuellen Messbereiche). Somit sind bereits vergleichsweise wenige Teilstrahlen 14 zum vollständigen Abdecken der Lichtprojektionsfläche 18 geeignet.
Fig. 3 zeigt ein mittels einer dritten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster.
Das in Fig. 3 schematisch dargestellte Strahlenmuster hat den ersten
waagrechten/horizontalen Abstand ai zwischen Mittelpunkten M von
benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots der gleichen Zeile 16a oder 16b von Teilstrahlen 16 kleiner als 70 mm, den zweiten senkrechten/vertikalen Abstand a2 zwischen Mittelpunkten M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots von nebeneinander liegenden Zeilen 16a und 16b von Teilstrahlen 16 kleiner als 70 mm und den maximalen Abstand amax zwischen Mittelpunkt M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots kleiner als 100 mm. Keine Fläche mit einem
Durchmesser von mindestens 100 mm der Lichtprojektionsfläche 18 bleibt unabgedeckt unüberwacht, was die Voraussetzungen der IEC 60825-1 Ed 3 Norm erfüllt.
Zusätzlich liegen die äußeren Mittelpunkte M von Lichtpunkten/Lichtspots der gleichen Zeile 16a und 16b der Teilstrahlen 16 auf den senkrecht vertikal ausgerichteten Rändern der Lichtprojektionsfläche 18 und die in vertikaler Richtung äußeren Mittelpunkte M der Lichtpunkten/Lichtspots der Teilstrahlen 16 liegen auf den waagrechl horizontal ausgerichteten Rändern der
Lichtprojektionsfläche 18. Damit ist nicht nur eine seitliche Umgebung der Lichtprojektionsfläche 18, sondern auch eine untere Umgebung und eine obere
Umgebung der Lichtprojektionsfläche 18 bezüglich eines möglichen Eindringens eines Objekts/einer Person überprüfbar. Insbesondere kann ein Annähern eines menschlichen Kopfes an die Lichtprojektionsfläche 18 frühzeitiger erkannt werden.
Fig. 4 zeigt ein mittels einer vierten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster.
Auch das in Fig. 4 schematisch dargestellte Strahlenmuster hat den ersten waagrechten/horizontalen Abstand ai zwischen Mittelpunkten M von
benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots der gleichen Zeile 16a oder 16b von Teilstrahlen 16 kleiner als 70 mm, den zweiten senkrechten/vertikalen Abstand a2 zwischen Mittelpunkten M von benachbarten Lichtpunkten/Lichtspots von nebeneinander liegenden Zeilen 16a und 16b von Teilstrahlen 16 kleiner als 70 mm und den maximalen Abstand amax zwischen Mittelpunkt M von benachbarten
Lichtpunkten/Lichtspots kleiner als 100 mm. Keine Fläche mit einem
Durchmesser von mindestens 100 mm der Lichtprojektionsfläche 18 bleibt unabgedeckt unüberwacht (d.h. I EC 60825-1 Ed 3 Norm erfüllt). Bei dem Strahlenmuster der Fig. 4 bilden die äußeren Teilstrahlen 14 (bzw.
Lichtpunkte/Lichtspots) einen die Lichtprojektionsfläche 18 umgebenden „Lichtrahmen". Damit kann schon während eines Annäherns eines Objekts/einer Person, insbesondere während eines Annäherns eines menschlichen Kopfes, an die Lichtprojektionsfläche 18 reagiert werden, und ein Auftreffen des mindestens einen auf die Lichtprojektionsfläche 18 projizierten Abrasterstrahls auf dem Objekt der Person ist nichl kaum zu befürchten. Des Weiteren kann bei dem Strahlenmuster der Fig. 4 auf das Aussenden der von dem„Lichtrahmen"/den äußeren Teilstrahlen 14 umrahmten inneren Teilstrahlen (zumindest
zwischenzeitlich) verzichtet werden.
Fig. 5 zeigt ein mittels einer fünften Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster.
Auch die mittels der Fig. 5 schematisch wiedergegebene
Objektdetektionsvorrichtung erfüllt die I EC 60825-1 Ed 3 Norm. Die
Objektdetektionsvorrichtung hat mehrere Lichtquellen 10 und eine
Strahlteilereinrichtung 14, mittels welcher jeder der von den Lichtquellen 10 emittierten Lichtstrahlen 12 in jeweils eine (waagrechl horizontal ausgerichtete) Zeile 16a und 16b derart aufspaltbar sind, dass jede der Zeilen 16a und 16b von Teilstrahlen 16 zumindest auf den (waagrechl horizontal ausgerichteten) zugeordneten Projektionsflächenstreifen 18a oder 18b der Lichtprojektionsfläche 18 auftrifft. Die Objektdetektionsvorrichtung wirkt mit einer (nicht dargestellten) Vorrichtung zusammen, welche die Lichtprojektionsfläche 18 mit einem
(einzigen) Abrasterstrahl zeilenartig abrastert abscannt, wobei der Abrasterstrahl pro Zeile der Lichtprojektionsfläche 18 10 is benötigt und auf diese Weise die gesamte Lichtprojektionsfläche 18 innerhalb von 10 ms einmal
abgerastert/abscannt.
Außerdem hat die Objektdetektionsvorrichtung eine (nicht dargestellte)
Steuervorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, jede der Lichtquellen 10 unabhängig von den anderen Lichtquellen 10 so zu aktivieren, dass die jeweilige Lichtquelle 10 nur aktiviert ist kurz bevor und/oder während der die
Lichtprojektionsfläche 18 zeilenartig abrasternde Abrasterstrahl auf den der jeweiligen Lichtquelle 10 zugeordneten Projektionsflächenstreifen 18a oder 18b auftrifft. Auf diese Weise kann Energie eingespart werden.
Fig. 5 zeigt beispielhaft auch die Signale Sf (Trigger forth) und Sb (Trigger back), mit denen die dem Projektionsflächenstreifen 18a zugeordnete Lichtquelle 10 angesteuert wird. Fig. 6 zeigt ein mittels einer sechsten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster.
Die mittels der Fig. 6 schematisch wiedergegebene Objektdetektionsvorrichtung weist eine Anordnung aus mehreren Lichtquellen 10 (z.B. eine Anordnung aus mehreren Lasern) auf, von denen jede je einen Lichtstrahl 12 emittiert, so dass das Strahlenmuster aus den von mehreren Lichtquellen emittierten Lichtstrahlen 12 auf zumindest den Teil der Lichtprojektionsfläche 18 und/oder in zumindest die Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche 13 ausstrahlbar/ausgestrahlt ist. Beispielsweise kann ein mikro-optisches Linsensystem zu Abbilden des
Strahlmusters eingesetzt sein.
In dem Beispiel der Fig. 6 kann jeder der Lichtquellen 10 ein eigener
Projektionsflächenteil 18-i zugeordnet werden. (Beispielhaft ist nur ein
Projektionsflächenteil 18-i in Fig. 6 eingezeichnet. Damit kann jede der
Lichtquellen 10 (unabhängig von den anderen Lichtquellen 10) nur aktiviert sein kurz bevor und/oder während der die Lichtprojektionsfläche 18 zeilenartig abrasternder Abrasterstrahl auf den der jeweiligen Lichtquelle 10 zugeordneten Projektionsflächenteil 18-i auftrifft. Auch mittels dieser Vorgehensweise kann Energie eingespart werden. Fig. 6 zeigt beispielhaft auch die Signale Sf (Trigger forth) und Sb (Trigger back), mit denen die (einzige) dem Projektionsflächenteil 18-i zugeordnete Lichtquelle 10 angesteuert wird.
Fig. 7 zeigt ein mittels einer siebten Ausführungsform der
Objektdetektionsvorrichtung erzeugbares Strahlenmuster.
Die mittels der Fig. 7 schematisch wiedergegebene Objektdetektionsvorrichtung eignet sich gut zum Nachweisen eines Eindringens eines Objekts auf eine Lichtprojektionsfläche 18 im Nahfeldbereich. Dabei sind gezielt Mittelpunkte M von Lichtpunkten/Lichtspots des in Richtung der Lichtprojektionsfläche 18 ausgestrahlten Strahlenmusters auch auf eine Umgebung der
Lichtprojektionsfläche 18 gerichtet. Nur der Mittelpunkte M des mittigen
Lichtpunkts/Lichtspots liegt in der Lichtprojektionsfläche 18. Die Mittelpunkte M der seitlichen Lichtpunkte/Lichtspots liegen auf einer gemeinsamen
(waagrechten/horizontalen) Linie mit dem Mittelpunkt M des mittigen Lichtpunkts/Lichtspots, jedoch außerhalt der Lichtprojektionsfläche 18 mit einem Abstand Δχ zu dem benachbarten (waagrechten/horizontalen) Rand der
Lichtprojektionsfläche 18. Auch die Mittelpunkte M der zwei oberen
Lichtpunkte/Lichtspots und die Mittelpunkte M der zwei unteren
Lichtpunkte/Lichtspots liegen außerhalt der Lichtprojektionsfläche 18 mit einem
Abstand Ay zu dem benachbarten (senkrechten/vertikalen) Rand der
Lichtprojektionsfläche 18. Die Abstände Δχ und Ay sind so gewählt, dass ein in den jeweiligen Lichtpunkl/Lichtspot eindringendes Objekt festgestellt und der die Lichtprojektionsfläche 18 abrasternde Abrasterstrahl in seiner Lichtintensität reduziert oder (zumindest kurzzeitig) unterbrochen ist, bevor das festgestellte
Objekt in die Lichtprojektionsfläche 18 eindringt.
Alle oben beschriebenen Strahlenmuster bilden jeweils ein Muster von fixen
Lichtpunkten/Lichtspots auf der Lichtprojektionsfläche 18 zum Erkennen eines eindringenden Objekts auf Grundlagen der Abstandsmessung. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Abstandsmessung mittels eines die Lichtprojektionsfläche 18 abrasternden Lichtstrahls kann mittels der Verwendung des Musters von fixen Lichtpunkten/Lichtspots auf der Lichtprojektionsfläche 18 ein stärkeres Signal von der Detektionseinrichtung empfangen werden. Außerdem kann mittels der
Verwendung des Musters von fixen Lichtpunkten/Lichtspots auf der
Lichtprojektionsfläche 18 eine größere Stabilität Verlässlichkeit bei der
Objekterkennung erreicht werden.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des
Verfahrens zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche bezüglich eines
Eindringens eines Objekts.
In einem Verfahrensschritt Sl wird ein Strahlenmuster auf zumindest einen Teil der Lichtprojektionsfläche und/oder in zumindest eine Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche ausgestrahlt. Beispielsweise wird mindestens ein von mindestens einer Lichtquelle emittierter Lichtstrahl in mehrere Teilstrahlen derart aufgeteilt, dass das Strahlenmuster aus Teilstrahlen des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle emittierten Lichtstrahls auf zumindest den Teil der Lichtprojektionsfläche und/oder in zumindest die Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche ausgestrahlt wird. Ebenso kann jedoch auch ein Strahlenmuster aus von mehreren Lichtquellen emittierten Lichtstrahlen auf zumindest den Teil der Lichtprojektionsfläche und/oder in zumindest die Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche ausgestrahlt werden. Beispiele für auf diese Weise erzeugbare Strahlenmuster sind oben schon beschrieben.
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird anhand einer Reflexion des ausgestrahlten Strahlenmusters ermittelt, ob ein Objekt in das ausgestrahlte Strahlenmuster eingedrungen ist.
Wird ein Eindringen eines Objektes in das ausgestrahlte Strahlenmuster festgestellt, so wird vorzugsweise noch ein (optionaler) Verfahrensschritt S3 ausgeführt, in welchem eine Lichtintensität mindestens eines auf die Lichtprojektionsfläche projizierten Abrasterstrahls reduziert wird oder die Projektion des mindestens einen Abrasterstrahls auf die Lichtprojektionsfläche zumindest kurzzeitig unterbrochen wird. Auch ein Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens erlaubt deshalb eine Steigerung der Lichtintensität des mindestens einen über die Lichtprojektionsfläche gescannten Abrasterstrahls, ohne dass ein Verletzungsrisiko für ein Auge einer (als Objekt) nicht bemerkten eindringenden Person vorliegt. Damit kann auch das hier beschriebene Verfahren zum Projizieren von kontrastreicheren und/oder helleren Bildern auf die Lichtprojektionsfläche 18 genutzt werden.
Vorzugsweise wird in dem Verfahrensschritt Sl jeder der von mehreren Lichtquellen emittierten Lichtstrahlen in jeweils eine Zeile von Teilstrahlen derart aufgespalten, dass jede der Zeilen von Teilstrahlen zumindest auf einen zugeordneten Projektionsflächenstreifen der Lichtprojektionsfläche auftrifft. In diesem Fall kann jede der Lichtquellen unabhängig von den anderen Lichtquellen so aktiviert werden, dass die jeweilige Lichtquelle nur aktiviert ist kurz bevor und/oder während ein die Lichtprojektionsfläche zeilenartig abrasternder Abrasterstrahl auf den der jeweiligen Lichtquelle zugeordneten Projektionsflächenstreifen auftrifft.

Claims

Ansprüche
1. Objektdetektionsvorrichtung für eine Lichtprojektionsfläche (18) mit: mindestens einer Lichtquelle (10), welche jeweils dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl (12) so zu emittieren, dass ein Strahlenmuster aus von mehreren Lichtquellen (10) emittierten Lichtstrahlen (12) oder aus Teilstrahlen (16) des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle (10) emittierten Lichtstrahls (12) auf zumindest einen Teil der Lichtprojektionsfläche (18) und/oder in zumindest eine Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche (18) ausstrahlbar ist; und einer Detektionseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, anhand einer Reflexion des ausgestrahlten Strahlenmusters ein mögliches Eindringen eines Objekts in das ausgestrahlte Strahlenmuster festzulegen und, gegebenenfalls, ein Objektwarnsignal auszugeben.
2. Objektdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Objektdetektionsvorrichtung zum Zusammenwirken mit einer mindestens einen Abrasterstrahl auf die Lichtprojektionsfläche (18) projizierenden Vorrichtung ausgebildet ist, zumindest indem die Vorrichtung mittels des Objektwarnsignals dazu ansteuerbar ist, eine Lichtintensität des mindestens einen auf die Lichtprojektionsfläche (18) projizierten Abrasterstrahls zu reduzieren oder die Projektion des mindestens einen Abrasterstrahls auf die Lichtprojektionsfläche (18) zumindest kurzzeitig zu unterbrechen.
3. Objektdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Objektdetektionsvorrichtung eine Strahlteilereinrichtung (14) aufweist, mittels welcher der mindestens eine von der mindestens einen Lichtquelle (10) emittierte Lichtstrahl (12) in mehrere Teilstrahlen (16) so aufteilbar ist, dass das Strahlenmuster aus Teilstrahlen (16) auf zumindest den Teil der Lichtprojektionsfläche (18) und/oder in zumindest die Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche (18) ausstrahlbar ist.
4. Objektdetektionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Strahlteilereinrichtung (14) mindestens ein diffraktives optisches Element und/oder mindestens ein holographisches Element umfasst.
5. Objektdetektionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das mindestens eine diffraktive optische Element ein Prisma und/oder ein optisches Gitter ist.
6. Objektdetektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Objektdetektionsvorrichtung mehrere Lichtquellen (10) umfasst, und wobei die Strahlteilereinrichtung (14) dazu ausgelegt ist, jeden der von den Lichtquellen (10) emittierten Lichtstrahlen (12) in jeweils eine Zeile (16a, 16b) von Teilstrahlen (16) derart aufzuspalten, dass jede der Zeilen (16a, 16b) von Teilstrahlen (16) zumindest auf einen zugeordneten Projektionsflächenstreifen (18a, 18b) der Lichtprojektionsfläche (18) auftrifft.
7. Objektdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Objektdetektionsvorrichtung eine Steuervorrichtung umfasst, welche dazu ausgelegt ist, jede der Lichtquellen (10) unabhängig von den anderen Lichtquellen (10) so zu aktivieren, dass die jeweilige Lichtquelle (10) nur aktiviert ist kurz bevor und/oder während ein die Lichtprojektionsfläche (18) zeilenartig abrasternder Abrasterstrahl auf den der jeweiligen Lichtquelle (10) zugeordneten Projektionsflächenstreifen (18a, 18b) auftrifft.
8. Vorrichtung, welche zum Projizieren mindestens eines Abrasterstrahls auf die Lichtprojektionsfläche (18) ausgelegt ist, mit einer Objektdetektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung ein Projektor, ein Bildprojektor oder eine optische Abrastervorrichtung ist.
10. Verfahren zum Überwachen einer Lichtprojektionsfläche (18) bezügliche eines Eindringens eines Objekts mit den Schritten: Ausstrahlen eines Strahlenmusters auf zumindest einen Teil der Lichtprojektionsfläche (18) und/oder in zumindest eine Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche (18) (Sl); und
Ermitteln anhand einer Reflexion des ausgestrahlten Strahlenmusters, ob ein Objekt in das ausgestrahlte Strahlenmuster eingedrungen ist (S2).
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei mindestens ein von mindestens einer Lichtquelle (10) emittierter Lichtstrahl (12) in mehrere Teilstrahlen (16) derart aufgeteilt wird, dass das Strahlenmuster aus Teilstrahlen (16) des mindestens einen von der mindestens einen Lichtquelle (10) emittierten Lichtstrahls (12) auf zumindest den Teil der Lichtprojektionsfläche (18) und/oder in zumindest die Teilumgebung der Lichtprojektionsfläche (18) ausgestrahlt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei jeder der von mehreren Lichtquellen (10) emittierten Lichtstrahlen (12) in jeweils eine Zeile (16a, 16b) von Teilstrahlen (16) derart aufgespalten wird, dass jede der Zeilen (16a, 16b) von Teilstrahlen (16) zumindest auf einen zugeordneten Projektionsflächenstreifen (18a, 18b) der Lichtprojektionsfläche (18) auftrifft.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei jede der Lichtquellen (10) unabhängig von den anderen Lichtquellen (10) so aktiviert wird, dass die jeweilige Lichtquelle (10) nur aktiviert ist kurz bevor und/oder während ein die Lichtprojektionsfläche (18) zeilenartig abrasternder Abrasterstrahl auf den der jeweiligen Lichtquelle (10) zugeordneten Projektionsflächenstreifen (18a, 18b) auftrifft.
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