专利名称：基于自混合干涉的激光传感器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量到目标的距离和/或目标的速度的系统和方法。本发明 进一步涉及这种系统的用途。
背景技术：
在US 2007/0058157A1中，公开了一种用于测量目标的速度的系统。该系统包括 激光设备、检测器和信号处理器。该激光设备产生调频的激光束，其中该调频的激光束分 离成至少两个激光束，其中包括一个分离束的反射束指向目标并从该目标反射。该检测器 检测反射束和包含另一个分离束的参考束的组合，其中该反射束和参考束具有不等的延迟 (delay)。该信号处理器通过使用调制频率的多普勒频移谐波而从所述组合束获得速度信 息。所公开的传感器模块的动态范围和柔性是一个问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量目标的速度和/或目标的距离的改进的传感 器模块。该目的是借助于用于测量到目标的距离和/或目标的速度的传感器模块实现的， 该传感器模块包括至少一个用于发射激光的激光源、至少一个适于检测经调制的激光的检 测器和至少一个控制元件，该控制元件适于改变所述激光的焦点和/或所述激光的强度和 /或所述激光的方向。所述检测器可以是本领域技术人员公知的例如具有分束器、镜子和光电二极管的 经典干涉仪。所述激光的调制可以是反射激光的多普勒频移导致的，反射激光的多普勒频 移归因于干涉由激光源发射的激光的目标的移动。所述光电二极管可以将经调制的激光的 光学信号转换为电信号，该电信号可以借助于检测器或控制元件来分析，并且依赖于该结 果，由例如激光二极管的激光源发射的激光可以借助于所述控制元件来改变。所述激光源 可以例如以受控的方式相对于参考轴倾斜并且该倾斜角被监视。激光源的倾斜可以导致目 标的平行于激光的速度分量发生变化。已知的相对于参考轴的倾斜角与平行于激光的速度 分量的组合可以使得能够确定目标的平行于参考轴的速度分量。由于多普勒频移和所得到 的可以被所述光电二极管检测的激光的频率调制与目标的平行于由激光源发射的激光束 的速度分量成比例这个事实，激光源的受控倾斜可以使得能够增加可被所述传感器模块检 测到的速度的范围。依赖于所述倾斜角，激光的相同的调制频率可以表示目标的平行于参 考轴的不同速度。可能有利的是，将激光源与透镜结合以便将所发射的激光聚焦在目标上。 所述传感器模块可以包括用于激光源的驱动电路或多个驱动电路、所述检测器和/或所述 控制元件。而且，可以将一个或多个电源(例如电池)添加到所述传感器模块。所述激光强度的变化是指排除激光源的脉冲驱动的不同于零强度的强度之间的 变化。而且，所述变化可以是连续的或不连续的。作为经典干涉仪方法(approach)的可替代方案，所述检测器可以检测激光源中
4谐振激光的调制。激光源中的激光的所述调制可以通过再次进入激光源的目标反射的激 光引起。所述效果被本领域技术人员称为自混合干涉(SMI)。依赖于激光源的电驱动方 案，可以检测目标的距离和/或速度。所述检测器可以是光电二极管并且所述激光源可 以是激光二极管，例如侧面发射激光二极管、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)或垂直扩展 (extended)腔表面发射激光器(VECSEL)。VCSEL或VECSEL尤其允许借助于半导体工艺将 光电二极管和激光二极管集成在一个设备中。关于借助于自混合干涉检测速度的细节可以 例如在WO 02/37410A1的图2到图7以及相关说明中找到。在根据本发明的另一个实施例中，所述控制元件包括光学元件并且该光学元件位 于目标与激光源之间。激光的强度可以例如借助于激光源与目标之间的可变光学衰减器来 改变，这可以通过防止由目标反射的激光的高强度导致的非线性而提高检测到的激光调制 的信噪比。可替换地或此外，激光的焦点可以借助于可变焦透镜来改变，与具有固定焦距的 透镜的传感器模块相比，这可以增加传感器模块的检测范围。而且，所述激光可以借助于激 光源与目标之间的可移动镜子而相对于参考轴倾斜，这可以增加那些如上所述可结合激光 源自身的倾斜而检测的速度范围。在根据本发明的另一个实施例中，所述传感器模块包括至少两个激光源和至少两 个检测器，并且所述激光源适于朝基本相同的方向发射激光。所述激光源适于朝基本相同 的方向发射激光意味着所述激光源被平行对准，以便朝同一方向发射激光。在发射之后，由 不同激光源发射的激光可以例如借助于控制元件来操纵，从而导致偏离激光的发射方向， 由此对于不同的激光源来说，与激光发射的方向的偏离可以是不同的。每个激光源可以具 有专用检测器，该专用检测器仅仅检测由其所属(belonging)激光源发射的激光的调制。 所述激光源和检测器可以例如是通过半导体工艺制造的集成SMI传感器。可以借助于控制 元件在激光的焦点和/或激光的强度和/或激光的方向方面不同地改变至少两个不同激光 源的激光。后者可以例如借助于被提供用于至少两个或所有集成在传感器模块中的激光源 的光学衰减器、可变焦透镜或可移动镜子来完成。可替代地，可以使用无源光学元件以便不 同地改变或操纵由激光源发射的激光。这可以例如借助于弯曲的镜子来完成，该弯曲的镜 子依赖于该镜子上由一个激光源发射的激光击中该镜子所处的点反射所述激光。使用激光 源和检测器的阵列可以使得能够改变相对于参考轴的倾斜角，而无需移动部件。而且，可以 使用具有不同焦距的透镜以便改变激光源阵列中激光源的焦点。可替代地或与透镜和/或 镜子结合，所述无源光学元件可以是光学衰减器。例如与第一激光源和第一检测器相结合 地使用具有第一光学衰减的第一光学衰减器以及与第二激光源和第二检测器相结合地使 用具有不同于第一光学衰减的第二光学衰减的第二光学衰减器可以简化所述传感器模块。 所述不同的激光源可被并行驱动或所述激光源可以通过使用合适的电驱动电路而被顺序 地驱动。顺序地(相继地)驱动不同的激光源可以降低所述电子电路的复杂性。与激光源 和检测器阵列(三个、四个、五个或更多激光源和检测器)相结合地使用无源光学元件可以 实现柔性的、节省成本的且可靠的传感器模块。在根据本发明的另一个实施例中，第一检测器的检测范围与至少一个第二检测器 的检测范围重叠。所述检测范围可以是可被一个定义的检测器(结合其所属激光源和光学 元件或(respectively)其所属的光学元件的部件)检测的到目标的距离或目标的速度的 范围。这意味着，第一检测器可以能够检测lm/s和lOm/s之间的速度，并且第二检测器可以
5能够检测3m/s和30m/s之间的速度。3m/s和10m/S之间检测的重叠范围可以用于通过借 助于分析器比较由第一检测器检测到的经调制的激光的检测产生的第一测量信号与由第 二检测器检测到的经调制的激光的检测的产生的第二测量信号来检验所述第一测量信号。 借助于第一检测器检测的例如7. 6m/s的速度测量可以与第二检测器的速度测量相比并且 由第二检测器的速度测量验证。具有检测器和其所属激光源的阵列，不止一个检测器可以 用于验证一个定义的检测器的测量结果。在本发明的另一个实施例中，所述传感器模块进一步包括计算单元和接口，该计 算单元(例如处理器、ASIC等)被设置以基于由至少一个检测器检测到的经调制的激光的 检测的测量信号计算目标的距离和/或速度数据，并且所述接口被设置以将目标的距离和 /或速度数据进行传输以供进一步处理。进一步处理包括在显示器上显示所述距离和/或 速度数据或者将距离和/或速度数据传输到其他(多个)系统。一种包括根据本发明的传感器模块的系统可以在汽车应用中用作驾驶员信息系 统和刹车辅助系统。而且，它可以用在选自下组的一个应用中-汽车驾驶员信息；-测量生产装备的部件的速度；-测量生产中货物的速度；-铁路应用-飞机应用和-安全应用。本发明的另一个目的是提供一种用于测量目标的速度和/或目标的距离的改进 的方法。该目的是借助于一种用于测量到目标的距离和/或目标的速度的方法实现的，该 方法包括以下步骤-借助于至少一个激光源发射激光；-借助于至少一个控制元件改变激光的焦点和/或激光的强度和/或激光的方向， 以及-借助于至少一个检测器检测经调制的激光。与用于每个激光源的一个专用检测器和充当控制元件的无源光学元件相结合地 使用两个、三个、四个激光源或甚至激光源的阵列可以产生用于测量目标的速度和/或目 标的距离的高度可靠的方法。下面将描述可以结合在一起的且可与任何方面相结合的附加特征。其他优点、特 别是超越其他现有技术的优点对于本领域技术人员是清楚的。在不脱离本发明的权利要求 的情况下可以进行许多变形和修改。因此，应当清楚理解，本发明的形式仅仅是说明性的并 且其意图不是限制本发明的范围。


将参照附图更详细地解释本发明，其中相同的附图标记指示相似的部件，且在附 图中图1示出包括VCSEL的VECSEL和集成的光电二极管的示意图。
图2示出根据本发明的具有用作控制元件的自动聚焦透镜的第一实施例的示意 图。图3示出根据本发明的具有用作控制元件的可移动镜子的第二实施例的示意图。图4示出根据本发明的具有用作控制元件的可调适衰减器的第三实施例的示意 图。图5示出根据本发明的具有激光源阵列的第四实施例的示意图。图6示出根据本发明的具有两个激光源和用作控制元件的光学衰减器的第五实 施例的示意图。图7示出根据本发明的具有激光源阵列和用作控制元件的透镜布置的第六实施 例的示意图。
具体实施例方式图1示出在根据本发明的传感器模块中可以用作激光源100的VECSEL以及可以 用作检测器200的集成的光电二极管。VECSEL包括VCSEL层结构9并且由嵌在形成激光器 内腔的两个分布布拉格反射器(DBR) 2、4之间的电泵浦(pump)增益介质3 (嵌在GaAs中的 InGaAs量子阱(quantum well))形成。下面的DBR4对于激射波长具有高反射性(反射率 优选地> 99. 5% )，而上面的DBR2具有较小的反射率，以便允许从外部腔反馈。所述DBR 之一是P-掺杂的，而另一个是η-掺杂的，从而实现到增益区域中的高效的电流馈入。在该 实例中，下面的具有较高反射率的DBR4是ρ-掺杂的，而上面的DBR2是η-掺杂的。然而， 原则上以相反顺序掺杂也是可能的。用于电流注入到增益介质3中的操作电流由连接到用 于及时调制注入电流的控制单元(未示出)的合适的电源(未示出)提供。利用该电流调 制实现了用于获得期望的距离或速度信息的所发射激光辐射7的频移。合适的电流形状 (current shape)经由n-DBR和ρ-DBR电接触(图中未示出)被馈入到增益区域中。附接 到下面的DBR4的后侧的光电二极管测量从高反射性p-DBR镜子4泄漏的少量辐射，并且因 此监视来自目标(图中未示出)的向后散射光8对激光的影响，可以从中提取关于目标对 象的距离或速度的信息。VCSEL层结构9生长在适当的光学透明衬底1上。该衬底上的这 种层结构可以以用于VCSEL芯片的低成本生产工艺生产。因此，所述光电二极管附接到这 种芯片的后侧。所述外部腔由放置并调节在上面的DBR2之上适当距离处的激光镜5形成。 具有适当小带宽IR反射属性的窄带体布拉格光栅(VBG)可以形成该激光镜5或例如金属 或电介质涂覆的镜子。所述增益介质以不允许内部激光腔系统超过激光阈值但需要外部腔 (即外部镜子5)的反馈以实现激射的水平电泵浦。这样，所发射的激光辐射7的属性由外部 激光腔而不是VCSEL芯片上的短内部腔确定。因此，所发射的激光辐射7的发散角也减小， 并且与纯基于VCSEL的传感器相比，所述模式质量得以增强。因此，所述激光可以更好地聚 焦在目标对象上，并且感测应用所需的进入激光腔的反馈8 (从目标对象向后散射的辐射) 得以改进。然而，没有镜子5和对于激射波长具有高反射性(反射率优选地> 99. 5% )的 上面的DBR 2和下面的DBR4这两者的简单VCSEL也可以用作根据本发明的传感器模块中 的激光源。图2示出根据本发明的传感器模块10的第一实施例的示意图。激光源100 (在该 情况下，VCSEL)连接到驱动电路(未示出)和电源(未示出)。由VCSEL发射的激光通过
7包含具有也都连接到电源(未示出)的可变焦透镜和控制电路的控制元件400。在通过可 变焦透镜之后，所述激光击中目标50并且所述激光的一部分被目标50反射，再次通过自动 聚焦透镜并再次进入VCSEL的激光腔，从而导致激光腔中激光的调制。激光腔中的激光的 调制由作为附接到VCSEL的光电二极管的检测器200检测，如上所讨论。归因于激光腔中 激光的调制借助于光电二极管生成的电信号包括用于确定例如目标50的速度的信息。所 述信息可以由计算机处理并且可以借助于显示器向用户显示。而且，所述信息在该实施例 中被用于经由控制电路向可变焦透镜给出反馈。依赖于由光电二极管所提供的电信号，所 述可变焦透镜的焦距可被改变以便改进电信号的质量，从而扩大所述传感器模块的检测范 围。可替代地，可变焦透镜可以是与由光电二极管提供的电信号无关的自动聚焦透镜。图3中描绘了根据本发明的传感器模块的第二实施例的示意图。附接到检测器 200的激光源100发射可以借助于透镜(未示出)而被聚焦的激光。由激光源100发射的 激光击中控制元件400，其中控制元件400包括可控镜子、控制电路(未示出)和电机(未 示出)，以使镜子如图3中箭头所示地相对于由激光源100发射的激光在击中可控镜子之 前限定的参考轴150而倾斜。依赖于可控镜子相对于参考轴150的倾斜角，由可控镜子引 发偏转的激光与目标50的表面之间的入射角α变化。所述经偏转的激光至少部分地借助 于目标50而被反射，再次通过可控镜子而被偏转并且再次进入激光源100的激光腔，从而 导致被检测器200检测的激光腔中激光的调制。所述传感器模块可以集成在在街上(目标 50)以速度Vtl驱动的车辆中。依赖于入射角α，平行于由可控镜子偏转的激光的速度分量 变化为Va =V0*cos(a)o入射角α可以以这样的方式选择使得激光腔中经调制的激光 的调制频率最佳地适合连接到检测器200的并且评估由检测器200提供的电子信号的计算 单元(未示出)。结果，该计算单元可以相当简单，因为激光腔中的激光的调制频率的带宽 可以通过根据车辆速度借助于可控镜子选择入射角α来限制。可控镜子与计算单元之间 的反馈回路可以用于进一步优化由所述传感器模块测量的测量结果的质量。可替代地，所 述可控镜子可以与用于测量车辆速度的常规系统电耦合。在图4中，示出根据本发明的传感器模块的第三实施例的示意图。附接到检测器 200的激光源100发射可以借助于透镜(未示出)而聚焦的激光。由激光源100发射的激 光击中控制元件400，其中控制元件400包括可控光学衰减器和控制电路(未示出)。所述 激光至少部分地借助于目标50而被反射，再次通过可控光学衰减器并且再次进入激光源 100的激光腔，从而导致被检测器200检测的激光腔中激光的调制。计算单元(未示出)可 以连接到检测器200，从而评估由检测器200提供的电子信号。所述可控光学衰减器可以用 于通过控制再次进入激光腔的激光的量来优化所述传感器模块的信噪比。所述用于控制的 控制信号可以借助于单独的光电二极管或借助于由计算单元提供的反馈信号而被提供。图5示出根据本发明的传感器模块的第四实施例的示意图。在该实施例中，组合 了激光源lOO(VCSEL)的阵列。控制元件400包括无源光学元件，如微透镜401和弯曲的镜 子402。由激光源100发射的激光被微透镜401准直并且进一步被镜子402聚焦到相对于 目标50(即道路)的不同方向上。弯曲的镜子402的曲率以这样的方式选择覆盖感兴趣 的角度范围。单独的微透镜401的焦距和/或位置以这样的方式选择对于不同角度具有 相似的聚焦条件，即以入射角h击中所述道路的平直射线121与以入射角a2(a2> Ci1) 击中道路的陡峭射线111相比具有到达公路的更长的路程。微透镜401的不同位置产生到焦距的不同距离。单独的微透镜401的不同焦距也是这样。目标50向后散射一定量的光， 这些光借助于弯曲的镜子402和微透镜401而被聚焦到激光源100的激光腔中。反馈的量 确定了激光功率，利用检测器200在VCSEL的背侧上监视该激光功率，检测器是与激光源 100集成的光电二极管。所述单独的信号被放大并且所述频谱借助于与光电二极管连接的 计算单元500来分析。分析器600比较计算单元500的不同结果。在最简单的情况下，这 可以通过仅接受具有适当频率的信号的带通(band-pass)完成。知道信号所来自的传感器 以及进而入射角，可以反向计算如上面结合图3所讨论的在地面上的真实速度。该结果经 由接口 610传输到汽车管理系统或显示器，其通知驾驶员。另外，可以使用存储器620，其存 储来自多个在前测量的速度。知道所述速度仅连续且没有较大跳跃地变化，可以推断在前 测量并且推导出“预期速度”。这可以用于选择最可能给出良好结果的两个传感器并且因此 进一步降低数据处理的复杂性。此外，所述预期速度且因此频率可以用于电气地生成与测量的信号混合的频率。 借助于该方法，可以减小必须被分析的信号的带宽。随后仅仅测量速度差。应当注意，没 有丢失精确性，因为预期速度与真实速度之间的差被测量，这给出了正确的结果。该方法 仍然优于试图对测量的加速度值积分(integrate)的任何方法。该方法也提供了一些冗余 (redundancy)。如果所述传感器之一没有工作(例如被防碍(obstructed))，则第二最佳信 号仍然比没有要好。该设置使得它自己适应速度的较大变化。确保了良好的信号总是可获得的。在实 践中激光源100和检测器200的增加(multiplication)非常简单并且所述测量变得非常 具有鲁棒性。激光源100和检测器200的增加比非常宽带放大和信号分析电子设备节省成 本得多。具有集成的微光学器件的VCSEL阵列也非常小(大约Imm)，因此产生了极端紧凑 的传感器模块。图6示出根据本发明的传感器模块的第五实施例的示意图。在该实施例中，结合 了两个激光源100 (VCSEL)。控制元件400包括透镜401和光学衰减器403。VCSEL经由将 激光聚焦在移动目标50 (例如道路)上的透镜而发射。所述道路向后散射一定量的激光， 该激光被透镜聚焦到相应的激光腔中。反馈的量确定了激光功率，利用作为检测器200的 一部分的光电二极管在VCSEL的背侧上监视该激光功率。所述信号被放大并且所述频谱借 助于检测器200而被分析。光学衰减器403使VCSEL之一的离开束和到来束衰减，即所述 效果被平方。在实践中，将存在两个以上的通道。所述ND滤波器可以在单独传感器之间分 级地(in a stage)设置(例如1:2:4:8)。由单个VCSEL发射的激光可以在沿线连续的位 置处聚焦在道路上。在实践中，VCSEL之间的距离将相对较小(< 1mm)。如果希望，透镜 401也可以是微透镜，其正好将束准直为平行束，并且用于所有激光元件一起的附加大透镜 用于将它们确切地聚焦在相同位置上。分析器600比较检测器200的不同结果。分析更高谐波的贡献(附图示出在衰减 情况下不那么高的谐波)以及噪声水平上第一峰的高度并且选择最佳测量。该结果经由接 口 610传输到例如汽车管理系统或显示器，其通知驾驶员。所述方法也给出了关于信号反 馈和质量的指示。该信息可以用于可靠性指示或用作关于道路表面的信息(一个极端的实 例是沿着虚白线强烈变化的反馈)。所述方法还提供了一些冗余。如果激光源100或检测器200之一不工作(例如被
9妨碍)，则可以使用第二最佳信噪。该设置使得其本身适于改变反馈条件(如，改变道路表面)。确保了良好的信号总 是可获得的。激光源100和检测器200的增加在实践中非常简单并且所述测量变得非常具 有鲁棒性。图7示出根据本发明的传感器模块的第六实施例的示意图。在该实施例中，结合 了激光源lOO(VCSEL)阵列。控制元件400包括无源光学元件，如微透镜401a和普通透 镜401b。由VCSEL发射的激光被微透镜401a准直并且被普通透镜401b聚焦到不同焦距 (foci)710、720、730、740、750、760。微透镜401a的不同位置产生了到所述焦距的不同距 离。单独的微透镜401a的不同焦距也是如此。目标(未示出)例如道路的表面向后散射 一定量激光，该激光被微透镜401a和普通透镜401b聚焦到VCSEL的激光腔中。反馈的量 确定了激光功率，利用用作与激光源100集成的检测器200的光电二极管在VCSEL的背侧 上监视该激光功率。所述单独的信号被放大并且所述频谱借助于与光电二极管连接的计算 单元500来分析。可替代地，一个计算单元500可以连接到并行开关的所有光电二极管以 降低成本。分析器600比较不同计算单元500的不同结果。借助于分析器600比较噪声水 平上拍频峰的高度与峰宽度并且选择最佳测量。如果所述传感器模块集成在汽车上，则该 结果经由接口 610传输到车辆管理系统或显示器，其通知驾驶员。在可替代途径中，所述激 光二极管和所述光电二极管可以相继地(顺序地)被开关，这可以减少计算单元500和分 析器600的成本，因为所述结果可以通过计算单元相继地推导出。所述激光二极管的开关 可以例如由计算单元500通过遵循固定方案发起。在可替代实施例中，激光二极管和光电 二极管的开关可以借助于计算单元500的结果来触发，这意味着激光二极管和相应的光电 二极管的子集被接通，由此相对于由计算单元500提供的在前测量的结果(在噪声水平上 最佳频率峰值的高度)的质量来选择激光二极管和相应光电二极管的该子集，以便改进所 述测量的时间覆盖范围。同样可以借助于根据本实施例的传感器模块检测道路与传感器之间的可以以不 同速度移动的干扰对象。一个实例是雨水或来自街道的水。非聚焦(unfocussed)的测量 设置将产生若干不同的速度。一种自动聚焦系统很可能失败。由于控制元件400相对于单 个激光源的不同聚焦，所提出的发明将针对具有集成检测器200的激光源100产生不同的 速度。这使得对于分析器600来说决定哪个速度属于道路表面且不属于雨变得简单。还存 在关于可获得的干扰对象的速度和数量的附加信息。根据本发明的实施例还可以用于推导关于汽车载荷和驱动条件的信息，同样也可 以确定到道路的距离。所述方法还提供了一些冗余。如果所述传感器之一不工作(例如被妨碍)，则可以 使用第二最佳信号。可替代地，检测800的重叠范围可以用于控制由不同检测器200生成 的测量信号。该设置使其本身适于改变到对象的距离。确保了良好的信号总是可获得的。激光 源100和检测器200的增加在实践中非常简单并且所述测量变得非常具有鲁棒性。将借助于特定实施例并参照特定附图描述本发明，但是这不应当以限制性的意义 来解释，因为本发明仅仅由所附权利要求来限定。权利要求中的任何附图标记不应当被解 释为限制其范围。所描述的附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目
10的，一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例绘制。在本说明书和权利要求中使用术语“包 括”的地方，不排除其他元件或步骤。当涉及单数名词时，使用不定冠词或定冠词(例如“一” 或“该”)的地方，这包括多个该名词，除非另外地特别说明。而且，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三及类似术语用于在相似的元件 之间进行区分，并且不一定用于描述顺次的或时间的顺序。应当理解，如此使用的术语在适 当情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施例能够以本文没有描述或示出的其 他顺序操作。另外，说明书和权利要求中的术语顶部、底部、第一、第二等等用于描述的目的而 不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，并且本文 所描述的本发明的实施例能够以本文没有描述或示出的其他取向操作。本领域技术人员在实践要求保护的本发明时通过研究附图、公开和所附权利要求 书，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变形。
1权利要求
用于测量到目标的距离和/或目标(50)的速度的传感器模块(1)，该传感器模块(1)包括至少一个用于发射激光的激光源(100)、至少一个适于检测经调制的激光的检测器(200)和至少一个控制元件(400)，该控制元件(400)适于改变所述激光的焦点和/或所述激光的强度和/或所述激光的方向。
2.根据权利要求1的传感器模块，其中所述检测器(200)适于检测所述激光源(100) 中谐振激光的调制，所述激光源(100)中的激光的所述调制由再次进入所述激光源(100) 的反射的激光引起。
3.根据权利要求1或2的传感器模块，其中控制元件(400)包括光学元件并且该光学 元件位于所述目标(50)与激光源(100)之间。
4.根据权利要求1、2或3的传感器模块，所述传感器模块包括至少两个激光源(100) 和至少两个检测器(200)，并且所述激光源(100)适于朝基本相同的方向发射激光。
5.根据权利要求4的传感器模块，其中所述控制元件(400)适于不同地改变由至少两 个激光源(100)发射的激光的焦点和/或激光的强度和/或激光的方向。
6.根据权利要求5的传感器模块，其中所述控制元件(400)包括至少一个无源光学元 件(401，402，403)。
7.根据权利要求6的传感器模块，其中所述无源光学元件是透镜(401，401a，401b)或 镜子(402)或光学衰减器(403)。
8.根据权利要求4、5或6的传感器模块，其中第一检测器的检测范围(710，720，730， 740，750，760)与至少一个第二检测器的检测范围重叠。
9.根据权利要求8的传感器模块，所述传感器模块进一步包括分析器(600)，该分析器 (600)设置成通过比较由第一检测器(200)检测到的经调制的激光的检测产生的第一测量 信号与由第二检测器(200)检测到的经调制的激光的检测的产生的第二测量信号来检验 所述第一测量信号。
10.根据前述权利要求中任一项的传感器模块，所述传感器模块进一步包括计算单元 (500)和接口(610)，该计算单元(500)被设置成基于由至少一个检测器(200)检测的经调 制激光的检测产生的测量信号确定目标(50)的距离和/或速度数据，并且所述接口(610) 被设置成将目标的距离和/或速度数据进行传输以供进一步处理。
11.一种包括根据前述权利要求中任一项的传感器模块的系统，该系统被用在选自下 组的至少一个应用中-汽车安全；-汽车驾驶员信息；-测量生产装备的部件的速度；-测量生产中货物的速度；-铁路应用-飞机应用和-安全应用。
12.一种用于测量到目标的距离和/或目标的速度的方法，该方法包括步骤 -借助于至少一个激光源(100)发射激光；-借助于至少一个控制元件(400)改变激光的焦点和/或激光的强度和/或激光的方向；-借助于至少一个检测器(200)检测经调制的激光。
全文摘要
一种用于测量到目标的距离和/或目标(50)的速度的传感器模块(1)，该传感器模块(1)包括至少一个激光源(100)、至少一个适于检测经调制激光的检测器(200)和至少一个控制元件，该控制元件(400)适于改变所述激光的焦点和/或所述激光的强度和/或所述激光的方向。通过有源光学设备(如可变焦透镜或可控衰减器)或无源光学元件与激光源(100)和检测器(200)的阵列的组合控制由激光源(100)发射的激光实现了柔性的和具有鲁棒性的传感器模块。
文档编号G01S17/58GK101910867SQ200980102445
公开日2010年12月8日 申请日期2009年1月12日 优先权日2008年1月16日
发明者A·M·范德利, H·莫恩克, M·F·C·谢曼, M·卡派, M·韩, S·施万 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司