用于实现探测功能的设备以及用于运行这种设备的方法技术

提出一种用于实现探测功能的设备以及一种用于运行这种设备的方法，所述设备包括至少一个扫描模块(1)、探测模块(2)和分析处理装置(22)，其中，所述探测模块(2)能够与所述扫描模块(1)在空间上远离地运行。所述扫描模块(1)包括：用于产生至少一个探测激光射束(L)的至少一个第一激光源(11)；用于所述至少一个探测激光射束(L)的偏转装置(12)；用于操控所述第一激光源(11)和所述偏转装置(12)的控制装置(13)，使得所述探测激光射束(L)能够以预给定的扫描模式运动。所述探测模块(2)包括至少一个光探测器(21)，借助所述光探测器能够检测所述至少一个探测激光射束(L)在光路中的对象(O)上反射的光，并且能够将所述反射光转换为接收信号。用于所述探测激光射束(L)的第一激光源(11)能够如此操控，使得根据所述探测激光射束(L)的偏转来调制所述探测激光射束，并且以这种方式给所述探测激光射束设置同步标记。所述分析处理装置(22)设计用于在所述接收信号中识别同步标记，并且基于所述同步标记使所述接收信号与所述探测激光射束(L)的偏转同步。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于实现探测功能的设备以及用于运行这种设备的方法
本专利技术涉及一种用于实现探测功能的设备以及一种用于运行这种设备的方法。在此提到的设备包括至少一个扫描模块、探测模块和分析处理装置，其中，探测模块能够与扫描模块在空间上远离地运行。扫描模块包括：至少一个第一激光源，其用于产生至少一个探测激光射束；用于至少一个探测激光射束的偏转装置；以及控制装置，其用于操控所述至少一个第一激光源和所述偏转装置，使得至少一个探测激光射束以预给定的扫描模式运动。探测模块包括至少一个光探测器，借助该光探测器能够检测至少一个探测激光射束在光路中的对象上反射的光，并且能够将所述光转换为接收信号。在此提到的本专利技术的探测功能可以用于不同的应用——例如用于读取条形码、或者也可以用于识别扫描区域中的对象的其他定义的光学特征。另一重要应用领域是(例如在手势识别的范畴内)实现交互功能——即探测对象、必要时探测对象在探测激光射束的光路中的运动。
技术介绍
在WO2015/185247A1中描述一种具有交互功能的扫描式激光投影仪，该扫描式激光投影仪由用于图像产生的投影仪模块和交互模块构成。这两个模块可以远程地(abgesetzt)、即在空间上彼此远离地运行。在本专利技术的意义上，投影仪模块充当扫描模块，其方式是：投影仪模块包括用于图像产生和交互功能的激光源，并且该投影仪模块包括用于由激光源产生的激光射束的偏转装置。投影仪模块还包括控制装置，该控制装置用于根据待投影的图像信息来操控激光源和偏转装置。使用红外激光器来实现交互功能，而使用可见光谱中的激光源用于图像产生。使红外激光射束(在此充当探测激光射束)与用于图像产生的激光射束一起在图像区域上以预给定的扫描模式运动。在本专利技术的意义上，WO2015/185247A1中描述的激光投影仪的交互模块充当探测模块。交互模块包括光电二极管作为光探测器，该光电二极管将所反射的红外激光转换为光电流作为接收信号。通过分析处理该接收信号可以求取对象是否位于红外激光的光路中。如果接收信号与扫描模块的扫描过程同步，则也可以在扫描模式中定位这种所探测的对象，因为能够将接收信号可靠地分配给扫描模式中的定义位置。同步的前提条件是尽可能准确地了解扫描过程、尤其发送时钟和扫描模式。因为发送时钟基本上由偏转装置的机械特性共同决定，所以发送时钟可能会经受一定的波动，这主要归因于环境影响(例如温度波动、湿度波动和压力波动)。因此，在连续的运行中接收信号必须一直反复与发送信号(即与探测激光射束)同步。然而，发送时钟仅相对缓慢且略微地发生变化，使得对于大多数应用情况而言，以定期的时间间隔来重复该同步就是足够的。在同步过程之间的时间间隔中，可以简单地通过对发送时钟进行计数来将接收信号分配给发送信号并且因此分配给扫描模式中的相应位置。如果扫描过程例如以具有定义像素数的行或列逐帧进行，并且如果已知帧率、行频率或列频率以及每行或每列的像素数，则可以通过对发送时钟进行计数来求取各个同步过程之间的扫描过程的帧开始和行开始，并将该帧开始和行开始分配给接收信号。在WO2015/185247A1中提出，借助垂直同步数据信号和水平同步数据信号进行所述同步。在投影过程期间专门产生这些同步数据信号，并且通过为此设置的通信接口将所述同步信号传输给交互模块。实际上，投影仪模块(或扫描模块)与交互模块(或探测模块)为此通过线缆连接。这种线缆连接明显地限制了已知设备的使用可能性。
技术实现思路
借助本专利技术提出如下措施：该措施能够实现在此提到类型的设备的扫描模块的扫描过程与探测模块的接收信号的可靠同步，使得扫描模块和探测模块可以在空间上彼此分离地(即远程地)运行。根据本专利技术，这通过如下方式实现：用于所述探测激光射束的第一激光源能够如此操控，使得根据探测激光射束的偏转对探测激光射束进行调制，并且以这种方式给探测激光射束设置同步标记；分析处理单元设计用于在接收信号中识别这些同步标记，并且基于这些同步标记来使接收信号与探测激光射束的偏转同步。因此，根据本专利技术的同步基于探测激光射束(即用于探测功能的激光源)的调制。在此，探测激光射束自身施加有同步标记，使得将同步标记与激光一起从扫描模块传输至探测模块。因此，在此不需要如现有技术中所述的附加同步数据信号，并且也不需要专门的数据传输线路或通信接口。相反地，根据本专利技术的同步方法使用无论如何都存在的硬件。这(尤其在远程运行中)简化根据本专利技术的设备的构造并且还是成本有利的。原则上，在本专利技术的范畴内，只要探测模块的光探测器与探测激光射束彼此匹配，就可以使用任何波长的探测激光射束。对于很多应用(例如交互领域)，已证实有利的是使用不可见光范围内的激光源，其中，在此出于安全性原因而优选红外范围。尽管在此描述的用于对扫描模块与探测模块进行同步的措施的使用不局限于确定的应用或根据本专利技术的设备的使用可能性，但这些措施对于移动应用而言特别重要。在这种背景下被证实为有利的是：扫描设备和探测设备都是小巧轻便的。使用微镜装置作为偏转装置非常有助于扫描设备的小型化。在此，微镜装置例如涉及一个能够二维运动的微镜或两个能够一维运动的微镜。这些微镜尤其适用于实现探测激光射束的逐行或逐列的扫描运动。如上面已经阐述的，根据本专利技术的措施不仅能够实现在探测激光射束的光路中探测对象，而且还能够实现基于扫描模式中的接收信号来定位这种探测事件。在根据本专利技术的设备的一种有利扩展方案中，这用于实现交互功能，其方式是：分析处理单元还设计用于基于所识别的探测事件、结合该探测事件在扫描模式中的定位来产生预确定的探测控制信号。也就是说，取决于在探测激光射束的扫描模式中的什么位置处探测到对象，可以产生不同的探测控制信号，这又可以触发不同的动作。因此例如可以控制设备本身并且尤其控制扫描模块。在这种情况下，必须设置至少一个数据通道，以便在探测模块与扫描模块之间传输探测控制信号。但是，例如也能够通过主机系统来控制其他设备。在这种情况下，在探测模块与主机系统之间必须存在相应的数据通道可供使用。这种数据通道例如可以以无线电连接的形式或者也可以基于线缆地实现。在本专利技术的另一扩展方案中，要求保护的设备分配有投影装置，借助该投影装置能够在扫描模式的至少一个区域中将图像信息投影到图像区域上。因此，借助根据本专利技术实现的探测功能例如还能够发出更复杂的输入指令，其方式是：将诸如手的对象定位在所投影的用户界面上的不同定义位置处。原则上，在此可以使用任何投影装置，即可以使用任何用于图像投影的方法。然而，结合根据本专利技术的设备，扫描式激光投影设备被证实是特别有利的。在这种实施方式中，如果第一激光源不仅能够出于同步目的而且能够根据待投影的图像信息而被调制，则也可以将由第一激光源产生的探测激光射束用于图像信息的投影。在这种情况下，可以将探测激光射束在帧的定义的行或列中用于传输同步标记，而该探测激光射束在其余行或列中可以用于投影图像信息。在本专利技术的实施方式的一种变型方案中，扫描模块包括至少一个第二激光源，该至少一个第二激光源用于产生用于图像信息的投影的至少一个投影激光射束。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实现探测功能的设备，所述设备至少包括：/na.扫描模块(1)，其具有：/ni.至少一个第一激光源(11)，所述至少一个第一激光源用于产生至少一个探测激光射束(L)，/nii.偏转装置(12)，所述偏转装置用于所述至少一个探测激光射束(L)，/niii.控制装置(13)，所述控制装置用于操控所述至少一个第一激光源(11)以及所述偏转装置(12)，使得所述至少一个探测激光射束(L)能够以预给定的扫描模式运动，/nb.探测模块(2)，所述探测模块具有至少一个光探测器(21)，借助所述光探测器能够检测所述至少一个探测激光射束(L)在光路中的对象(O)上反射的光并且能够将所反射的光转换为接收信号，其中，所述探测模块(2)能够与所述扫描模块(1)在空间上远离地运行，/nc.用于所述接收信号的分析处理装置(22)，/n其特征在于，用于所述探测激光射束(L)的第一激光源(11)能够如此操控，使得根据所述探测激光射束(L)的偏转来调制所述探测激光射束，并且以这种方式给所述探测激光射束设置同步标记；所述分析处理装置(22)设计用于在所述接收信号中识别所述同步标记，并且基于所述同步标记使所述接收信号与所述探测激光射束(L)的偏转同步。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170727 DE 102017212920.41.一种用于实现探测功能的设备，所述设备至少包括：
a.扫描模块(1)，其具有：
i.至少一个第一激光源(11)，所述至少一个第一激光源用于产生至少一个探测激光射束(L)，
ii.偏转装置(12)，所述偏转装置用于所述至少一个探测激光射束(L)，
iii.控制装置(13)，所述控制装置用于操控所述至少一个第一激光源(11)以及所述偏转装置(12)，使得所述至少一个探测激光射束(L)能够以预给定的扫描模式运动，
b.探测模块(2)，所述探测模块具有至少一个光探测器(21)，借助所述光探测器能够检测所述至少一个探测激光射束(L)在光路中的对象(O)上反射的光并且能够将所反射的光转换为接收信号，其中，所述探测模块(2)能够与所述扫描模块(1)在空间上远离地运行，
c.用于所述接收信号的分析处理装置(22)，
其特征在于，用于所述探测激光射束(L)的第一激光源(11)能够如此操控，使得根据所述探测激光射束(L)的偏转来调制所述探测激光射束，并且以这种方式给所述探测激光射束设置同步标记；所述分析处理装置(22)设计用于在所述接收信号中识别所述同步标记，并且基于所述同步标记使所述接收信号与所述探测激光射束(L)的偏转同步。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，借助所述第一激光源(11)能够在不可见光的波长范围内、尤其在红外范围内产生探测激光射束(L)。


3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述偏转装置(12)包括微镜装置，所述微镜装置尤其是一个能够二维运动的微镜或两个能够一维运动的微镜，所述微镜装置用于实现所述探测激光射束的逐行或逐列的扫描运动。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述分析处理装置(22)还设计用于：
a.基于所述接收信号将所述探测激光射束(L)的所述光路中的对象识别为探测事件，
b.基于所述接收信号在所述扫描模式中定位这种探测事件，
c.基于所识别的探测事件，结合所述探测事件在所述扫描模式中的定位产生至少一个预确定的探测控制信号。


5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，设置至少一个数据通道(24)，所述至少一个数据通道用于在所述探测模块(2)与所述扫描模块(1)之间和/或与主机系统之间传输探测控制信号。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，设置投影装置，借助所述投影装置能够在所述扫描模式的至少一个区域中将图像信息投影到图像区域上。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，由所述第一激光源(11)产生的探测激光射束(L)也能够用于图像信息的...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·施密特，A·埃勒特，S·利布，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE