用于加熱生物的加熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于加熱生物的加熱系統(tǒng)，所述生物例如是在優(yōu)選為混合動力汽車或者電動汽車的交通工具（1）內(nèi)的人員（2）。加熱系統(tǒng)包括用于利用紅外激光照射生物從而加熱生物的紅外激光系統(tǒng)（5，6）。因此，使用具有高準(zhǔn)直并且可以相對容易地聚焦的加熱輻射。因此，加熱可以局限于生物位于其中的某個區(qū)域。加熱甚至可以僅局限于生物或者生物的部分。這種較為聚焦的加熱允許能量消耗的減少。
【專利說明】用于加熱生物的加熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于加熱生物的加熱系統(tǒng)、加熱方法和加熱計算機程序。本發(fā)明還涉及用于與加熱系統(tǒng)協(xié)作的相機系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]US 2010/0187211 Al公開了一種交通工具艙室加熱系統(tǒng)。紅外加熱器加熱交通工具艙室內(nèi)部空間內(nèi)的紅外加熱器前方的目標(biāo)表面，其中，部署在紅外加熱器前方的溫度傳感器檢測溫度。控制器在操作上耦合到紅外加熱器，以便無論何時基于所檢測的溫度確定的目標(biāo)表面的所估計的表面溫度跌至低于目標(biāo)表面溫度的規(guī)定溫度范圍以下，選擇性地將紅外加熱器操作到交通工具艙室內(nèi)部空間內(nèi)的目標(biāo)表面溫度。對交通工具艙室的這種加熱消耗許多能量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個目的是提供用于加熱生物的加熱系統(tǒng)、加熱方法和加熱計算機程序，其允許減少用于加熱生物所消耗的能量。本發(fā)明的另一目的是提供用于與加熱系統(tǒng)協(xié)作的相機系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)。
[0004]在本發(fā)明的第一方面中，呈現(xiàn)了用于加熱生物的加熱系統(tǒng)，其中加熱系統(tǒng)包括用于利用紅外激光照射生物從而加熱生物的紅外激光系統(tǒng)。
[0005]由于加熱系統(tǒng)包括用于利用紅外激光照射生物的激光系統(tǒng)，因此使用具有高準(zhǔn)直并且可以相對容易地聚焦的加熱輻射。加熱因此可以局限于生物位于其中的某個區(qū)域。加熱甚至可以僅局限于生物或者生物的部分。例如，加熱可以局限于比如人員的面部或腳部之類的人員的對溫度非常敏感的部分。交通工具內(nèi)的這種較為聚焦的加熱允許加熱交通工具的內(nèi)部所消耗的能量的減少。
[0006]生物優(yōu)選地是人員，其中，優(yōu)選地對紅外激光系統(tǒng)進(jìn)行適配，使得通過加熱人員來增加人員的幸福感。然而，生物還可以是動物或者植物。
[0007]紅外激光系統(tǒng)可以包括一個或若干紅外激光器。特別地，紅外激光系統(tǒng)可以包括用于在不同的方向上照射生物的若干紅外激光器。優(yōu)選地，紅外激光系統(tǒng)包括一個或若干垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。VCSEL相對緊湊且小，并且可以容易地布置在例如交通工具的艙室內(nèi)的不同位置處。例如，若干VCSEL可以容易地布置在汽車內(nèi)的不同位置處，以便從不同的方向?qū)θ藛T進(jìn)行照射。
[0008]加熱系統(tǒng)優(yōu)選地被適配成用于加熱交通工具中的人員。交通工具優(yōu)選地包括窗戶，其中紅外激光系統(tǒng)可以包括被適配成靠近窗戶定位的一個或若干紅外激光器。紅外激光系統(tǒng)可以被適配成還加熱窗戶，特別地，以用于避免窗戶上的凝結(jié)。窗戶例如是交通工具的擋風(fēng)玻璃。
[0009]為了加熱窗戶，可以利用紅外激光系統(tǒng)的紅外激光來對它進(jìn)行照射。例如，紅外激光系統(tǒng)可以包括若干紅外激光器，其中可以將一些紅外激光器控制成對窗戶進(jìn)行照射并且可以將其它紅外激光器控制成對人員進(jìn)行照射?？商鎿Q地，可以將紅外激光系統(tǒng)控制成在第一操作狀態(tài)中對窗戶進(jìn)行照射并且在第二操作狀態(tài)中對人員進(jìn)行照射，其中用戶可以在兩個操作狀態(tài)之間進(jìn)行切換，或者其中它可以在兩個操作狀態(tài)之間進(jìn)行自動切換。紅外激光系統(tǒng)可以被適配成將紅外激光耦合到可以充當(dāng)光導(dǎo)的窗戶中。在窗戶內(nèi)，光通過全內(nèi)反射被引導(dǎo)，其中全內(nèi)反射可能被窗戶上的冰凝結(jié)或者水凝結(jié)阻撓，使得光出耦合在其中需要加熱的區(qū)域處是高的。此外，可以適配窗戶的部分，其確保光通過受阻撓的全內(nèi)反射在期望的位置處耦合離開窗戶。而且，紅外激光系統(tǒng)可以被適配成通過使用紅外激光系統(tǒng)的廢熱來加熱窗戶。例如，可以在窗戶與紅外激光系統(tǒng)之間提供導(dǎo)熱連接以用于將廢熱從紅外激光系統(tǒng)傳遞到窗戶。該導(dǎo)熱連接可以是金屬連接。另外，紅外激光系統(tǒng)可以包括用于冷卻紅外激光系統(tǒng)的冷卻單元，其中紅外激光系統(tǒng)的冷卻單元的經(jīng)加熱的排氣可以被導(dǎo)向窗戶以用于加熱窗戶。
[0010]紅外激光系統(tǒng)優(yōu)選地被適配成利用近紅外光或者遠(yuǎn)紅外光照射生物。而且，紅外激光系統(tǒng)可以被適配成提供300W加熱。
[0011]還優(yōu)選地，紅外激光系統(tǒng)包括紅外激光器的陣列(特別地，紅外激光器的行)。優(yōu)選地，紅外激光器的陣列被結(jié)合到柔性襯底。結(jié)合到柔性襯底的紅外激光器的陣列(特別地，紅外激光器的行)可以相對容易地布置在例如交通工具的艙室內(nèi)的期望的位置處。例如，紅外激光器的一行或若干行可以布置在交通工具的擋風(fēng)玻璃的邊緣處。
[0012]生物優(yōu)選地是交通工具內(nèi)的人員，其中交通工具包括人員的腳部要位于其中的腳部區(qū)域，其中紅外激光系統(tǒng)被適配成靠近腳部區(qū)域布置或者布置在腳部區(qū)域內(nèi)以用于利用紅外激光來照射人員的腳部。
[0013]在優(yōu)選實施例中，加熱系統(tǒng)還包括a)存在信號提供單元，其用于提供指示生物是否存在的存在信號，使得生物被來自紅外激光系統(tǒng)的紅外光可照射，以及b)控制單元，其用于取決于存在信號來控制紅外激光系統(tǒng)。存在信號提供單元優(yōu)選地是用于提供生物的圖像作為存在信號的圖像提供單元，使得控制單元優(yōu)選地被適配成取決于所提供的圖像來控制紅外激光系統(tǒng)。圖像提供單元優(yōu)選地包括用于從生物獲得圖像的相機系統(tǒng)。相機系統(tǒng)優(yōu)選地被適配成檢測從生物反射的紅外光以用于獲得圖像。相機系統(tǒng)包括例如電荷耦合器件(CXD)相機或者互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)相機。相機還可以是熱感相機。
[0014]存在信號提供單元還可以是比如運動傳感器之類的用于提供存在信號的另一單元或者用于經(jīng)由有線或者無線數(shù)據(jù)連接接收存在信號(特別地，來自相機系統(tǒng)的圖像)并且用于提供所接收的存在信號的接收單元。
[0015]還優(yōu)選地，控制單元被適配成確定生物是否存在，使得生物可以取決于存在信號(特別地，取決于所提供的圖像)被來自紅外激光系統(tǒng)的紅外光照射，并且如果控制單元已經(jīng)確定生物存在(特別地，位于交通工具內(nèi))則控制紅外激光系統(tǒng)以提供紅外激光，使得生物可以被紅外光照射。加熱系統(tǒng)因此可以被適配成加熱例如交通工具的艙室的紅外激光被導(dǎo)向的區(qū)域，只要生物實際存在于這些區(qū)域中。這進(jìn)一步減少了能量消耗。
[0016]存在信號還可以指示要被加熱的生物的位置，其中控制單元可以被適配成取決于所提供的存在信號來確定生物的位置并且控制紅外激光系統(tǒng)將紅外激光提供到生物的所確定的位置。紅外激光系統(tǒng)可以包括用于動態(tài)地將激光導(dǎo)向生物的位置的激光光學(xué)裝置。即使生物移動，紅外激光也可以因此被導(dǎo)向生物。
[0017]在實施例中，存在信號提供單元是用于提供生物的圖像作為存在信號的圖像提供單元，其中控制單元被適配成從所提供的圖像檢測生物上的預(yù)定義區(qū)域，并且控制紅外激光系統(tǒng)將紅外激光提供到所檢測的預(yù)定義區(qū)域。預(yù)定義區(qū)域例如是對熱最敏感的身體部分，比如面部或手部之類。預(yù)定義區(qū)域還可以是裸露的皮膚區(qū)域，其可以在所獲得的圖像中被檢測。由于并非整個生物都被紅外激光照射，而是僅某些預(yù)定義區(qū)域(特別地，生物的預(yù)定義的對熱高度敏感的區(qū)域)，因此可以進(jìn)一步減少能量消耗。
[0018]控制單元還可以被適配成從所提供的圖像確定指示生物的溫度的溫度值并且取決于所確定的溫度值來控制紅外激光系統(tǒng)。例如，控制單元可以被適配成分析所提供的圖像以用于檢測人員的皮膚對紅外光的反應(yīng)。在實施例中，例如，檢測血液供給是否通過輻射而被增加。由于血液供給涉及溫度，因此相應(yīng)的血液供給值可以被視為溫度值，其可以被控制單元用于調(diào)節(jié)紅外加熱。
[0019]還優(yōu)選地，生物是交通工具的駕駛員，其中加熱系統(tǒng)包括注意信號提供單元和控制單元，所述注意信號提供單元用于如果要吸引駕駛員的注意則提供注意信號，所述控制單元用于取決于所提供的注意信號來控制紅外激光系統(tǒng)。例如，注意信號提供單元可以是比如航道偏離系統(tǒng)或者預(yù)碰撞警告系統(tǒng)之類的駕駛員輔助系統(tǒng)，其中，如果已經(jīng)偏離航道或者碰撞很可能發(fā)生則注意信號提供單元可以提供注意信號。注意信號提供單元可以是這樣的駕駛員輔助系統(tǒng)或者它可以是接收單元，其從駕駛員輔助系統(tǒng)接收對應(yīng)的注意信號并且其提供該所接收的注意信號。注意信號優(yōu)選地是具有預(yù)定義特性或者其僅通過預(yù)定義信道被提供的電信號，使得該電信號可以被標(biāo)識為注意信號。因此，如果已經(jīng)檢測到危險情形，則駕駛員的注意可以通過例如將熱脈沖導(dǎo)向駕駛員來實現(xiàn)。
[0020]加熱系統(tǒng)還可以包括用于感測比如交通工具內(nèi)的溫度之類的環(huán)境溫度的溫度傳感器，其中控制單元可以被適配成取決于所感測的溫度來控制紅外激光系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)還可以包括允許用戶輸入期望的溫度的輸入單元，其中控制單元可以被適配成取決于輸入的期望的溫度并且可選地取決于所測量的溫度來控制紅外激光系統(tǒng)。
[0021]在本發(fā)明的另外的方面中，呈現(xiàn)了用于與加熱系統(tǒng)協(xié)作的相機系統(tǒng)，其中加熱系統(tǒng)包括用于取決于存在信號來控制紅外激光系統(tǒng)的控制單元，其中相機系統(tǒng)被適配成獲得生物的圖像并且將所獲得的圖像作為存在信號發(fā)送到加熱系統(tǒng)以用于允許加熱系統(tǒng)的控制單元取決于所獲得的圖像來控制加熱系統(tǒng)的紅外激光系統(tǒng)。
[0022]在本發(fā)明的另外的方面中，呈現(xiàn)了用于與加熱系統(tǒng)協(xié)作的駕駛員輔助系統(tǒng)，其中駕駛員輔助系統(tǒng)被適配成檢測危險情形，如果已經(jīng)檢測到危險情形，則生成注意信號，并且將注意信號發(fā)送到加熱系統(tǒng)，以便允許加熱系統(tǒng)的控制單元取決于注意信號來控制加熱系統(tǒng)的紅外激光系統(tǒng)。
[0023]在本發(fā)明的另外的方面中，呈現(xiàn)了包括如權(quán)利要求1中所限定的加熱系統(tǒng)的交通工具。交通工具優(yōu)選地包括用于驅(qū)動交通工具的電動機。在實施例中，交通工具是混合動力交通工具或者純電動交通工具。優(yōu)選地，加熱系統(tǒng)包括分布在交通工具內(nèi)的若干紅外激光器。紅外激光器優(yōu)選地分布在覆蓋交通工具內(nèi)的空間的重要部分的維度之上。重要部分優(yōu)選地在至少一個方向上具有15cm的最小長度。若干紅外激光器可以布置在位于交通工具的擋風(fēng)玻璃的邊緣處的行中。
[0024]在本發(fā)明的另外的方面中，呈現(xiàn)了用于加熱生物的加熱方法，其中加熱方法包括利用紅外激光系統(tǒng)的紅外激光照射生物，從而加熱生物。
[0025]在本發(fā)明的另外的方面中，呈現(xiàn)了用于加熱生物的加熱計算機程序，其中加熱計算機程序包括用于當(dāng)計算機程序運行在控制加熱系統(tǒng)的計算機上時使如權(quán)利要求1中限定的加熱系統(tǒng)實施如權(quán)利要求14中限定的加熱方法的程序代碼工具。
[0026]應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利要求1的加熱系統(tǒng)、權(quán)利要求10的相機系統(tǒng)、權(quán)利要求11的駕駛員輔助系統(tǒng)、權(quán)利要求12的交通工具、權(quán)利要求14的加熱方法和權(quán)利要求15的加熱計算機程序具有類似和/或相同的優(yōu)選實施例，特別地，如從屬權(quán)利要求中限定的那樣。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的優(yōu)選實施例還可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)的獨立權(quán)利要求的任何組合。
[0028]本發(fā)明的這些和其它方面將從以下描述的實施例中顯而易見，并且將參考以下描述的實施例對其進(jìn)行闡明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]在下面的附圖中:
圖1示意性且示例性地示出了交通工具的實施例，
圖2示意性且示例性地示出了用于加熱交通工具內(nèi)的生物的加熱系統(tǒng)的實施例，
圖3示出了示例性地圖示用于加熱交通工具內(nèi)的生物的加熱方法的實施例的流程圖，
以及
圖4示意性且示例性地示出了具有用于加熱櫥窗陳設(shè)前方的人員的加熱系統(tǒng)的櫥窗陳設(shè)的實施例。

【具體實施方式】
[0030]圖1示意性且示例性地示出了包括用于加熱生物2 (其在該實施例中是交通工具I內(nèi)的人員)的加熱系統(tǒng)22的交通工具I的實施例。在圖2中更加詳細(xì)地示意性且示例性地示出的加熱系統(tǒng)包括用于利用紅外激光12、15照射位于交通工具I內(nèi)的人員2從而加熱人員2的紅外激光系統(tǒng)5、6。交通工具I是混合動力汽車或者包括用于驅(qū)動交通工具的電動機16的電動汽車。
[0031]在該實施例中，紅外激光系統(tǒng)包括紅外激光器的兩個組5、6，第一組5接近人員2的頭部20要位于其中的交通工具I內(nèi)的頭部區(qū)域21來安置，并且第二組6接近人員2的腳部11要位于其中的交通工具I內(nèi)的腳部區(qū)域10。
[0032]紅外激光器的兩個組5、6可以每個被布置在可以筆直或者彎曲的行中。紅外激光系統(tǒng)的組5、6的若干激光器在不同的方向上照射人員2并且是VCSEL。
[0033]激光器的第一組5靠近交通工具I的擋風(fēng)玻璃9來安置。例如，它可以被布置成靠近擋風(fēng)玻璃9的邊緣或者在擋風(fēng)玻璃9的邊緣處，即在擋風(fēng)玻璃9的正上方、下方或在其側(cè)面。激光器的第一組5可以被適配成還利用紅外光照射擋風(fēng)玻璃9，以便避免擋風(fēng)玻璃9上的凝結(jié)。而且，可替換地或者此外，激光器的第一組5可以被適配成將激光器所生成的廢熱導(dǎo)向擋風(fēng)玻璃9，以便避免擋風(fēng)玻璃9上的凝結(jié)。另外，紅外激光系統(tǒng)的冷卻單元可以產(chǎn)生經(jīng)加熱的排氣，其可以被導(dǎo)向窗戶以用于加熱窗戶。激光器的第二組6被布置成靠近腳部區(qū)域10或者在腳部區(qū)域10內(nèi)以用于利用紅外激光照射人員2的腳部11。
[0034]紅外激光系統(tǒng)5、6被適配成利用具有例如850到1400nm的波長區(qū)域內(nèi)的波長的近紅外光12、15來照射人員2。而且，紅外激光系統(tǒng)5、6被適配成提供大約300W的加熱。在其它實施例中，紅外激光系統(tǒng)還可以被適配成利用另一波長范圍內(nèi)的紅外激光照射人員
2。例如,可以利用遠(yuǎn)紅外光照射人員2。另外,在另一實施例中，紅外激光系統(tǒng)可以被適配成提供大于或者小于300W的另一加熱功率。
[0035]激光輻射的良好準(zhǔn)直使得能夠?qū)崿F(xiàn)用于人員的相關(guān)部分的局限加熱的加熱系統(tǒng)并且同時允許將激光源分布在寬廣面積之上。將源分布在寬廣面積之上的優(yōu)勢是雙重的:首先，它分布激光器中產(chǎn)生的廢熱，因此促進(jìn)冷卻以及廢熱的二次使用，例如用于加熱窗戶。其次，它明顯有助于遵守激光安全標(biāo)準(zhǔn)，因為來自分布式源的激光輻射導(dǎo)致小得多的傷害，這是因為它不能重新聚焦在單個點上。
[0036]人員2是坐在座位3上并且通過使用方向盤4來操縱交通工具I的駕駛員。加熱系統(tǒng)22包括作為用于如果人員2坐在座位3上則提供人員2的圖像的圖像提供單元的相機系統(tǒng)7。相機系統(tǒng)7被適配成檢測從人員2反射的紅外光14以用于獲得圖像。相機系統(tǒng)7包括例如(XD相機或者CMOS相機。加熱系統(tǒng)22還包括在圖2中示意性且示例性地示出的控制單元13?？刂茊卧?3被適配成取決于所獲得的圖像來控制紅外激光系統(tǒng)5、6。特別地，控制單元13被適配成確定人員2是否位于交通工具I內(nèi)，使得人員2可以取決于所獲得的圖像而被來自紅外激光系統(tǒng)5、6的紅外光所照射，即控制單元13被適配成確定人員2是否坐在座位3上。控制單元13還被適配成控制紅外激光系統(tǒng)5、6，使得如果控制單元13已經(jīng)確定人員2位于交通工具I內(nèi)，則提供紅外激光，使得人員2可以被紅外激光照射。因此，利用紅外激光的照射可以取決于人員是否坐在紅外激光系統(tǒng)5、6的前方而被接通或者斷開。
[0037]在另一實施例中，還可以從比如分離的汽車管理系統(tǒng)之類的另一存在信號提供單元獲取關(guān)于人員是否存在于交通工具內(nèi)的該信息。例如，控制單元可以被適配成如果控制單元已經(jīng)從汽車管理系統(tǒng)接收到指示生物存在于交通工具內(nèi)并且可以被紅外激光照射的信號，則控制紅外激光系統(tǒng)以提供紅外激光。例如，汽車管理系統(tǒng)可以從例如并入相應(yīng)的座位內(nèi)的壓敏傳感器接收人員是否坐在某個座位上的信息，其中該信息可以被提供到控制單元。該壓敏傳感器也可以被視為存在信號提供單元。
[0038]控制單元13還被適配成從所獲得的圖像檢測人員2上的預(yù)定義區(qū)域并且控制激光器的第一組5，使得紅外激光被提供到所檢測的預(yù)定義區(qū)域。預(yù)定義區(qū)域例如是比如面部或者手部之類的對熱敏感的身體部分。預(yù)定義區(qū)域還可以是可以在所獲得的圖像中被檢測的裸露的皮膚區(qū)域。紅外激光系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于將紅外激光導(dǎo)向所檢測的預(yù)定義區(qū)域的紅外光學(xué)裝置，其中紅外光學(xué)裝置被控制單元13控制以用于將激光導(dǎo)向所檢測的預(yù)定義區(qū)域。為了檢測所獲得的圖像中的預(yù)定義區(qū)域，可以使用已知圖像處理技術(shù)，特別地，比如利用預(yù)定義區(qū)域的已知形狀的閾值和比較之類的分段技術(shù)。
[0039]控制單元13還被適配成從所獲得的圖像確定指示人員2的溫度的溫度值并且取決于所確定的溫度值控制紅外激光系統(tǒng)。在該實施例中，控制單元13被適配成分析所獲得的圖像，以便檢測人員2的皮膚對紅外光的反應(yīng)。檢測血液供給是否通過紅外輻射而被增力口，其中可以生成指示增加的血液供給的值。由于血液供給涉及溫度，因此所生成的值是指示人員2的溫度的溫度值，其中該溫度值可以被用于調(diào)節(jié)施加到人員2的紅外加熱。
[0040]例如，控制單元13可以被適配成使用Philips公司的軟件Vital Signs Camera的軟件算法，其從相機獲得的圖像檢測血流中的微小變化。在另一實施例中，控制單元和激光器可以被適配成通過調(diào)研從皮膚散射回的激光來確定血流，如由S.K.0zdemir等人在IEEE儀表與測量學(xué)報，第57卷，第2期，第353到363頁(2008)的文章“A ComparativeStudy for the Assessment on Blood Flow Measurement Using Self-Mixing Laser SpeckleInterferometer (針對關(guān)于使用自混合激光斑紋干涉儀的血流測量的評估的比較研究)”中所公開的那樣，其通過引用并入于此。特別地，可以確定散射光關(guān)于未受干擾的激光的多普勒頻移，其中具有多普勒頻移的光子的量可以是針對總血液灌注的量度。因此，可以檢測暴露于紅外光的皮膚的反應(yīng)，并且可以因此調(diào)節(jié)紅外激光的強度。
[0041]加熱系統(tǒng)還包括用于如果應(yīng)當(dāng)吸引駕駛員的注意則提供注意信號的注意信號提供單元8，其中控制單元13被適配成取決于所提供的注意信號來控制紅外激光系統(tǒng)5、6。在該實施例中，注意信號提供單元8是諸如航道偏離系統(tǒng)或者預(yù)碰撞警告系統(tǒng)之類的駕駛員輔助系統(tǒng)，其被適配成如果已經(jīng)偏離航道或者如果碰撞可能發(fā)生則提供注意信號?？刂茊卧?3優(yōu)選地被適配成控制紅外激光系統(tǒng)5、6從而如果它從駕駛員輔助系統(tǒng)8接收到注意信號則將熱脈沖導(dǎo)向駕駛員2，以便如果檢測到危險情形則吸引駕駛員2的注意。用于吸引駕駛員的注意的被導(dǎo)向駕駛員2的熱脈沖當(dāng)然應(yīng)當(dāng)由駕駛員2可感覺到，但不損害駕駛員的皮膚。紅外激光系統(tǒng)5、6因此優(yōu)選地以預(yù)定義安全水平來操作，使得皮膚不被損害，即，使得熱脈沖的能量水平不導(dǎo)致過高的皮膚溫度。在實施例中，熱脈沖以0.1到1Hz之間的相對低的頻率朝駕駛員導(dǎo)向，以便吸引駕駛員的注意。
[0042]加熱系統(tǒng)22還包括用于分別測量頭部區(qū)域21和腳部區(qū)域10中的溫度的溫度傳感器17、18。所測量的溫度被提供到控制單元13以用于允許控制單元13在考慮到交通工具的艙室內(nèi)的溫度的情況下控制紅外激光系統(tǒng)5、6。加熱系統(tǒng)22還包括輸入單元19，其可以是控制單元13的一部分或者其可以是分離的單元。輸入單元允許用戶輸入期望的溫度，其中控制單元13被適配成取決于所輸入的期望的溫度控制紅外激光系統(tǒng)5、6。在實施例中，不同的人員可以輸入不同的期望的溫度，其中控制單元13被適配成單獨地控制紅外激光系統(tǒng)5、6，使得每個人員如所期望的那樣被加熱?？刂茊卧?3可以包括控制規(guī)則，其取決于所測量的艙室溫度、期望的溫度、從例如相機系統(tǒng)和/或駕駛員輔助系統(tǒng)獲取的可選的另外的信息來限定比如強度、波長、發(fā)射方向等等之類的紅外激光的特性。
[0043]在下文中，將參考圖3中所示的流程圖示例性地描述用于加熱生物的加熱方法的實施例。
[0044]在步驟101中，紅外激光系統(tǒng)照射交通工具的內(nèi)部，并且相機系統(tǒng)獲得交通工具的內(nèi)部的圖像。在步驟102中，控制單元確定人員是否位于交通工具內(nèi)。特別地，控制單元確定人員存在于哪些紅外激光器的前方。如果人員不存在于任何激光器的前方，則加熱不是必要的并且加熱方法在步驟107中結(jié)束。在步驟103中，控制單元從所獲得的圖像檢測人員上的預(yù)定義區(qū)域。特別地，控制單元檢測比如面部或者手部之類的對熱最敏感的身體部分。預(yù)定義區(qū)域還可以是可以在所獲得的圖像中被檢測的裸露的皮膚區(qū)域。而且，在步驟104中，交通工具內(nèi)的人員可以經(jīng)由輸入單元輸入期望的溫度，并且在步驟105中，溫度傳感器測量交通工具的艙室內(nèi)的溫度。在步驟106中，控制單元控制紅外激光系統(tǒng)，使得僅激活人員的一部分實際地存在于其前方的激光器。而且，控制單元通過使用取決于所輸入的期望的溫度、艙室內(nèi)的所測量的溫度以及比如人員的面部和手部的位置之類的所檢測的預(yù)定義區(qū)域的位置來限定紅外激光的特性的控制規(guī)則來控制由紅外激光系統(tǒng)發(fā)射的紅外激光。可以循環(huán)執(zhí)行步驟101到106，使得如果相機系統(tǒng)獲得新圖像、如果已經(jīng)經(jīng)由輸入單元修改期望的溫度或者如果已經(jīng)改變由溫度傳感器測量的艙室內(nèi)的溫度，則可以更新紅外激光系統(tǒng)的控制。
[0045]應(yīng)當(dāng)注意，所描述的加熱方法僅是用于加熱交通工具內(nèi)的生物的加熱方法的示例性實施例。在其它實施例中，加熱方法可以包括描述通過使用紅外激光系統(tǒng)的紅外激光加熱交通工具內(nèi)的生物的其它步驟。例如，紅外激光系統(tǒng)可以取決于駕駛員輔助系統(tǒng)的注意信號來控制，所獲得的圖像可以被用于生成可以涉及由紅外輻射導(dǎo)致的血液供給的增加的溫度值，其中紅外激光系統(tǒng)可以基于溫度值來控制，加熱方法可以在用戶對輸入單元的對應(yīng)輸入之后停止，等等。
[0046]根據(jù)P.0.Fanger在英國工業(yè)醫(yī)學(xué)期刊，第30卷，第313到324頁(1973)中的文章 “Assessment of man’ s thermal comfort in practice (在實踐中人的熱舒適的評估)”，熱舒適取決于四個因素:a)人員周圍的空氣的溫度，b)空氣速度，c)附近的輻射溫度以及d)衣物?，F(xiàn)代汽車中的熱舒適由自動氣候系統(tǒng)來確保。這些系統(tǒng)調(diào)節(jié)汽車的隔室內(nèi)的空氣溫度和空氣速度。因為車體自身由于由駕駛速度引起的強對流冷卻而經(jīng)常冷大約五度，所以汽車內(nèi)的空氣溫度通常需要顯著高于例如房屋中的舒適的空氣溫度。
[0047]幸運的是，在常規(guī)的內(nèi)燃機汽車中熱是無所不在的。僅包含在燃料中的能量的百分之30被轉(zhuǎn)化成驅(qū)動汽車的機械能。剩余的百分之70是以熱的形式釋放的廢能。使用該熱的一部分并且將它重定向到交通工具的隔室從而使空氣變熱是直接的。
[0048]然而，電動交通工具具有電能到機械能的非常好的轉(zhuǎn)換比。并且，作為副作用，熱能不再大量地存在。因此，使汽車的隔室變熱的系統(tǒng)也需要被通電。不幸的是，這些電加熱系統(tǒng)如此需要能量以致于電池被迅速耗盡，從而減少了汽車的航程。在極端情況中，減少被報告為百分之30，考慮到這些交通工具的有限航程，這不是可接受的。
[0049]為了解決該問題，在已知的電動汽車中，大多數(shù)加熱系統(tǒng)裝備有所謂的超經(jīng)濟模式。設(shè)定在該模式中，氣候系統(tǒng)以隔室內(nèi)的熱舒適為代價減少它的能量需求。
[0050]上文參考圖1和2描述的加熱系統(tǒng)使用紅外激光(特別地，近紅外激光)而不是例如通常使用在氣候系統(tǒng)中的熱空氣。熱舒適的感覺可以利用較少功率來實現(xiàn)，其中解決方案是高度定向的，即僅實際地需要被加熱的區(qū)被加熱，并且效果是即時的。加熱系統(tǒng)被適配成直接使交通工具內(nèi)的人員變熱。它可以被適配成避免使乘客周圍的空氣變熱，但仍營造了舒適的氣候，從而將加熱系統(tǒng)的能量要求減少到考慮到車載的有限電池容量的可接受水平。
[0051]加熱系統(tǒng)優(yōu)選地利用激光器的陣列。這些激光器發(fā)射可以被方便地用于使乘客的皮膚變熱的紅外光。這樣，可以直接補償乘客的熱損失，從而盡管隔室的溫度低但是使人員感覺舒適。而且，能量可以被導(dǎo)向其中身體自身生成的熱損失最快的那些身體部分(比如面部之類)，這避免了局部皮膚溫度中的降低。加熱系統(tǒng)的另一優(yōu)勢在于，輻射熱營造了即時接通的舒適情形，這對于短距離上的電動汽車的預(yù)期使用尤為重要。
[0052]加熱系統(tǒng)優(yōu)選地使用由VCSEL提供的近紅外輻射。VCSEL提供了低成本并且高效的近紅外激光輻射源。準(zhǔn)直輸出允許定向性并且小形狀因子使得能夠?qū)崿F(xiàn)汽車內(nèi)部中的集成。加熱系統(tǒng)優(yōu)選地提供分布式VCSEL解決方案，其最小化安全顧慮并且允許廢熱的附加使用而不是要求特定的冷卻。
[0053]可以在不損失熱舒適的情況下使空氣溫度保持為低。例如，在300W/人的紅外加熱處，空氣溫度可以比感覺舒適當(dāng)前所需要的低10度。加熱系統(tǒng)優(yōu)選地是個性化加熱系統(tǒng)，其中駕駛員以及乘客可以親自決定他們想要并且體驗為舒適的什么水平的加熱。因此，對于交通工具內(nèi)的不同人員而言，可以對不同的激光器進(jìn)行導(dǎo)向，其可以由控制單元彼此獨立地控制，使得每個人員可以如期望的那樣被加熱。
[0054]激光器的近紅外光在皮膚中具有相對良好的穿透深度。這具有皮膚在較大層中被加熱的優(yōu)勢，從而增加熱舒適感覺并且避免過高的皮膚溫度。
[0055]可以考慮內(nèi)部中的若干位置。在兩個前座的情況下，VCSEL陣列的安裝直接靠近前擋風(fēng)玻璃是優(yōu)選的地方。這里，朝兩個前方乘客的良好開口角是可用的，并且可以容易地重定向激光器所生成的附加熱以稍微增加窗戶的溫度，因而避免凝結(jié)。而且，VCSEL優(yōu)選地分布在大面積之上。第一益處在于，不需要如在較集中的激光系統(tǒng)中的主動冷卻。第二優(yōu)勢在于，不來自單個開口而是來自許多角度的激光輻射容易滿足激光安全考慮。優(yōu)選的封裝是如例如還用于發(fā)光二極管的許多激光器的長且柔性的行。
[0056]另一優(yōu)選安裝定位接近駕駛員的腳部。由于這些正常在良好定義的定位處，因此僅將小量的激光輻射導(dǎo)向它們是容易的。此外，腳部的“凍結(jié)”定位使它們對熱不適尤其敏感，從而增加激光解決方案的價值。
[0057]由于加熱系統(tǒng)非常緊湊并且可以容易地集成在各種地方，因此也非常適合于用于如汽車的預(yù)加熱所提供的即時加熱的后繼市場。
[0058]激光對于人眼而言是不可見的。因此，激光僅被感知為熱并且不干擾駕駛員和乘客的視覺。上文參考圖1和2描述的加熱系統(tǒng)提供了與檢測乘客的定位的相機系統(tǒng)的有利組合，其是用于未來汽車以及用于改進(jìn)的安全的選項。近紅外光可以由標(biāo)準(zhǔn)CCD和CMOS相機檢測。與相機組合可以使激光器的近紅外光可見并且在人員坐在陣列前方的情況下被接通或者斷開。同時在相機圖像中，可以識別對熱最敏感的身體部分，諸如面部、裸露的皮膚或者手部?？梢哉{(diào)節(jié)激光器的光圖案，使得僅加熱這些部分。由于加熱系統(tǒng)優(yōu)選地是即時的并且激光器提供改變它的光并且因而改變加熱圖案的唯一可能性，因此加熱系統(tǒng)優(yōu)選地被用于吸引駕駛員的注意，特別地，這取決于駕駛員輔助系統(tǒng)所檢測的危險情形。
[0059]盡管在上文參考圖1和2描述的加熱系統(tǒng)的實施例中，加熱系統(tǒng)包括相機系統(tǒng)和駕駛員輔助系統(tǒng)，但是在其它實施例中，加熱系統(tǒng)可以不包括相機系統(tǒng)或者駕駛員輔助系統(tǒng)。而且，加熱系統(tǒng)可以被適配成與分離的相機系統(tǒng)和/或分離的駕駛員輔助系統(tǒng)協(xié)作，其中分離的相機系統(tǒng)被適配成獲得生物的圖像并且將所獲得的圖像發(fā)送到加熱系統(tǒng)以用于允許加熱系統(tǒng)的控制單元取決于所獲得的圖像來控制加熱系統(tǒng)的紅外激光系統(tǒng)，并且其中駕駛員輔助系統(tǒng)被適配成檢測危險情形，如果已經(jīng)檢測到危險情形則生成注意信號，并且向加熱系統(tǒng)發(fā)送注意信號，以便允許加熱系統(tǒng)的控制單元取決于注意信號來控制加熱系統(tǒng)的紅外激光系統(tǒng)。在該情況中，加熱系統(tǒng)的圖像提供單元可以是用于從相機系統(tǒng)接收圖像并且用于將所接收的圖像提供到控制單元的接收單元，并且注意信號提供單元可以是用于從駕駛員輔助系統(tǒng)接收注意信號并且用于將所接收的注意信號提供到加熱系統(tǒng)的控制單元的接收單元。
[0060]控制單元可以被適配成確定空間相關(guān)的溫度值，其中對于相機系統(tǒng)獲得的圖像中可見的人員的不同區(qū)域，可以確定不同的溫度值。在該情況中，控制單元可以被適配成取決于(除其它因素之外的)空間相關(guān)的溫度值來局部控制紅外激光系統(tǒng)的不同激光器。
[0061]盡管在圖1中，紅外激光器的第一組5僅在擋風(fēng)玻璃9上方示出，但是在其它實施例中，紅外激光器的第一組5也可以布置在交通工具內(nèi)的另一位置處。而且，紅外激光器的附加組也可以布置在交通工具內(nèi)。例如，可以沿著擋風(fēng)玻璃的上邊緣、下邊緣和/或側(cè)邊緣布置紅外激光器的行。還可以在另一位置處布置紅外激光器的第二組6。
[0062]圖4示意性且示例性地示出了用于加熱生物的加熱系統(tǒng)的另外的實施例。在該實施例中，加熱系統(tǒng)222在陳設(shè)櫥窗223上方布置在懸垂物(overhang) 225處或懸垂物225內(nèi)。然而，在其它實施例中，加熱系統(tǒng)還可以布置在另一位置處。加熱系統(tǒng)222被適配成加熱站在櫥窗陳設(shè)223的前方的人員202。在櫥窗陳設(shè)223后面的空間226中，安置被陳設(shè)的對象(在圖4中未示出)。加熱系統(tǒng)222包括由控制單元213控制的紅外激光系統(tǒng)205。由紅外激光系統(tǒng)205發(fā)射的紅外激光224被人員202反射，其中反射光227被相機系統(tǒng)207檢測。而且，環(huán)境溫度由溫度傳感器217測量?？刂茊卧?13接收來自溫度傳感器217的環(huán)境溫度和來自相機系統(tǒng)207的圖像，以便允許控制單元213取決于環(huán)境溫度和所獲得的圖像來控制紅外激光系統(tǒng)205。
[0063]取決于環(huán)境溫度和所獲得的圖像的紅外激光系統(tǒng)205的控制可以類似于上文參考圖1到3描述的交通工具內(nèi)的加熱系統(tǒng)的控制。例如，控制單元213同樣可以被適配成從所獲得的圖像檢測人員上的預(yù)定義區(qū)域(比如面部或者其它裸露的皮膚區(qū)域)并且控制紅外激光系統(tǒng)205以將紅外激光提供到所檢測的預(yù)定義區(qū)域?？商鎿Q地或者此外，控制單元213同樣可以被適配成從所獲得的圖像確定指示人員202的溫度的溫度值并且取決于所確定的溫度值來控制紅外激光系統(tǒng)205。
[0064]加熱系統(tǒng)可以集成在陳設(shè)櫥窗中或其周圍。當(dāng)例如通過相機系統(tǒng)或者另一存在傳感器檢測到站在櫥窗前方的人員時，紅外激光系統(tǒng)可以被接通，通過其熱被即時朝櫥窗前方的人員發(fā)送。激光射束的定向性可以通過例如透鏡系統(tǒng)、掃描鏡系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，或者激光器在櫥窗周圍散布，并且被導(dǎo)向以使典型地寒冷的身體部分(例如面部、手部或者任何其它未覆蓋的身體部分)變熱。這樣，可以即時并且靈活地營造熱舒適情形。由于近紅外輻射穿透皮膚，因此熱舒適被預(yù)期為格外地增加。這樣，避免過高的皮膚溫度，而仍然補償熱損失。
[0065]在實施例中，加熱系統(tǒng)被適配成將激光功率增加到高于中性(即既不寒冷也不溫暖)熱環(huán)境所要求的水平。紅外激光系統(tǒng)還可以與發(fā)光二極管結(jié)合以用于提供另外的定向照射。通過使用具有增加的激光功率以及可選地來自發(fā)光二極管的另外的直接照射的紅外激光系統(tǒng)，可以模仿暴露于晴天中的太陽的熱條件。具有其定向輻射熱的直接陽光被人類感覺為非常令人愉快。為了模仿晴天的熱條件(1000W/m2)，具有在10到20W的范圍內(nèi)的功率的輻射可以被導(dǎo)向人員的面部。
[0066]加熱系統(tǒng)還可以被適配成使用在另一環(huán)境中。例如，加熱系統(tǒng)可以被集成到公共汽車候車亭中。通過例如熱空氣在公共汽車候車亭中提供熱中性環(huán)境顯然并不經(jīng)濟。公共汽車候車亭在時間上被非常不規(guī)律地占用并且故意具有用于快速遮蔽和用于使人們感覺安全的開放結(jié)構(gòu)。激光加熱系統(tǒng)可以被適配成提供即時的熱，從而避免常規(guī)加熱方法的變熱時間，并且將它的熱直接并且可選地僅僅瞄準(zhǔn)寒冷身體。
[0067]加熱系統(tǒng)還可以被適配成用于例如用于室外運動長椅的加熱、指派給吸煙者的室外區(qū)中的加熱、超市的開放冷藏室或者冷凍室區(qū)段中的個性化加熱、加熱滑雪吊椅中的人員、例如大型商店等等的入口區(qū)域中的加熱。這些情形是類似的，因為占用水平是非常動態(tài)的，并且故意要求開放，即對室外、較寒冷的環(huán)境開放。因此，通過諸如熱空氣之類的常規(guī)手段的加熱由于到環(huán)境的大量熱損失而并不經(jīng)濟。
[0068]應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅是未按比例的示意圖。例如，相對于交通工具的尺寸，紅外激光器的組5、6小于圖1中所不的對應(yīng)的框5、6。
[0069]盡管在上文描述的實施例中假定存在一個或若干人員，其中加熱系統(tǒng)被適配成加熱一個或若干人員，但是在其它實施例中，生物也可以是需要被加熱的動物或者植物。而且，盡管在上文描述的實施例中交通工具是汽車，但是在其它實施例中，交通工具也可以是用于并入并且移動生物的另一裝置，比如公共汽車、卡車、船、飛機等等。
[0070]本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所要求保護(hù)的本發(fā)明時通過研究附圖、公開內(nèi)容和隨附的權(quán)利要求可以理解并且實現(xiàn)所公開的實施例的其它變型。
[0071]在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。
[0072]單個單元或者設(shè)備可以實現(xiàn)權(quán)利要求中所陳述的若干項的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中陳述某些措施的僅有事實不指示這些措施的組合不能被有利地使用。
[0073]比如人員是否位于激光器陣列的前方的確定、人員的預(yù)定義區(qū)域的檢測、基于所獲得的圖像的溫度值的確定等等由一個或若干單元或者設(shè)備執(zhí)行的操作可以由任何其它數(shù)量的單元或設(shè)備執(zhí)行。例如，步驟101和103可以由單個單元或任何其它數(shù)量的不同單元執(zhí)行。根據(jù)加熱方法的加熱系統(tǒng)的操作和/或控制可以實現(xiàn)為計算機程序的程序代碼工具和/或?qū)Ｓ糜布?br> [0074]計算機程序可以存儲/分布在與其它硬件一起供給或者作為其它硬件的一部分的適合介質(zhì)(諸如光學(xué)存儲介質(zhì)或者固態(tài)介質(zhì))上，但是也可以以諸如經(jīng)由因特網(wǎng)或者其它有線或者無線電信系統(tǒng)之類的其它形式分布。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加熱生物的加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)(22 ;222)包括用于利用紅外激光照射生物(2 ；202)從而加熱生物(2 ；202)的紅外激光系統(tǒng)(5，6 ;205)。
2.如權(quán)利要求1中限定的加熱系統(tǒng)，其中，紅外激光系統(tǒng)(5,6;105)包括一個或若干垂直腔表面發(fā)射激光器。
3.如權(quán)利要求1中限定的加熱系統(tǒng)，其中，加熱系統(tǒng)(22;222)還包括 -存在信號提供單元(7 ;207)，其用于提供指示生物是否存在的存在信號，使得生物被來自紅外激光系統(tǒng)(5 ；205)的紅外光可照射， -控制單元(13 ;213)，其用于取決于存在信號來控制紅外激光系統(tǒng)(5，6 ;205)。
4.如權(quán)利要求3中限定的加熱系統(tǒng)，其中，存在信號還指示要被加熱的生物的位置，其中，控制單元(13 ;213)被適配成: -取決于所提供的存在信號來確定生物的位置， -控制紅外激光系統(tǒng)(5 ；205)以將紅外激光提供到生物的所確定的位置。
5.如權(quán)利要求3中限定的加熱系統(tǒng)，其中，存在信號提供單元(7;207)是用于提供生物(7 ；207)的圖像作為存在信號的圖像提供單元，并且其中，控制單元(13 ；213)被適配成: -從所提供的圖像檢測生物(2 ；202)上的預(yù)定義區(qū)域，并且 -控制紅外激光系統(tǒng)(5 ；205)以將紅外激光提供到所檢測的預(yù)定義區(qū)域。
6.如權(quán)利要求3中限定的加熱系統(tǒng)，其中，存在信號提供單元(7;207)是用于提供生物(2 ；202)的圖像作為存在信號的圖像提供單元，并且其中，控制單元(13 ;213)被適配成: -從所提供的圖像確定指示生物(2 ；202)的溫度的溫度值， -取決于所確定的溫度值來控制紅外激光系統(tǒng)(5 ;205)。
7.如權(quán)利要求1中限定的加熱系統(tǒng)，其中，加熱系統(tǒng)(22)被適配成用于加熱交通工具Cl)中的人員(2)。
8.如權(quán)利要求7中限定的加熱系統(tǒng)，其中，交通工具(I)包括窗戶(9)，并且其中，紅外激光系統(tǒng)(5)被適配成還加熱窗戶(9)。
9.如權(quán)利要求7中限定的加熱系統(tǒng)，其中，生物(2)是交通工具(I)的駕駛員，其中，加熱系統(tǒng)(22)包括注意信號提供單元(8)和控制單元(13)，所述注意信號提供單元(8)用于如果要吸引駕駛員的注意則提供注意信號，所述控制單元(13)用于取決于所提供的注意信號來控制紅外激光系統(tǒng)(5，6)。
10.一種用于與如權(quán)利要求1中限定的加熱系統(tǒng)協(xié)作的相機系統(tǒng)，其中，加熱系統(tǒng)包括用于取決于存在信號來控制紅外激光系統(tǒng)(5，6)的控制單元(13)，其中，相機系統(tǒng)(7)被適配成獲得生物(2)的圖像并且將所獲得的圖像作為存在信號發(fā)送到加熱系統(tǒng)以用于允許加熱系統(tǒng)的控制單元取決于所獲得的圖像來控制加熱系統(tǒng)的紅外激光系統(tǒng)。
11.一種用于與如權(quán)利要求9中限定的加熱系統(tǒng)協(xié)作的駕駛員輔助系統(tǒng)，其中，駕駛員輔助系統(tǒng)(8)被適配成 -檢測危險情形， -如果已經(jīng)檢測到危險情形，則生成注意信號，并且 -將注意信號發(fā)送到加熱系統(tǒng)，以便允許加熱系統(tǒng)的控制單元取決于注意信號來控制加熱系統(tǒng)的紅外激光系統(tǒng)。
12.一種包括如權(quán)利要求1中限定的加熱系統(tǒng)的交通工具。
13.如權(quán)利要求12中限定的交通工具，其中，加熱系統(tǒng)包括分布在交通工具內(nèi)的若干紅外激光器。
14.一種用于加熱生物的加熱方法，加熱方法包括利用紅外激光系統(tǒng)(5，6 ；205)的紅外激光照射生物(2 ;202)，從而加熱生物(2 ;202)。
15.一種用于加熱生物的加熱計算機程序，加熱計算機程序包括用于當(dāng)計算機程序運行在控制加熱 系統(tǒng)的計算機上時使如權(quán)利要求1中限定的加熱系統(tǒng)(22 ；222)實施如權(quán)利要求14中限定的加熱方法的程序代碼工具。
【文檔編號】B60H1/00GK104053564SQ201380005813
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月17日
【發(fā)明者】H.梅恩奇, M.卡派 申請人:皇家飛利浦有限公司