DE102016221245A1 - Lidar sensor and method for detecting an environment - Google Patents

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DE102016221245A1
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Jan Sparbert
Annette Frederiksen
Rene Adams
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Lidarsensor (100) zur Erfassung einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung, umfassendeinen Sendepfad,einen Empfangspfad,einen Spiegel (103), wobei der Spiegel (103) eine erste Seite (111) und eine zweite Seite (112) aufweist, wobei die erste Seite (111) der zweiten Seite (112) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (111) des Spiegels (103) und die zweite Seite (112) des Spiegels (103) jeweils reflektiv ausgestaltet sind, und der Spiegel (103) geometrisch zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad angeordnet ist, sodass die erste Seite (111) des Spiegels (103) ein Teil des Sendepfads ist und die zweite Seite (112) des Spiegels (103) ein Teil des Empfangspfads ist.A lidar sensor (100) for detecting an environment, in particular a vehicle environment, comprising a transmit path, a receive path, a mirror (103), the mirror (103) having a first side (111) and a second side (112), the first side (111) of the second side (112), characterized in that the first side (111) of the mirror (103) and the second side (112) of the mirror (103) are each designed to be reflective, and the mirror (103) geometrically is arranged between the transmission path and the reception path, so that the first side (111) of the mirror (103) is part of the transmission path and the second side (112) of the mirror (103) is part of the reception path.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Lidarsensor und ein Verfahren zur Erfassung einer Umgebung.The invention relates to a lidar sensor and a method for detecting an environment.

Das Dokument DE 10 2008 019 615 B4 zeigt ein Lidarsystem mit einem einzigen bewegten Spiegel bei dem beide Seiten reflektieren, sodass eine Seite für den Empfangspfad und eine Seite für den Sendepfad verwendet werden kann. Es handelt sich bei dem Lidarsystem um ein System mit größeren Abmessungen, bei dem der Sendestrahl bereits vor dem Spiegel als Laserlinie aufgeweitet ist. Dadurch weist der Sendestrahl beim Systemaustritt eine große Querschnittsfläche auf, wodurch die Augensicherheit auch bei größeren Leistungen in einer bestimmten Laserklasse gewährtleistet werden kann.The document DE 10 2008 019 615 B4 shows a lidar system with a single moving mirror in which both sides reflect, so that one side can be used for the reception path and one side for the transmission path. The lidar system is a system with larger dimensions, in which the transmission beam is already widened in front of the mirror as a laser line. As a result, the transmission beam at system exit on a large cross-sectional area, whereby the eye safety can be granted even at higher power in a given laser class.

Nachteilig ist, dass dieser Ansatz nicht direkt auf die Verwendung von Mikrospiegeln übertragbar ist, da Mikrospiegel die Eigenschaft aufweisen, dass der das Lidarsystem verlassende Strahl einen sehr geringen Strahldurchmesser aufweist, wodurch die Leistung des Systems durch Grenzwerte der Augensicherheit stark begrenzt ist.A disadvantage is that this approach is not directly transferable to the use of micromirrors, since micromirrors have the property that the beam leaving the lidar system has a very small beam diameter, whereby the performance of the system is severely limited by eye safety limits.

In einem koaxialen Lidarsystem mit Mikrospiegel ergeben sich hohe Verluste, da Strahlteiler in den Strahlengang integriert werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist das Übersprechen zwischen Sendepfad und Empfangspfad.In a coaxial lidar system with micromirrors, high losses result since beam splitters have to be integrated into the beam path. Another disadvantage is the crosstalk between transmission path and reception path.

Die Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile zu überwinden.The object of the invention is to overcome these disadvantages.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Lidarsensor zur Erfassung einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung, umfasst einen Sendepfad, einen Empfangspfad und einen Spiegel. Der Spiegel weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei die erste Seite der zweiten Seite gegenüberliegt. Erfindungsgemäß sind die erste Seite des Spiegels und die zweite Seite des Spiegels jeweils reflektiv ausgestaltet. Der Spiegel ist geometrisch zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad angeordnet, sodass die erste Seite des Spiegels ein Teil des Sendepfads ist und die zweite Seite des Spiegel ein Teil des Empfangspfads ist. Mit anderen Worten beide Seiten des Spiegels reflektieren die auf die jeweilige Seite bzw. Oberfläche eintreffenden Lichtstrahlen, sodass die einfallenden Lichtstrahlen in den Sendepfad bzw. in den Empfangspfad abgelenkt werden.The lidar sensor for detecting an environment, in particular a vehicle environment, comprises a transmission path, a reception path and a mirror. The mirror has a first side and a second side, the first side being opposite the second side. According to the invention, the first side of the mirror and the second side of the mirror are each designed to be reflective. The mirror is geometrically located between the transmit path and the receive path such that the first side of the mirror is part of the transmit path and the second side of the mirror is part of the receive path. In other words, both sides of the mirror reflect the incident on the respective side or surface light rays, so that the incident light rays are deflected into the transmission path or in the receiving path.

Der Vorteil ist hierbei, dass in dem biaxialen Aufbau des optischen Pfads des Lidarsensors lediglich ein gemeinsames Spiegelelement notwendig ist, sodass eine aufwendige Synchronisation zwischen Sendepfad und Empfangspfad entfällt. Des Weiteren wird auf einfache Weise ein Übersprechen zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad verhindert.The advantage here is that in the biaxial structure of the optical path of the lidar sensor only a common mirror element is necessary, so that a complex synchronization between transmission path and reception path is eliminated. Furthermore, crosstalk between the transmission path and the reception path is prevented in a simple manner.

In einer Weiterbildung ist der Spiegel als MEMS-Spiegel ausgestaltet. Mit anderen Worten der Spiegel ist ein mikroelektromechanisches Bauelement, das insbesondere siliziumbasiert ist. Im Weiteren wird der Spiegel auch Mikrospiegel genannt.In a development, the mirror is designed as a MEMS mirror. In other words, the mirror is a microelectromechanical component that is particularly silicon-based. Furthermore, the mirror is also called micromirror.

Der Vorteil ist hierbei, dass die Herstellungskosten gering sind, da die Abmessungen des Spiegels sowie des Detektors gering sind. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Aufweitung des ausgesendeten Laserstrahls im Sendepfad geometrisch nach bzw. hinter dem Spiegel mittels Mikrooptik und Projektionslinse erfolgt, sodass ohne Überschreitung der Grenzwerte der Augensicherheit eine höhere Leistung ausgesendet werden kann. Außerdem ist der Lidarsensor weniger störanfällig für Umwelteinflüsse wie Regentropfen.The advantage here is that the manufacturing costs are low, since the dimensions of the mirror and the detector are low. Furthermore, it is advantageous that the widening of the emitted laser beam in the transmission path takes place geometrically behind or behind the mirror by means of micro-optics and projection lens, so that a higher power can be transmitted without exceeding the limits of eye safety. In addition, the Lidarsensor is less susceptible to environmental influences such as raindrops.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Spiegel drehbar gelagert.In a further embodiment, the mirror is rotatably mounted.

Der Vorteil ist hierbei, dass der Spiegel dazu verwendet wird, das Hintergrundlicht aus anderen Richtungen zu unterdrücken, da der Detektor über den Mikrospiegel bedient wird, sodass der Detektor nur in die Richtung sehen kann aus der der Spiegel Licht umlenkt. Das Hintergundlicht bzw. Störlicht trifft somit nicht auf den Detektor. Außerdem ist die Bauform des optischen Pfads des Lidarsensors flexibel, da die Strahlführung auf den Spiegel durch geeignete Umlenkspiegel erfolgt.The advantage here is that the mirror is used to suppress the background light from other directions, since the detector is operated via the micromirror, so that the detector can only see in the direction from which the mirror deflects light. The background light or stray light thus does not hit the detector. In addition, the design of the optical path of the Lidarsensors is flexible, since the beam is guided on the mirror by suitable deflection mirror.

In einer Weiterbildung ist der Spiegel entlang einer ersten Erstreckungsrichtung oder entlang der ersten Erstreckungsrichtung und einer zweiten Erstreckungsrichtung schwingbar. Die erste Erstreckungsrichtung und die zweite Erstreckungsrichtung sind dabei rechtwinklig zueinander angeordnet und spannen eine erste Spiegelebene auf, die beispielsweise mittig zwischen der ersten Seite des Spiegels und der zweiten Seite des Spiegels parallel zur ersten Seite des Spiegels und zur zweiten Seite des Spiegels angeordnet ist. Mit anderen Worten der Spiegel kann sowohl in einer Achse als auch in zwei Achsen schwingen.In a development, the mirror can be oscillated along a first extension direction or along the first extension direction and a second extension direction. The first extension direction and the second extension direction are arranged at right angles to each other and clamp a first mirror plane, which is arranged for example centrally between the first side of the mirror and the second side of the mirror parallel to the first side of the mirror and to the second side of the mirror. In other words, the mirror can oscillate both in one axis and in two axes.

In einer weiteren Ausgestaltung weisen die erste Seite des Spiegels und die zweite Seite des Spiegels identische Reflexionswerte auf, wobei der Reflexionsgrad insbesondere maximal ist. Der Begriff identisch umfasst hier auch leichte Abweichungen aufgrund von Fertigungstoleranzen.In a further embodiment, the first side of the mirror and the second side of the mirror have identical reflection values, wherein the reflectance is in particular maximum. The term identical here also includes slight deviations due to manufacturing tolerances.

Der Vorteil ist hierbei, dass sowohl beim Senden als auch beim Empfangen wenig Licht verloren geht. The advantage here is that little light is lost both when sending and when receiving.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung, mit Hilfe eines Lidarsensors, der einen Sendepfad, einen Empfangspfad und einen Spiegel aufweist, wobei der Spiegel eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite des Spiegels der zweiten Seite des Spiegels gegenüberliegt, wobei die erste Seite des Spiegels und die zweite Seite des Spiegels Laserstrahlen reflektieren und der Spiegel geometrisch zwischen dem Sendepfad und Empfangspfad angeordnet ist, umfasst ein Aussenden eines Laserstrahls, wobei der Spiegel derart angesteuert wird, dass die erste Seite des Spiegels in Richtung des Sendepfads zeigt, sodass der Laserstrahl in den Sendepfad abgelenkt wird. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Empfangen eines von der Umgebung reflektierten Laserstrahls, wobei der Spiegel derart angesteuert wird, dass die zweite Seite des Spiegels in Richtung des Empfangspfads zeigt, sodass der Laserstrahl auf einen Detektor abgelenkt wird, ein Erfassen des empfangenen Laserstrahls mit Hilfe des Detektors, wobei elektrische Signale erzeugt werden, die im Folgenden Detektorsignale genannt werden, und ein Auswerten der Detektorsignale.The inventive method for detecting an environment, in particular a vehicle environment, with the aid of a Lidarsensors having a transmission path, a reception path and a mirror, wherein the mirror has a first side and a second side, wherein the first side of the mirror of the second side of the Mirror opposite, wherein the first side of the mirror and the second side of the mirror reflect laser beams and the mirror is geometrically arranged between the transmission path and receiving path comprises emitting a laser beam, wherein the mirror is driven such that the first side of the mirror in the direction of the transmission path, so that the laser beam is deflected into the transmission path. Furthermore, the method comprises receiving a laser beam reflected by the surroundings, wherein the mirror is controlled in such a way that the second side of the mirror points in the direction of the receiving path, so that the laser beam is deflected onto a detector, detecting the received laser beam with the aid of Detector, wherein electrical signals are generated, which are hereinafter referred to as detector signals, and an evaluation of the detector signals.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages will become apparent from the following description of exemplary embodiments or from the dependent claims.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 einen optischen Pfad des erfindungsgemäßen Lidarsensors zur Erfassung einer Umgebung und
  • 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erfassung einer Umgebung.
The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments and accompanying drawings. Show it:
  • 1 an optical path of the Lidarsensors invention for detecting an environment and
  • 2 an inventive method for detecting an environment.

1 zeigt einen optischen Pfad eines Lidarsensors 100 zur Erfassung einer Umgebung. Der optische Pfad des Lidarsensors 100 umfasst eine Laseremissionsquelle 101, mindestens eine Linse 102 und einen Spiegel 103. Die Linse 102 ist im Strahlengang zwischen der Laseremissionsquelle 101 und dem Spiegel 103 angeordnet. Der Spiegel 103 weist eine erste Seite 111 und eine zweite Seite 112 auf, wobei die erste Seite 111 der zweiten Seite 112 gegenüberliegt. Der optische Pfad des Lidarsensors 100 ist biaxial ausgestaltet, das bedeutet der Sendepfad und der Empfangspfad sind räumlich voneinander getrennt angeordnet. Im Sendepfad des Lidarsensors 100 sind mindestens ein erster Umlenkspiegel 104, eine erste Mikrooptikstruktur 105 und mindestens eine Projektionslinse 106 angeordnet. Die erste Mikrooptikstruktur 105 sorgt in Verbindung mit der Projektionslinse 106 für eine Strahlaufweitung des ausgesendeten Laserstrahls. Im Empfangspfad des Lidarsensors 100 sind mindestens eine Empfangslinse 107, eine zweite Mikrooptikstruktur 108, mindestens ein zweiter Umlenkspiegel 109, sowie ein Detektor 110 angeordnet. Die zweite Mikrooptikstruktur 108 dient in Verbindung mit der Empfangslinse 107 zur Bündelung des in der Umgebung reflektierten und vom Lidarsensor 100 empfangenen Laserstrahls. Die erste Mikrooptikstruktur 105 und die zweite Mikrooptikstruktur 108 sind beispielsweise als Mikrolinsenarray ausgestaltet, wobei das Mikrolinsenarray insbesondere konvex und/ oder konkav ausgestaltete Teilbereiche aufweist. Der Spiegel 103 ist geometrisch so angeordnet, dass die erste Seite 111 dem Sendepfad zugeordnet ist und die zweite Seite 112 dem Empfangspfad zugeordnet ist. Mit anderen Worten die erste Seite des Spiegels 111 ist dem Sendepfad zugewandt. Die erste Seite 111 zeigt in Richtung des ersten Umlenkspiegels 104, sodass ein von der Laseremissionsquelle 101 ausgesendeter Laserstrahl vom Spiegel 103 in Richtung des ersten Umlenkspiegels 104 abgelenkt wird. Die zweite Seite 112 ist dem Empfangspfad zugewandt und zeigt in Richtung des zweiten Umlenkspiegels 109, sodass ein von der Umgebung reflektierter und vom System 100 empfangener Laserstrahl vom zweiten Umlenkspiegel 109 in Richtung des Spiegels 103 gelenkt wird. Der empfangene Laserstrahl wird durch den Spiegel 103 weiter auf den Detektor 110 gelenkt, sodass elektrische Signale bzw. Detektorsignale erzeugt werden. Mit anderen Worten, der Spiegel 103 wird zur Strahlablenkung sowohl im Sendepfad als auch im Empfangspfad verwendet. Dazu sind sowohl die erste Seite 111 des Spiegels 103 als auch die zweite Seite 112 des Spiegels 103 reflektiv ausgestaltet, d. h. beide Seiten des Spiegels 103 weisen eine bestimmte Reflektivität auf. Die erste Seite 111 des Spiegels und die zweite Seite 112 des Spiegels 103 weisen insbesondere identische Reflexionswerte auf. Alternativ kann die Reflektivität der ersten Seite 111 von der Reflektivität der zweiten Seite 112 verschieden sein. 1 shows an optical path of a lidar sensor 100 to capture an environment. The optical path of the lidar sensor 100 includes a laser emission source 101 , at least one lens 102 and a mirror 103 , The Lens 102 is in the beam path between the laser emission source 101 and the mirror 103 arranged. The mirror 103 has a first page 111 and a second page 112 on, being the first page 111 the second page 112 opposite. The optical path of the lidar sensor 100 is configured biaxially, that means the transmission path and the reception path are spatially separated. In the transmission path of the lidar sensor 100 are at least a first deflection mirror 104 , a first micro-optic structure 105 and at least one projection lens 106 arranged. The first micro-optic structure 105 provides in conjunction with the projection lens 106 for beam expansion of the emitted laser beam. In the reception path of the Lidarsensor 100 are at least one receiving lens 107 , a second micro-optic structure 108 , at least one second deflection mirror 109 , as well as a detector 110 arranged. The second micro-optic structure 108 serves in conjunction with the receiving lens 107 for bundling the reflected in the environment and the Lidarsensor 100 received laser beam. The first micro-optic structure 105 and the second micro-optic structure 108 are designed for example as a microlens array, wherein the microlens array has in particular convex and / or concave configured portions. The mirror 103 is geometrically arranged so that the first page 111 assigned to the transmission path and the second page 112 is assigned to the receive path. In other words, the first side of the mirror 111 is facing the transmission path. The first page 111 points in the direction of the first deflecting mirror 104 so one from the laser emission source 101 emitted laser beam from the mirror 103 in the direction of the first deflecting mirror 104 is distracted. The second page 112 is facing the receiving path and points in the direction of the second deflection mirror 109 making one of the environment more reflective and of the system 100 received laser beam from the second deflection mirror 109 in the direction of the mirror 103 is steered. The received laser beam is transmitted through the mirror 103 continue on the detector 110 steered, so that electrical signals or detector signals are generated. In other words, the mirror 103 is used for beam deflection both in the transmission path and in the reception path. These are both the first page 111 of the mirror 103 as well as the second page 112 of the mirror 103 designed reflective, ie both sides of the mirror 103 have a certain reflectivity. The first page 111 of the mirror and the second page 112 of the mirror 103 have in particular identical reflection values. Alternatively, the reflectivity of the first page 111 from the reflectivity of the second side 112 to be different.

Der Spiegel 103 ist insbesondere als MEMS-Spiegel ausgestaltet. Die spiegelnde Fläche beträgt dabei insbesondere ungefähr 1mm2. Der MEMS-Spiegel weist beispielsweise ein Siliziumsubstrat auf. Auf dem Siliziumsubstrat des MEMS-Spiegels ist eine Metallschicht angeordnet, z.B. Ag oder Au. Dadurch wird eine hohe Reflektivität erreicht, denn das Siliziumsubstrat selbst würde zu hohe Absorptionsverluste im sichtbaren Licht aufweisen.The mirror 103 is designed in particular as a MEMS mirror. The reflective surface is in particular about 1mm 2 . The MEMS mirror has, for example, a silicon substrate. On the silicon substrate of the MEMS mirror, a metal layer is arranged, eg Ag or Au. As a result, a high reflectivity is achieved because the silicon substrate itself would have too high absorption losses in the visible light.

In einem Ausführungsbeispiel ist der MEMS-Spiegel nahezu eben ausgestaltet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der MEMS-Spiegel eine vorgegebene Deformation auf.In one embodiment, the MEMS mirror is designed almost flat. In a further embodiment, the MEMS mirror has a predetermined deformation.

Optional ist der Spiegel 103 drehbar gelagert. Optional is the mirror 103 rotatably mounted.

Der erste Umlenkspiegel 104, sowie der zweite Umlenkspiegel 109 sind eben ausgestaltet. Alternativ können der erste Umlenkspiegel 104 und der zweite Umlenkspiegel 109 eine Krümmung bzw. Wölbung aufweisen, wobei die Krümmung bzw. Wölbung des ersten Umlenksspiegels 104 von der Krümmung bzw. Wölbung des zweiten Umlenkspiegels 109 verschieden sein kann. Sowohl der erste Umlenkspiegel 104 als auch der zweite Umlenkspiegel 109 können als Bildfeldebner bzw. Field flattener fungieren.The first deflecting mirror 104 , as well as the second deflection mirror 109 are just designed. Alternatively, the first deflection mirror 104 and the second deflecting mirror 109 have a curvature or curvature, wherein the curvature or curvature of the first deflection mirror 104 from the curvature or curvature of the second deflection mirror 109 can be different. Both the first deflection mirror 104 as well as the second deflection mirror 109 can act as a field fielder or field flattener.

Zwischen der Laseremissionsquelle 101 und dem Spiegel 103 können mehrere Linsen 102 angeordnet sein, z. B. Zylinderlinsen.Between the laser emission source 101 and the mirror 103 can have multiple lenses 102 be arranged, for. B. cylindrical lenses.

Je nach Größe des Lidarsensors bzw. Bauraum im Sendepfad und Empfangspfad können auch mehrere Umlenkspiegel vorhanden sein. Im Sendepfad können mehrere Projektionslinsen hintereinander angeordnet sein. Im Empfangspfad können mehrere Empfangslinsen angeordnet sein.Depending on the size of the lidar sensor or installation space in the transmission path and reception path, several deflection mirrors may also be present. In the transmission path several projection lenses can be arranged one behind the other. In the reception path multiple reception lenses can be arranged.

Alternativ können die Linsen oder Mikrolinsenarrays reflektiv als Spiegel ausgestaltet sein oder eine Kombination aus refraktiven und reflektiven Flächen aufweisen.Alternatively, the lenses or microlens arrays can be reflective designed as a mirror or have a combination of refractive and reflective surfaces.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 200 zur Erfassung einer Umgebung. Das Verfahren startet mit dem Schritt 210, in dem ein Laserstrahl eines erfindungsgemäßen Lidarsensors ausgesendet wird, wobei der Spiegel des Lidarsensors derart angesteuert wird, dass eine erste Seite des Spiegels, die einer zweiten Seite des Spiegels gegenüberliegt, in Richtung des Sendepfads zeigt, sodass der Laserstrahl in den Sendepfad abgelenkt wird und in die zu erfassende Umgebung ausgesendet wird. In einem folgenden Schritt 220 wird ein von der Umgebung reflektierter Laserstrahl vom Lidarsensor empfangen, wobei der Spiegel derart angesteuert wird, dass die zweite Seite des Spiegels in Richtung des Empfangspfads zeigt, sodass der Laserstrahl auf einen Detektor abgelenkt wird. In einem folgenden Schritt 230 wird der empfangene Laserstrahl mit Hilfe des Detektors erfasst, wodurch Detektorsignale erzeugt werden und in einem folgenden Schritt 240 werden die Detektorsignale ausgewertet. 2 shows a method according to the invention 200 to capture an environment. The procedure starts with the step 210 in which a laser beam of a lidar sensor according to the invention is emitted, wherein the mirror of the Lidarsensors is driven such that a first side of the mirror, which is opposite to a second side of the mirror, pointing in the direction of the transmission path, so that the laser beam is deflected into the transmission path and is sent out to the environment to be detected. In a following step 220 For example, a laser beam reflected by the surroundings is received by the lidar sensor, the mirror being driven in such a way that the second side of the mirror points in the direction of the reception path, so that the laser beam is deflected onto a detector. In a following step 230 the received laser beam is detected by means of the detector, whereby detector signals are generated and in a following step 240 the detector signals are evaluated.

Der Spiegel wird dabei durch ein Aktuatorsystem bewegt, wobei es je nach Freiheitsgrad einachsige, sogenannte 1D -, oder zweiachsige, sogenannte 2D-Scanelemente gibt. Die Ablenkung des Laserstrahls geschieht über einen Mikrospiegel. Der Mikrospiegel kann resonant betrieben werden, d.h. mittels Sinusschwingung, oder aber auch quasistatisch, d.h. z.B. mittels Dreieckstrajektorie. Der Vorteil bei der Ansteuerung mittels Sinusschwingung ist, dass eine Überhöhung der Resonanzfrequenz genutzt werden kann, um möglichst große Auslenkwinkel zu erreichen. Durch wenigstens ein Federelement wird eine Rückstellkraft erzeugt, um den Spiegel in Ruheposition zu halten. Das Antriebsprinzip des Spiegels kann thermisch, piezoelektrisch, elektrostatisch oder elektromagnetisch bzw. elektrodynamisch erfolgen.The mirror is thereby moved by an actuator system, wherein, depending on the degree of freedom, uniaxial, so-called 1D, or biaxial, so-called 2D scanning elements are present. The deflection of the laser beam is done via a micromirror. The micromirror can be operated resonantly, i. by sinusoidal or quasistatic, i. e.g. by triangular trajectory. The advantage of the control by means of sinusoidal oscillation is that an increase in the resonance frequency can be used in order to achieve the greatest possible deflection angle. By at least one spring element, a restoring force is generated to hold the mirror in the rest position. The drive principle of the mirror can be thermally, piezoelectrically, electrostatically or electromagnetically or electrodynamically.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008019615 B4 [0002]DE 102008019615 B4 [0002]

Claims (6)

Lidarsensor (100) zur Erfassung einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung, umfassend • einen Sendepfad, • einen Empfangspfad, • einen Spiegel (103), wobei der Spiegel (103) eine erste Seite (111) und eine zweite Seite (112) aufweist, wobei die erste Seite (111) der zweiten Seite (112) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (111) des Spiegels (103) und die zweite Seite (112) des Spiegels (103) jeweils reflektiv ausgestaltet sind, und der Spiegel (103) geometrisch zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad angeordnet ist, sodass die erste Seite (111) des Spiegels (103) ein Teil des Sendepfads ist und die zweite Seite (112) des Spiegels (103) ein Teil des Empfangspfads ist.Lidar sensor (100) for detecting an environment, in particular a vehicle environment, comprising • a transmission path, • a reception path, • a mirror (103), wherein the mirror (103) has a first side (111) and a second side (112), wherein the first side (111) opposes the second side (112), characterized in that the first side (111) of the mirror (103) and the second side (112) of the mirror (103) are each designed to be reflective, and the mirror (103) is geometrically disposed between the transmission path and the reception path such that the first side (111) of the mirror (103) is part of the transmission path and the second side (112) of the mirror (103) is part of the reception path. Lidarsensor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (103) ein MEMS-Spiegel ist.Lidar sensor (100) after Claim 1 , characterized in that the mirror (103) is a MEMS mirror. Lidarsensor (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der der Spiegel (103) drehbar gelagert ist.Lidar sensor (100) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the mirror (103) is rotatably mounted. Lidarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel entlang einer ersten Erstreckungsrichtung oder entlang der ersten Erstreckungsrichtung und einer zweiten Erstreckungsrichtung schwingbar ist.Lidar sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror is oscillatable along a first extension direction or along the first extension direction and a second extension direction. Lidarsensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (111) des Spiegels (103) und die zweite Seite (112) des Spiegels (103) identische Reflexionswerte aufweisen, wobei ein Reflexionsgrad insbesondere maximal ist.Lidar sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first side (111) of the mirror (103) and the second side (112) of the mirror (103) have identical reflection values, wherein a reflectance is in particular maximum. Verfahren (200) zum Erfassen einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung, mit Hilfe eines Lidarsensors, der einen Sendepfad, einen Empfangspfad und einen Spiegel aufweist, wobei der Spiegel eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite des Spiegels der zweiten Seite des Spiegels gegenüberliegt, wobei die erste Seite des Spiegels und die zweite Seite des Spiegels Laserstrahlen reflektieren und der Spiegel geometrisch zwischen dem Sendepfad und Empfangspfad angeordnet ist, mit den Schritten: • Aussenden (210) eines Laserstrahls, wobei der Spiegel derart angesteuert wird, dass die erste Seite des Spiegels in Richtung des Sendepfads zeigt, sodass der Laserstrahl in den Sendepfad abgelenkt wird, • Empfangen (220) eines von der Umgebung reflektierten Laserstrahls, wobei der Spiegel derart angesteuert wird, dass die zweite Seite des Spiegels in Richtung des Empfangspfads zeigt, sodass der Laserstrahl auf einen Detektor abgelenkt wird, • Erfassen (230) des empfangenen Laserstrahls mit Hilfe des Detektors, wobei Detektorsignale erzeugt werden und • Auswerten (240) der Detektorsignale.A method (200) for detecting an environment, in particular a vehicle environment, with the aid of a lidar sensor having a transmission path, a reception path and a mirror, wherein the mirror has a first side and a second side, wherein the first side of the mirror of the second side opposite the mirror, the first side of the mirror and the second side of the mirror reflecting laser beams and the mirror being geometrically located between the transmission path and the reception path, comprising the steps of: Emitting (210) a laser beam, wherein the mirror is controlled such that the first side of the mirror points in the direction of the transmission path, so that the laser beam is deflected into the transmission path, Receiving (220) a laser beam reflected from the environment, wherein the mirror is driven such that the second side of the mirror points in the direction of the receiving path, so that the laser beam is deflected onto a detector, Detecting (230) the received laser beam with the aid of the detector, wherein detector signals are generated and • Evaluate (240) the detector signals.
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