DE102017209294A1 - lidar - Google Patents

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Abstract

Ein Lidarsensor umfasst eine mehrstrahlige Lichtquelle zum Aussenden von Lichtstrahlen; eine Empfangsoptik zum Sammeln einfallender Lichtstrahlen; einen Richtungsfilter; und einen Lichtdetektor mit wenigstens einem Sensor, der einer der Lichtquellen zugeordnet ist.A lidar sensor comprises a multi-beam light source for emitting light rays; a receiving optics for collecting incident light rays; a directional filter; and a light detector having at least one sensor associated with one of the light sources.

Description

Die Erfindung betrifft einen LiDAR-Sensor. Insbesondere betrifft die Erfindung einen mehrstrahligen LiDAR-Sensor.The invention relates to a LiDAR sensor. In particular, the invention relates to a multi-beam LiDAR sensor.

Stand der TechnikState of the art

Ein LiDAR-Sensor umfasst eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor und eine Verarbeitungseinrichtung. Die Lichtquelle sendet Licht in einen vorbestimmten räumlichen Bereich aus, wo ein Objekt das Licht in Richtung des Detektors reflektieren kann. Die Verarbeitungseinrichtung bestimmt einen Abstand zwischen dem LiDAR-Sensor und dem Objekt auf der Basis einer Signallaufzeit (Time of Flight, TOF) oder auf der Basis eines frequenzmodulierten Dauerstrich-Signals (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW). Ein einstrahliges System verwendet einen Laser als Lichtquelle, ein mehrstrahliges System umfasst eine Lichtquelle, die mehrere Laserstrahlen gleichzeitig aussendet.A LiDAR sensor includes a light source, a light detector, and a processing device. The light source emits light in a predetermined spatial area where an object can reflect the light toward the detector. The processing device determines a distance between the LiDAR sensor and the object on the basis of a signal propagation time (Time of Flight, TOF) or on the basis of a Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) signal. A single-beam system uses a laser as the light source, a multi-beam system includes a light source that emits multiple laser beams simultaneously.

Zur Abdeckung großer horizontaler Erfassungswinkel zwischen 150° und 360° wird im Allgemeinen ein mechanischer Laserscanner verwendet, bei dem die Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlen mittels eines beweglichen Spiegels verändert wird. Bei einem Drehspiegel-Laserscanner, dessen maximaler Erfassungswinkel auf etwa 150° beschränkt ist, dreht sich nur ein motorbetriebener Ablenkspiegel. Für größere Erfassungsbereiche bis zu 360° befinden sich alle elektrooptischen Komponenten des LiDAR-Sensors auf einem motorbetriebenen Drehteller oder Rotor.To cover large horizontal detection angles between 150 ° and 360 °, a mechanical laser scanner is generally used in which the propagation direction of the laser beams is changed by means of a movable mirror. In a rotating mirror laser scanner whose maximum detection angle is limited to about 150 °, only a motor-driven deflection mirror rotates. For larger detection ranges up to 360 °, all electro-optical components of the LiDAR sensor are mounted on a motor-driven turntable or rotor.

Zum Abbilden eines einfallenden Laserstrahls auf den Lichtdetektor werden typischerweise einfache Optiken mit wenigen Linsen verwendet, welche typischerweise eine ungenügende Abbildungseigenschaft besitzen, um auf der Detektorseite eine ausreichende Abbildung zu generieren. Außerdem ist die Apertur eines solchen Systems technisch und abbildungsbedingt begrenzt, weshalb eine Apertur von mehr als ca. 800 mm2 kaum erreichbar ist.For imaging an incident laser beam onto the light detector, simple optics with few lenses are typically used, which typically have insufficient imaging property to generate sufficient imaging on the detector side. In addition, the aperture of such a system is limited technically and due to the image, which is why an aperture of more than about 800 mm 2 is hardly achievable.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen verbesserten LiDAR-Sensor anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.An object underlying the present invention is to provide an improved LiDAR sensor. The invention achieves this object by means of the subject matter of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein LiDAR-Sensor umfasst eine mehrstrahlige Lichtquelle zum Aussenden von Lichtstrahlen; eine Empfangsoptik zum Sammeln einfallender Lichtstrahlen; einen Richtungsfilter; und einen Lichtdetektor mit wenigstens einem Sensor, der einer der Lichtquellen zugeordnet ist.A LiDAR sensor comprises a multi-beam light source for emitting light rays; a receiving optics for collecting incident light rays; a directional filter; and a light detector having at least one sensor associated with one of the light sources.

Üblicherweise umfasst der Lichtdetektor mehrere Sensoren, wobei jeder Sensor einer der Lichtquellen zugeordnet ist. Bevorzugt sind so viele Sensoren wie Lichtquellen vorgesehen. Die Zuordnung zwischen Sensoren und Lichtquellen kann bijektiv sein.Usually, the light detector comprises a plurality of sensors, each sensor being associated with one of the light sources. Preferably, as many sensors as light sources are provided. The association between sensors and light sources can be bijective.

Die Empfangsoptik kann insbesondere eine große Apertur aufweisen, um auch eine schwache Reflexion eines ausgesandten Lichtstrahls an einem Objekt zu empfangen und gebündelt auf den Lichtdetektor zu richten. Die Apertur kann in einem großen Bereich frei gewählt werden und insbesondere mehr als ca. 800 mm2 betragen. Dadurch kann die Empfangsoptik lichtstark ausgeführt sein, um auch eine schwache oder weit entfernte Reflektion eines Lichtstrahls noch sicher zu detektieren. Ein Erfassungsbereich kann dadurch vergrößert sein. Eine Genauigkeit des LiDAR-Sensors, insbesondere bezüglich seiner Abbildungsschärfe oder Auflösung, kann verbessert sein.In particular, the receiving optics may have a large aperture in order to also receive a weak reflection of an emitted light beam on an object and to focus it in a focused manner onto the light detector. The aperture can be chosen freely over a wide range and in particular more than about 800 mm 2 . As a result, the receiving optics can be designed to be bright, in order to reliably detect even a faint or distant reflection of a light beam. A detection range can thereby be increased. An accuracy of the LiDAR sensor, in particular with regard to its image sharpness or resolution, can be improved.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Empfangsoptik ein reflektives Element umfasst. Das reflektive Element kann insbesondere ein Spiegelsystem mit einem oder mehreren Spiegeln, ein Prisma oder ein anderes Element umfassen, bei dem eine Totalreflexion von Licht erfolgt. Insbesondere kann die Empfangsoptik eine gefaltete Optik (folded optics) umfassen, bei der ein Lichtstrahl derart abgelenkt wird, dass ein optischer Pfad durch die Empfangsoptik deutlich länger als ihre Größe ist.It is particularly preferred that the receiving optics comprise a reflective element. The reflective element may in particular comprise a mirror system with one or more mirrors, a prism or another element in which a total reflection of light takes place. In particular, the receiving optics may comprise folded optics in which a light beam is deflected in such a way that an optical path through the receiving optics is significantly longer than its size.

Eine reflektive Empfangsoptik ist üblicherweise winkelbeschränkt, sodass sie für einen mehrstrahligen LiDAR-Sensor nur schlecht geeignet sein kann, insbesondere wenn dieser zur Abdeckung eines relativ großen vertikalen Winkelbereichs von bis zu ca. 8° oder noch mehr verwendbar sein soll. In Verbindung mit dem Richtungsfilter kann jedoch trotz der Abbildungsfehler des reflektiven Elements dafür gesorgt werden, dass ein Lichtstrahl, der einem ersten Sensor des Lichtdetektors zugeordnet ist, nicht oder nur vermindert auf einen zweiten Sensor fällt, der zum ersten Sensor benachbart ist. Verluste in der durch den Richtungsfilter tretenden Lichtmenge können insbesondere durch eine große Apertur der Empfangsoptik ausgeglichen werden. So kann eine verbesserte Abbildungsschärfe oder Auflösung realisiert werden. Durch ein entsprechendes optisches Design der Empfangsoptik kann die Signaldynamik eingeschränkt werden. Die Empfangsoptik kann kompakt und mit nur wenigen Elementen realisiert werden. Das reflektive Element kann eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweisen, sodass die Empfangsoptik verbessert temperaturstabil sein kann.A reflective receiving optics is usually limited in angle, so it may be poorly suited for a multi-beam LiDAR sensor, especially if this is to be used to cover a relatively large vertical angle range of up to about 8 ° or even more. However, in conjunction with the directional filter, despite the aberrations of the reflective element, it can be ensured that a light beam associated with a first sensor of the light detector does not fall, or only diminishes, to a second sensor which is adjacent to the first sensor. Losses in the light passing through the directional light amount can be compensated in particular by a large aperture of the receiving optics. Thus, an improved image sharpness or resolution can be realized. By a corresponding optical design of the receiving optics, the signal dynamics can be limited. The receiving optics can be realized compactly and with only a few elements. The reflective element can have a low temperature dependence, so that the receiving optics can be improved in terms of temperature stability.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Richtungsfilter integriert mit dem reflektiven Element ausgeführt. Dadurch kann eine robuste Empfangsoptik, beispielsweise zum Einsatz des LiDAR-Sensors an einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt sein. Der Richtungsfilter kann beispielsweise an oder in einem Prisma oder einem Hohlspiegelelement ausgebildet sein. In a particularly preferred embodiment, the directional filter is integrated with the reflective element. As a result, a robust receiving optics, for example for use of the LiDAR sensor on a motor vehicle, can be provided. The directional filter may be formed, for example, on or in a prism or a concave mirror element.

Im Allgemeinen kann der Richtungsfilter eine Lochblende oder eine Beschichtung eines transparenten Elements umfassen. Beide Varianten können leicht mit dem reflektiven Element integriert ausgeführt werden. Dazu kann der Richtungsfilter insbesondere beim Austreten eines Lichtstrahls aus einem optisch dichteren Medium als Luft angeordnet sein. Die Lochblende kann beispielsweise ein Kunststoff- oder Metallteil umfassen, das so viele Aussparungen trägt, wie Lichtstrahlen und Sensoren vorgesehen sind. Die Aussparungen können beispielsweise mittels Stanzen eingebracht sein. Die Position jeder Aussparung definiert dabei die Richtung eines einfallenden Lichtstrahls. Licht, das nicht aus der vorbestimmten Richtung durch die Aussparung fällt, trifft nicht den Sensor des zugeordneten Lichtdetektors.In general, the directional filter may comprise a pinhole or a coating of a transparent element. Both variants can be easily integrated with the reflective element. For this purpose, the directional filter can be arranged in particular when a light beam emerges from an optically denser medium than air. The pinhole may, for example, comprise a plastic or metal part which carries as many recesses as light beams and sensors are provided. The recesses may be introduced, for example by means of punching. The position of each recess defines the direction of an incident light beam. Light that does not fall from the predetermined direction through the recess does not hit the sensor of the associated light detector.

Der LiDAR-Sensor kann ferner eine Abbildungsoptik umfassen, die zum Abbilden der Ebene des Richtungsfilters auf den Lichtdetektor eingerichtet ist. Dabei kann eine Apertur der Abbildungsoptik klein sein, insbesondere wesentliche kleiner als die Apertur der Empfangsoptik, wodurch die Abbildungsoptik kostengünstig realisierbar sein und raumsparend angeordnet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Abbildungsoptik einen Abbildungsfaktor ungleich eins auf. Anders ausgedrückt kann die Abbildungsoptik mit geringem Aufwand dazu eingerichtet sein, eine optische Vergrößerung oder Verkleinerung zu realisieren. Die Optik kann so verbessert an einen vorbestimmten Lichtdetektor angepasst werden, dessen Anzahl und Anordnung von Lichtsensoren üblicherweise nicht verändert werden kann. Dadurch kann eine große Vielfalt bestehender Lichtsensoren mit der beschriebenen Optik verwendet werden, um einen verbesserten Lidarsensor bereitzustellen.The LiDAR sensor may further include imaging optics arranged to image the plane of the directional filter onto the light detector. In this case, an aperture of the imaging optics may be small, in particular substantially smaller than the aperture of the receiving optics, as a result of which the imaging optics can be realized inexpensively and arranged in a space-saving manner. In a preferred embodiment, the imaging optics have an imaging factor not equal to one. In other words, the imaging optics can be set up with little effort to realize an optical enlargement or reduction. The optics can be improved so adapted to a predetermined light detector, the number and arrangement of light sensors usually can not be changed. Thereby, a wide variety of existing light sensors with the described optics can be used to provide an improved lidar sensor.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Abbildungsoptik ein erstes und ein zweites Element umfasst, zwischen denen sich Lichtstrahlen ausbreiten können. Die Zweiteilung erlaubt es, Abbildungseigenschaften der Abbildungsoptik verbessert zu kontrollieren. Insbesondere können die Elemente so gestaltet und angeordnet sein, dass sich die Lichtstrahlen zwischen ihnen im Wesentlichen parallel zueinander ausbreiten. Im Bereich zwischen den beiden Elementen der Abbildungsoptik kann dann leicht ein optischer Filter angeordnet werden, der beispielsweise unerwünschtes Fremdlicht vom Lichtdetektor fernhält. Der optische Filter kann insbesondere ein schmalbandiger Frequenzfilter sein. Die Störsicherheit des LiDAR-Sensors kann dadurch verbessert sein.It is particularly preferred that the imaging optics comprise a first and a second element, between which light beams can propagate. The division into two parts makes it possible to better control imaging properties of the imaging optics. In particular, the elements may be designed and arranged such that the light beams propagate between them substantially parallel to one another. In the area between the two elements of the imaging optics, an optical filter can then easily be arranged which, for example, keeps unwanted extraneous light away from the light detector. The optical filter may in particular be a narrow-band frequency filter. The interference immunity of the LiDAR sensor can thereby be improved.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

  • 1 einen mehrstrahligen Lidarsensor in einer ersten Ausführungsform;
  • 2 einen mehrstrahligen Lidarsensor in einer zweiten Ausführungsform;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Lidarsensors mit einer Abbildungsoptik; und
  • 4 beispielhafte Richtungsfilter für einen mehrstrahligen Lidarsensor darstellt.
The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
  • 1 a multi-beam lidar sensor in a first embodiment;
  • 2 a multi-beam lidar sensor in a second embodiment;
  • 3 a schematic representation of a Lidarsensors with an imaging optics; and
  • 4 represents exemplary directional filter for a multi-beam Lidarsensor.

1 zeigt einen mehrstrahligen LiDAR-Sensor (oder: Lidarsensor) 100 in einer ersten Ausführungsform. Der LiDAR-Sensor 100 umfasst eine mehrstrahlige Lichtquelle 105, die zum Aussenden mehrerer kohärenter Lichtstrahlen 110 eingerichtet ist, eine Empfangsoptik 115 zum Sammeln von Lichtstrahlen 110, die an einem Objekt 120 (nicht dargestellt) reflektiert wurden, einen Richtungsfilter 125 und einen Lichtdetektor 130 mit mehreren Sensoren 135. Bevorzugt ist zusätzlich eine Verarbeitungseinrichtung 140 vorgesehen, um auf der Basis ausgesandten und empfangenen Lichts die Entfernung zwischen dem LiDAR-Sensor 100 und dem Objekt 120 zu bestimmen. 1 shows a multi-beam LiDAR sensor (or: lidar sensor) 100 in a first embodiment. The LiDAR sensor 100 includes a multi-beam light source 105 , which send out several coherent light beams 110 is set up, a receiving optics 115 for collecting light rays 110 attached to an object 120 (not shown), a directional filter 125 and a light detector 130 with several sensors 135 , In addition, a processing device is preferred 140 provided on the basis of emitted and received light, the distance between the LiDAR sensor 100 and the object 120 to determine.

Die dargestellte Empfangsoptik 115 ist bevorzugt als gefaltete Optik ausgebildet und umfasst in der dargestellten Ausführungsform eines oder mehrere Spiegelelemente 145 zum Sammeln und Richten des einfallenden Lichts. Eine gefaltete Optik („folded optics“) ist dazu eingerichtet, die Länge eines optischen Pfades, entlang dem sich Licht durch die Optik bewegt, länger zu gestalten als der Weg entlang der optischen Achse der Optik. Üblicherweise umfasst die gefaltete Optik mindestens eine reflektierende Oberfläche. Häufig wird das Licht innerhalb der Optik mehrfach reflektiert, wobei sie einen Teil des Wegs durch die Optik entgegen der Richtung vom Eingang zum Ausgang der Optik zurücklegen kann. Dargestellt ist beispielhaft eine Empfangsoptik 115 mit einem primären und einem sekundären Spiegelelement 145, die jeweils so geformt sein können, dass eine vorbestimmte optische Abbildung erfolgt. Beispielsweise kann wenigstens eines der Spiegelelemente 145 sphärisch oder parabolisch sein. Einfallendes Licht wird an der Oberfläche des primären Spiegelelements 145 reflektiert und fällt zurück auf das sekundäre Spiegelelement 145, wo es erneut reflektiert wird. Beide Spiegelelemente 145 können die einfallenden Lichtstrahlen bündeln oder ausgangsseitig auf einen engeren Bereich lenken als ein Eingangsbereich, durch den sie in die Optik einfallen.The illustrated receiving optics 115 is preferably formed as a folded optic and comprises in the illustrated embodiment one or more mirror elements 145 to collect and direct the incoming light. A folded optics is designed to make the length of an optical path, along which light moves through the optics, longer than the distance along the optical axis of the optics. Usually, the folded optic comprises at least one reflective surface. Often, the light is reflected multiple times within the optic, allowing it to travel a portion of the path through the optic, counter to the direction from the entrance to the exit of the optic. Shown is an example of a receiving optics 115 with a primary and a secondary mirror element 145 , which can each be shaped so that a predetermined optical imaging takes place. For example, at least one of the mirror elements 145 be spherical or parabolic. Incident light becomes on the surface of the primary mirror element 145 reflects and falls back on the secondary mirror element 145 where it is reflected again. Both mirror elements 145 can bundle the incident light rays or On the output side they steer to a narrower area than an entrance area, through which they enter the optics.

Im Strahlengang nach der Empfangsoptik 115 liegt ein Richtungsfilter 125, der dazu eingerichtet ist, einfallende Lichtstrahlen auf der Basis ihrer Einfallsrichtung selektiv jeweils auf nur einen der Sensoren 135 weiterzuleiten. Licht, das nicht aus einer vorbestimmten Richtung einfällt, wird bevorzugt absorbiert oder in einer weiteren Ausführungsform ganz oder teilweise reflektiert. Bevorzugt sind ebenso viele Sensoren 135 am Lichtdetektor 130 vorgesehen wie Lichtstrahlen 110 gleichzeitig von der Lichtquelle 105 ausgesandt werden können. Am Lichtdetektor 130 sind bevorzugt genauso viele Lichtsensoren 135 ausgebildet. Die Zahl der Lichtsensoren 135 kann auch verschieden von der Zahl der Lichtstrahlen 110 sein, insbesondere können weniger Lichtsensoren 135 verwendet werden, der nacheinander mittels unterschiedlicher Lichtstrahlen 110 beleuchtet wird. Die Anordnung der Lichtsensoren 135 kann der Anordnung der aus der Lichtquelle 105 austretenden Lichtstrahlen entsprechen. Diese Anordnung kann ein- oder zweidimensional sein. Die Sensoren 135 sind üblicherweise als lichtempfindliche Halbleiter ausgebildet und können zur Detektion von Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs, in welchem die von der Lichtquelle ausgesandte Wellenlänge liegt, eingerichtet sein.In the beam path after the receiving optics 115 is a directional filter 125 which is adapted to selectively irradiate incident light rays on only one of the sensors on the basis of their incident direction 135 forward. Light which does not come from a predetermined direction is preferably absorbed or, in another embodiment, completely or partially reflected. Preference is given to many sensors 135 at the light detector 130 provided as light rays 110 simultaneously from the light source 105 can be sent out. At the light detector 130 are preferably just as many light sensors 135 educated. The number of light sensors 135 can also be different from the number of light rays 110 in particular, fewer light sensors can be 135 be used, one after the other by means of different light beams 110 is illuminated. The arrangement of the light sensors 135 can the arrangement of the light source 105 Corresponding light rays correspond. This arrangement can be one or two-dimensional. The sensors 135 are usually designed as photosensitive semiconductors and can be designed to detect light of a predetermined wavelength range in which the wavelength emitted by the light source is located.

Der Richtungsfilter 125 kann dazu verwendet werden, einen winkelbezogenen, relativ großen Fehler der Empfangsoptik 115 zu kompensieren. Durch das Zurückhalten von Licht, das nicht eine vorbestimmte Richtung aufweist, können die Anteile des Lichts, die auf einen Abbildungsfehler der Empfangsoptik 115 zurückgehen, von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden. Die abschwächende Wirkung des Richtungsfilters 125 auf das einfallende Licht kann dadurch kompensiert werden, dass eine Apertur der Empfangsoptik 115 entsprechend groß gewählt wird. Dadurch kann trotzdem sichergestellt werden, dass ausreichend Licht auf die Lichtsensoren 135 fällt, um einen sicheren Nachweis zu ermöglichen.The direction filter 125 can be used to make an angle-related, relatively large error of the receiving optics 115 to compensate. By retaining light that does not have a predetermined direction, the portions of the light that are due to an aberration of the receiving optics 115 go back, be excluded from further processing. The attenuating effect of the directional filter 125 on the incident light can be compensated by an aperture of the receiving optics 115 is chosen correspondingly large. This can still be ensured that sufficient light on the light sensors 135 falls in order to provide reliable proof.

Bevor das empfangene Licht aus dem Richtungsfilter 125 auf den Lichtdetektor 130 fällt, kann es eine Abbildungsoptik 150 durchlaufen, um eine Fokussierung der Lichtstrahlen auf den Lichtdetektor 130 zu verbessern. Die Abbildungsoptik kann verstellbar ausgeführt sein. Optional ist die Abbildungsoptik dazu eingerichtet ein Abbild der Lichtstrahlen auf dem Lichtdetektor 130 zu vergrößern oder zu verkleinern. Wie unten mit Bezug auf 3 noch genauer ausgeführt wird, umfasst die Abbildungsoptik 150 bevorzugt eines oder mehrere refraktive Elemente, insbesondere Linsen.Before the received light from the directional filter 125 on the light detector 130 it may be an imaging optic 150 go through to focus the light rays on the light detector 130 to improve. The imaging optics can be made adjustable. Optionally, the imaging optics is arranged to image the light rays on the light detector 130 to enlarge or reduce. As below with reference to 3 will be explained in more detail, includes the imaging optics 150 preferably one or more refractive elements, in particular lenses.

2 zeigt einen mehrstrahligen LiDAR-Sensor 100 in einer zweiten Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform ist hier das optische System 115 bevorzugt einstückig ausgeführt. Insbesondere kann das optische System 115 nach Art eines inversen Teleskops ausgebildet und beispielsweise aus Glas oder Kunststoff herstellbar sein. Dabei kann ein Material mit hohem Brechungsindex verwendet werden, um das optische System 115 und damit das gesamte LiDAR-System 100 verbessert kompakt aufzubauen. 2 shows a multi-beam LiDAR sensor 100 in a second embodiment. Unlike the in 1 illustrated embodiment is here the optical system 115 preferably designed in one piece. In particular, the optical system 115 formed in the manner of an inverted telescope and be made for example of glass or plastic. In this case, a material with high refractive index can be used to the optical system 115 and thus the entire LiDAR system 100 improved compact build.

In einer weiteren Variante kann der Richtungsfilter 125 unmittelbar an oder in der Empfangsoptik 115 angebracht, mit ihr integriert oder einstückig mit ihr ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Richtungsfilter 125 als Beschichtung des Materials ausgebildet sein, aus dem die Empfangsoptik 115 gebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Richtungsfilter 125, wie unten mit Bezug auf 4 noch genauer beschrieben wird, eine Lochblende, die beispielsweise mittels Kleben, Aufdampfen oder auf eine andere Weise an der Empfangsoptik 115 angebracht ist.In a further variant, the directional filter 125 directly on or in the receiving optics 115 attached, integrated with it or be integral with it. For example, the directional filter 125 be formed as a coating of the material from which the receiving optics 115 is formed. In a preferred embodiment, the directional filter comprises 125 as below with reference to 4 will be described in more detail, a pinhole, for example, by gluing, vapor deposition or otherwise on the receiving optics 115 is appropriate.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines LiDAR-Sensors 100 nach Art der 1 oder 2, mit einer Abbildungsoptik 150. Die Abbildungsoptik 150 umfasst wenigstens ein refraktives Element 205, das insbesondere als Linse ausgebildet sein kann. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind ein erstes refraktives Element 205 und ein zweites refraktives Element 210 vorgesehen. Die refraktiven Elemente 205, 210 sind bevorzugt so gestaltet und gegeneinander angeordnet, dass einfallende Lichtstrahlen 110 zwischen ihnen im Wesentlichen parallel zueinander laufen. 3 shows a schematic representation of a LiDAR sensor 100 by type 1 or 2 , with an imaging optics 150 , The imaging optics 150 comprises at least one refractive element 205 , which may be formed in particular as a lens. In the illustrated preferred embodiment, there is a first refractive element 205 and a second refractive element 210 intended. The refractive elements 205 . 210 are preferably designed and arranged against each other, that incident light rays 110 between them are essentially parallel to each other.

Es ist weiter bevorzugt, dass im Raum zwischen den refraktiven Elementen 205, 210 ein optischer Filter 215 vorgesehen ist, um möglichst nur solches Licht passieren zu lassen, welches ursprünglich von der Lichtquelle 105 ausgesandt wurde. Dazu kann der optische Filter insbesondere als Bandpassfilter ausgebildet sein. Das von der Lichtquelle 105 ausgesandte Licht hat idealerweise einen sehr schmalen Wellenlängenbereich. Das optische Filter 215 kann dementsprechend sehr schmalbandig ausgeführt sein, um nur solches Licht durchzulassen, dessen Wellenlänge der Wellenlänge des ausgesandten Lichts entspricht.It is further preferred that in the space between the refractive elements 205 . 210 an optical filter 215 is provided to allow only such light to happen, which originally from the light source 105 was sent out. For this purpose, the optical filter can be designed in particular as a bandpass filter. That from the light source 105 emitted light ideally has a very narrow wavelength range. The optical filter 215 Accordingly, it can be made very narrow band to pass only those light whose wavelength corresponds to the wavelength of the emitted light.

4 zeigt beispielhafte Richtungsfilter 125 für einen mehrstrahligen LiDAR-Sensor 100. Die dargestellten Richtungsfilter 125 sind als Lochblenden ausgebildet. Eine Ausführungsform a ist für drei Lichtstrahlen, eine Ausführungsform b für neun Lichtstrahlen, eine Ausführungsform c für sechzehn Lichtstrahlen und eine Ausführungsform d für fünfundzwanzig Lichtstrahlen eingerichtet. Der Richtungsfilter 125 umfasst jeweils ein opakes Material 405, beispielsweise ein Metallblech, in dem so viele Aussparungen 410 vorgesehen sind, wie Strahlen durch den Richtungsfilter 125 durchgelassen werden sollen. Eine Position jeder Aussparung 410 korrespondiert zu einer Richtung, aus der Licht durch den Richtungsfilter 125 fallen kann. Licht, das aus einer anderen Richtung auf das Material 405 einfällt, wird von diesem absorbiert oder reflektiert. 4 shows exemplary directional filters 125 for a multi-beam LiDAR sensor 100 , The illustrated directional filters 125 are designed as pinhole. An embodiment a is arranged for three light beams, an embodiment b for nine light beams, an embodiment c for sixteen light beams, and an embodiment d for twenty-five light beams. The direction filter 125 each includes an opaque material 405 For example, a metal sheet in which so many recesses 410 are provided, such as rays through the directional filter 125 to be let through. A position of each recess 410 corresponds to a direction from the light through the directional filter 125 can fall. Light coming from a different direction on the material 405 it is absorbed or reflected by it.

Claims (8)

Lidarsensor (100), umfassend: - eine mehrstrahlige Lichtquelle (105) zum Aussenden von Lichtstrahlen (110); - eine Empfangsoptik (115) zum Sammeln einfallender Lichtstrahlen (110); - einen Richtungsfilter (125); und - einen Lichtdetektor (130) mit wenigstens einem Sensor, der einer der Lichtquellen (105) zugeordnet ist.Lidar sensor (100) comprising: - A multi-beam light source (105) for emitting light beams (110); - Receiving optics (115) for collecting incident light beams (110); a directional filter (125); and - A light detector (130) with at least one sensor associated with one of the light sources (105). Lidarsensor (100) nach Anspruch 1, wobei die Empfangsoptik (115) ein reflektives Element umfasst.Lidar sensor (100) after Claim 1 wherein the receiving optics (115) comprises a reflective element. Lidarsensor (100) nach Anspruch 2, wobei der Richtungsfilter (125) mit dem reflektiven Element integriert ausgeführt ist.Lidar sensor (100) after Claim 2 , wherein the directional filter (125) is designed to be integrated with the reflective element. Lidarsensor (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Richtungsfilter (125) eine Lochblende umfasst.The lidar sensor (100) of any one of the preceding claims, wherein the directional filter (125) comprises a pinhole. Lidarsensor (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Abbildungsoptik (150), die zum Abbilden der Ebene des Richtungsfilters (125) auf den Lichtdetektor (130) eingerichtet ist.The lidar sensor (100) of any one of the preceding claims, further comprising imaging optics (150) arranged to image the plane of the directional filter (125) onto the light detector (130). Lidarsensor (100) nach Anspruch 5, wobei die Abbildungsoptik (150) einen Abbildungsfaktor ungleich eins aufweist.Lidar sensor (100) after Claim 5 , wherein the imaging optics (150) has a mapping factor not equal to one. Lidarsensor (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Abbildungsoptik (150) ein erstes (205) und ein zweites Element (210) umfasst, zwischen denen sich Lichtstrahlen (110) ausbreiten können.Lidar sensor (100) after Claim 5 or 6 wherein the imaging optics (150) comprises a first (205) and a second element (210) between which light beams (110) can propagate. Lidarsensor (100) nach Anspruch 7, wobei sich die Lichtstrahlen (110) zwischen den beiden Elementen (205, 210) im Wesentlichen parallel zueinander ausbreiten und in diesem Bereich ein optischer Filter (215) angeordnet ist.Lidar sensor (100) after Claim 7 , wherein the light beams (110) between the two elements (205, 210) extend substantially parallel to each other and in this area an optical filter (215) is arranged.
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