DE102018206341A1

DE102018206341A1 - LIDAR system and curved protective glass

Info

Publication number: DE102018206341A1
Application number: DE102018206341.9A
Authority: DE
Inventors: Stefanie Mayer; Annette Frederiksen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2019-10-31
Also published as: WO2019206817A1

Abstract

Es wird ein LIDAR-System (1) offenbart, welches ein gekrümmtes Schutzglas (2) aufweist, wobei das LIDAR-System (1) ein Kompensationselement (11) aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas (2) verursacht wird, zu kompensieren.
Ferner wird ein gekrümmtes Schutzglas (2), vorzugsweise für ein LIDAR-System (1), vorgeschlagen, wobei das Schutzglas (2) ein Kompensationselement (11) aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas (2) verursacht wird, zu kompensieren.

A LIDAR system (1) is disclosed, which has a curved protective glass (2), wherein the LIDAR system (1) has a compensation element (11) which is set up for refraction of light passing through the protective glass (2). caused to compensate.
Further, a curved protective glass (2), preferably for a LIDAR system (1), is proposed, wherein the protective glass (2) has a compensation element (11) which is adapted to a refraction of light caused by the protective glass (2) is going to compensate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LIDAR-System sowie ein gekrümmtes Schutzglas, vorzugsweise für ein LIDAR-System.The present invention relates to a LIDAR system and a curved protective glass, preferably for a LIDAR system.

Stand der TechnikState of the art

Die Abkürzung LIDAR steht für Llght Detection And Ranging. LIDAR nutzt eine Technik, die einem RADAR sehr ähnlich ist. LIDAR ist eine Art Scanner und erlaubt eine Fernuntersuchung von Objekten. LIDAR wird zunehmend in Kraftfahrzeugen verwendet, um beispielsweise Verkehr in der Umgebung zu untersuchen. Beispielsweise kann mittels LIDAR der Abstand zu oder die Geschwindigkeit von Objekten wie zum Beispiel Autos in der Umgebung bestimmt werden. Häufig umfasst ein LIDAR-System mindestens eine Sendeeinheit, die eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine Laserquelle, aufweist, und eine Empfangseinheit, nämlich einen Detektor. Die Lichtquelle sendet Lichtstrahlen, also beispielsweise Laserstrahlen, in Richtung eines Objekts, zum Beispiel eines Autos, aus und der Detektor empfängt den von dem Objekt reflektierten Lichtstrahl. So kann zum Beispiel auch die Position des Objekts ermittelt werden, um einen Zusammenstoß zu vermeiden. Das LIDAR-System kann also, wenn es zum Beispiel in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, effektiv die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs erhöhen.The abbreviation LIDAR stands for Llght Detection And Ranging. LIDAR uses a technique that is very similar to a RADAR. LIDAR is a kind of scanner and allows a remote examination of objects. LIDAR is increasingly used in motor vehicles, for example, to investigate traffic in the area. For example, LIDAR can be used to determine the distance to or the speed of objects such as cars in the environment. Frequently, a LIDAR system comprises at least one transmitting unit, which has a light source, such as a laser source, and a receiving unit, namely a detector. The light source emits light beams, for example laser beams, in the direction of an object, for example a car, and the detector receives the light beam reflected by the object. For example, the position of the object can also be determined in order to avoid a collision. The LIDAR system can thus, if it is installed for example in a motor vehicle, effectively increase the driving safety of the motor vehicle.

LIDAR-Systeme weisen häufig einen scannenden und rotierenden LIDAR-Sensor auf. Zum Schutz vor Schmutz und Wasser und zur Verkapselung werden LIDAR-Sensoren in vielen Fällen mit einem für die jeweilige Wellenlänge transparenten Austrittsfenster, auch Schutzglas oder Coverglas genannt, versehen.LIDAR systems often have a scanning and rotating LIDAR sensor. To protect against dirt and water and for encapsulation, LIDAR sensors are often provided with an exit window that is transparent to the respective wavelength, also called protective glass or cover glass.

Durch eine Brechzahldifferenz am Schutzglas (n₁=n_Luft =1 und n₂=n_Glas=1.5) kommt es bei einigen LIDAR-Systemen am gekrümmten Schutzglas zu einer ungewünschten Strahlumlenkung. Diese wird durch das bekannte Snelliussche Brechungsgesetz für den Übergang von Licht zwischen zwei Medien erklärt: $n_{1} \cdot sin α_{1} = n_{2} \cdot sin α_{2}$

Due to a refractive index difference on the protective glass (n ₁ = n _air = 1 and n ₂ = n _glass = 1.5), some LIDAR systems on the curved protective glass cause an undesired beam deflection. This is explained by the well-known Snell's law of refraction for the transition of light between two media:

n_{1} \cdot sin α_{1} = n_{2} \cdot sin α_{2}

Bei einem planen Medium oder mittigem beziehungsweise senkrechtem Strahldurchtritt bei einem nicht gekrümmten Schutzglas bleibt der Winkel des Strahls relativ zur Normalen der Grenzfläche vor und hinter dem Schutzglas trotz zweimaligem Übergang des Lichts (Luft - Glas - Luft) gleich. Der Strahl läuft deshalb bei einem nicht gekrümmten Schutzglas hinter dem Schutzglas in genau die gleiche Laufrichtung weiter, wie er in das Schutzglas eingetreten ist. Bei einem gekrümmten Schutzglas ändert sich jedoch die Laufrichtung des Strahls. Insbesondere, wenn die Sendeeinheit und die Empfangseinheit des LIDAR-Sensors nebeneinander angeordnet sind, tritt eine verstärkte Strahländerung an einer gekrümmten Grenzfläche, wie dem gekrümmten Schutzglas, auf, da der Strahldurchtritt durch das Schutzglas dann nicht mittig ist, sondern seitlich versetzt.In the case of a flat medium or central or vertical beam passage in the case of a non-curved protective glass, the angle of the beam remains the same relative to the normal of the boundary surface in front of and behind the protective glass despite twice the transition of the light (air - glass - air). Therefore, with a non-curved protective glass behind the protective glass, the beam continues in exactly the same running direction as it entered the protective glass. In a curved protective glass, however, changes the direction of the beam. In particular, when the transmitting unit and the receiving unit of the LIDAR sensor are arranged side by side, an amplified beam change occurs at a curved interface, such as the curved protective glass, since the beam passage through the protective glass is then not centered, but laterally offset.

Aus der WO 2016/116733 A1 ist ein wellenleiterbasiertes LIDAR bekannt, wobei die Wellenleiter holographische Gitter zur Strahlungsumlenkung aufweisen. Insbesondere können sowohl der Transmitter-Wellenleiter als auch der Empfänger-Wellenleiter entsprechende Gitterelemente zur gezielten Ausrichtung auf bestimmte Winkelbereiche umfassen.From the WO 2016/116733 A1 a waveguide-based LIDAR is known, the waveguides having holographic gratings for radiation deflection. In particular, both the transmitter waveguide and the receiver waveguide can comprise corresponding grating elements for targeted alignment to specific angular ranges.

Die CA 2 316 946 A1 offenbart aktive und passive holographische Komponenten für gekrümmte Oberflächen. Insbesondere wird vorgeschlagen, ein gekrümmtes Flächenelement, beispielsweise an einer Glühbirne, einer Verzierung oder einem Lichtrohr, an seiner Innen- oder Außenfläche zumindest zu einem Teil mit einem Beugungsgitter zu bedecken, beispielsweise einem holographischen Beugungsgitter oder einem mechanischen Beugungsgitter, wobei das Beugungsgitter dazu ausgebildet ist, Licht derart umzulenken, dass bei einem Betrachter ein Regenbogeneffekt erzeugt wird. Bei anderen Anwendungen kann dieser Regenbogeneffekt jedoch vielmehr ein unerwünschter Nebeneffekt sein. Das Beugungsgitter kann in Form eines holographischen optischen Elements, auch diffraktives holographisches optisches Muster (HOP) genannt, vorliegen, welches an der gekrümmten Oberfläche befestigt ist oder in die gekrümmte Oberfläche eingeprägt ist.The CA 2 316 946 A1 discloses active and passive curved surface holographic components. In particular, it is proposed to cover a curved surface element, for example on a light bulb, an ornament or a light pipe, on its inner or outer surface at least in part with a diffraction grating, for example a holographic diffraction grating or a mechanical diffraction grating, wherein the diffraction grating is designed for this purpose To redirect light so that a rainbow effect is created on a viewer. In other applications, however, this rainbow effect may be an undesirable side effect. The diffraction grating may be in the form of a holographic optical element, also called diffractive holographic optical pattern (HOP), which is attached to the curved surface or embossed in the curved surface.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein LIDAR-System, das ein gekrümmtes Schutzglas aufweist, zur Verfügung gestellt, wobei das LIDAR-System ein Kompensationselement aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas verursacht wird, zu kompensieren.According to the invention, a LIDAR system comprising a curved protective glass is provided, the LIDAR system comprising a compensation element adapted to compensate for a refraction of light caused by the protective glass.

Bei dem erfindungsgemäßen LIDAR-System wird im Gegensatz zu konventionellen Optiken die Strahlumlenkung nicht durch Brechung vorgegeben, sondern durch Beugung am Kompensationselement. Ein vom LIDAR-Sensor ausgehender Lichtstrahl behält also seine ursprüngliche Laufrichtung im Wesentlichen bei, nachdem er das Kompensationselement und das gekrümmte Schutzglas durchlaufen hat. Beispielsweise wird der Laserstrahl vom Kompensationselement aus einem Eintrittswinkel in einen Austrittswinkel gebeugt, sodass die durch das gekrümmte Schutzglas verursachte Brechung des Laserstrahls genau kompensiert wird.In the LIDAR system according to the invention, in contrast to conventional optics, the beam deflection is not determined by refraction, but by diffraction at the compensation element. Thus, a light beam emanating from the LIDAR sensor essentially retains its original running direction after passing through the compensating element and the curved protective glass. For example, the laser beam is diffracted by the compensation element from an entry angle into an exit angle, so that the refraction of the laser beam caused by the curved protective glass is exactly compensated.

Das erfindungsgemäße LIDAR-System hat den Vorteil, dass eine hohe Beugungseffizienz erreichbar ist. Weiterhin kann die Abbildungsqualität des LIDAR-Sensors erhöht sein. Das Kompensationselement kann preiswert sein und somit ein preisgünstiges LIDAR-System erlauben. Negative Einflüsse durch das gekrümmte Schutzglas werden kompensiert.The LIDAR system according to the invention has the advantage that a high diffraction efficiency is reachable. Furthermore, the imaging quality of the LIDAR sensor can be increased. The compensation element can be inexpensive and thus allow a low-cost LIDAR system. Negative influences due to the curved protective glass are compensated.

In einigen Ausführungsformen ist ein Kompensationselement in Transmission bereitgestellt. In manchen Ausführungsformen ist ein Kompensationselement in Reflektion bereitgestellt. Vorzugsweise besteht das Kompensationselement aus einem holographischen Material und einem optisch transparenten Träger, auf dem das holographische Material aufgebracht ist. Der Träger dient dazu, das holographische Material zu stützen. Ein bevorzugter Träger ist eine Kunststofffolie, ein Glasblock oder ein Kunststoffblock. Besonders bevorzugt ist, dass das holographische Material eine Dicke von weniger als 5 mm aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Dicke von weniger als 1 mm, nochmals bevorzugt weniger als 500 µm, nochmals bevorzugt weniger als 100 µm. Bevorzugt ist, dass das holographische Material eine Dicke von mehr als 1 µm aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Dicke von mehr als 3 µm, nochmals bevorzugt mehr als 5 µm, nochmals bevorzugt mehr als 50 µm.In some embodiments, a compensation element is provided in transmission. In some embodiments, a compensation element is provided in reflection. Preferably, the compensation element consists of a holographic material and an optically transparent support on which the holographic material is applied. The carrier serves to support the holographic material. A preferred carrier is a plastic film, a glass block or a plastic block. It is particularly preferred that the holographic material has a thickness of less than 5 mm. Particularly preferred is a thickness of less than 1 mm, more preferably less than 500 microns, more preferably less than 100 microns. It is preferable that the holographic material has a thickness of more than 1 μm. Particularly preferred is a thickness of more than 3 microns, more preferably more than 5 microns, more preferably more than 50 microns.

In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schutzglas das Kompensationselement aufweist. Das Kompensationselement ist dann auf dem Schutzglas angebracht oder in den Schutzglasverbund integriert. So kann auf eine separate Halterung für das Kompensationselement verzichtet werden. Ferner ist eine gute Stabilität für das Kompensationselement erreichbar.In a particular embodiment it is provided that the protective glass has the compensation element. The compensation element is then mounted on the protective glass or integrated into the protective glass composite. So can be dispensed with a separate holder for the compensation element. Furthermore, a good stability for the compensation element can be achieved.

Bevorzugt ist, dass das Kompensationselement auf einer Innenseite des Schutzglases angebracht ist. Manche Ausführungsformen sehen vor, dass eine erste Grenzfläche am Schutzglas mit dem Kompensationselement in Transmission zur Kompensation des Winkelversatzes versehen ist. Das Kompensationselement ist dann zwischen dem LIDAR-Sensor und dem Schutzglas angeordnet. So ist das Kompensationselement vor äußeren Umwelteinflüssen und Manipulation geschützt. Vorzugsweise ist der Träger, der das holographische Material trägt, auf dem Schutzglas aufgetragen. In besonders bevorzugten Ausführungsformen befindet sich das holographische Material zwischen dem Schutzglas und dem Träger, der das holographische Material trägt. Das holographische Material befindet sich dann an der dem Schutzglas zugewandten Seite des Trägers und ist bei Anwendung durch den Träger, zum Beispiel die Kunststofffolie, geschützt. So können beispielsweise die Kunststofffolie und das Schutzglas das holographische Element schützen. In manchen Ausführungsformen ist das Kompensationselement jedoch an einer Außenseite des Schutzglases angebracht. Dann ist das Schutzglas zwischen dem Kompensationselement und dem LIDAR-Sensor angeordnet. So ist das Kompensationselement von außen leicht zugänglich und kann in manchen Ausführungsformen bei Bedarf leicht ausgetauscht werden. In einigen Ausführungsformen ist jedoch ein Kompensationselement-Schutzglas-Verbund bereitgestellt, in dessen Mitte sich das Kompensationselement befindet. In manchen Ausführungsformen besteht das Kompensationselement dann nur aus dem holographischen Element und weist keinen zusätzlichen Träger, wie einen Kunststoffträger, mehr auf. Das Kompensationselement ist dann vom Schutzglas umgeben. Beispielsweise kann das Kompensationselement im Schutzglas eingegossen sein. So ist das Kompensationselement gut gegen Umwelteinflüsse geschützt und kann gemeinsam mit dem Schutzglas als eine gemeinsame Baugruppe bereitgestellt werden.It is preferred that the compensation element is mounted on an inner side of the protective glass. Some embodiments provide that a first interface on the protective glass is provided with the compensation element in transmission for compensation of the angular offset. The compensation element is then arranged between the LIDAR sensor and the protective glass. Thus, the compensation element is protected against external environmental influences and manipulation. Preferably, the support carrying the holographic material is applied to the protective glass. In particularly preferred embodiments, the holographic material is between the protective glass and the support carrying the holographic material. The holographic material is then located on the protective glass facing side of the carrier and is protected in use by the carrier, for example the plastic film. For example, the plastic film and the protective glass can protect the holographic element. However, in some embodiments, the compensation element is attached to an outside of the protective glass. Then the protective glass between the compensation element and the LIDAR sensor is arranged. Thus, the compensation element is easily accessible from the outside and can be easily replaced in some embodiments, if necessary. However, in some embodiments a compensation element-protective glass composite is provided in the middle of which the compensation element is located. In some embodiments, the compensation element then consists only of the holographic element and no longer has an additional carrier, such as a plastic carrier. The compensation element is then surrounded by the protective glass. For example, the compensation element may be cast in the protective glass. Thus, the compensation element is well protected against environmental influences and can be provided together with the protective glass as a common assembly.

Alternativ dazu ist allerdings das Kompensationselement als eine vom Schutzglas separate Kompensationsplatte ausgeführt. Die Kompensationsplatte ist vorzugsweise zwischen dem Schutzglas und dem LIDAR-Sensor angeordnet. Dann kann beispielsweise ein bestehendes LIDAR-System um das Kompensationselement ergänzt werden und das vorhandene Schutzglas unverändert weiterverwendet werden. Bevorzugt ist, dass die Kompensationsplatte drehfest in Bezug auf die Sendeeinheit und die Empfangseinheit angeordnet ist, besonders vorzugsweise auf einer drehbar gelagerten Trägerscheibe, die zudem die Sendeeinheit und die Empfangseinheit trägt. Als weitere Ausführungsform ist es also ebenso denkbar, das Kompensationselement zur Kompensation der Verzeichnungen durch die Schutzglaskrümmung als zusätzliches planes Kompensationselement in den Strahlengang zwischen LIDAR-Optik und Schutzglas zu bringen. Die optische Funktion des Kompensationselements, beispielsweise eines holographischen Elements, wird dabei örtlich so an die Krümmung des Schutzglases angepasst, dass diese kompensiert werden kann.Alternatively, however, the compensation element is designed as a separate from the protective glass compensation plate. The compensation plate is preferably arranged between the protective glass and the LIDAR sensor. Then, for example, an existing LIDAR system can be supplemented by the compensation element and the existing protective glass can be used unchanged. It is preferred that the compensation plate is non-rotatably arranged with respect to the transmitting unit and the receiving unit, particularly preferably on a rotatably mounted carrier disk, which also carries the transmitting unit and the receiving unit. As a further embodiment, it is also conceivable to bring the compensation element to compensate for the distortions caused by the protective glass curvature as an additional planar compensation element in the beam path between LIDAR optics and protective glass. The optical function of the compensation element, for example a holographic element, is locally adapted to the curvature of the protective glass so that it can be compensated.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kompensationselement ein holographisches optisches Element ist. Vorzugsweise besteht das holographische optische Element aus dem holographischen Material und dem optisch transparenten Träger, auf dem das holographische Material aufgebracht ist. Das holographische optische Element ist dabei so ausgelegt, dass es die Brechung, die durch das gekrümmte Schutzglas verursacht wird, genau kompensiert. Vorzugsweise ist das holographische optische Element ein Volumenhologramm. Dies erlaubt eine hohe Beugungseffizienz durch Volumenbeugung. Im Gegensatz zu konventionellen Optiken wird bei holographisch optischen Elementen, welche als Volumenhologramme realisiert werden, die Strahlumlenkung nicht durch Brechung vorgegeben, sondern durch Beugung am Volumengitter. Die holographisch optischen Elemente lassen sich sowohl in Transmission als auch in Reflexion fertigen und durch die freie Wahl von Einfalls- und Ausfallsbeziehungsweise Beugungswinkel ermöglichen sie neue Bauformen. Das holographische Beugungsgitter wird dabei vorzugsweise in eine dünne Folie belichtet, insbesondere in eine dünne Schicht, die auf eine dünne Substratfolie oder einen Glasblock oder einen Kunststoffblock als Träger aufgetragen wird. Durch die Volumenbeugung kann den holographisch optischen Elementen zusätzlich noch eine charakteristische Wellenlängen- und Winkelselektivität oder auch Filterfunktion zugeordnet werden. Abhängig von der Aufnahmebedingung (Wellenlänge, Winkel) wird nur Licht aus definierten Richtungen und mit definierten Wellenlängen an der Struktur gebeugt. Dadurch zeichnet sich das auf eine Folie aufgetragene holographische Material besonders durch seine Transparenz aus. Derartiges Folienmaterial kann preiswert sein. Licht wird nur aus bestimmten Richtungen und Wellenlängen an der Struktur gebeugt. Für alle anderen Richtungen bleibt das Hologramm transparent.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the compensation element is a holographic optical element. Preferably, the holographic optical element consists of the holographic material and the optically transparent support on which the holographic material is deposited. The holographic optical element is designed so that it exactly compensates for the refraction caused by the curved protective glass. Preferably, the holographic optical element is a volume hologram. This allows a high diffraction efficiency by volume diffraction. In contrast to conventional optics, with holographic optical elements, which are realized as volume holograms, the beam deflection is not predetermined by refraction, but instead by diffraction at the volume grid. The holographic optical elements can be produced both in transmission and in reflection and by the free choice of incidence and Ausfallsbeziehungsweise diffraction angle, they allow new designs. The holographic diffraction grating is preferably exposed in a thin film, in particular in a thin layer which is applied to a thin substrate film or a glass block or a plastic block as a carrier. Due to the volume diffraction, the holographic optical elements can additionally be assigned a characteristic wavelength and angle selectivity or filter function. Depending on the recording condition (wavelength, angle), only light from defined directions and with defined wavelengths is diffracted at the structure. As a result, the holographic material applied to a film is characterized in particular by its transparency. Such film material can be inexpensive. Light is diffracted only from certain directions and wavelengths on the structure. For all other directions, the hologram remains transparent.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist dem Kompensationselement eine charakteristische Wellenlängenselektivität und/oder charakteristische Winkelselektivität zugeordnet. Aufgrund der Krümmung des Schutzglases ergibt sich manchmal ein Winkelversatz von einfallender zu ausfallender Welle des Laserstrahls. Der Winkelversatz wird durch die optische Funktion des Kompensationselements, also vorzugsweise des holographischen Materials beziehungsweise des holographischen optischen Elements, vermindert. Ist dem holographischen optischen Element eine charakteristische Winkelselektivität zugeordnet, kann verhindert werden, dass aus einer falschen Richtung einfallendes Licht und/oder Licht einer falschen Wellenlänge an der Struktur gebeugt wird. Ein verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist auf diese Weise erreichbar.In some embodiments of the invention, the compensation element is associated with a characteristic wavelength selectivity and / or characteristic angle selectivity. Due to the curvature of the protective glass sometimes results in an angular offset from incident to failing wave of the laser beam. The angular offset is reduced by the optical function of the compensation element, ie preferably the holographic material or the holographic optical element. Assigning characteristic holographic optics to the holographic optical element can prevent the incident light and / or light of the wrong wavelength from being deflected from the wrong direction on the structure. An improved signal-to-noise ratio can be achieved in this way.

Manche Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass dem Kompensationselement eine Filterfunktion zugeordnet ist. In Ausführungsformen bietet das Kompensationselement eine Filterfunktion von Umgebungslicht, wenn man den Empfangspfad des LIDAR-Systems betrachtet. Durch seine charakteristische Winkel- und Wellenlängenselektivität wird nur Licht aus einer bestimmten Richtung und mit einer bestimmten Wellenlänge an der Struktur gebeugt. Das restliche Licht erfährt auf dem Rückwärtspfad, also vom gescannten Objekt zurück in das LIDAR-System und hin zur Empfangseinheit, auch wieder einen Winkelversatz und kann somit schon teilweise gefiltert werden. Die Stärke der Filterfunktion kann dabei durch die Materialparameter des holographischen Materials (Dicke und Brechungsindexmodulation) eingestellt werden und ist systemabhängig ein Kompromiss zwischen Filterfunktion und Toleranzen (zum Beispiel Schwankungen bei Laserquellen Chargen und Temperatur). Ein verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist ebenfalls auf diese Weise erreichbar.Some embodiments of the invention provide that the compensation element is assigned a filter function. In embodiments, the compensation element provides a filtering function of ambient light when viewing the receive path of the LIDAR system. Its characteristic angular and wavelength selectivity diffracts only light from a given direction and wavelength at the structure. The remaining light experiences on the backward path, ie from the scanned object back to the LIDAR system and to the receiving unit, also again an angular offset and thus can be partially filtered. The strength of the filter function can be adjusted by the material parameters of the holographic material (thickness and refractive index modulation) and, depending on the system, is a compromise between filter function and tolerances (for example fluctuations in laser sources, charges and temperature). An improved signal-to-noise ratio is also achievable in this way.

Bevorzugt ist, dass das holographische optische Element eine Pixelstruktur aufweist, die in Abhängigkeit von einem berechneten erwünschten Beugungsgitter an eine Krümmung des Schutzglases angepasst ist. Die Krümmung des Coverglases, also des Schutzglases, wird dabei schon vorzugsweise bei der Hologrammaufnahme berücksichtigt. Vorzugsweise wird dazu das unbelichtete holographische Material auf den gekrümmten Glasträger, zum Beispiel das Schutzglas oder die separate Kompensationsplatte, aufgebracht. Dabei werden zwei kohärente Lichtwellen (erste Welle und zweite Welle) zur Interferenz gebracht. Ein Winkel α₁ entspricht dem Winkel des Lichtstrahls des LIDAR-Systems an der definierten Position. Der Winkel der zweiten Welle β wird so gewählt, dass sich im Medium der Winkel α₂ ergibt und sich somit beim Austritt aus der gekrümmten Struktur wieder α₁ = α₃ ergibt. Im Idealfall wird dazu Laserlicht mit einer Wellenlänge entsprechend des späteren Zielsystems verwendet. Da für die Hologrammaufnahme Laser mit sehr hoher Kohärenzlänge erforderlich sind, ist es durchaus möglich, dass diese Laser nicht zur Verfügung stehen. In diesem Fall kann man durch sogenannten Winkel- und Wellenlängenvorhalt, das Gitter auch bei einer Wellenlänge abweichend von der Zielwellenlänge mit den angepassten Winkeln aufnehmen. Der Vorhalt berechnet sich aus der Bragg-Bedingung.It is preferred that the holographic optical element has a pixel structure which is adapted to a curvature of the protective glass as a function of a calculated desired diffraction grating. The curvature of the cover glass, so the protective glass, it is already considered preferably in the hologram recording. Preferably, the unexposed holographic material is applied to the curved glass substrate, for example the protective glass or the separate compensation plate. Two coherent light waves (first wave and second wave) are brought into interference. An angle α ₁ corresponds to the angle of the light beam of the LIDAR system at the defined position. The angle of the second wave β is chosen such that the angle α ₂ results in the medium and thus α ₁ = α ₃ again when leaving the curved structure. Ideally, laser light with a wavelength corresponding to the later target system is used for this purpose. Since lasers with a very high coherence length are required for the hologram recording, it is quite possible that these lasers are not available. In this case, you can by so-called angular and wavelength bias, the grid even at a wavelength different from the target wavelength with the adjusted angles record. The lead is calculated from the Bragg condition.

Des Weiteren ist es möglich, das Kompensationselement pixelweise zu drucken, vorzugsweise ein holographisches Gitter, in Ausführungsformen ein Volumenhologramm, pixelweise zu drucken. Dazu wird das gewünschte Beugungsgitter berechnet und kann somit pixelweise an die Krümmung angepasst werden. Dies bietet die Möglichkeit, die Hologramme im ungekrümmten Zustand zu belichten und dann später auf den gekrümmten Glasträger aufzubringen, vorzugsweise aufzulaminieren.Furthermore, it is possible to print the compensation element pixel by pixel, preferably a holographic grating, in embodiments a volume hologram, to print pixel by pixel. For this purpose, the desired diffraction grating is calculated and can thus be adjusted pixel by pixel to the curvature. This offers the possibility to expose the holograms in the uncurved state and then apply later on the curved glass carrier, preferably aufzulaminieren.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sie mit zunehmender Krümmung des Schutzglases besser funktioniert, da somit eine stärkere Trennung der ersten Welle und der zweiten Welle bei der Aufnahme möglich ist.An advantage of the invention is that it works better with increasing curvature of the protective glass, since thus a stronger separation of the first shaft and the second shaft in the recording is possible.

Manche Ausführungsformen sehen genau ein Kompensationselement vor. Dies ist besonders vorteilhaft, weil so alle optischen Funktionen, wie Winkel- und Wellenlängenselektivität und Filterfunktion, in einem einzigen Kompensationselement vereinigt werden können. Vorzugsweise umgibt das Kompensationselement als Folie 360° der Innenseite des Schutzglases. In anderen Ausführungsformen sind jedoch für verschiedene optische Funktionen entsprechend verschiedene Kompensationselemente vorgesehen. Zum Beispiel kann, vorzugsweise an einer ersten Grenzfläche, ein holographisches optisches Element in Transmission zur Kompensation des Winkelversatzes vorgesehen sein, während ein weiteres holographisches optisches Element für eine Filterfunktion und/oder eine charakteristische Wellenlängenselektivität vorgesehen ist.Some embodiments provide exactly one compensation element. This is particularly advantageous because it allows all optical functions, such as angular and wavelength selectivity and filter function, to be combined in a single compensation element. Preferably, the compensation element surrounds as a film 360 ° of the inside of the protective glass. In other embodiments, however, are for various optical functions provided according to different compensation elements. For example, preferably at a first interface, a holographic optical element may be provided in transmission to compensate for the angular offset while another holographic optical element is provided for a filter function and / or a characteristic wavelength selectivity.

Erfindungsgemäß wird ebenfalls ein gekrümmtes Schutzglas für ein LIDAR-System zur Verfügung gestellt, wobei das Schutzglas ein Kompensationselement aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas verursacht wird, zu kompensieren.According to the invention, a curved protective glass is also provided for a LIDAR system, wherein the protective glass has a compensation element that is adapted to compensate for a refraction of light caused by the protective glass.

Bei dem erfindungsgemäßen Schutzglas wird im Gegensatz zu konventionellen Optiken die Strahlumlenkung nicht allein durch Lichtbrechung am Schutzglas vorgegeben, sondern zusätzlich durch Beugung an dem Kompensationselement zur Kompensation des Versatzes, der durch die Lichtbrechung am gekrümmten Schutzglas verursacht wird.In the case of the protective glass according to the invention, in contrast to conventional optics, the beam deflection is not determined solely by refraction of the protective glass, but additionally by diffraction on the compensation element to compensate for the offset caused by the refraction of light on the curved protective glass.

Das erfindungsgemäße Schutzglas hat den Vorteil, dass eine hohe Beugungseffizienz erreichbar ist. Weiterhin kann die Abbildungsqualität des LIDAR-Sensors erhöht sein. Das Kompensationselement kann preiswert sein und somit ein preisgünstiges LIDAR-System erlauben. Negative Einflüsse durch das gekrümmte Schutzglas werden kompensiert.The protective glass according to the invention has the advantage that a high diffraction efficiency can be achieved. Furthermore, the imaging quality of the LIDAR sensor can be increased. The compensation element can be inexpensive and thus allow a low-cost LIDAR system. Negative influences due to the curved protective glass are compensated.

Bevorzugte Ausführungsformen des Schutzglases können in Bezug auf das Kompensationselement so ausgeführt sein, wie weiter oben hinsichtlich des LIDAR-Systems mit den genannten Vorteilen beschrieben.Preferred embodiments of the protective glass with respect to the compensation element can be designed as described above with regard to the LIDAR system with the stated advantages.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 einen vergrößerten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, der schematisch die Erfindung veranschaulicht; und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 a first embodiment of the present invention;
2 an enlarged detail of the first embodiment of the present invention, which schematically illustrates the invention; and
3 A second embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 1 ist ein LIDAR-System 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das LIDAR-System 1 weist ein gekrümmtes Schutzglas 2 auf. Das LIDAR-System 1 weist ferner eine Sendeeinheit 3, genauer eine Laserquelle, auf. Zwischen Sendeeinheit 3 und Schutzglas 2 ist ein Sendeobjektiv 4 mit mehreren optischen Komponenten angeordnet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Linsen 5a-c. Die Sendeeinheit 3 ist dafür angeordnet, einen Laserstrahl durch das Sendeobjektiv 4 zu senden. Das Sendeobjektiv 4 konditioniert den von der Sendeeinheit 3 abgesendeten Laserstrahl derart, dass er für LIDAR-Messungen mit dem LIDAR-System 1 geeignet ist.In the 1 is a LIDAR system 1 according to a first embodiment of the present invention. The LIDAR system 1 has a curved protective glass 2 on. The LIDAR system 1 also has a transmitting unit 3 more precisely a laser source. Between sender unit 3 and protective glass 2 is a transmission lens 4 arranged with a plurality of optical components, in the present embodiment, three lenses 5a-c , The transmitting unit 3 is arranged for a laser beam through the transmission lens 4 to send. The transmission lens 4 conditions that of the transmitting unit 3 sent laser beam such that it is suitable for LIDAR measurements with the LIDAR system 1 suitable is.

Das LIDAR-System 1 gemäß 1 weist weiter eine Empfangseinheit 6, genauer einen Laserdetektor, auf. Zwischen Empfangseinheit 6 und Schutzglas 2 ist ein Empfangsobjektiv 7 mit mehreren weiteren optischen Komponenten angeordnet, in diesem Fall vier weiteren Linsen 8a-d. Das Empfangsobjektiv 7 konditioniert den von der Sendeeinheit 3 abgesendeten, durch das Schutzglas 2 hindurch gesendete und von einem außerhalb des Schutzglases 2 angeordneten Gegenstand (nicht dargestellt) reflektierten Laserstrahl derart, dass er von der Empfangseinheit 6 detektierbar ist. Die Sendeeinheit 3, das Sendeobjektiv 4, das Empfangsobjektiv 7 und die Empfangseinheit 6 sind auf einer gemeinsamen, drehbar gelagerten Trägerscheibe 9 fixiert. Die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 bilden gemeinsam einen LIDAR-Sensor des LIDAR-Systems 1.The LIDAR system 1 according to 1 further has a receiving unit 6 more precisely a laser detector. Between receiving unit 6 and protective glass 2 is a reception lens 7 arranged with several other optical components, in this case four other lenses 8a-d , The receiving lens 7 conditions that of the transmitting unit 3 sent through the protective glass 2 sent through and from outside the protective glass 2 arranged object (not shown) reflected laser beam such that it from the receiving unit 6 is detectable. The transmitting unit 3 , the transmission lens 4 , the receiving lens 7 and the receiving unit 6 are on a common, rotatably mounted carrier disc 9 fixed. The transmitting unit 3 and the receiving unit 6 together form a LIDAR sensor of the LIDAR system 1 ,

Die Trägerscheibe 9 ist auf einer zentralen Drehachse 10 drehbar und antreibbar gelagert. Die Empfangseinheit 6 und die Sendeeinheit 3 sind nebeneinander auf der Trägerscheibe 9 angeordnet, also seitlich zueinander versetzt. Die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 sind ebenfalls um die zentrale Drehachse 10 drehbar angeordnet, sind also zusammen mit der Trägerscheibe 9 um die zentrale Drehachse 10 drehbar angeordnet. Die zentrale Drehachse 10 der Trägerscheibe 9 liegt im Zentrum des Schutzglases 2 und stellt eine Rotationssymmetrieachse des Schutzglases 2 dar. Das Schutzglas 2 ist von der Drehung der Trägerscheibe 9 entkoppelt, dreht sich somit im angetriebenen Betriebszustand des LIDAR-Systems 1 nicht mit der Trägerscheibe 9, der Sendeeinheit 3, dem Sendeobjektiv 4, dem Empfangsobjektiv 7 und der Empfangseinheit 6 mit. Das Schutzglas 2 des LIDAR-Systems 1 ist also stationär angeordnet und schützt den relativ dazu drehbar gelagerten LIDAR-Sensor des LIDAR-Systems 1 vor Umwelteinflüssen.The carrier disk 9 is on a central axis of rotation 10 rotatably mounted and driven. The receiving unit 6 and the transmitting unit 3 are side by side on the carrier disk 9 arranged, that is laterally offset from each other. The transmitting unit 3 and the receiving unit 6 are also around the central axis of rotation 10 rotatably arranged, so are together with the carrier disc 9 around the central axis of rotation 10 rotatably arranged. The central axis of rotation 10 the carrier disk 9 lies in the center of the protective glass 2 and provides a rotational symmetry axis of the protective glass 2 dar. The protective glass 2 is from the rotation of the carrier disc 9 decoupled, thus turning in the powered operating state of the LIDAR system 1 not with the carrier disk 9 , the transmitting unit 3 , the transmitting lens 4 , the receiving lens 7 and the receiving unit 6 With. The protective glass 2 of the LIDAR system 1 is thus arranged stationary and protects the relatively rotatably mounted LIDAR sensor of the LIDAR system 1 before environmental influences.

Die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 liegen auf der Trägerscheibe 9 auf unterschiedlichen Seiten der Drehachse 10. Das bedeutet, dass der Strahldurchtritt des austretenden und des einfallenden Laserstrahls, durch das Schutzglas 2 hindurch, nicht mittig ist, sondern seitlich versetzt. Der Laserstrahl ist also ausgehend von der Sendeeinheit 3 nicht senkrecht auf die innere Grenzfläche des Schutzglases 2 gerichtet. Deshalb wird der Laserstrahl beim Austritt aus dem LIDAR-System 1 durch das Schutzglas 2 hindurch und beim Eintritt in das LIDAR-System 1 durch das Schutzglas 2 hindurch von dem gekrümmten Schutzglas 2 gebrochen. Dies würde sich negativ auf die Messqualität des LIDAR-Systems 1 auswirken, weil das Schutzglas 2 durch die Brechung des Laserstrahls am Schutzglas 2 eine Laufrichtung des Laserstrahls verändert.The transmitting unit 3 and the receiving unit 6 lie on the carrier disk 9 on different sides of the axis of rotation 10 , It means that the beam passage of the exiting and the incident laser beam, through the protective glass 2 through, not centered, but laterally offset. The laser beam is thus starting from the transmitting unit 3 not perpendicular to the inner interface of the protective glass 2 directed. Therefore, the laser beam exiting the LIDAR system 1 through the protective glass 2 through and when entering the LIDAR system 1 through the protective glass 2 through from the curved protective glass 2 Broken. This would negatively affect the measurement quality of the LIDAR system 1 impact because the protective glass 2 by the refraction of the laser beam on the protective glass 2 changed a running direction of the laser beam.

Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass das LIDAR-System 1 ein Kompensationselement 11 aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird, zu kompensieren. So wird beispielsweise die Abbildungsqualität des LIDAR-Systems 1 erhöht. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Schutzglas 2 das Kompensationselement 11 auf. Genauer gesagt ist das Kompensationselement 11 auf einer Innenseite des Schutzglases 2 angebracht. Die Innenseite ist eine nach innen, zum LIDAR-Sensor hin weisende Grenzfläche des Schutzglases 2. So liegt das Kompensationselement 11 zwischen dem Schutzglas 2 und der Sendeeinheit 3 sowie dem Schutzglas 2 und der Empfangseinheit 6.According to the invention, however, it is provided that the LIDAR system 1 a compensation element 11 which is adapted to refraction of light passing through the protective glass 2 caused to compensate. For example, the image quality of the LIDAR system becomes 1 elevated. In this embodiment, the protective glass 2 the compensation element 11 on. More specifically, the compensation element 11 on an inside of the protective glass 2 appropriate. The inside is an inward, facing the LIDAR sensor facing surface of the protective glass 2 , This is the compensation element 11 between the protective glass 2 and the transmitting unit 3 as well as the protective glass 2 and the receiving unit 6 ,

Das Kompensationselement 11 im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist ein holographisches optisches Element (HOE), genauer gesagt ein Volumenhologramm. Das Kompensationselement 11 ist auf einem Umkreis von 360° auf dem Schutzglas 2 angebracht, und zwar in der horizontalen Scanebene der Sendeeinheit 3 und der Empfangseinheit 6. Dies ist so vorgesehen, weil die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 um 360° drehbar gelagert sind und deshalb während der Drehung der Trägerscheibe 9 um die zentrale Drehachse 10 des Schutzglases 2 sukzessiv und wiederholt der Vollkreis des zylindrischen, gekrümmten Schutzglases 2 von dem Laserstrahl in der Scanebene durchstrahlt wird.The compensation element 11 in the first embodiment according to 1 is a holographic optical element (HOE), more specifically a volume hologram. The compensation element 11 is on a radius of 360 ° on the protective glass 2 attached, in the horizontal scanning plane of the transmitting unit 3 and the receiving unit 6 , This is provided because the transmitting unit 3 and the receiving unit 6 are rotatably mounted through 360 ° and therefore during rotation of the carrier disc 9 around the central axis of rotation 10 of the protective glass 2 successively and repeatedly the full circle of the cylindrical, curved protective glass 2 is irradiated by the laser beam in the scan plane.

Dem Kompensationselement 11 ist eine charakteristische Wellenlängenselektivität zugeordnet. Dem Kompensationselement 11 ist weiter eine charakteristische Winkelselektivität zugeordnet. Weiter ist dem Kompensationselement 11 eine Filterfunktion zugeordnet. Schließlich weist das Kompensationselement 11 eine Pixelstruktur auf, die in Abhängigkeit von einem berechneten erwünschten Beugungsgitter an eine Krümmung des Schutzglases 2 angepasst ist.The compensation element 11 is assigned a characteristic wavelength selectivity. The compensation element 11 Furthermore, a characteristic angle selectivity is assigned. Next is the compensation element 11 assigned a filter function. Finally, the compensation element points 11 a pixel structure dependent on a calculated desired diffraction grating to a curvature of the protective glass 2 is adjusted.

2 veranschaulicht einen vergrößerten Ausschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch. Dabei ist beispielhaft der Fall eines aus dem Schutzglas 2 austretenden Laserstrahls skizziert. Der Strahlengang des Laserstrahls 2 ist mit der gestrichelten Pfeillinie angedeutet. Für den nicht gezeigten Fall eines in das Schutzglas 2 eintretenden Laserstrahls gilt analog dasselbe, in umgekehrter Weise. 2 illustrates an enlarged detail of the first embodiment of the present invention schematically. Here is an example of the case of a protective glass 2 Outgoing laser beam sketched. The beam path of the laser beam 2 is indicated by the dashed arrow line. For the case, not shown, one in the protective glass 2 entering laser beam is analogous the same, in the reverse manner.

Ein Kreissegment eines Querschnitts durch das zylindrische, gekrümmte Schutzglas 2 ist in 2 gezeigt, von oben betrachtet. Das Kompensationselement 11 erzeugt eine Vorkompensation der Krümmung des Schutzglases 2. Dies ist ein Beispiel für Beugung am holographischen Gitter in Transmission. Dadurch tritt der Laserstrahl im Wesentlichen in derselben Richtung aus dem Schutzglas 2 aus, wie er in das Kompensationselement 11, von der Sendeeinheit kommend, eingetreten ist. Hierbei wird das Snelliussche Brechungsgesetz genutzt. Ein Winkel α₂ wird durch das Kompensationselement derart festgelegt, dass der Eintrittswinkel α₁ in das Kompensationselement 11 hinein und der Austrittswinkel α₃ aus dem Kompensationselement 11 heraus im Wesentlichen genau gleich groß sind. Der einfallende Strahl wird also im Winkel α₁ am holographischen Gitter des Kompensationselements 11 in den Winkel α₂ gebeugt.A circle segment of a cross section through the cylindrical, curved protective glass 2 is in 2 shown, viewed from above. The compensation element 11 creates a precompensation of the curvature of the protective glass 2 , This is an example of diffraction at the holographic grating in transmission. As a result, the laser beam emerges from the protective glass in substantially the same direction 2 out, as he is in the compensation element 11 , coming from the transmitting unit, has occurred. Here, Snell's law of refraction is used. An angle α ₂ is determined by the compensation element such that the entrance angle α ₁ in the compensation element 11 into and the exit angle α ₃ from the compensation element 11 are essentially exactly the same size. The incident beam is thus at an angle α ₁ on the holographic grating of the compensation element 11 in the angle α ₂ bent.

Durch die Orientierung des holographischen Gitters kann α₂ so eingerichtet werden, dass die anschließend erfolgende Verzerrung durch die Krümmung des Coverglases, des Schutzglases 2, kompensiert werden kann. Die Laufrichtung des Laserstrahls hinter dem Schutzglas 2 ist dann also im Wesentlichen genau gleich zu der Laufrichtung des Laserstrahls vor dem Kompensationselement 11, von der Sendeeinheit 3 kommend betrachtet. Das Kompensationselement 11 kompensiert erfindungsgemäß die Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird. Genauer gesagt kompensiert die Lichtbeugung am Volumengitter des Kompensationselements 11, also am Volumenhologramm, die Lichtbrechung am Schutzglas 2. Mit anderen Worten ist das Volumenhologramm so ausgelegt, dass es den Laserstrahl aus α₁ in den Winkel α₂ im Medium, als im Schutzglas 2, beugt, sodass für den Laserstrahl beim Austritt aus der Fläche des Schutzglases 2 wieder α₁= α₃ gilt, wie bei einem nicht gekrümmten Medium oder bei mittigem Strahldurchtritt durch das gekrümmte Medium, senkrecht zur Grenzfläche. Dabei wird die Krümmung des Coverglases, des Schutzglases 2, durch das holographische optische Element, das Kompensationselement 11, kompensiert.Due to the orientation of the holographic grating can α ₂ be set up so that the subsequent distortion due to the curvature of the cover glass, the protective glass 2 , can be compensated. The direction of the laser beam behind the protective glass 2 is then substantially exactly equal to the direction of the laser beam in front of the compensation element 11 , from the transmitting unit 3 coming considered. The compensation element 11 Compensates according to the invention the refraction of light through the protective glass 2 is caused. More specifically, the light diffraction compensates for the volume lattice of the compensation element 11 , so on the volume hologram, the refraction of light on the protective glass 2 , In other words, the volume hologram is designed to emit the laser beam α ₁ in the angle α ₂ in the medium, as in the protective glass 2 , bends so that the laser beam exits the surface of the protective glass 2 again α ₁ = α ₃ , as with a non-curved medium or with central beam passage through the curved medium, perpendicular to the interface. This is the curvature of the cover glass, the protective glass 2 , by the holographic optical element, the compensation element 11 , compensated.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Viele Merkmale des zweiten Ausführungsbeispiels sind mit Merkmalen aus dem ersten Ausführungsbeispiel identisch. Allerdings ist das Kompensationselement 11 als eine vom Schutzglas 2 separate Kompensationsplatte ausgeführt. Das Kompensationselement 11 ist genauer gesagt eine plane, quaderförmige Kompensationsplatte. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Kompensationselement 11 dem Sendeobjektiv bezogen auf den Strahlengang des Laserstrahls nachgelagert angeordnet und separat vom Schutzglas 2 auf der Trägerscheibe 9 fixiert. Das Kompensationselement 11 ist dem Empfangsobjektiv 7 bezogen auf den Strahlengang des Laserstrahls vorgelagert angeordnet und separat vom Schutzglas 2 auf der Trägerscheibe 9 fixiert. Das Kompensationselement 11 ist drehfest zur Trägerscheibe 9 angeordnet, dreht sich also mit der Trägerscheibe 9 im Betriebszustand mit. Das Kompensationselement 11 kann prinzipiell überall im Strahlengang des Laserstrahls und innerhalb des Schutzglases 2 angeordnet sein, separat von dem Schutzglas 2, solange sichergestellt ist, dass das Kompensationselement 11 bei Drehung der Trägerscheibe 9 fortwährend im Strahlengang des Laserstrahls verbleibt, um eine kontinuierliche Brechungskompensation des Schutzglases 2 zu gewährleisten. 3 shows a second embodiment of the present invention. Many features of the second embodiment are identical to features of the first embodiment. However, the compensation element is 11 as one of the protective glass 2 executed separate compensation plate. The compensation element 11 is more precisely a plane, rectangular Compensation plate. In the second embodiment, the compensation element 11 arranged downstream of the transmitting lens with respect to the beam path of the laser beam and separately from the protective glass 2 on the carrier disk 9 fixed. The compensation element 11 is the receiving lens 7 arranged upstream of the beam path of the laser beam and separately from the protective glass 2 on the carrier disk 9 fixed. The compensation element 11 is non-rotatable to the carrier disk 9 arranged, so it rotates with the carrier disk 9 in the operating state with. The compensation element 11 can in principle everywhere in the beam path of the laser beam and within the protective glass 2 be arranged separately from the protective glass 2 as long as it is ensured that the compensation element 11 upon rotation of the carrier disk 9 constantly remains in the beam path of the laser beam to a continuous refractive compensation of the protective glass 2 to ensure.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist ein gemeinsames Kompensationselement 11 sowohl für die Sendeeinheit 3 als auch für die Empfangseinheit 6 vorhanden. In nicht gezeigten Ausführungsformen ist jedoch je ein separates Kompensationselement 11 für die Sendeeinheit 3 und die Empfangseinheit 6 vorgesehen, beispielsweise zwei Kompensationsplatten, eine für die Sendeeinheit 3 und eine für die Empfangseinheit 6. Manche nicht gezeigte Ausführungsformen sehen zusätzlich zu einer oder mehreren Kompensationsplatten auf der Trägerscheibe 9 ein weiteres Kompensationselement 11 am Schutzglas 2, wie anhand von 1 gezeigt, vor. In manchen Ausführungsformen ist die Kompensationsplatte gekrümmt ausgebildet, vorzugsweise mit dem gleichen Krümmungsradius wie das Schutzglas 2.In the embodiment according to 3 is a common compensation element 11 both for the transmitting unit 3 as well as for the receiving unit 6 available. In embodiments not shown, however, is ever a separate compensation element 11 for the transmitting unit 3 and the receiving unit 6 provided, for example, two compensation plates, one for the transmitting unit 3 and one for the receiving unit 6 , Some embodiments, not shown, provide additional support for one or more compensation plates on the carrier disc 9 another compensation element 11 on the protective glass 2 as based on 1 shown before. In some embodiments, the compensation plate is curved, preferably with the same radius of curvature as the protective glass 2 ,

Mit anderen Worten beschreibt die Erfindung also eine Kompensation der Strahländerung an einer gekrümmten Grenzfläche für LIDAR-Sensoren. Kern der Erfindung ist die Kompensation des Einflusses eines gekrümmten Schutzglases 2 bei LIDAR-Sensoren mit einem Kompensationselement 11, insbesondere holographisch optischen Elementen.In other words, the invention thus describes a compensation of the beam change at a curved interface for LIDAR sensors. The core of the invention is the compensation of the influence of a curved protective glass 2 for LIDAR sensors with a compensation element 11 , in particular holographic optical elements.

Wie anhand der 1 - 3 veranschaulicht, wird ein LIDAR-System 1 offenbart, welches ein gekrümmtes Schutzglas 2 aufweist, wobei das LIDAR-System 1 ein Kompensationselement 11 aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird, zu kompensieren.As based on the 1 - 3 illustrates is a LIDAR system 1 discloses which is a curved protective glass 2 which is the LIDAR system 1 a compensation element 11 which is adapted to refraction of light passing through the protective glass 2 caused to compensate.

Ferner wird entsprechend ein gekrümmtes Schutzglas 2, in diesem Fall für ein LIDAR-System 1, vorgeschlagen, wobei das Schutzglas 2 ein Kompensationselement 11 aufweist, das dafür eingerichtet ist, eine Lichtbrechung, die durch das Schutzglas 2 verursacht wird, zu kompensieren.Further, according to a curved protective glass 2 , in this case for a LIDAR system 1 , proposed, wherein the protective glass 2 a compensation element 11 which is adapted to refraction of light passing through the protective glass 2 caused to compensate.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2016/116733 A1 [0006]
CA 2316946 A1 [0007]

Claims

LIDAR system (1) having a curved protective glass (2), characterized in that the LIDAR system (1) comprises a compensation element (11) adapted to cause a refraction of light passing through the protective glass (2) is going to compensate.

LIDAR system (1) after Claim 1 , wherein the protective glass (2) has the compensation element (11).

LIDAR system (1) after Claim 2 wherein the compensation element (11) is mounted on an inner side of the protective glass (2).

LIDAR system (1) after Claim 1 wherein the compensation element (11) is designed as a compensation plate separate from the protective glass (2).

LIDAR system (1) according to one of the preceding claims, wherein the compensation element (11) is a holographic optical element.

LIDAR system (1) after Claim 5 wherein the holographic optical element is a volume hologram.

LIDAR system (1) according to one of the preceding claims, wherein the compensation element (11) is associated with a characteristic wavelength selectivity and / or characteristic angle selectivity.

LIDAR system (1) according to one of the preceding claims, wherein the compensation element (11) is assigned a filter function.

LIDAR system (1) according to one of the preceding claims, wherein the compensation element (11) has a pixel structure, which is adapted to a curvature of the protective glass (2) in dependence on a calculated desired diffraction grating.

Curved protective glass (2), preferably for a LIDAR system (1), characterized in that the protective glass (2) has a compensation element (11), which is set up for refraction of light caused by the protective glass (2) to compensate.