DE102018222701A1

DE102018222701A1 - Sensor device and method for operating a sensor device for a vehicle

Info

Publication number: DE102018222701A1
Application number: DE102018222701.2A
Authority: DE
Inventors: Raimund Reppich; Nico Heussner; Annette Frederiksen; Philipp Elmlinger; Norman Haag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung (20) für ein Fahrzeug (10) vorgeschlagen, bei der ein optisches Signal (22) ausgesendet wird und Reflexionen (24) des optischen Signals (22) wieder empfangen. Das ausgesandte optische Signal (22) wird polarisiert und es erfolgt eine Filterung empfangener optischer Signale über ein erstes polarisierendes Element (32), wobeii) das ausgesandte optische Signal (22) linear polarisiert wird, wobei der Winkel der Polarisationsebene abhängig von der Himmelsrichtung ist, in die das ausgesandte optische Signal (22) gerichtet ist und wobei das erste polarisierende Element (32) abhängig von der Himmelsrichtung auf die gleiche Polarisationsebene wie das in die jeweilige Himmelsrichtung ausgesandte optische Signal (22) eingestellt wird, wobei die Polarisationsebenen für entgegengesetzte Himmelsrichtungen zueinander orthogonal sind, oderii) das ausgesandte optische Signal (22) linear polarisiert wird, wobei der Winkel der Polarisationsebene abhängig von einem Winkel ist, der zwischen einer Längsachse (14) des Fahrzeugs (10) und der Richtung eingeschlossen ist, in die das ausgesandte optische Signal (22) gerichtet ist und wobei das erste polarisierende Element (32) abhängig von diesem Winkel auf die gleiche Polarisationsebene wie das in die jeweilige Richtung ausgesandte optische Signal (22) eingestellt wird, wobei die Polarisationsebenen für entgegengesetzte Richtungen zueinander orthogonal sind, oderiii) das ausgesandte optische Signal (22) eine erste zirkulare Polarisation aufweist und das erste polarisierende Element (32) auf eine dazu orthogonale zweite zirkulare Polarisation eingestellt wird.Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Sensoreinrichtung (20).A method for operating a sensor device (20) for a vehicle (10) is proposed, in which an optical signal (22) is emitted and reflections (24) of the optical signal (22) are received again. The emitted optical signal (22) is polarized and received optical signals are filtered via a first polarizing element (32), wherein i) the emitted optical signal (22) is linearly polarized, the angle of the plane of polarization being dependent on the cardinal direction, into which the emitted optical signal (22) is directed and wherein the first polarizing element (32) is set depending on the cardinal direction on the same polarization plane as the optical signal (22) emitted in the respective cardinal direction, the polarization planes for opposite cardinal directions are orthogonal, orii) the emitted optical signal (22) is linearly polarized, the angle of the polarization plane being dependent on an angle which is included between a longitudinal axis (14) of the vehicle (10) and the direction in which the emitted optical signal Signal (22) is directed and being the first polarizing element ent (32), depending on this angle, is set to the same polarization plane as the optical signal (22) emitted in the respective direction, the polarization planes being mutually orthogonal for opposite directions, oriii) the emitted optical signal (22) is a first circular polarization and the first polarizing element (32) is set to a second circular polarization orthogonal thereto. A further aspect of the invention relates to a sensor device (20) set up to carry out the method.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung für ein Fahrzeug, bei der ein optisches Signal ausgesendet wird und Reflexionen des optischen Signals wieder empfangen werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, welche einen Emitter und einen Detektor umfasst.The invention relates to a method for operating a sensor device for a vehicle, in which an optical signal is emitted and reflections of the optical signal are received again. Another aspect of the invention relates to a sensor device which comprises an emitter and a detector.

Im Stand der Technik sind verschiedene optische Sensoren bekannt. Beispielsweise werden LIDAR (Light Detection And Ranging)-Sensoren im Fahrzeugbereich eingesetzt, um die Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Ein LIDAR-Sensor sendet Laserstrahlen aus und bestimmt mit Hilfe der an Objekten reflektierten zurücklaufenden Strahlung die Entfernung und Position dieser Objekte.Various optical sensors are known in the prior art. For example, LIDAR (Light Detection And Ranging) sensors are used in the vehicle area to detect the surroundings of the vehicle. A LIDAR sensor emits laser beams and uses the returning radiation reflected from objects to determine the distance and position of these objects.

Aus DE 10 2006 013 700 B3 ist eine Einrichtung für ein Fahrzeug zur Verhinderung der Blendung bekannt. Scheinwerfer eines Fahrzeugs sind hierzu mit einer Polarisationseinrichtung versehen, welche das ausgesandte Licht in einem vorgegebenen Winkel zur vertikalen Achse polarisiert. Eine weitere Polarisationseinrichtung ist im Blickfeld des Fahrers oder vor einem Sensor angeordnet und auf dem gleichen Winkel eingestellt. Bevorzugt beträgt der Winkel 45°, so dass das Licht entgegenkommender Fahrzeuge mit Bezug auf die Polarisationseinrichtung im Blickfeld des Fahrers um 90° gedreht ist und somit stark gedämpft wird. Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um einen LIDAR-Sensor handeln, welcher vor Blendung von entgegenkommenden Lichtquellen geschützt wird.Out DE 10 2006 013 700 B3 a device for a vehicle for preventing glare is known. For this purpose, headlights of a vehicle are provided with a polarization device which polarizes the emitted light at a predetermined angle to the vertical axis. Another polarization device is arranged in the driver's field of vision or in front of a sensor and is set at the same angle. The angle is preferably 45 °, so that the light of oncoming vehicles is rotated by 90 ° with respect to the polarization device in the driver's field of vision and is therefore strongly attenuated. The sensor can in particular be a LIDAR sensor, which is protected against glare from oncoming light sources.

Aus DE 10 2015 101 722 A1 ist ein LIDAR für Automobile bekannt. Das LIDAR umfasst eine Vielzahl von VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) und einen Sensor. Durch wechselweises Ein- und Ausschalten der VCSEL kann eine Scanwirkung der Anordnung erzeugt werden. Reflexionen der Laserstrahlen werden von dem Sensor wieder empfangen. Um ein Übersprechen zwischen mehreren Sensoren zu verhindern, kann der Laserstrahl moduliert werden. Dabei kann beispielsweise eine Polarisationsmodulation eingesetzt werden.Out DE 10 2015 101 722 A1 is a LIDAR for automobiles. The LIDAR includes a variety of VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) and a sensor. By alternately switching the VCSEL on and off, a scanning effect of the arrangement can be generated. Reflections of the laser beams are received by the sensor again. The laser beam can be modulated to prevent crosstalk between several sensors. For example, polarization modulation can be used.

DE 10 2016 011 340 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bereitstellung von Umgebungsdaten mittels eines optischen Sensors. Bei dem optischen Sensor kann es sich um einen LIDAR-Sensor handeln. Dem LIDAR-Sensor ist ein Polarisationsfilter vorgelagert, welcher Flüssigkristalle umfasst. Die Flüssigkristalle können durch eine elektrische Spannung in eine bestimmte Richtung ausgerichtet werden. Mit dem Polarisationsfilter können Blendeffekte, beispielsweise durch feuchte, eisige oder verschneite Wetterbedingungen, reduziert werden. DE 10 2016 011 340 A1 describes a method for providing environmental data using an optical sensor. The optical sensor can be a LIDAR sensor. A polarization filter, which comprises liquid crystals, is arranged in front of the LIDAR sensor. The liquid crystals can be oriented in a certain direction by an electrical voltage. With the polarization filter, glare effects, for example due to damp, icy or snowy weather conditions, can be reduced.

Nachteilig an den LIDAR-Sensoren nach dem Stand der Technik ist, dass eine Blendwirkung der Sensoren, welche beispielsweise durch weitere LIDAR-Sensoren von entgegenkommenden Fahrzeugen ausgeht, nicht vermieden werden kann.A disadvantage of the LIDAR sensors according to the prior art is that a glare effect of the sensors, which is caused, for example, by oncoming LIDAR sensors from oncoming vehicles, cannot be avoided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoreinrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei der ein optisches Signal ausgesendet wird und Reflexionen des optischen Signals wieder empfangen werden. Dabei ist vorgesehen, dass das ausgesandte optische Signal polarisiert wird und eine Filterung empfangener optischer Signale über ein erstes polarisierendes Element erfolgt.A method for operating a sensor device for a vehicle is proposed, in which an optical signal is emitted and reflections of the optical signal are received again. It is provided that the emitted optical signal is polarized and received optical signals are filtered via a first polarizing element.

In einer ersten Ausführungsvariante ist ferner vorgesehen, dass das ausgesandte optische Signal linear polarisiert wird, wobei der Winkel der Polarisationsebene abhängig von der Himmelsrichtung ist, in die das ausgesandte optische Signal gerichtet ist und wobei das erste polarisierende Element abhängig von der Himmelsrichtung, aus der eine Reflexion empfangen werden soll, auf die gleiche Polarisationsebene wie das in die jeweilige Himmelsrichtung ausgesandte optische Signal eingestellt wird. Die Polarisationsebenen werden dabei so gewählt, dass für entgegengesetzte Himmelsrichtungen die Polarisationsebenen zueinander orthogonal sind.In a first embodiment variant it is further provided that the emitted optical signal is linearly polarized, the angle of the polarization plane being dependent on the cardinal direction in which the emitted optical signal is directed and the first polarizing element being dependent on the cardinal direction from which one Reflection is to be received, is set to the same polarization level as the optical signal emitted in the respective cardinal direction. The polarization planes are chosen so that the polarization planes are mutually orthogonal for opposite cardinal points.

In einer alternativen zweiten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das ausgesandte optische Signal linear polarisiert wird, wobei der Winkel der Polarisationsebene abhängig von einem Winkel ist, der zwischen einer Längsachse des Fahrzeugs und der Richtung eingeschlossen ist, in die das ausgesandte optische Signal gerichtet ist und wobei das erste polarisierende Element abhängig von diesem Winkel auf die gleiche Polarisationsebene wie das in die jeweilige Richtung ausgesandte optische Signal eingestellt wird. Auch hier ist vorgesehen, dass die Polarisationsebenen für entgegengesetzte Richtungen zueinander orthogonal sind.In an alternative second embodiment variant it is provided that the emitted optical signal is linearly polarized, the angle of the polarization plane being dependent on an angle which is included between a longitudinal axis of the vehicle and the direction in which the emitted optical signal is directed and wherein depending on this angle, the first polarizing element is set to the same polarization plane as the optical signal emitted in the respective direction. It is also provided here that the polarization planes are mutually orthogonal for opposite directions.

In einer alternativen dritten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass das ausgesandte optische Signal eine erste zirkulare Polarisation aufweist und das erste polarisierende Element auf eine dazu orthogonale zweite zirkulare Polarisation eingestellt wird.In an alternative third embodiment variant of the method it is provided that the emitted optical signal has a first circular polarization and the first polarizing element is set to a second circular polarization orthogonal to it.

Gemäß der ersten Ausführungsvariante der Erfindung wird die Polarisation eines ausgesandten optischen Signals abhängig davon eingestellt, in welche Himmelsrichtung dieses optische Signal ausgesendet wird. Dabei sind die Polarisationsebenen für einander entgegengesetzte Himmelsrichtungen orthogonal zueinander gewählt. Beispielsweise wird ein nach Norden ausgesandtes optisches Signal vertikal polarisiert und ein nach Süden ausgesandtes optisches Signal horizontal polarisiert. Dabei ist die Angabe des Winkels der Polarisationsebene auf die Richtung bezogen, in die das jeweilige optische Signal ausgesendet wird. Entsprechend wird beispielsweise ein nach Osten ausgesandtes Signal unter einem Winkel polarisiert, der -45° zur Vertikalen beträgt und ein nach Westen ausgesandtes optisches Signal so polarisiert, dass dessen Polarisationsebene zur Vertikalen ebenfalls einen Winkel von -45° einschließt. Da die Strahlrichtungen entgegengesetzt sind, sind die jeweiligen Polarisationsebenen für ein nach Westen ausgesandtes optisches Signal und ein nach Osten ausgesandtes optisches Signal zueinander orthogonal, auch wenn jeweils mit Bezug zu der Strahlrichtung der Winkel zwischen der Polarisationsebene und der Vertikalen identisch gewählt ist.According to the first embodiment of the invention, the polarization of an emitted optical signal is set depending on the direction in which this optical signal is emitted. The planes of polarization are for opposite cardinal points chosen orthogonal to each other. For example, an optical signal emitted to the north is polarized vertically and an optical signal emitted to the south is polarized horizontally. The indication of the angle of the polarization plane is related to the direction in which the respective optical signal is emitted. Correspondingly, for example, a signal emitted to the east is polarized at an angle which is -45 ° to the vertical and an optical signal emitted to the west is polarized such that its polarization plane also includes an angle of -45 ° to the vertical. Since the beam directions are opposite, the respective polarization planes for an optical signal emitted to the west and an optical signal emitted to the east are orthogonal to one another, even if the angle between the plane of polarization and the vertical is chosen identically with respect to the beam direction.

Das erste polarisierende Element wird für aus diesen Richtungen zu empfangene Reflexionen auf die gleiche Polarisationsebene eingestellt.The first polarizing element is set to the same polarization plane for reflections to be received from these directions.

Fahren beispielsweise zwei Fahrzeuge, welche jeweils mit einer optischen Sensoreinrichtung ausgerüstet sind, die gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren betrieben wird, direkt hintereinander in die gleiche Fahrtrichtung, beispielsweise in Richtung Norden, so senden beide Fahrzeuge jeweils nach Norden optische Signale aus, die vertikal polarisiert sind und senden jeweils optische Signale in Richtung Süden aus, die horizontal polarisiert sind. Entsprechend erwartet beispielsweise das vorausfahrende Fahrzeug, dass Reflexionen des optischen Signals, welche aus Richtung Süden empfangen werden, horizontal polarisiert sind, so dass zum Empfang von Reflexionen des optischen Signals aus der Richtung Süden das erste polarisierende Element so eingestellt wird, dass Licht mit horizontaler Polarisation durchgelassen wird. Das vom nachfolgenden Fahrzeug nach Norden ausgesandte optische Signal ist hingegen vertikal polarisiert, so dass es das erste polarisierende Element des vorausfahrenden Fahrzeugs nicht passieren kann. Somit kann eine Sensoreinrichtung des vorausfahrenden Fahrzeugs nicht durch ein ausgesandtes optisches Signal des nachfolgenden Fahrzeugs geblendet werden. Umgekehrt erwartet die Sensoreinrichtung des nachfolgenden Fahrzeugs, dass Reflexionen eines nach Norden ausgesandten optischen Signals vertikal polarisiert sind und stellt entsprechend das erste polarisierende Element derart ein, dass vertikal polarisiertes Licht passieren kann. Das vom vorausfahrenden Fahrzeug mit horizontaler Polarisation in Richtung Süden ausgesandte optische Signal ist dazu orthogonal polarisiert und kann das erste polarisierende Element des nachfolgenden Fahrzeugs nicht passieren, so dass die Sensoreinrichtung des nachfolgenden Fahrzeugs nicht durch das optische Signal des vorausfahrenden Fahrzeugs geblendet wird.For example, if two vehicles, each equipped with an optical sensor device that is operated according to the proposed method, drive one behind the other in the same direction of travel, for example in a northward direction, then both vehicles send optical signals to the north that are vertically polarized and each send optical signals to the south that are horizontally polarized. Accordingly, the preceding vehicle, for example, expects that reflections of the optical signal that are received from the south are horizontally polarized, so that to receive reflections of the optical signal from the south, the first polarizing element is set so that light with horizontal polarization is let through. The optical signal emitted from the following vehicle to the north, however, is vertically polarized so that it cannot pass through the first polarizing element of the preceding vehicle. Thus, a sensor device of the preceding vehicle cannot be blinded by an emitted optical signal from the following vehicle. Conversely, the sensor device of the following vehicle expects that reflections of an optical signal emitted to the north are polarized vertically and accordingly adjusts the first polarizing element in such a way that vertically polarized light can pass through. To this end, the optical signal emitted by the preceding vehicle with horizontal polarization in the south is orthogonally polarized and cannot pass through the first polarizing element of the following vehicle, so that the sensor device of the following vehicle is not blinded by the optical signal of the preceding vehicle.

Somit werden gemäß der ersten Ausführungsvariante des Verfahrens in dieselbe Himmelsrichtung immer nur optische Signale mit derselben linearen Polarisation ausgesandt, so dass beispielsweise eine nach Norden ausgerichtete Sensoreinrichtung niemals durch optische Signale einer nach Süden ausgerichteten Sensoreinrichtung geblendet werden kann.Thus, according to the first embodiment variant of the method, only optical signals with the same linear polarization are always emitted in the same direction, so that, for example, a sensor device oriented to the north can never be blinded by optical signals from a sensor device oriented to the south.

Gemäß der zweiten Ausführungsvariante des Verfahrens werden ausgesandte optische Signale entsprechend einem Winkel polarisiert, der zwischen einer Längsachse des Fahrzeugs und der Richtung eingeschlossen ist, in die das ausgesandte optische Signal gerichtet ist. Mit der Längsachse des Fahrzeugs ist dabei diejenige Achse gemeint, die parallel zur gewöhnlichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist und somit vom Heck des Fahrzeugs zur Front des Fahrzeugs verläuft.According to the second embodiment of the method, emitted optical signals are polarized according to an angle which is included between a longitudinal axis of the vehicle and the direction in which the emitted optical signal is directed. The longitudinal axis of the vehicle means the axis that is parallel to the normal direction of travel of the vehicle and thus runs from the rear of the vehicle to the front of the vehicle.

Beispielsweise kann hier ein optisches Signal, welches von der Front des Fahrzeugs entlang der gewöhnlichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs gerichtet ist, horizontal polarisiert werden, während ein optisches Signal, welches ausgehend vom Heck des Fahrzeugs entgegen der üblichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgesendet wird, immer vertikal polarisiert wird. Fahren dann zwei Fahrzeuge direkt hintereinander in die gleiche Fahrtrichtung, würde beispielsweise das vorausfahrende Fahrzeug in Richtung des nachfolgenden Fahrzeugs optische Signale aussenden, welche vertikal polarisiert sind, während das nachfolgende Fahrzeug Signale erwartet, welche horizontal polarisiert sind und entsprechend das erste polarisierende Element so eingestellt hat, dass nur horizontal polarisiertes Licht passieren kann. Eine Blendung der Sensoreinrichtung des nachfolgenden Fahrzeugs durch Signale der Sensoreinrichtung des vorausfahrenden Fahrzeugs wird somit vermieden.For example, an optical signal which is directed from the front of the vehicle along the usual direction of travel of the vehicle can be horizontally polarized, while an optical signal which is emitted from the rear of the vehicle against the usual direction of travel of the vehicle is always polarized vertically . If two vehicles then drive directly one behind the other in the same direction of travel, the vehicle in front would, for example, send optical signals in the direction of the vehicle behind, which are polarized vertically, while the vehicle ahead expected signals that were polarized horizontally and accordingly set the first polarizing element accordingly that only horizontally polarized light can pass. A glare of the sensor device of the following vehicle by signals from the sensor device of the preceding vehicle is thus avoided.

Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jeweils das erste polarisierende Element der Sensoreinrichtung derart eingestellt, dass es Licht mit einer Polarisation passieren lässt, welche für die jeweilige Richtung identisch zu der Polarisation des ausgesandten optischen Signals ist. Wird das ausgesandte optische Signal an einer metallischen Oberfläche reflektiert, so bleibt die Polarisation erhalten, so dass Reflexionen des optischen Signals das erste polarisierende Element passieren können und entsprechend von der Sensoreinrichtung empfangen werden können. Bei einer Reflexion an nicht-metallischen Oberflächen weisen die Reflexionen keine bzw. eine zufällige Polarisation auf. Reflexionen, welche unpolarisiert sind, können das erste polarisierende Element ebenfalls passieren, wobei die Intensität durch das polarisierende Element um 50 % reduziert wird.In both the first and the second variant of the method according to the invention, the first polarizing element of the sensor device is set in such a way that it allows light with a polarization that is identical for the respective direction to the polarization of the emitted optical signal. If the emitted optical signal is reflected on a metallic surface, the polarization is retained, so that reflections of the optical signal can pass through the first polarizing element and can accordingly be received by the sensor device. When reflecting on non-metallic surfaces, the reflections have no or a random polarization. Reflections that are unpolarized can be the first polarizing Element also happen, the intensity is reduced by the polarizing element by 50%.

Auch bei einer Reduktion der Intensität der empfangenen reflektierten Signale auf etwa 50 % verbessert sich durch das vorgeschlagene Verfahren das Signal-Rausch-Verhältnis der Sensoreinrichtung erheblich, da störende optische Signale anderer Sensoreinrichtungen durch das erste polarisierende Element nahezu vollständig unterdrückt werden.Even if the intensity of the received reflected signals is reduced to approximately 50%, the proposed method improves the signal-to-noise ratio of the sensor device considerably since interfering optical signals from other sensor devices are almost completely suppressed by the first polarizing element.

Bei der dritten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung optische Signale aussendet, welche eine erste zirkulare Polarisation aufweisen. Das erste polarisierende Element der Sensoreinrichtung wird so eingestellt, dass eine dazu orthogonale zweite zirkulare Polarisation passieren kann. Auf diese Weise ist eine Blendung durch andere Sensoreinrichtungen ausgeschlossen, deren ausgesandte optische Signale ebenfalls die erste zirkulare Polarisation aufweisen. Bei dieser dritten Ausführungsvariante der Erfindung wird ausgenutzt, dass eine Reflexion des optischen Signals an metallischen Objekten die Händigkeit der zirkularen Polarisation ändert, so dass an metallischen Objekten reflektierte optische Signale stets die zur ersten zirkularen Polarisation orthogonale zweite Polarisation aufweisen. Somit können die Reflexionen des optischen Signals an metallischen Oberflächen das erste polarisierende Element passieren und durch die Sensoreinrichtung empfangen werden.In the third embodiment variant of the invention it is provided that the sensor device sends out optical signals which have a first circular polarization. The first polarizing element of the sensor device is set such that a second circular polarization orthogonal to it can pass through. In this way, glare from other sensor devices whose emitted optical signals also have the first circular polarization is excluded. This third variant of the invention takes advantage of the fact that reflection of the optical signal on metallic objects changes the handedness of the circular polarization, so that optical signals reflected on metallic objects always have the second polarization orthogonal to the first circular polarization. The reflections of the optical signal on metallic surfaces can thus pass through the first polarizing element and be received by the sensor device.

Bei Reflexion eines zirkular polarisierten optischen Signals an einem nicht-metallischen Objekt weisen die Reflexionen eine zufällige Polarisation auf. Diese zufällige Polarisation wird von dem ersten polarisierenden Element nicht vollständig herausgefiltert, so dass zumindest Teile des an einem nicht-metallischen Objekt reflektierten optischen Signals ebenfalls durch die Sensoreinrichtung empfangen werden können.When a circularly polarized optical signal is reflected on a non-metallic object, the reflections have a random polarization. This random polarization is not completely filtered out by the first polarizing element, so that at least parts of the optical signal reflected on a non-metallic object can also be received by the sensor device.

Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Variante des vorgeschlagenen Verfahrens kann der Winkel der Polarisationsebene kontinuierlich von der Himmelsrichtung bzw. dem eingeschlossenen Winkel abhängig sein. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich der Winkel der Polarisationsebene kontinuierlich und gleichmäßig in Abhängigkeit der Richtung des ausgesandten optischen Signals dreht. Insbesondere kann bei einer Drehung um 180° der Richtung, in die das optische Signal ausgesendet wird, eine Drehung des Winkels der Polarisationsebene um 90° erfolgen.In both the first and the second variant of the proposed method, the angle of the polarization plane can be continuously dependent on the cardinal direction or the included angle. In particular, it can be provided that the angle of the polarization plane rotates continuously and uniformly depending on the direction of the emitted optical signal. In particular, a rotation of 180 ° in the direction in which the optical signal is emitted can result in a rotation of the angle of the polarization plane by 90 °.

Alternativ dazu kann sowohl bei der ersten Variante als auch bei der zweiten Ausführungsvariante der Erfindung eine stufenweise Änderung des Winkels der Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung bzw. dem eingeschlossenen Winkel vorgesehen sein. Beispielsweise kann dabei eine Variation in vier bis 16 Stufen erfolgen. Beispielsweise erfolgt eine Veränderung des Winkels der Polarisationsebene in vier Stufen, wobei bei der ersten Ausführungsvariante der Erfindung eine erste Stufe im Bereich ab -45° bis +45° mit Bezug zur Nordrichtung ausgerichtet ist und die erste Stufe bei der Variante 2 des vorgeschlagenen Verfahrens ab -45° bis +45° mit Bezug zur Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet ist. Die drei weiteren Stufen folgen, bevorzugt jeweils in Schritten von 90° im Uhrzeigersinn.As an alternative to this, a gradual change in the angle of the polarization plane depending on the compass direction or the included angle can be provided both in the first variant and in the second embodiment variant of the invention. For example, a variation can take place in four to 16 stages. For example, the angle of the polarization plane is changed in four stages, with the first embodiment variant of the invention aligning a first stage in the range from -45 ° to + 45 ° with respect to the north direction and the first stage in variant 2 of the proposed method -45 ° to + 45 ° with respect to the longitudinal axis of the vehicle. The three further stages follow, preferably in steps of 90 ° clockwise.

Im Bereich der ersten Stufe ist die Polarisationsebene beispielsweise in einem Winkel von 0° zur Vertikalen ausgerichtet, so dass eine vertikale Polarisation vorliegt. Bei der zweiten Stufe beträgt der Winkel der Polarisationsebene zur vertikalen beispielsweise 45°, bei der dritten Stufe 90° und bei der vierten und letzten Stufe -45° mit Bezug zur vertikalen Richtung. Somit erfolgt bei einer Drehung um 180° betreffend die Richtung, in die das optische Signal ausgesendet wird, eine Drehung des Winkels der Polarisationsebene um 90°.In the area of the first stage, the polarization plane is oriented, for example, at an angle of 0 ° to the vertical, so that there is vertical polarization. In the second stage, the angle of the polarization plane to the vertical is, for example, 45 °, in the third stage 90 ° and in the fourth and last stage -45 ° with respect to the vertical direction. Thus, a rotation of 180 ° with respect to the direction in which the optical signal is emitted results in a rotation of the angle of the polarization plane by 90 °.

Bei der zweiten Variante des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Polarisation des ausgesandten optischen Signals abhängig von der Richtung gewählt, mit der das optische Signal mit Bezug zu der Längsachse des Fahrzeugs ausgesendet wird. Bei dieser zweiten Ausführungsvariante ist der Winkel der Polarisationsebene mit Bezug zu einer Himmelsrichtung somit von der Richtung abhängig, in die das Fahrzeug ausgerichtet ist. Sendet ein erstes Fahrzeug beispielsweise ausgehend von seiner Front in Richtung der üblichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs immer ein optisches Signal mit vertikaler Polarisation aus und wird von einem zweiten Fahrzeug Licht mit vertikaler Polarisation detektiert, so kann darauf geschlossen werden, dass sich das erste Fahrzeug in Richtung des zweiten Fahrzeugs bewegt. Sendet entsprechend eine Sensoreinrichtung eines ersten Fahrzeugs ausgehend vom Heck des Fahrzeugs immer ein optisches Signal mit einer horizontalen Polarisation (Winkel zur Vertikalen von 90°) aus, und wird von einem zweiten Fahrzeug ein optisches Signal mit horizontaler Polarisation detektiert, so kann darauf geschlossen werden, dass das erste Fahrzeug mit dem Heck zum zweiten Fahrzeug ausgerichtet ist.In the second variant of the proposed method, the polarization of the emitted optical signal is selected depending on the direction in which the optical signal is emitted with reference to the longitudinal axis of the vehicle. In this second embodiment variant, the angle of the polarization plane with respect to a cardinal direction is therefore dependent on the direction in which the vehicle is oriented. If, for example, a first vehicle always emits an optical signal with vertical polarization starting from its front in the direction of the usual direction of travel of the vehicle and light with vertical polarization is detected by a second vehicle, it can be concluded that the first vehicle is moving in the direction of the second vehicle moves. Accordingly, if a sensor device of a first vehicle always emits an optical signal with a horizontal polarization (angle to the vertical of 90 °) starting from the rear of the vehicle, and if an optical signal with horizontal polarization is detected by a second vehicle, it can be concluded that that the first vehicle is aligned with the rear of the second vehicle.

Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung als ein LIDAR (Light Detection and Ranging)-Sensor ausgestaltet. Ein LIDAR-Sensor sendet einen Lichtstrahl aus, beispielsweise einen Laserstrahl, der mit Hilfe einer Scaneinrichtung über einen Bereich der Umgebung gescannt wird, wodurch die Umgebung abgetastet wird. Von Objekten in der Umgebung reflektiertes Licht gelangt zurück in die Sensoreinrichtung und wird dort registriert. Aus der Zeit, die zwischen dem Aussenden des optischen Signals und dem Empfangen einer Reflexion des optischen Signals vergangen ist, wird die Entfernung zu dem Objekt bestimmt, welches das Licht reflektiert hat.The sensor device is preferably designed as a LIDAR (Light Detection and Ranging) sensor. A LIDAR sensor emits a light beam, for example a laser beam, which is scanned over a region of the surroundings with the aid of a scanning device, as a result of which the surroundings are scanned. Light reflected from objects in the environment returns to the sensor device and is registered there. From the time that has passed between the transmission of the optical signal and the reception of a reflection of the optical signal the distance to the object that reflected the light is determined.

Je nach Ausführung des LIDAR-Sensors kann dieser beispielsweise einen Bereich von 360° abbilden, so dass ein derartiger Sensor bei Anordnung an einem Fahrzeug eine Rundum-Sicht bieten kann. Alternativ dazu ist es möglich, dass ein einzelner LIDAR-Sensor nur einen bestimmten Winkelbereich abdeckt. Beispielsweise kann mit Bezug zur Längsachse des Fahrzeugs ein Winkel im Bereich ab -45° bis +45° abgedeckt werden. Durch Anordnung von mehreren LIDAR-Sensoren, welche jeweils unterschiedliche Sichtbereiche aufweisen, kann auch bei einer derartigen Ausgestaltung die gesamte Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden.Depending on the version of the LIDAR sensor, it can, for example, image a region of 360 °, so that such a sensor can provide an all-round view when arranged on a vehicle. Alternatively, it is possible for a single LIDAR sensor to cover only a certain angular range. For example, an angle in the range from -45 ° to + 45 ° can be covered with reference to the longitudinal axis of the vehicle. By arranging a plurality of LIDAR sensors, each of which has different viewing areas, the entire surroundings of the vehicle can also be detected in such a configuration.

Bei Ausführungsformen, bei denen ein einzelner LIDAR-Sensor einen Sichtbereich von 360° oder zumindest von mehr als 90° aufweist, ist bevorzugt vorgesehen, dass gemäß der ersten und zweiten Variante des vorliegenden Verfahrens ein Winkel der Polarisationsebene des durch den LIDAR-Sensor ausgesandten optischen Signals kontinuierlich oder in Stufen variiert wird. Sofern ein einzelner LIDAR-Sensor einen kleinen Sichtbereich aufweist von beispielsweise 90° oder weniger, kann ein solcher einzelner LIDAR-Sensor auch eine feste Polarisation aufweisen, welche gemäß der zweiten Variante des vorliegenden Verfahrens lediglich durch die Ausrichtung des Sensors mit Bezug zu dem Fahrzeug bestimmt wird. Wird das Verfahren gemäß der ersten Variante ausgestaltet, so wird die Polarisationsebene gemäß der Himmelsrichtung angepasst, in die der entsprechende LIDAR-Sensor ausgerichtet ist.In embodiments in which a single LIDAR sensor has a viewing range of 360 ° or at least more than 90 °, it is preferably provided that, according to the first and second variant of the present method, an angle of the plane of polarization of the optical emitted by the LIDAR sensor Signal is varied continuously or in stages. If an individual LIDAR sensor has a small field of view of 90 ° or less, for example, such an individual LIDAR sensor can also have a fixed polarization, which according to the second variant of the present method is determined only by the orientation of the sensor with respect to the vehicle becomes. If the method is designed according to the first variant, the polarization plane is adapted according to the direction in which the corresponding LIDAR sensor is oriented.

Bei Ausgestaltung der Sensoreinrichtung als LIDAR-Sensor ist das erste polarisierende Element dementsprechend einem Detektor des LIDAR-Sensors zugeordnet und jeweils so eingestellt, dass ein direkter Empfang von optischen Signalen anderer Sensoreinrichtungen ausgeschlossen wird. Umgekehrt ist das erste polarisierende Element entsprechend so eingestellt, dass Reflexionen des ausgesandten optischen Signals zumindest teilweise das erste polarisierende Element passieren können.When the sensor device is configured as a LIDAR sensor, the first polarizing element is accordingly assigned to a detector of the LIDAR sensor and is set in each case in such a way that direct reception of optical signals from other sensor devices is excluded. Conversely, the first polarizing element is set accordingly such that reflections of the emitted optical signal can at least partially pass through the first polarizing element.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sensoreinrichtung bereitzustellen, welche einen Emitter, einen Detektor, ein dem Detektor zugeordnetes erstes polarisierendes Element und ein dem Emitter zugeordnetes zweites polarisierendes Element umfasst. Diese Sensoreinrichtung ist ferner dazu eingerichtet und ausgestaltet, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Dementsprechend gelten im Rahmen der Verfahren beschriebene Merkmale auch für die Sensoreinrichtung und umgekehrt gelten im Rahmen der Sensoreinrichtung beschriebene Merkmale für die Verfahren. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner ein Element zur Erfassung der Himmelsrichtung, entlang der ein die Sensoreinrichtung umfassendes Fahrzeug ausgerichtet ist.Another aspect of the present invention is to provide a sensor device which comprises an emitter, a detector, a first polarizing element assigned to the detector and a second polarizing element assigned to the emitter. This sensor device is also set up and configured to carry out one of the methods described herein. Accordingly, features described in the context of the methods also apply to the sensor device, and conversely features described in the scope of the sensor device apply to the methods. The device preferably further comprises an element for detecting the compass direction, along which a vehicle comprising the sensor device is aligned.

Bei dem Emitter handelt es sich um eine Lichtquelle, welche insbesondere als LED (Light Emitting Diode) oder als ein Laser ausgestaltet sein kann. Das dem Emitter zugeordnete zweite polarisierende Element wird verwendet, um die Polarisation des von der Sensoreinrichtung ausgesandten optischen Signals einzustellen. Dazu kann das zweite polarisierende Element ein oder mehrere optisch aktive Elemente umfassen, welche beispielsweise aus Polarisatoren oder Verzögerungselementen ausgewählt sind. Das zweite polarisierende Element kann dabei insbesondere eine polarisierende Wirkung aufweisen und/oder die Polarisationsebene von bereits polarisiertem Licht drehen.The emitter is a light source, which can be designed in particular as an LED (Light Emitting Diode) or as a laser. The second polarizing element assigned to the emitter is used to adjust the polarization of the optical signal emitted by the sensor device. For this purpose, the second polarizing element can comprise one or more optically active elements, which are selected, for example, from polarizers or delay elements. The second polarizing element can in particular have a polarizing effect and / or rotate the plane of polarization of already polarized light.

Das dem Detektor zugeordnete erste polarisierende Element kann ebenfalls ein oder mehrere optisch aktive Komponenten aufweisen. Insbesondere können Polarisatoren oder Polfilter vorgesehen sein, welche für Licht einer bestimmten Polarisierung durchlässig sind und für Licht mit einer dazu orthogonalen Polarisation undurchlässig sind.The first polarizing element assigned to the detector can also have one or more optically active components. In particular, polarizers or polarizing filters can be provided which are permeable to light of a certain polarization and are impermeable to light with a polarization orthogonal thereto.

Bevorzugt sind das erste polarisierende Element und/oder das zweite polarisierende Element jeweils verstellbar ausgeführt.The first polarizing element and / or the second polarizing element are preferably each adjustable.

Im Fall eines zweiten polarisierenden Elements ist mit verstellbar insbesondere gemeint, dass im Fall der ersten und zweiten Variante des Verfahrens der Winkel einer linearen Lichtpolarisation verstellbar ist, so dass ein Winkel der Polarisation eines durch die Sensoreinrichtung ausgesandten optischen Signals gezielt eingestellt werden kann.In the case of a second polarizing element, adjustable means in particular that in the case of the first and second variant of the method the angle of a linear light polarization can be adjusted so that an angle of the polarization of an optical signal emitted by the sensor device can be set in a targeted manner.

Im Fall des ersten polarisierenden Elements ist mit verstellbar insbesondere gemeint, dass im Fall der ersten und zweiten Variante des vorliegenden Verfahrens einstellbar ist, für welche Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht das erste polarisierende Element transparent ist und entsprechend dazu, für welche Winkel einer Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht das erste polarisierende Element undurchsichtig ist.In the case of the first polarizing element, adjustable means in particular that, in the case of the first and second variant of the present method, it is possible to set for which plane of polarization of linearly polarized light the first polarizing element is transparent and accordingly for which angles of a plane of polarization is linear polarized light the first polarizing element is opaque.

Zum Erreichen einer Verstellung der Polarisationsebene ist es zum einen denkbar, eine mechanische Verstellung vorzunehmen, bei der beispielsweise ein optisches Element des polarisierenden Elements gedreht wird. Bevorzugt werden jedoch optische Elemente verwendet, welche sich beispielsweise durch ein elektrisches Signal beeinflussen lassen.To achieve an adjustment of the polarization plane, it is conceivable, on the one hand, to carry out a mechanical adjustment in which, for example, an optical element of the polarizing element is rotated. However, optical elements are preferably used, which can be influenced, for example, by an electrical signal.

Entsprechend ist es bevorzugt, dass das erste polarisierende Element und/oder das zweite polarisierende Element ein verstellbares Element umfassen. Ein solches verstellbares Element kann zum Beispiel durch eine Verwendung optisch aktiver Moleküle, wie z.B. Quarz oder Saccharose, sowie Verzögerungsplatten (Lambda-Platte), durch Flüssigkristalle oder durch eine Pockels-Zelle realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Ausnutzung des Faraday-Effekts, bei dem ein Medium die Polarisation von Licht dreht, wenn es in ein starkes Magnetfeld eingebracht wird.Accordingly, it is preferred that the first polarizing element and / or the second polarizing element is an adjustable element include. Such an adjustable element can be realized, for example, by using optically active molecules, such as quartz or sucrose, as well as delay plates (lambda plate), by liquid crystals or by a Pockels cell. Another possibility is to use the Faraday effect, in which a medium rotates the polarization of light when it is introduced into a strong magnetic field.

Bevorzugt ist das verstellbare Element ausgewählt aus einer Pockels-Zelle, einem Flüssigkristall-Verzögerer, einer Verzögerungsplatte oder einem mechanisch drehbaren Polarisationsfilter.The adjustable element is preferably selected from a Pockels cell, a liquid crystal retarder, a delay plate or a mechanically rotatable polarization filter.

Das Element zur Erfassung der Himmelsrichtung, entlang der ein die Sensoreinrichtung umfassendes Fahrzeug ausgerichtet ist, ist bevorzugt als ein Kompass oder als ein Empfänger für ein Satellitennavigationssystem ausgestaltet. Ein Kompass ermittelt über die Ausrichtung relativ zum Erdmagnetfeld direkt die Himmelsrichtung, während ein Empfänger für ein Satellitennavigationssystem durch Vergleich hintereinander ausgeführter Messungen eine Bewegungsrichtung bestimmt. Aus der Bewegungsrichtung kann dann auf die Ausrichtung des Fahrzeugs geschlossen werden.The element for detecting the compass direction, along which a vehicle comprising the sensor device is oriented, is preferably designed as a compass or as a receiver for a satellite navigation system. A compass directly determines the cardinal direction via the orientation relative to the earth's magnetic field, while a receiver for a satellite navigation system determines a direction of movement by comparing measurements carried out in succession. The direction of the vehicle can then be inferred from the direction of movement.

Die Sensoreinrichtung ist bevorzugt als ein LIDAR-Sensor ausgestaltet. Dazu umfasst die Sensoreinrichtung des Weiteren einen Scanner, mit dem das vom Emitter emittierte und vom zweiten polarisierenden Element polarisierte Licht gezielt über die Umgebung gescannt werden kann. Umgekehrt wird jeweils reflektiertes Licht zurück zum Detektor geleitet, wobei das reflektierte Licht dabei das erste polarisierende Element passiert. Des Weiteren kann die Sensoreinrichtung insbesondere weitere elektronische Komponenten umfassen, welche beispielsweise eingerichtet sind, den Emitter, das erste polarisierende Element und/oder das zweite polarisierende Element anzusteuern sowie die vom Detektor empfangenen Signale auszuwerten.The sensor device is preferably designed as a LIDAR sensor. For this purpose, the sensor device furthermore comprises a scanner with which the light emitted by the emitter and polarized by the second polarizing element can be scanned in a targeted manner over the surroundings. Conversely, reflected light is returned to the detector, the reflected light passing through the first polarizing element. Furthermore, the sensor device can in particular comprise further electronic components which, for example, are set up to control the emitter, the first polarizing element and / or the second polarizing element and to evaluate the signals received by the detector.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Empfangsseite der Sensoreinrichtung aus zwei Detektoreinheiten bestehen. Die erste kann für die Detektion des ausgesandten und rückgestreuten optischen Signals optimiert sein und wie oben beschrieben das erste polarisierende Element zur Reduzierung von blendender Strahlung anderer Sensoren bzw. Lichtquellen umfassen. Die zweite Detektoreinheit kann ein weiteres polarisierendes Element umfassend und darauf ausgelegt sein, Fremdsignale zu detektieren und durch Drehung der Empfangspolarisationsrichtung des weiteren polarisierenden Elements Rückschlüsse auf Fahrtrichtung und Abstand anderer Fahrzeuge liefern.According to a further embodiment, the receiving side of the sensor device can consist of two detector units. The first can be optimized for the detection of the emitted and backscattered optical signal and, as described above, can comprise the first polarizing element for reducing dazzling radiation from other sensors or light sources. The second detector unit can comprise a further polarizing element and be designed to detect external signals and, by rotating the reception polarization direction of the further polarizing element, to draw conclusions about the direction of travel and the distance of other vehicles.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch den zunehmenden Einsatz von Sensoreinrichtungen, welche aktiv optische Signale aussenden und reflektiertes Licht empfangen, nimmt auch das Problem zu, dass sich bei Betrieb mehrerer solcher Sensoreinrichtungen diese gegenseitig blenden können. Um eine solche Blendwirkung zu vermeiden, muss verhindert werden, dass von einer ersten Sensoreinrichtung ausgesandtes Licht direkt in einen Detektor einer zweiten Sensoreinrichtung gelangen kann. Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, das von der Sensoreinrichtung ausgesandte Licht in kontrollierter Weise zu polarisieren und durch Anordnung eines ersten polarisierenden Elements vor einem Detektor dieses herauszufiltern.Due to the increasing use of sensor devices which actively emit optical signals and receive reflected light, the problem also increases that, when several such sensor devices are in operation, they can blind one another. In order to avoid such a glare effect, it must be prevented that light emitted by a first sensor device can get directly into a detector of a second sensor device. For this purpose, it is proposed according to the invention to polarize the light emitted by the sensor device in a controlled manner and to filter it out by arranging a first polarizing element in front of a detector.

Bei Verwendung der ersten Variante der Erfindung wird dazu vorgeschlagen, die Polarisation des ausgesandten Lichts abhängig von der Himmelsrichtung zu wählen, in die der entsprechende Lichtstrahl gerichtet ist. Eine aufwändige Koordination mehrerer Sensoreinrichtungen untereinander ist nicht erforderlich. Dennoch ist es eindeutig möglich, durch entsprechendes Einstellen des ersten polarisierenden Elements abhängig von der Richtung, aus der gerade Licht empfangen werden soll, den direkten Empfang von ausgesandten optischen Signalen anderer Sensoreinrichtungen zu unterdrücken. Nur bei einer Reflexion von Licht, bei dem die Polarisation erhalten bleibt bzw. bei der das reflektierte Licht eine zufällige Polarisation erhält, wird das Licht durch das erste polarisierende Element hindurchgelassen und kann auf den Detektor gelangen.When using the first variant of the invention, it is proposed to choose the polarization of the emitted light depending on the direction in which the corresponding light beam is directed. A complex coordination of several sensor devices with each other is not necessary. Nevertheless, it is clearly possible to suppress the direct reception of emitted optical signals from other sensor devices by appropriately adjusting the first polarizing element depending on the direction from which light is to be received. Only when there is a reflection of light in which the polarization is retained or in which the reflected light is given a random polarization, is the light transmitted through the first polarizing element and can reach the detector.

Bei der zweiten Variante der Erfindung wird die Polarisationsebene des linear polarisierten Lichts dadurch festgelegt, in welche Richtung Bezug zu einer Längsachse des Fahrzeugs das Licht ausgesendet wird. Hierdurch wird vorteilhafter Weise erreicht, dass allein durch das Bestimmen der Polarisation von empfangenem Licht erkannt werden kann, welche Ausrichtung das der sendenden Sensoreinrichtung zugeordnete Fahrzeug aufweist. Somit ist es bei dieser Ausführungsvariante insbesondere möglich, Informationen über die Ausrichtung des Fahrzeugs zu erhalten, ohne dass beispielsweise eine optische Objekterkennung vorgenommen werden muss.In the second variant of the invention, the plane of polarization of the linearly polarized light is determined by the direction in which the light is emitted in relation to a longitudinal axis of the vehicle. This advantageously ensures that the orientation of the vehicle assigned to the transmitting sensor device can be recognized solely by determining the polarization of received light. In this embodiment variant, it is thus possible in particular to obtain information about the orientation of the vehicle without, for example, having to carry out an optical object detection.

Bei der dritten Variante der Erfindung wiederum kann unabhängig von der Richtung das Licht jeweils gleichartig polarisiert werden, wobei durch die Wahl einer zirkularen Polarisation unabhängig von der Richtung ein Herausfiltern möglich ist.In the third variant of the invention, in turn, the light can be polarized in the same way regardless of the direction, it being possible to filter out by selecting a circular polarization regardless of the direction.

Bei allen drei Varianten der Erfindung kann ein direkter Empfang von optischen Signalen anderer Sensoreinrichtungen reduziert werden, so dass selbst dann, wenn durch den Einsatz des ersten polarisierenden Elements auch Anteile des erwünschten reflektierten Lichts herausgefiltert werden sollten, insgesamt eine deutliche Verbesserung eines Signal-Rausch-Verhältnisses erreicht werden. Des Weiteren kann insbesondere auch der Detektor generell empfindlicher eingestellt werden, da eine Sättigung und eine Blendung des Sensors durch die hohe Intensität eines direkt auftreffenden optischen Signals einer anderen Sensoreinrichtung verhindert wird.In all three variants of the invention, direct reception of optical signals from other sensor devices can be reduced, so that even if, by using the first polarizing element, portions of the desired reflected light should be filtered out, overall a significant improvement in a signal-to-noise ratio can be achieved. Furthermore, in particular the detector can also be set generally more sensitively, since saturation and glare of the sensor are prevented by the high intensity of a directly incident optical signal from another sensor device.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Herausfilterung von üblicherweise unpolarisiertem Umgebungslicht, beispielsweise Sonnenlicht oder Licht von Scheinwerfer oder Laternen. Das unpolarisierte Umgebungslicht wird auf Empfangsseite bei zufälliger Polarisation um 50 % reduziert werden, während das gewünschte polarisierte Licht nahezu verlustfrei empfangen wird und eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses erreicht werden kann. Üblicherweise wird ein wellenlängenabhängiger Bandpassfilter vor der Empfangseinheit platziert, um Umgebungslicht zu reduzieren, während im Wellenlängenbereich der Zielwellenlänge eine hohe Transparenz besteht. Jedoch gelangt auch Umgebungslicht durch den Bandpassfilter - dieses wird durch den zusätzlichen Polarisationsfilter weiter reduziert werden.Another advantage results from the filtering out of usually unpolarized ambient light, for example sunlight or light from headlights or lanterns. The unpolarized ambient light will be reduced by 50% on the receiving side with random polarization, while the desired polarized light will be received with almost no loss and an improvement in the signal-to-noise ratio can be achieved. A wavelength-dependent bandpass filter is usually placed in front of the receiving unit in order to reduce ambient light, while there is high transparency in the wavelength range of the target wavelength. However, ambient light also passes through the bandpass filter - this will be further reduced by the additional polarization filter.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1: drei Fahrzeuge mit Sensoreinrichtungen,
2: schematischer Aufbau einer Sensoreinrichtung,
3: die himmelsrichtungsabhängige Einstellung der Polarisationsebene und
4a und 4b: Einstellen der Polarisationsebenen in Abhängigkeit eines Winkels zur Längsachse des Fahrzeugs.

Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it:

1 : three vehicles with sensor devices,
2nd : schematic structure of a sensor device,
3rd : the compass-dependent setting of the polarization plane and
4a and 4b : Setting the polarization planes as a function of an angle to the longitudinal axis of the vehicle.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichem Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the exemplary embodiments of the invention, the same or similar components and elements are denoted by the same reference symbols, and a repeated description of these components or elements is dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt drei Fahrzeuge 10, welche jeweils über eine Sensoreinrichtung 20 verfügen. Die Sensoreinrichtungen 20 senden jeweils optische Signale 22 aus, wobei in der schematischen Darstellung der 1 zu jeder Sensoreinrichtung 20 vier ausgesandte optische Signale 22 dargestellt sind, welche in jeweils vier unterschiedliche Richtungen weisen. Die Fahrzeuge 10 weisen jeweils eine Front 16 und ein Heck 17 auf und bewegen sich entlang ihrer jeweiligen Längsachse 14 in Fahrtrichtung 15. Ein erstes Fahrzeug 11 und ein drittes Fahrzeug 13 bewegen sich dabei in dieselbe Richtung, wobei das dritte Fahrzeug 13 dem ersten Fahrzeug 11 folgt. Ein zweites Fahrzeug 12 bewegt sich in eine Fahrtrichtung 15, welches der Fahrtrichtung 15 des ersten Fahrzeugs 11 bzw. dritten Fahrzeugs 13 entgegengesetzt ist. 1 shows three vehicles 10 , each of which has a sensor device 20 feature. The sensor devices 20 each send optical signals 22 from, the schematic representation of 1 to each sensor device 20 four emitted optical signals 22 are shown, which each point in four different directions. The vehicles 10 each have a front 16 and a stern 17th and move along their respective longitudinal axes 14 in the direction of travel 15 . A first vehicle 11 and a third vehicle 13 move in the same direction, taking the third vehicle 13 the first vehicle 11 follows. A second vehicle 12th moves in one direction 15 which the direction of travel 15 of the first vehicle 11 or third vehicle 13 is opposite.

Wie aus der Darstellung der 1 ersichtlich, ist es sehr wahrscheinlich, dass ausgesandte optische Signale 22 einer Sensoreinrichtung 20 eines der Fahrzeuge 10 eine entsprechende andere Sensoreinrichtung 20 eines anderen Fahrzeugs 10 blenden, da zumindest einige der ausgesandten optischen Signale 22 direkt auf eine andere Sensoreinrichtung 20 zeigen.As from the representation of the 1 can be seen, it is very likely that emitted optical signals 22 a sensor device 20 one of the vehicles 10 a corresponding other sensor device 20 of another vehicle 10 blind because at least some of the emitted optical signals 22 directly to another sensor device 20 demonstrate.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die ausgesandten optischen Signale 22 polarisiert werden und eine Filterung empfangener optischer Signale über ein erstes polarisierendes Element 32, vgl. 2, erfolgt.According to the invention it is therefore provided that the emitted optical signals 22 are polarized and filtering received optical signals via a first polarizing element 32 , see. 2nd , he follows.

2 zeigt schematisch den Aufbau einer Sensoreinrichtung 20 für ein Fahrzeug 10. Die Sensoreinrichtung 20 umfasst einen Emitter 34, dem ein zweites polarisierendes Element 30 zugeordnet ist. Vom Emitter 34 emittiertes Licht wird durch das zweite polarisierende Element 30 polarisiert oder, sofern das vom Emitter 34 emittierte Licht bereits polarisiert wird, so wird die Polarisation des emittierten Lichts gemäß einer Einstellung des zweiten polarisierenden Elements 30 eingestellt. 2nd shows schematically the structure of a sensor device 20 for a vehicle 10 . The sensor device 20 includes an emitter 34 , which has a second polarizing element 30th assigned. From the emitter 34 emitted light is through the second polarizing element 30th polarized or, if that is from the emitter 34 emitted light is already polarized, the polarization of the emitted light according to a setting of the second polarizing element 30th set.

Vom Emitter 34 ausgesandtes Licht gelangt somit durch das zweite polarisierende Element 30 und gelangt dann in Form des ausgesandten optischen Signals 22 auf ein Objekt 18, welches sich in der Umgebung befindet. Durch das Objekt 18 wird das ausgesandte optische Signal 22 teilweise reflektiert, wobei eine Reflexion 24 wieder durch die Sensoreinrichtung 20 empfangen wird.From the emitter 34 emitted light thus passes through the second polarizing element 30th and then arrives in the form of the emitted optical signal 22 on an object 18th , which is in the area. Through the object 18th becomes the emitted optical signal 22 partially reflected, being a reflection 24th again by the sensor device 20 Will be received.

Zum Empfangen von Reflexionen 24 umfasst die Sensoreinrichtung 20 einen Detektor 36. Dem Detektor 36 ist ein erstes polarisierendes Element 32 zugeordnet. Durch das erste polarisierende Element 32 werden ausgesandte optische Signale 22 von anderen Sensoreinrichtungen 20 herausgefiltert, so dass im Wesentlichen nur Reflexionen 24 des eigenen optischen Signals 22 zum Detektor 36 gelangen können.To receive reflections 24th includes the sensor device 20 a detector 36 . The detector 36 is a first polarizing element 32 assigned. Through the first polarizing element 32 are emitted optical signals 22 from other sensor devices 20 filtered out, so essentially only reflections 24th of your own optical signal 22 to the detector 36 can reach.

Sofern die Oberfläche des Objekts 18 metallisch ist, bleibt eine Polarisation des ausgesandten optischen Signals 22 erhalten, so dass die Reflexion 24 gleichartig polarisiert ist. Ist somit das erste polarisierende Element 32 genauso wie das zweite polarisierende Element 30 eingestellt, gelangt die Reflexion 24 ungehindert zum Detektor 36.Provided the surface of the object 18th is metallic, polarization of the emitted optical signal remains 22 received so that the reflection 24th is polarized in the same way. It is the first polarizing element 32 just like the second polarizing element 30th the reflection is set 24th unhindered to the detector 36 .

Ist die Oberfläche des Objekts 18 nicht metallisch, so bleibt die Polarisation nicht erhalten. Die Reflexion 24 ist somit zufällig polarisiert oder unpolarisiert. Im Fall von unpolarisiertem Licht wird durch das erste polarisierende Element 32 die Reflexion 24 um etwa die Hälfte gedämpft, gelangt jedoch trotzdem auf den Detektor 36. Auch bei einer derartigen Dämpfung verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis der Sensoreinrichtung 20, da der Empfang von ausgesandten optischen Signalen 22 anderer Sensoreinrichtungen unterbunden wird.Is the surface of the object 18th not metallic, so the polarization is not preserved. The reflection 24th is thus randomly polarized or unpolarized. In the case of unpolarized light, the first polarizing element 32 the reflection 24th damped by about half, but still reaches the detector 36 . Even with such damping, the signal-to-noise ratio of the sensor device improves 20 because the reception of emitted optical signals 22 other sensor devices is prevented.

3 zeigt die himmelsrichtungsabhängige Einstellung eines Winkels der Polarisationsebene 40 gemäß der ersten Ausführungsvariante der Erfindung. Der Winkel der Polarisationsebene 40 des linear polarisierten optischen Signals 22, vgl. 2, wird dabei abhängig von der Himmelsrichtung, in die das jeweilige optische Signal 22 ausgesendet wird, eingestellt. In dem in 3 dargestellten Beispiel ist der Winkel der Polarisationsebene 40 für in Richtung Norden ausgesandte optische Signale 22 90° zur Vertikalen, das Licht ist demnach horizontal polarisiert. Optische Signale 22, die in Richtung Nordosten oder Nordwesten ausgesandt werden, sind in einem Winkel von 112,5° zur Vertikalen ausgerichtet. Optische Signale 22, welche in Richtung Osten oder Westen ausgesandt werden, weisen einen Winkel der Polarisationsebene 40 von 135° zur Vertikalen auf, optische Signale 22, die in Richtung Südosten oder Südwesten ausgesandt werden weisen einen Winkel von 157,5° zur Vertikalen auf und optische Signale 22, die in Richtung Süden ausgesendet werden, weisen einen Winkel der Polarisationsebene 40 zur Vertikalen von 0° auf, sind also vertikal polarisiert. In dem in 3 dargestellten Beispiel sind insgesamt acht Stufen für die Einstellung des Winkels der Polarisationsebene 40 dargestellt. Es ist jedoch natürlich auch möglich, den Winkel der Polarisationsebene 40 kontinuierlich zu variieren. Die Angaben zum Winkel der Polarisationsebene 40 beziehen sich dabei jeweils auf die Richtung, in die das jeweilige polarisierte optische Signal 22 ausgesendet wird. Im Fall von jeweils einem nach Westen und einem nach Osten ausgesandten polarisierten optischen Signal 22 ist der Winkel der Polarisationsebenen jeweils 135° mit Bezug zur Strahlrichtung, in die das jeweilige optische Signal 22 ausgesendet wurde. Da die Strahlrichtungen entgegengesetzt sind, sind die jeweiligen Polarisationsebenen für ein nach Westen ausgesandtes optisches Signal 22 und ein nach Osten ausgesandtes optisches Signal 22 zueinander orthogonal. 3rd shows the compass-dependent setting of an angle of the polarization plane 40 according to the first embodiment of the invention. The angle of the plane of polarization 40 of the linearly polarized optical signal 22 , see. 2nd , becomes dependent on the cardinal direction in which the respective optical signal 22 is sent, set. In the in 3rd The example shown is the angle of the plane of polarization 40 for optical signals sent to the north 22 90 ° to vertical, the light is therefore polarized horizontally. Optical signals 22 , which are sent to the northeast or northwest, are oriented at an angle of 112.5 ° to the vertical. Optical signals 22 , which are sent to the east or west, have an angle of the polarization plane 40 from 135 ° to vertical, optical signals 22 , which are emitted towards the southeast or southwest have an angle of 157.5 ° to the vertical and optical signals 22 , which are emitted towards the south, have an angle of the polarization plane 40 to the vertical from 0 °, are therefore vertically polarized. In the in 3rd The example shown is a total of eight levels for setting the angle of the polarization plane 40 shown. However, it is of course also possible to change the angle of the polarization plane 40 to vary continuously. The information about the angle of the polarization plane 40 relate to the direction in which the respective polarized optical signal 22 is sent out. In the case of one polarized optical signal emitted to the west and one to the east 22 is the angle of the polarization planes 135 ° with respect to the beam direction in which the respective optical signal 22 was sent out. Since the beam directions are opposite, the respective polarization planes are for an optical signal emitted to the west 22 and an optical signal sent out to the east 22 orthogonal to each other.

In den 4a und 4b sind jeweils zwei Fahrzeuge 10 dargestellt, die sich einander gegenüberstehen. Jedes der Fahrzeuge 10 weist dabei eine Sensoreinrichtung 20 auf, wobei in den Darstellungen der 4a und 4b nur bei jeweils einem der Fahrzeuge 10 ausgesandte optische Signale 22 eingezeichnet sind.In the 4a and 4b are two vehicles each 10 shown that face each other. Each of the vehicles 10 has a sensor device 20 on, in the representations of the 4a and 4b only for one of the vehicles 10 emitted optical signals 22 are drawn.

In der 4a bewegt sich ein erstes Fahrzeug 11 auf ein drittes Fahrzeug 13 zu, dessen Fahrtrichtung 15 weist dementsprechend auf das dritte Fahrzeug 13. Gemäß der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Winkel der Polarisationsebene 40 der ausgesandten optischen Signale 22 abhängig ist von einem Winkel zwischen der Richtung des ausgesandten optischen Signals 22 und einer Längsachse 14 des Fahrzeugs 10. In dem in 4a dargestellten Beispiel zeigt die Front 16 des ersten Fahrzeugs 11 auf das dritte Fahrzeug 13. Von der Front 16 ausgehende optische Signale 22 schließen somit zur Längsachse 14 des jeweiligen Fahrzeugs 10 einen Winkel von 0° ein und werden in dem in den 4a und 4b dargestellten Beispiel horizontal polarisiert. In entgegengesetzter Richtung ausgesandte optische Signale 22, welche dementsprechend vom Heck 17 eines Fahrzeugs 10 ausgehen, schließen zur Längsachse 14 einen Winkel von 180° ein und sind in dem in den 4a und 4b dargestellten Beispiel vertikal polarisiert.In the 4a a first vehicle moves 11 on a third vehicle 13 to whose direction of travel 15 points accordingly to the third vehicle 13 . According to the second variant of the method according to the invention, it is provided that the angle of the polarization plane 40 of the emitted optical signals 22 depends on an angle between the direction of the emitted optical signal 22 and a longitudinal axis 14 of the vehicle 10 . In the in 4a The example shown shows the front 16 of the first vehicle 11 on the third vehicle 13 . From the front 16 outgoing optical signals 22 thus close to the longitudinal axis 14 of the respective vehicle 10 an angle of 0 ° and are in the 4a and 4b example shown horizontally polarized. Optical signals emitted in the opposite direction 22 which accordingly from the stern 17th of a vehicle 10 go out, close to the longitudinal axis 14 an angle of 180 ° and are in the in the 4a and 4b shown example vertically polarized.

Die 4b unterscheidet sich von 4a dadurch, dass das in 4b dargestellte zweite Fahrzeug 12 eine Ausrichtung aufweist, die der Ausrichtung des ersten Fahrzeugs 11 der 4a entgegengesetzt ist. Das heißt, das zweite Fahrzeug 12 weist eine Fahrtrichtung 15 auf, welche von dem dritten Fahrzeug 13 weg weist. Dementsprechend zeigt das Heck 17 des zweiten Fahrzeugs 12 in Richtung des dritten Fahrzeugs 13.The 4b differs from 4a in that the 4b shown second vehicle 12th has an orientation that is the orientation of the first vehicle 11 of the 4a is opposite. That is, the second vehicle 12th points in the direction of travel 15 on which of the third vehicle 13 points away. The rear shows accordingly 17th of the second vehicle 12th towards the third vehicle 13 .

In der in 4a dargestellten Situation empfängt das dritte Fahrzeug 13 über seine Sensoreinrichtung 20 direkt ein vom ersten Fahrzeug 11 ausgesandtes optisches Signal 22. Durch Bestimmen des Winkels der Polarisationsebene 40 des ausgesandten optischen Signals 22 kann das dritte Fahrzeug 13 feststellen, dass die Front 16 des ersten Fahrzeugs 11 zum dritten Fahrzeug 13 weist. Entsprechend kann in der in 4b dargestellten Situation das dritte Fahrzeug 13 erkennen, dass das ausgesandte optische Signal 22, welche in Richtung des dritten Fahrzeugs 13 weist, vertikal polarisiert ist. Daraus kann geschlossen werden, dass das Heck 17 des zweiten Fahrzeugs 12 zum dritten Fahrzeug 13 weist.In the in 4a situation shown receives the third vehicle 13 via its sensor device 20 directly from the first vehicle 11 emitted optical signal 22 . By determining the angle of the polarization plane 40 of the emitted optical signal 22 can the third vehicle 13 notice that the front 16 of the first vehicle 11 to the third vehicle 13 points. Accordingly, in the 4b situation shown the third vehicle 13 recognize that the emitted optical signal 22 which towards the third vehicle 13 points, is vertically polarized. It can be concluded that the rear 17th of the second vehicle 12th to the third vehicle 13 points.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegeben Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the scope specified by the claims, which lie within the framework of professional action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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DE 102016011340 A1 [0005]

Claims

Method for operating a sensor device (20) for a vehicle (10), in which an optical signal (22) is emitted and reflections (24) of the optical signal (22) are received again, characterized in that the emitted optical signal (22 ) is polarized and received optical signals are filtered via a first polarizing element (32), i) the emitted optical signal (22) is linearly polarized, the angle of the polarization plane (40) depending on the direction in which the emitted optical signal (22) is directed and wherein the first polarizing element (32) depending on the cardinal direction is set to the same polarization plane (40) as the optical signal (22) emitted in the respective cardinal direction, the polarization planes (40) for opposite directions are orthogonal to each other, or ii) the emitted optical signal (22) is linearly polarized, the angle l of the polarization plane (40) is dependent on an angle which is included between a longitudinal axis (14) of the vehicle (10) and the direction in which the emitted optical signal (22) is directed and wherein the first polarizing element (32) depending on this angle, the same polarization plane (40) as the optical signal (22) emitted in the respective direction is set, the polarization planes (40) being mutually orthogonal for opposite directions, or iii) the emitted optical signal (22) is one has first circular polarization and the first polarizing element (32) is set to a second circular polarization orthogonal thereto.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the angle of the polarization plane (40) according to variants i) and ii) is continuously dependent on the cardinal direction or the included angle.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the angle of the polarization plane (40) according to variants i) and ii) is dependent in stages depending on the cardinal direction or the included angle.

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the angle of the polarization plane (40) is varied in four stages, a first stage in variant i) being oriented from -45 ° to +45 ° with respect to the north direction and the first stage in variant ii) of -45 ° to + 45 ° with respect to the longitudinal axis (14) of the vehicle (10) is aligned.

Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that in variant ii) the angle of the polarization plane (40) of the received optical signal is determined and from this it is concluded that another vehicle 10 is aligned with another sensor device 20.

Procedure according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the sensor device (20) is a LiDAR sensor.

Sensor device (20) comprising an emitter (34), a detector (36), a first polarizing element (32) assigned to the detector, and a second polarizing element (30) assigned to the emitter, characterized in that the sensor device 20 is set up, one of the methods according to one of the Claims 1 to 6 to execute.

Sensor device (20) after Claim 7 , characterized in that the first polarizing element (32) and the second polarizing element (30) are adjustable.

Sensor device (20) after Claim 8 , characterized in that the first polarizing element (32) and / or the second polarizing element (30) comprises an adjustable element selected from a Pockels cell, a liquid crystal retarder, a delay plate or a mechanically rotatable polarization filter.

Sensor device (20) according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the sensor device (20) is designed as a LiDAR sensor.