DE102020211151A1 - LiDAR sensor with increased detection area - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen LiDAR-Sensor (1) aufweisend ein Gehäuse (2) mit einem Fenster (3), eine fest im Gehäuse (2) angebrachte Sende- und Empfangseinheit (4) zum Aussenden und zum Empfangen von Laserlicht, sowie eine am Gehäuse (2) drehbar gelagerte Spiegelvorrichtung (5) die ausgebildet ist, einen Lichtpfad (100) von der Sende- und Empfangseinheit (4) in verschiedene erste Richtungen (100) unmittelbar durch das Fenster (3) abzulenken, wobei an dem Gehäuse (2) eine Zusatzspiegeleinheit (6) ortsfest angeordnet ist, so dass der Lichtpfad (100) von der Spiegelvorrichtung (5) zu der Zusatzspiegeleinheit (6) und von der Zusatzspiegeleinheit (6) in verschiedene zweite Richtungen (300) durch das Fenster (3) ablenkbar ist.The present invention relates to a LiDAR sensor (1) having a housing (2) with a window (3), a transmitting and receiving unit (4) fixed in the housing (2) for emitting and receiving laser light, and an am Housing (2) rotatably mounted mirror device (5) which is designed to deflect a light path (100) from the transmitting and receiving unit (4) in different first directions (100) directly through the window (3), with the housing (2nd ) an additional mirror unit (6) is arranged in a stationary manner, so that the light path (100) can be deflected from the mirror device (5) to the additional mirror unit (6) and from the additional mirror unit (6) in different second directions (300) through the window (3). is.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen LiDAR-Sensor. Insbesondere handelt es sich dabei um einen rotierend messenden LiDAR-Sensor. Der LiDAR-Sensor weist vorteilhafterweise einen vergrößerten Erfassungsbereich auf.The present invention relates to a LiDAR sensor. In particular, this is a rotating measuring LiDAR sensor. The LiDAR sensor advantageously has an enlarged detection range.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von rotierenden LiDAR-Sensoren bekannt. Zum einen kann eine gesamte Sende- und Empfangseinheit auf einen Rotor montiert werden, um somit Licht in unterschiedliche Richtungen auszusenden und aus unterschiedlichen Richtungen zu empfangen. Solche Systeme haben aber den Nachteil, dass eine Zuführung von Energieversorgungsleitungen sowie Datenübertragungsleitungen aufgrund der Rotation der Sende- und Empfangseinheit schwierig ist. Auch ist eine Entwärmung der Sende- und Empfangseinheit nur aufwendig zu leisten. Daher sind aus dem Stand der Technik LiDAR-Sensoren bekannt, die einen rotierenden Spiegel aufweisen. Sende- und Empfangseinheit sind dabei ortsfest angebracht, so dass die o.g. Probleme vermieden sind. Der Erfassungsbereich des LiDAR-Sensors ist somit durch die Anordnung und Ausgestaltung des rotierenden Spiegels vorgegeben.Various types of rotating LiDAR sensors are known from the prior art. On the one hand, an entire transmission and reception unit can be mounted on a rotor in order to emit light in different directions and receive it from different directions. However, such systems have the disadvantage that it is difficult to feed in power supply lines and data transmission lines due to the rotation of the transmitting and receiving unit. Cooling the transmitting and receiving unit can also only be achieved with great effort. LiDAR sensors that have a rotating mirror are therefore known from the prior art. The transmitter and receiver units are fixed in place, so that the problems mentioned above are avoided. The detection range of the LiDAR sensor is thus predetermined by the arrangement and design of the rotating mirror.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Der erfindungsgemäße LiDAR-Sensor weist einen vergrößerten Erfassungsbereich auf, in dem Totbereiche im Messzeitraum vermieden werden. So ist eine Zusatzspiegeleinheit vorgesehen, durch die eine Messung auch dann möglich ist, wenn eine rotierende Spiegelvorrichtung das Sichtfeld nicht in die Umgebung lenken würde. Mit anderen Worten werden durch die Zusatzspiegeleinheit Fälle vermieden oder zumindest das Auftreten dieser Fälle reduziert, bei denen der Sichtbereich einer Sende- und Empfangseinheit aufgrund der rotierenden Spiegelvorrichtung auf ein Gehäuseteil des LiDAR-Sensors und nicht in die Umgebung gerichtet ist. Somit steht ein vergrößerter Erfassungsbereich zur Verfügung, der entweder dazu verwendet werden kann, den räumlichen Sichtbereich des LiDAR-Sensors zu vergrößern oder einen bestimmten Bereich mehrfach, d.h., mit höherer Abtastrate, abzutasten.The LiDAR sensor according to the invention has an enlarged detection range in which dead areas are avoided in the measurement period. An additional mirror unit is provided, by means of which a measurement is also possible if a rotating mirror device would not steer the field of view into the surroundings. In other words, the additional mirror unit avoids or at least reduces the occurrence of such cases in which the field of view of a transmitting and receiving unit is directed at a housing part of the LiDAR sensor and not at the surroundings due to the rotating mirror device. This means that an enlarged detection area is available, which can either be used to increase the spatial field of view of the LiDAR sensor or to scan a specific area multiple times, i.e. with a higher sampling rate.
Der LiDAR-Sensor weist ein Gehäuse auf, in dem ein Fenster angebracht ist. Eine Sende- und Empfangseinheit ist fest im Gehäuse angebracht. Somit ist insbesondere erreicht, dass keine Relativbewegung zwischen Gehäuse und Sende- und Empfangseinheit möglich ist. Die Sende- und Empfangseinheit dient zum Aussenden und zum Empfangen von Laserlicht.The LiDAR sensor has a housing with a window attached. A transmitter and receiver unit is fixed in the housing. In particular, this means that no relative movement between the housing and the transmitter and receiver unit is possible. The transmitting and receiving unit is used to emit and receive laser light.
An dem Gehäuse ist außerdem eine drehbar gelagerte Spiegelvorrichtung angebracht. Die Spiegelvorrichtung kann somit gegenüber dem Gehäuse rotieren. Damit ist auch eine Rotation gegenüber der fest am Gehäuse angebrachten Sende- und Empfangseinheit ermöglicht. Ein Lichtpfad von der Sende- und Empfangseinheit ist auf die Spiegelvorrichtung gerichtet, so dass die Spiegelvorrichtung ausgebildet ist, besagten Lichtpfad in verschiedene erste Richtungen unmittelbar durch das Fenster abzulenken. Somit ist ermöglicht, dass der LiDAR-Sensor in den ersten Richtungen Messungen durchführt, um somit einen räumlichen Sichtbereich zu erfassen. Bei diesen Messungen handelt es sich insbesondere um Time-off-Flight-Messungen, d.h., es wird die Laufzeit eines ausgesandten, reflektierten und wiederempfangenen Lasersignals ermittelt. Anhand dieser Laufzeit lässt sich ein Abstand zu einem Objekt in der Umgebung des LiDAR-Sensors ermitteln. Durch die rotierende Spiegelvorrichtung überstreicht der abgelenkte Lichtpfad somit einen vordefinierten Bereich, der durch die Anordnung der Spiegelvorrichtung festgelegt ist. Dieser überstrichende Bereich entspricht den zuvor beschriebenen ersten Richtungen. Alle ersten Richtungen führen von der Spiegelvorrichtung unmittelbar durch das Fenster. Unter unmittelbar ist dabei zu verstehen, dass zwischen Spiegelvorrichtung und Fenster keine weitere Umlenkung mehr erfolgt.A pivoted mirror assembly is also attached to the housing. The mirror device can thus rotate relative to the housing. This also allows rotation with respect to the transmitting and receiving unit fixedly attached to the housing. A light path from the transmitting and receiving unit is directed onto the mirror device, so that the mirror device is designed to deflect said light path in different first directions directly through the window. This enables the LiDAR sensor to carry out measurements in the first directions in order to thus capture a spatial field of view. These measurements are in particular time-off-flight measurements, i.e. the runtime of a transmitted, reflected and received laser signal is determined. This transit time can be used to determine a distance to an object in the vicinity of the LiDAR sensor. As a result of the rotating mirror device, the deflected light path sweeps over a predefined area that is defined by the arrangement of the mirror device. This swept area corresponds to the first directions previously described. All first directions lead from the mirror device directly through the window. Directly means that there is no further deflection between the mirror device and the window.
Befindet sich die Spiegelvorrichtung in einer Ausrichtung, in der der Lichtpfad nicht in eine der ersten Richtungen abgelenkt wird, so kann das Fenster nicht durchdrungen werden und der Sichtbereich der Sende- und Empfangseinheit ist insbesondere auf einen Teil des Gehäuses gerichtet. In diesem Fall läge ein Totbereich vor, in dem der LiDAR-Sensor keine Messungen durchführen kann. Um solche Totbereiche zu minimieren, ist an dem Gehäuse eine Zusatzspiegeleinheit ortsfest angeordnet. Somit ist wiederum eine Relativbewegung zwischen Gehäuse und Zusatzspiegeleinheit vermieden. Besonders vorteilhaft verbleibt somit lediglich die Spiegelvorrichtung als einzig bewegbares Element. Die Zusatzspiegeleinheit ist insbesondere derart angeordnet, dass der Lichtpfad von der Spiegelvorrichtung zu der Zusatzspiegeleinheit ablenkbar ist. Von der Zusatzspiegeleinheit wiederum erfolgt eine Ablenkung in verschiedene zweite Richtungen durch das Fenster. Anstatt dass der Lichtpfad somit von der Spiegelvorrichtung auf einen Teil des Gehäuses gelenkt wird, erfolgt bevorzugt eine Ablenkung auf die Zusatzspiegeleinheit, wodurch weiterhin ein Durchdringen des Fensters ermöglicht ist. Somit kann die Spiegelvorrichtung weiterhin eine Rotationsbewegung durchführen, wobei Totbereiche während dieser Rotationsbewegung, d.h., solche Bereiche, in denen der Lichtpfad mit oder ohne zusätzliche Umlenkung, nicht durch das Fenster hindurchdringen kann, minimiert sind. Damit steht der LiDAR-Sensor pro Umdrehung der Spiegelvorrichtung für einen längeren Zeitraum für Messungen zur Verfügung. Dieser erhöhte Zeitraum lässt sich dazu nutzen, den räumlichen Erfassungsbereich des LiDAR-Sensors zu vergrößern und/oder einen Teilbereich des Erfassungsbereichs des LiDAR-Sensors mehrfach abzutasten. Der LiDAR-Sensor lässt sich somit zur verbesserten Messung einsetzen.If the mirror device is in an orientation in which the light path is not deflected in one of the first directions, the window cannot be penetrated and the field of view of the transmitting and receiving unit is directed in particular at a part of the housing. In this case, there would be a dead zone in which the LiDAR sensor cannot take measurements. In order to minimize such dead zones, an additional mirror unit is stationarily arranged on the housing. Thus, in turn, a relative movement between the housing and the additional mirror unit is avoided. In a particularly advantageous manner, only the mirror device remains as the only movable element. The additional mirror unit is arranged in particular in such a way that the light path can be deflected from the mirror device to the additional mirror unit. The additional mirror unit in turn deflects it in different second directions through the window. Instead of the light path thus being directed from the mirror device to a part of the housing, it is preferably deflected to the additional mirror unit, which also makes it possible to penetrate the window. Thus, the mirror device can continue to perform a rotational movement, wherein dead areas during this rotational movement, ie those areas in which the light path, with or without additional deflection, cannot penetrate through the window, are minimized. With that he stands LiDAR sensor per revolution of the mirror device available for measurements for a longer period of time. This increased period of time can be used to increase the spatial detection range of the LiDAR sensor and/or to scan a sub-area of the detection range of the LiDAR sensor multiple times. The LiDAR sensor can thus be used for improved measurement.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims relate to preferred developments of the invention.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spiegelvorrichtung während einer Drehung zumindest einen ersten Winkelbereich sowie einen zweiten Winkelbereich durchläuft. Die Spiegelvorrichtung ist ausgebildet, während des ersten Winkelbereichs den Lichtpfad unmittelbar durch das Fenster abzulenken und während des zweiten Winkelbereichs den Lichtpfad auf die Zusatzspiegeleinheit abzulenken. Mit anderen Worten erfolgt ein Ablenken des Lichtpfads durch das Fenster in den ersten Richtungen. Während des ersten Winkelbereichs und ein Ablenken des Lichtpfads durch das Fenster in die zweiten Richtungen während des zweiten Winkelbereichs. Um die zweiten Richtungen zu realisieren, erfolgt eine zusätzliche Umlenkung über die Zusatzspiegeleinheit.Provision is preferably made for the mirror device to run through at least a first angular range and a second angular range during a rotation. The mirror device is designed to deflect the light path directly through the window during the first angular range and to deflect the light path onto the additional mirror unit during the second angular range. In other words, the light path is deflected through the window in the first directions. During the first angular range and deflecting the light path through the window in the second directions during the second angular range. In order to realize the second directions, an additional deflection takes place via the additional mirror unit.
Bevorzugt betragen der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich zusammen zumindest 270°, bevorzugt zumindest 300°. Auf diese Weise lässt sich der Totbereich wie zuvor beschrieben auf besonders vorteilhafte Weise minimieren.The first angular range and the second angular range together preferably amount to at least 270°, preferably at least 300°. In this way, the dead zone can be minimized in a particularly advantageous manner, as described above.
Bevorzugt sind die ersten Richtungen und die zweiten Richtungen zumindest teilweise identisch. In diesem Fall ist somit ermöglicht, den identischen Bereich von ersten Richtungen und zweiten Richtungen mehrfach abzutasten, d.h., pro Umdrehung der Spiegelvorrichtung wird der identische Bereich der ersten Richtungen und zweiten Richtungen doppelt abgetastet. Somit können relevante Bereiche um den LiDAR-Sensor verbessert erfasst werden. Beispielsweise kann der LiDAR-Sensor als Umgebungssensor eines autonom oder zumindest automatisiert fahrenden Fahrzeugs sein, so dass beispielsweise ein Bereich unmittelbar vor dem Fahrzeug zur Detektion vorausfahrender Fahrzeuge mehrfach pro Umdrehung der Spiegelvorrichtung abgetastet wird.The first directions and the second directions are preferably at least partially identical. In this case, it is thus possible to scan the identical area of the first directions and second directions multiple times, i.e. the identical area of the first directions and second directions is scanned twice per revolution of the mirror device. In this way, relevant areas around the LiDAR sensor can be recorded better. For example, the LiDAR sensor can be used as an environmental sensor of an autonomous or at least automated vehicle, so that, for example, an area immediately in front of the vehicle is scanned several times per revolution of the mirror device to detect vehicles driving ahead.
Bevorzugt ist außerdem vorgesehen, dass die ersten Richtungen und die zweiten Richtungen zumindest teilweise verschieden sind. Auf diese Weise lässt sich ein gesamter Sichtbereich des LiDAR-Sensors vergrößern. Somit kann mittels eines LiDAR-Sensors ein größerer Bereich der Umgebung abgetastet werden, als dies mit einem entsprechenden LiDAR-Sensor aus dem Stand der Technik möglich wäre. Dadurch ist eine Anzahl von LiDAR-Sensoren bei gleichem oder zumindest ähnlichem gesamten Erfassungsbereich reduziert.Provision is also preferably made for the first directions and the second directions to be at least partially different. In this way, an entire field of view of the LiDAR sensor can be enlarged. A larger area of the environment can thus be scanned using a LiDAR sensor than would be possible with a corresponding LiDAR sensor from the prior art. This reduces the number of LiDAR sensors with the same or at least a similar overall detection range.
Die Zusatzspiegeleinheit weist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Mehrzahl von Einzelspiegeln auf. Die Mehrzahl von Einzelspiegeln sind zumindest zwei Einzelspiegel, so dass zumindest ein erster Einzelspiegel und zumindest ein zweiter Einzelspiegel vorhanden ist. In diesem Fall wird der Lichtpfad von der Spiegelvorrichtung auf den ersten Einzelspiegel der Zusatzspiegeleinheit abgelenkt. Von dem ersten Einzelspiegel erfolgt ein Ablenken direkt oder über ein weiteres Einzelspiegelelement zu dem zweiten Einzelspiegel. Der zweite Einzelspiegel dient schließlich zum Ablenken durch das Fenster. Zwischen dem ersten Einzelspiegel und dem zweiten Einzelspiegel lässt sich somit eine beliebige Anzahl weiterer Einzelspiegel einfügen. Durch die Verwendung mehrerer Einzelspiegel kann erreicht werden, dass zum einen die Totbereiche während der Rotation der Spiegelvorrichtung weiter minimiert werden, zum anderen ist ein Festlegen der zweiten Richtungen einfach und flexibel ermöglicht. In a preferred embodiment, the additional mirror unit has a plurality of individual mirrors. The plurality of individual mirrors are at least two individual mirrors, so that there is at least one first individual mirror and at least one second individual mirror. In this case, the light path is deflected by the mirror device onto the first individual mirror of the additional mirror unit. Deflection takes place from the first individual mirror directly or via a further individual mirror element to the second individual mirror. Finally, the second individual mirror is used for deflection through the window. Any number of further individual mirrors can thus be inserted between the first individual mirror and the second individual mirror. The use of a plurality of individual mirrors means that, on the one hand, the dead areas during the rotation of the mirror device are further minimized and, on the other hand, the second directions can be set easily and flexibly.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Fenster eine Krümmung oder einen Knick aufweist. Somit ist insbesondere erreicht, dass das Fenster über einen Winkelbereich von zumindest 60°, insbesondere zumindest 90°, der Drehung der Spiegelvorrichtung angeordnet ist. Dadurch erstreckt sich das Fenster über einen Bereich, der ein großes Erfassungsfeld für die ersten Richtungen und/oder die zweiten Richtungen ermöglicht.Provision is preferably made for the window to have a curvature or a kink. In this way, it is achieved in particular that the window is arranged over an angular range of at least 60°, in particular at least 90°, of the rotation of the mirror device. As a result, the window extends over an area that enables a large detection field for the first directions and/or the second directions.
Bevorzugt ist außerdem vorgesehen, dass die Zusatzspiegeleinheit gegenüber einer Rotationsachse der Spiegelvorrichtung verkippt ist. Somit ist die Zusatzspiegeleinheit nicht parallel zu der Rotationsachse orientiert. Auf diese Weise lassen sich die zweiten Richtungen gegenüber den ersten Richtungen abwinkeln, wobei die ersten Richtungen allesamt in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse angeordnet sind, während durch das Abwinkeln die zweiten Richtungen gegenüber besagter Ebene senkrecht zur Rotationsachse abgewinkelt sind. Ein räumlicher Sichtbereich des LiDAR-Sensors lässt sich somit vergrößern. Insbesondere ist die Rotationsachse vertikal orientiert, so dass ein vertikaler Sichtbereich des LiDAR-Sensors durch die entsprechende Abwinkelung der Zusatzspiegeleinheit vergrößert ist.Provision is also preferably made for the additional mirror unit to be tilted with respect to an axis of rotation of the mirror device. Thus, the additional mirror unit is not oriented parallel to the axis of rotation. In this way, the second directions can be angled relative to the first directions, with the first directions all being arranged in a plane perpendicular to the axis of rotation, while the angling causes the second directions to be angled relative to said plane perpendicular to the axis of rotation. A spatial field of view of the LiDAR sensor can thus be enlarged. In particular, the axis of rotation is oriented vertically, so that a vertical field of view of the LiDAR sensor is increased by the corresponding bending of the additional mirror unit.
Die Zusatzspiegeleinheit weist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung eine gekrümmte Spiegelfläche auf. Auf diese Weise lassen sich LiDAR-Eigenschaften wie beispielsweise eine Auflösung oder ein Öffnungswinkel der ersten Richtungen und/oder zweiten Richtungen modifizieren.In a further preferred configuration, the additional mirror unit has a curved mirror surface. In this way, LiDAR properties such as a resolution or an opening angle of the first directions and/or second directions can be modified.
Bevorzugt ist schließlich vorgesehen, dass die Sende- und Empfangseinheit eine Laserlichtquelle und einen Detektor aufweist. Laserlichtquelle und Detektor können separate Bauteile sein, alternativ können diese Elemente auch in einer einzelnen Einheit realisiert sein. Die Laserlichtquelle ist ausgebildet, Laserlicht entlang des Lichtpfads auf die Spiegelvorrichtung auszusenden. Der Detektor ist ausgebildet, von einer Umgebung des LiDAR-Sensors reflektiertes Laserlicht zumindest über die Spiegelvorrichtung zu erfassen. Auch das reflektierte Laserlicht wird somit von der Spiegelvorrichtung entlang des Lichtpfads zum Detektor geleitet. Somit lassen sich mittels der Sende- und Empfangseinheit Abstandsmessungen durchführen, die insbesondere auf der Laufzeit des ausgesandten Laserlichts basieren.Finally, it is preferably provided that the transmitting and receiving unit has a laser light source and a detector. Laser light source and detector can be separate components, alternatively these elements can also be implemented in a single unit. The laser light source is designed to emit laser light onto the mirror device along the light path. The detector is designed to detect laser light reflected from surroundings of the LiDAR sensor at least via the mirror device. The reflected laser light is thus also guided by the mirror device along the light path to the detector. Thus, using the transmitter and receiver unit, distance measurements can be carried out, which are based in particular on the propagation time of the emitted laser light.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine erste schematische Abbildung eines LiDAR-Sensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 eine zweite schematische Abbildung des LiDAR-Sensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
3 eine schematische Abbildung eines LiDAR-Sensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
4 eine schematische Abbildung eines LiDAR-Sensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 a first schematic image of a LiDAR sensor according to a first embodiment of the invention, -
2 a second schematic image of the LiDAR sensor according to the first exemplary embodiment of the invention, -
3 a schematic illustration of a LiDAR sensor according to a second exemplary embodiment of the invention, and -
4 a schematic illustration of a LiDAR sensor according to a third embodiment of the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der LiDAR-Sensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 wiederum weist ein Fenster 3 auf, durch das Laserlicht von dem LiDAR-Sensor 1 an eine Umgebung aussendbar und durch das Laserlicht von der Umgebung zu dem LiDAR-Sensor 1 gelangen kann. An dem Gehäuse 2 ist außerdem eine Sende- und Empfangseinheit 4 ortsfest angeordnet sowie die besagte rotierende Spiegelvorrichtung 5 drehbar gelagert. Die Spiegelvorrichtung 5 ist derart ausgebildet, dass diese um eine Rotationsachse 400 rotierbar ist, wobei im Betrieb des LiDAR-Sensors 1 die Rotationsachse 400 bevorzugt vertikal ausgerichtet ist.The LiDAR sensor 1 according to the first exemplary embodiment of the invention has a
Die Sende- und Empfangseinheit 4 weist eine Laserlichtquelle sowie einen Detektor auf. Die Laserlichtquelle dient zum Aussenden von Laserlicht entlang eines Lichtpfads 100 auf die Spiegelvorrichtung 5. Der Detektor dient zum Erfassen von reflektiertem Laserlicht, wobei reflektiertes Laserlicht von der Spiegelvorrichtung 5 entlang des Lichtpfads 100 auf den Detektor geleitet wird. Der genaue Aufbau und die genaue Anordnung von Lichtquelle und Detektor sind für die Erfindung nicht relevant, weswegen diese im Folgenden durch die Sende- und Empfangseinheit 4 zusammengefasst werden.The transmitting and receiving
Während der Rotation der Spiegelvorrichtung 5 um die Rotationsachse 400 durchläuft die Spiegelvorrichtung 5 verschiedene Winkelbereiche, wobei ein erster Winkelbereich in
Die ersten Richtungen 200 entsprechen somit einem Bereich, der durch die Ablenkung der Spiegelvorrichtung 5 in den verschiedenen Orientierungen der Spiegelvorrichtung 5 während der Rotation entstehen kann.The
Während der Rotation der Spiegelvorrichtung 5 können auch Totbereiche auftreten, in denen ein Ablenken des Lichtpfads 100 durch das Fenster 3 nicht möglich ist, so dass der Lichtpfad 100 auf einen Gehäuseteil des Gehäuses 2 abgelenkt würde. Um solche Totbereiche zu minimieren, ist eine Zusatzspiegeleinheit 6 vorgesehen. Insbesondere in
Um einen maximalen Erfassungsbereich des LiDAR-Sensors 1 zu ermöglichen, ist bevorzugt außerdem vorgesehen, dass das Fenster 3 bzgl. der Rotation der Spiegelvorrichtung 5 einen Winkelbereich von zumindest 60°, insbesondere von zumindest 90°, überdeckt. Mit anderen Worten ist das Fenster 3 gekrümmt und erstreckt sich bzgl. der Rotationsachse 400 um zuvor beschriebenen Winkelbereich. Das Fenster kann alternativ auch geknickt sein, wobei die Krümmung vorteilhaft ist, um optische Beeinflussungen an den Knickstellen zu vermeiden.In order to enable a maximum detection range of the LiDAR sensor 1, it is preferably also provided that the
Die Zusatzspiegeleinheit 6 kann, wie in
In den
Durch die Zusatzspiegeleinheit 6 lässt sich, wie beschrieben, ein Totbereich während der Messung des LiDAR-Sensors verringern. Während der Rotation der Spiegelvorrichtung 5 ist somit ein erster Winkelbereich vorhanden, in dem sich die ersten Richtungen 100 ausbilden sowie ein zweiter Winkelbereich, indem sich die zweiten Richtungen 300 ausbilden. Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich betragen zusammen bevorzugt zumindest 270°, insbesondere zumindest 300°. Auf diese Weise ist der Totbereich vorteilhafterweise minimiert.As described, the
Im dritten Ausführungsbeispiel ist somit vorgesehen, dass der Lichtpfad 100 von der Sende- und Empfangseinheit 4 zu der rotierenden Spiegelvorrichtung 5 gelangt und von dort zum ersten Einzelspiegel 6a umgelenkt wird. Am ersten Einzelspiegel 6a erfolgt eine Umlenkung zum zweiten Einzelspiegel 6b, wobei von dort eine Umlenkung durch das Fenster 3 erfolgt, um somit die zweiten Richtungen 300 zu realisieren. Durch die Verwendung mehrerer Einzelspiegel 6a, 6b als Zusatzspiegeleinheit 6 ist somit eine flexible Anordnung der Zusatzspiegeleinheit 6 im Gehäuse 2 ermöglicht, wobei einerseits ein Totbereich weiterhin minimiert werden kann, andererseits eine flexible Orientierung der zweiten Richtungen 300 ermöglicht ist.In the third exemplary embodiment, it is therefore provided that the
Der LiDAR-Sensor 1 lässt sich insbesondere in autonom oder zumindest automatisiert fahrenden Fahrzeugen verwenden. Aufgrund des minimierten Totbereichs ist somit eine leistungsfähigere Messung ermöglicht, als dies im Stand der Technik der Fall ist.The LiDAR sensor 1 can be used in particular in autonomous or at least automated vehicles. Because of the minimized dead zone, a more powerful measurement is thus made possible than is the case in the prior art.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10114932A1 (en) | 2001-03-26 | 2002-10-24 | Daimler Chrysler Ag | Three dimensional parking sensor for motor vehicle has two dimensional sensed data passed to processor for three dimensional output to driver |
DE102018204708A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Macroscopic lidar device |
DE102019218005A1 (en) | 2019-11-22 | 2021-05-27 | Robert Bosch Gmbh | LIDAR sensor |
-
2020
- 2020-09-04 DE DE102020211151.0A patent/DE102020211151A1/en active Pending
-
2021
- 2021-08-23 FR FR2108823A patent/FR3113952A1/en active Pending
- 2021-09-03 CN CN202111031545.5A patent/CN114137498A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10114932A1 (en) | 2001-03-26 | 2002-10-24 | Daimler Chrysler Ag | Three dimensional parking sensor for motor vehicle has two dimensional sensed data passed to processor for three dimensional output to driver |
DE102018204708A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Macroscopic lidar device |
DE102019218005A1 (en) | 2019-11-22 | 2021-05-27 | Robert Bosch Gmbh | LIDAR sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR3113952A1 (en) | 2022-03-11 |
CN114137498A (en) | 2022-03-04 |
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