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Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoreinrichtung – insbesondere einen Laserscanner bzw. ein Lidar-Gerät – für ein Kraftfahrzeug, welche zum Erfassen von in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekten ausgebildet ist. Die Sensoreinrichtung umfasst eine Sendeeinheit zum Aussenden eines optischen Sendesignals bzw. eines Sendelichtstrahls, wie auch eine Empfangseinheit zum Empfangen eines Empfangssignals, welches das von einem Objekt reflektierte Sendesignal ist. Die Empfangseinheit weist zumindest zwei Empfangselemente (beispielsweise Photodioden) auf, welche entlang einer Verteilungsrichtung verteilt angeordnet sind. Die Empfangseinheit umfasst auch eine Empfangsoptik, insbesondere eine Empfangslinse, welche in Ausbreitungsrichtung des Empfangssignals den Empfangselementen vorgelagert ist und beispielsweise zum Fokussieren des Empfangssignals auf die Empfangselemente dient. Die Sensoreinrichtung umfasst außerdem eine Halteeinrichtung zum Halten der Empfangsoptik, wie auch eine Blende zur Reduktion der Intensität des Empfangssignals. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen optoelektronischen Sensoreinrichtung.
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Das Interesse gilt vorliegend insbesondere einem Laserscanner. Derartige Sensoreinrichtungen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise an Kraftfahrzeugen angebracht, um während der Fahrt bzw. im Betrieb des Kraftfahrzeugs die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Es handelt sich dabei um abtastende optische Messvorrichtungen zum Erkennung von Objekten bzw. Hindernissen in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, welche den Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und den Objekten nach dem Lichtimpulslaufzeitverfahren messen. Ein solcher Laserscanner ist beispielsweise aus dem Dokument
DE 101 43 060 A1 als bekannt zu entnehmen. Eine Sendeeinheit – diese beinhaltet beispielsweise eine Laserdiode – sendet einen Lichtstrahl aus, welcher dann an einem in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt reflektiert und in Form eines Empfangssignals bzw. Empfangslichtstrahls zu einer Empfangseinheit des Laserscanners gelangt. Die Empfangseinheit beinhaltet üblicherweise mehrere gleiche Photodioden als Empfangselemente – insbesondere so genannte Avalanche-Photodioden –, welche geradlinig verteilt angeordnet sind. Um eine korrekte Auflösung der detektierten Objekten zu erreichen, werden in der Regel mindestens drei oder vier solche Photodioden benötigt, welche in Fahrzeughochrichtung, also übereinander, verteilt sind. Somit kann eine gewisse Tiefe vergleichbar mit einer 3D-Aufnahme erreicht werden, die es ermöglicht, ein Objekt wie beispielsweise ein anderes Fahrzeug von dem grauen Hintergrund zu unterscheiden.
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Der vom Sender abgegebene Lichtstrahl wird üblicherweise mithilfe einer geeigneten Umlenkeinrichtung – etwa eines Spiegelelements – in vertikaler Richtung, und gegebenenfalls auch in horizontaler Richtung, verschwenkt, sodass die Umgebung des Kraftfahrzeugs quasi abgetastet wird. Die Sendeeinheit befindet sich dabei beispielsweise über den genannten Photodioden, welche zusammen mit der Sendeeinheit in vertikaler Richtung verteilt angeordnet sind. Dies führt folglich dazu, dass, obwohl die Photodioden physikalisch betrachtet gleich aufgebaut sind, diese Photodioden die detektierten Objekte mit einem zeitlichen Versatz „sehen” und somit auch die Intensität des Empfangssignals bei jeder Photodiode unterschiedlich ist. Diese Verteilung der Lichtintensität an den Photodioden hängt wiederum direkt von deren Anordnung relativ zur Sendeeinheit ab, welche – wie bereits ausgeführt – oberhalb der Photodioden liegt. Um nun eine Übersteuerung der Photodioden zu vermeiden bzw. die Empfangsempfindlichkeit zu reduzieren und somit auch eine „Blindheit” des Laserscanners für eine gewisse Zeit zu verhindern, wird im Stand der Technik auf die Empfangslinse ein lichtundurchlässiger, meistens schwarzer Streifen lackiert oder ein entsprechendes Klebeband auf die Linse geklebt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass eine solche Aufbringung einer Lackschicht bzw. eines entsprechenden Klebebands – insbesondere bei Linsen aus Kunststoff – relativ aufwändig und außerdem auch zeitintensiv ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einer Sensoreinrichtung der eingangs genannten Gattung der Aufwand bei der Bereitstellung der Blende im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optoelektronische Sensoreinrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist zum Erfassen von in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekten ausgebildet, nämlich insbesondere zum Messen eines Abstands zwischen einem Objekt und dem Kraftfahrzeug. Die Sensoreinrichtung beinhaltet eine Sendeeinheit, welche zum Aussenden eines optischen Sendesignals bzw. eines Sendelichtstrahls ausgebildet ist. Die Sensoreinrichtung umfasst auch eine Empfangseinheit, welche zum Empfangen eines Empfangssignals ausgebildet ist, welches das von einem Objekt reflektierte Sendesignal ist. Die Empfangseinheit weist zumindest zwei entlang einer Verteilungsrichtung verteilt angeordnete Empfangselemente auf, wie auch eine Empfangsoptik, insbesondere eine Empfangslinse, welche in Ausbreitungsrichtung des Empfangssignals vor den Empfangselementen angeordnet ist und somit in einem Empfangspfad bzw. im Ausbreitungspfad des Empfangssignals liegt. Die Sensoreinrichtung hat auch eine Halteeinrichtung, welche zum Halten der Empfangsoptik ausgebildet ist, sowie eine Blende, welche zur Reduktion der Intensität des Empfangssignals ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Blende an der Halteeinrichtung gehalten ist.
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Anstatt auf die Empfangsoptik eine entsprechende Lackschicht oder aber einen Klebestreifen als Blende aufzubringen, wird somit vorgeschlagen, dass die Blende zur definierten Reduktion der Lichtintensität unmittelbar an der Halteeinrichtung gehalten ist bzw. durch diese Halteeinrichtung getragen ist, sodass nach Entfernen der Empfangsoptik von der Halteeinrichtung die Blende an der Halteeinrichtung verbleiben kann. Dies hat den Vorteil, dass die Blende somit mit geringstem Aufwand bereitgestellt werden kann; sie kann beispielsweise sogar einstückig mit der Halteeinrichtung für die Empfangsoptik ausgebildet sein oder sie kann als eigenständiges Element an der Halteeinrichtung befestigt bzw. mit der Halteeinrichtung verbunden sein, insbesondere mittels einer Rastverbindung oder dergleichen. Es ist nämlich nicht mehr erforderlich, auf die Empfangsoptik separat ein zusätzliches Klebeband bzw. eine Lackschicht in einem zusätzlichen Montageschritt aufzubringen, sodass sich dieser Montageschritt mit den damit verbundenen Nachteilen hinsichtlich der Zeit sowie auch hinsichtlich der Kosten erübrigt. Somit können auch Empfangslinsen aus Kunststoff eingesetzt werden, bei denen das Aufbringen einer Lackschicht bzw. eines Klebestreifens nur mit einem besonders großen Aufwand möglich ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung besteht darin, dass eine bestimmte Geometrie der Empfangsoptik – insbesondere eine bestimmte Linsengeometrie – auch mit verschiedenen unterschiedlichen Halteeinrichtungen kombiniert werden kann. Außerdem ist es möglich, unterschiedliche Sensoreinrichtungen für verschiedene Einbauorte entsprechend den gewünschten Empfindlichkeitsszenarien auch mit unterschiedlichen Halteeinrichtungen bzw. mit unterschiedlichen Blenden auszustatten. Es ergibt sich folglich eine deutlich größere Flexibilität hinsichtlich der Ausgestaltung der Sensoreinrichtung als bei einer in Form einer Lackschicht bzw. eines Klebebands ausgebildeten Blende.
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Bevorzugt ist die optoelektronische Sensoreinrichtung ein Laserscanner oder aber ein Lidar-Gerät (light detection and ranging).
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Die Blende ist vorzugsweise ein festes und somit im Betrieb nicht-bewegliches, ortsfestes Element, welches im Empfangspfad angeordnet ist, also im Ausbreitungspfad des Empfangssignals.
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Die Blende kann grundsätzlich der Empfangsoptik vorgelagert sein. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Blende in Ausbreitungsrichtung des Empfangssignals hinter der Empfangsoptik angeordnet ist.
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Das Sendesignal ist insbesondere ein Sendelichtstrahl, welcher in bevorzugter Weise verschwenkbar ist, und zwar insbesondere in einer Schwenkrichtung verschwenkbar, welche mit der Verteilungsrichtung der Empfangselemente – insbesondere mit der vertikalen Richtung – zusammenfällt. Dazu kann beispielsweise ein bewegliches Umlenkelement, etwa ein Spiegelelement, vorgesehen sein, wie es beispielsweise in dem Dokument
DE 101 43 060 A1 beschrieben ist.
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Bevorzugt sind die Empfangselemente Photodioden, insbesondere Avalanche-Photodioden
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Es sind bevorzugt mindestens drei solche Empfangselemente vorgesehen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung zwei oder drei oder vier oder fünf Empfangselemente aufweist. In einer Ausführungsform beinhaltet die Empfangseinheit vier Photodioden.
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Die mindestens drei Empfangselemente sind vorzugsweise entlang einer Geraden verteilt angeordnet bzw. liegen auf einer gemeinsamen gedachten Geraden, welche in Verteilrichtung der Empfangselemente verläuft. Bevorzugt sind die Empfangselemente auch äquidistant verteilt angeordnet.
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Im verbauten Zustand der Sensoreinrichtung befindet sich die Sendeeinheit bevorzugt über der Empfangseinheit. Es kann auch in einer Ausführung vorgesehen sein, dass die Sendeeinheit – also zumindest eine Diode der Sendeeinheit – auf einer gemeinsamen Geraden mit den Empfangselementen liegt, nämlich insbesondere auf der Vertikalen.
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Die Sendeeinheit umfasst bevorzugt eine Sendediode, und zwar insbesondere eine Laserdiode, welche zum Aussenden des optischen Sendesignals ausgebildet ist.
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Die Blende ist in bevorzugter Weise aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Blende aus Kunststoff bereitgestellt ist. Entsprechend kann auch die Halteeinrichtung aus einer Aluminiumlegierung oder aber aus Kunststoff gebildet sein. Es ist bevorzugt, wenn die Blende aus einem gleichen Material wie die Halteeinrichtung gebildet ist. Die genannten Materialien ermöglichen dabei eine aufwandsarme Befestigung der Halteeinrichtung und der Blende in einem Gehäuse der Sensoreinrichtung. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material der Halteeinrichtung dem Material eines Gehäuseteils entspricht, an welchem die Halteeinrichtung befestigt ist. Dieses Gehäuseteil kann beispielsweise eine Halteplatte für die Halteeinrichtung sein. Durch gleiche Materialien kann verhindert werden, dass es aufgrund von verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturänderungen zu einem Verschiebender eingestellten bzw. justierten Position der Empfangsoptik während des Betriebs der Sensoreinrichtung kommt.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blende ein eigensteifes Element ist. Somit kann eine besonders stabile Anordnung der Blende an der Halteeinrichtung ermöglicht werden, welche darüber hinaus auch für eine besonders präzise und definierte Reduktion der Intensität des Empfangssignals sorgt. Außerdem wird somit auch ermöglicht, dass die Blende auch zusätzliche Funktionen aufweisen kann, wie beispielsweise die Halterung der Empfangsoptik.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Blende einstückig mit der Halteeinrichtung ausgebildet ist. Somit ist die Blende quasi ein Bestandteil der Halteeinrichtung und kann sogar die Halterung der Empfangsoptik unterstützen. Außerdem ist somit eine besonders hohe Stabilität der gesamten Anordnung gewährleistet, und es wird verhindert, dass sich die Position der Blende bezüglich der Halteeinrichtung und somit auch bezüglich der Empfangsoptik etwa aufgrund von auf die Sensoreinrichtung wirkenden Kräften im Betrieb des Kraftfahrzeugs verändern kann. Es ist somit stets eine konstante Position der Blende bezüglich der Empfangsoptik und somit auch eine stets konstante Wirkung der Blende gewährleistet.
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Alternativ kann die Blende auch ein eigenständiges Element sein, welches mit der Halteeinrichtung verbunden ist.
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Bevorzugt kann die Blende auch eine Haltefunktion für die Empfangsoptik aufweisen, sodass die Empfangsoptik zumindest unterstützend durch die Blende gehalten ist. Somit übernimmt die Blende zwei verschiedene Funktionen, nämlich einerseits die Funktion der Reduktion der Lichtintensität und andererseits auch die Funktion der Halterung der Empfangsoptik. Durch eine solche Doppelfunktionalität der Blende können sowohl Kosten als auch der wertvolle Bauraum gespart werden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Blende länglich ausgeführt ist, sodass sie in Form eines länglichen Elements bereitgestellt ist, welches sich entlang der Verteilungsrichtung der Empfangselemente erstreckt. Gerade dann kann für die Empfangselemente jeweils eine unterschiedliche Intensität des Empfangssignals erreicht werden. Diese Ausführungsform basiert auf der Erkenntnis, dass die Intensität des einfallenden Empfangssignals bei jedem Empfangselement unterschiedlich ist, und zwar abhängig davon, in welchem Abstand das jeweilige Empfangselement zur Sendeeinheit liegt.
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Bevorzugt ist die Blende ein flaches Element, welches im Wesentlichen in einer Ebene liegt, welche senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Empfangssignals und somit parallel zur Ebene der Empfangsoptik orientiert ist.
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Es ist auch bevorzugt, wenn sich die Blende in Verteilungsrichtung der Empfangselemente verjüngt. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Blende in Richtung zu einem bezüglich der Sendeeinheit am nächsten gelegenen Empfangselement hin verjüngt ausgebildet ist. Diese Ausführungsform baut auf der Erkenntnis auf, dass die Intensität des einfallenden Empfangssignals an dem bezüglich der Sendeeinheit am weitesten gelegenen Empfangselement größer als die Lichtintensität an einem Empfangselement ist, das sich näher der Sendeeinheit befindet. Somit wird auch das am weitesten gelegene Empfangselement der höchsten Lichtintensität ausgesetzt. Gemäß dieser Ausführungsform kann dies dadurch ausgeglichen werden, indem die Blende in Richtung zur Sendeeinheit hin verjüngt ausgebildet wird, sodass erreicht werden kann, dass jedes Empfangselement etwa einer gleichen Lichtintensität ausgesetzt wird. Es wird somit eine Übersteuerung einzelner Empfangselemente verhindert.
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Vorzugsweise ist die Blende nach Art eines Trapezes ausgebildet, dessen Schenkel geradlinig oder aber auch gekrümmt sein können. Wird eine gekrümmte Ausgestaltung der jeweiligen Schenkel gewählt, so erweist es sich als vorteilhaft, wenn diese Schenkel in Richtung zueinander hin konkav ausgebildet sind. Somit kann ohne viel Aufwand eine verjüngte Form der Blende realisiert werden.
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Bevorzugt ist die Blende in Richtung senkrecht zur Verteilungsrichtung der Empfangselemente mittig bezüglich der Empfangsoptik angeordnet. Dies bedeutet, dass die Blende spiegelsymmetrisch bezüglich einer Mittelachse bzw. einer Symmetrieachse der Empfangsoptik angeordnet sein kann. Somit kann die Intensität des Empfangssignals wirkungsvoll reduziert werden.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Blende aus einem für das optische Empfangssignal nicht-transparenten Material gebildet ist. Für die Erreichung einer definierten Reduktion der Lichtintensität kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Material der Blende eine definierte Teiltransparenz aufweist.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung der Halteeinrichtung ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Halteeinrichtung einen Rahmen zur Aufnahme der Empfangsoptik aufweist und die Blende – insbesondere ein längliches Element – zwei gegenüberliegende Seiten des Rahmens überspannt bzw. überbrückt. Neben einer zuverlässigen Reduktion der Lichtintensität kann somit auch zusätzlich eine besonders stabile Anordnung der Empfangsoptik an dem Rahmen ermöglicht werden, weil die Blende hier auch zumindest zur Abstützung der Empfangsoptik dienen kann. Nun können zwei unterschiedliche Ausführungsformen vorgesehen sein:
Die Blende kann in einer gemeinsamen Ebene mit den Seiten des Rahmens liegen, und die Empfangsoptik kann mit der Blende in Anlage gebracht sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Blende vorzugsweise einstückig mit dem Rahmen ausgebildet und bildet somit einen Bestandteil des Rahmens selbst sowie dient als eine Abstützfläche für eine – insbesondere ebene – Rückseite der Empfangsoptik. Bei dieser Ausführungsform kann die Empfangsoptik mit dem Rahmen beispielsweise über eine Klebeverbindung und/oder eine Rastverbindung und/oder eine Clipsverbindung verbunden sein.
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Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Blende als Federelement ausgebildet ist, welches die Empfangsoptik gegen den Rahmen drückt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Blende somit eine zusätzliche Haltefunktion übernimmt und somit auch zur Befestigung der Empfangsoptik an dem Rahmen dient. Das Federelement kann dabei mit dem Rahmen beispielsweise über eine Clipsverbindung und/oder eine Rastverbindung verbunden werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Federelement auch einstückig mit dem Rahmen ausgebildet ist. Das Federelement liegt also bevorzugt auf einer Seite der Empfangsoptik, welche von den Empfangselementen abgewandt ist. Diese Seite der Empfangsoptik ist bevorzugt diejenige Seite, welche bauchartig bzw. gewölbt ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist die Empfangsoptik eine Empfangslinse, welche vorzugsweise zum Fokussieren des Empfangssignals auf die einzelnen Empfangselemente ausgebildet ist. Die Empfangsoptik kann im Querschnitt eine quadratische Form aufweisen. Sie weist bevorzugt eine erste Seite, die eben ist und die den Empfangselementen zugewandt ist, sowie eine zweite Seite auf, welche gewölbt ausgebildet und von den Empfangselementen abgewandt ist.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße optoelektronische Sensoreinrichtung. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es wird betont, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen und die Erfindung somit nicht auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
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Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung eine optoelektronische Sensoreinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 in schematischer Darstellung die Rückseite einer Halteeinrichtung und einer Empfangsoptik, wobei die Position einer Sendeeinheit angedeutet ist;
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3 und 4 in schematischer und perspektivischer Darstellung die Halteeinrichtung mit der Empfangsoptik gemäß 2; und
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5 bis 7 in schematischer Darstellung eine Halteeinrichtung, eine Empfangsoptik sowie eine Blende gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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Eine in 1 lediglich schematisch dargestellte Sensoreinrichtung 1 ist beispielsweise ein Laserscanner oder aber ein Lidar-Gerät. Die Sensoreinrichtung 1 kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden und dient zur Erfassung von Objekten in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs und insbesondere auch zur Messung von Abständen zwischen dem Kraftfahrzeug einerseits sowie den in seiner Umgebung befindlichen Objekten andererseits. Die Sensoreinrichtung 1 kann beispielsweise an einem Stoßfänger oder hinter einer Windschutzscheibe oder aber an einer Seitenflanke montiert werden.
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Die Sensoreinrichtung 1 beinhaltet eine Sendeeinheit 2, welche eine Sendediode 3 aufweist, die im Ausführungsbeispiel eine Laserdiode ist. Zur Sendeeinheit 2 gehört außerdem eine Sendeoptik 4, nämlich beispielsweise eine Linse. Die Sendeeinheit 2 sendet ein optisches Sendesignal 5 aus, also einen Sendelichtstrahl in Form eines Laserstrahls.
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Das Sendesignal
5 bzw. der Laserstrahl wird dann mittels einer geeigneten Umlenkeinrichtung in vertikaler Richtung
6 verschwenkt und beispielsweise auch umgelenkt, wie dies beispielsweise im Dokument
DE 101 43 060 A1 bereits beschrieben ist.
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Im verbauten Zustand der Sensoreinrichtung 1 befindet sich die Sendeeinheit 2 (in Fahrzeughochrichtung gesehen) oberhalb einer Empfangseinheit 7, welche zum Empfangen eines Empfangssignals 8 dient. Dieses Empfangssignal 8 ist grundsätzlich das von einem Objekt reflektierte Sendesignal 5. Das Sendesignal 5 wird also an einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektiert und gelangt dann wieder in Form des Empfangssignals 8 zur Sensoreinrichtung 1. Die Empfangseinheit 7 beinhaltet einerseits eine Vielzahl von Empfangselementen, und zwar im Ausführungsbeispiel drei Empfangselemente 9, 10, 11. Die Empfangselemente 9, 10, 11 sind im Ausführungsbeispiel Photodioden, nämlich insbesondere die so genannten Avalanche-Photodioden. Die Empfangselemente 9, 10, 11 sind entlang einer Verteilungsrichtung 12 verteilt angeordnet, welche mit der vertikalen Richtung 6 zusammenfällt. Die Empfangselemente 9, 10, 11 liegen dabei auf einer gemeinsamen gedachten Geraden, nämlich hier auf einer gemeinsamen Vertikalen.
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Die Empfangseinheit 7 beinhaltet andererseits auch eine Empfangsoptik 13, welche hier als eine Empfangslinse ausgebildet ist. In Ausbreitungsrichtung 14 des Empfangssignals 8 liegt die Empfangsoptik 13 vor den Empfangselementen 9, 10, 11, sodass diese Empfangsoptik 13 den Empfangselementen 9, 10, 11 vorgelagert ist. Die Empfangsoptik 13 hat eine ebene Rückseite 15, welche den Empfangselementen 9, 10, 11 zugewandt ist, wie auch eine gewölbte Frontseite 16, welche von den Empfangselementen 9, 10, 11 abgewandt ist und gegen die Ausbreitungsrichtung 14 zeigt. Die Empfangsoptik 13 liegt also in einem Empfangspfad 17, welcher ein Ausbreitungspfad des Empfangssignals 8 ist.
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Wie bereits ausgeführt, wird das Sendesignal 5 zumindest in vertikaler Richtung 6 (kann auch in horizontaler Richtung) verschwenkt, sodass die Empfangselemente 9, 10, 11 das Empfangssignal 8 zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen. Und zwar empfängt das von der Sendeeinheit 2 am weitesten gelegene Empfangselement 11 einen Empfangslichtstrahl 18, während das mittlere Empfangselement 10 zu einem anderen Zeitpunkt einen Empfangslichtstrahl 19 und das der Sendeeinheit 2 am nächsten gelegene Empfangselement 9 einen weiteren Empfangslichtstrahl 20 zu einem noch anderen Zeitpunkt empfangen. Es hat sich herausgestellt, dass derjenige Empfangslichtstrahl 18 die größte Intensität aufweist, welcher von dem Empfangselement 11 empfangen wird, das bezüglich der Sendeeinheit 2 am weitesten liegt. Darüber hinaus ist die Intensität des Empfangssignals 8 auch davon abhängig, in welchem Abstand sich das erfasste Objekt zur Sensoreinrichtung 1 befindet. Um nun eine Verblendung bzw. Übersteuerung der einzelnen Empfangselemente 9, 10, 11 zu vermeiden, wird vorgeschlagen, eine Blende 21 (siehe die weiteren Figuren) einzusetzen, mittels welcher die Intensität der empfangenen Empfangslichtstrahlen 18, 19, 20 reduziert wird, und zwar jeweils in einem unterschiedlichen Ausmaß für die Empfangselemente 9, 10, 11.
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In 2 ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine Halteeinrichtung 22 dargestellt, welche zum Halten der Empfangsoptik 13 im Empfangspfad 14 ausgebildet ist. Mittels der Halteeinrichtung 22 ist die Empfangsoptik 13 also in einer Soll-Position gehalten, wobei in 2 die ebene Rückseite 15 der Empfangsoptik 13 dargestellt ist, also diejenige Seite, welche den Empfangselementen 9, 10, 11 zugewandt ist. Zur Orientierung ist in 2 auch die Position der Sendeeinheit 2 schematisch dargestellt, wie auch die Ausbreitungsrichtung 14 des Empfangssignals 8 (senkrecht zur Zeichnungsebene) sowie die Verteilungsrichtung 12 und die vertikale Richtung 6.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die Halteeinrichtung 22 durch einen Rahmen 23 gebildet, welcher eine Fassung darstellt, in welche die Empfangsoptik 13 mit ihrer ebenen Rückseite 15 aufgenommen ist. Die Empfangsoptik 13 kann in dem Rahmen 23 beispielsweise mithilfe einer Klebeverbindung und/oder einer Rastverbindung befestigt sein. Eine durch den Rahmen 23 definierte Ebene liegt dabei senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 14. Die Empfangsoptik 13 liegt also innerhalb des Rahmens 23 und ist somit durch insgesamt vier Seiten 24, 25, 26, 27 des Rahmens 23 außenumfänglich unmittelbar ummantelt bzw. umgeben. Wie aus 2 weiterhin hervorgeht, ist der Rahmen 23 ein quadratischer Rahmen und ist somit an die quadratische Form der Empfangsoptik 13 angepasst.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die oben genannte Blende 21 einstückig mit dem Rahmen 23 ausgebildet und erstreckt sich zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten 24, 26 des Rahmens 23, sodass die Blende 21 die beiden gegenüberliegenden Seiten 24, 26 (also die untere und die obere Seite) des Rahmens 23 überbrückt bzw. überspannt. Die Ebene der Blende 21 liegt dabei senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 14 und fällt somit mit der Ebene des Rahmens 23 zusammen. Die Blende 21 liegt demnach in einer gemeinsamen Ebene mit allen Seiten 24 bis 27 des Rahmens 23 und bildet somit eine Abstützung für die Rückseite 15 der Empfangsoptik 13. Die Blende 21 ist außerdem ein längliches Element, das sich in der Verteilungsrichtung 6 erstreckt und in Ausbreitungsrichtung 14 außerdem in Überlappung mit den Empfangselementen 9, 10, 11 angeordnet ist. Die Blende 21 ist außerdem in Richtung zur Sendeeinheit 2 hin verjüngt ausgebildet, sodass die Breite der Blende 21 in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 14 sowie senkrecht zur Verteilungsrichtung 6 sich kontinuierlich bzw. stetig verringert. Obwohl in 2 die nach Art eines Trapezes ausgebildete Blende 21 gekrümmte Schenkel 28, 29 aufweist, können diese Schenkel 28, 29 grundsätzlich auch geradlinig ausgeführt werden. Dies hängt im Wesentlichen davon ab, welche Reduktion der Intensität der jeweiligen Empfangslichtpfade 18, 19, 20 erreicht werden soll.
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Die Blende 21 erstreckt sich außerdem mittig entlang einer Symmetrieachse 30 der Empfangsoptik 13, welche wiederum in vertikaler Richtung 6 bzw. entlang der Verteilungsrichtung 12 verläuft.
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Der gesamte Rahmen 23 einschließlich der Blende 21 können beispielsweise aus Kunststoff oder aber auch einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Folglich handelt es sich bei der Blende 21, wie auch bei dem Rahmen 23, um eigensteife Elemente.
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In den 3 und 4 ist jeweils eine perspektivische Darstellung des Rahmens 23 sowie der Empfangsoptik 13 gemäß 2 dargestellt, wobei zusätzlich auch die Position der Sendeeinheit 2 angedeutet ist. Wie aus den 2 bis 4 hervorgeht, gehören zur Halteeinrichtung 22 außerdem Justageelemente 31, 32, welche Führungen für eine Justage des Rahmens 23 bzw. der Empfangsoptik 13 darstellen. In einer Kalibrierungsphase kann nämlich die Empfangsoptik 13 entlang der Ausbreitungsrichtung 14 und entlang der Justageelemente 31, 32 in die optimale Position bezüglich der Empfangselemente 9, 10, 11 gebracht werden.
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Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist, kann die Blende 21 auf der Rückseite der Empfangsoptik 13 angeordnet sein, sodass die Empfangsoptik 13 mit ihrer Rückseite 15 an der Blende 21 anliegt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass – ergänzend oder alternativ – eine Blonde 21' auf der Frontseite 16 der Empfangsoptik 13 angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform ist in den 5 bis 7 dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen und insbesondere in ihrer Funktion der Ausführungsform gemäß den 2 bis 4, sodass nachfolgend lediglich Unterschiede dazwischen näher erläutert werden.
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Bei der in 5 gezeigten perspektivischen Darstellung befinden sich die Empfangselemente 9, 10, 11 hinter der Empfangsoptik 13, also hinter der Zeichnungsebene. Die Blende 21' ist hier als Federelement ausgebildet, mittels welchem die Empfangsoptik 13 an dem Rahmen 23 mit einer Federkraft verspannt ist. Mit anderen Worten drückt die Blende 21' die Empfangsoptik 13 gegen die Fassung bzw. gegen den Rahmen 23, sodass die Empfangsoptik 13 mittels der Federkraft an dem Rahmen 23 gehalten bzw. befestigt ist. Die Blende 21' kann hier beispielsweise mithilfe einer Rastverbindung an dem Rahmen 23 befestigt werden. Dabei kann die Blende 21' zunächst mit ihrem freien Ende 33 in eine Aussparung in der unteren Seite 26 des Rahmens 23 aufgenommen und dann in Richtung zur Empfangsoptik 13 so lange verschwenkt werden, bis ein an dem gegenüberliegenden Ende 34 ausgebildetes Rastelement 35 in eine korrespondierende Rastöffnung in der oberen Seite 24 des Rahmens 23 einrastet.
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Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Blende 21' auch einstückig mit dem Rahmen 23 ausgebildet ist oder aber alternativ mit dem Rahmen 23 mithilfe einer Klebeverbindung verbunden ist.
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In einer Projektion in Ausbreitungsrichtung 14 gesehen weist die Blende 21' im Wesentlichen die gleiche Form wie die Blende 21 gemäß den 2 bis 4 auf. Die Funktion der Blende 21' ist auch dieselbe wie der Blende 21. Ein Unterschied besteht darin, dass die Blende 21' entgegen der Ausbreitungsrichtung 14 gewölbt bzw. bauchartig ausgeführt ist und somit auch an die gewölbte Form der Frontseite 16 der Empfangsoptik 13 angepasst ist.
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Auch die Blende 21' ist im Wesentlichen trapezförmig bzw. nach Art eines Trapezes ausgebildet, dessen Schenkel 28', 29' geradlinig oder aber gekrümmt sein können. Wie die Blende 21 ist auch die Blende 21' in Richtung zur Sendeeinheit 2 verjüngt ausgebildet. Somit wird die Intensität des Empfangslichtstrahls 18 des Empfangselements 11 in einem größeren Maße reduziert als die Intensität der Empfangslichtstrahlen 19, 20 der weiteren Empfangselemente 9, 10.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10143060 A1 [0002, 0011, 0041]
