DE102012025464A1 - Optoelectronic sensor device for e.g. passenger car, has aperture stop and light trapping structure for preventing impingement of scattered radiation to receiver and for preventing crosstalk between optical transmitter and receiver - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche einen optischen Sender sowie einen optischen Empfänger aufweist. Der Sender ist zum Aussenden optischer Strahlen durch eine lichtdurchlässige Scheibe des Kraftfahrzeugs hindurch in einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Empfänger ist zum Empfangen von reflektierten Strahlen ausgebildet und erzeugt ein elektrisches Empfangssignal abhängig von den empfangenen Strahlen. Der Sender umfasst zumindest eine Quelle zum Erzeugen der Strahlen sowie eine Sendelinse, welche in einem optischen Strahlengang der Strahlen angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer solchen Sensoreinrichtung.The invention relates to an optoelectronic sensor device for a motor vehicle, which has an optical transmitter and an optical receiver. The transmitter is designed to emit optical radiation through a transparent pane of the motor vehicle into an environmental region of the motor vehicle. The receiver is designed to receive reflected beams and generates an electrical reception signal dependent on the received beams. The transmitter comprises at least one source for generating the beams and a transmission lens which is arranged in an optical beam path of the beams. The invention also relates to a motor vehicle, in particular a passenger car, with such a sensor device.
Optoelektronische Sensoreinrichtungen (Lidar, „Light Detecting and Ranging”), insbesondere laser-basierte Systeme, sind bereits Stand der Technik und ermöglichen die Erkennung von Objekten in einer relativ großen Reichweite bis zu über 100 m vom Kraftfahrzeug mit einer relativ hohen Messgenauigkeit. Solche Sensoreinrichtungen werden üblicherweise im vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs platziert, beispielsweise hinter der Windschutzscheibe oder aber am Kühlergrill, um unter anderem die Zeit bis zur Kollision (Time to Collision, TTC) zu ermitteln. Solche Systeme können aber auch in seitlichen Bereichen des Fahrzeugs platziert werden, um insbesondere den Totwinkel zu überwachen.Optoelectronic sensor devices (Lidar, "Light Detecting and Ranging"), in particular laser-based systems, are already state of the art and enable the detection of objects in a relatively long range up to more than 100 m from the motor vehicle with a relatively high measurement accuracy. Such sensor devices are usually placed in the front region of the motor vehicle, for example behind the windshield or on the radiator grille, in order, inter alia, to determine the time to collision (TTC). However, such systems can also be placed in lateral areas of the vehicle, in particular to monitor the blind spot.
Eine optoelektronische Sensoreinrichtung arbeitet nach dem Lichtlaufzeitprinzip und beinhaltet typischerweise einen optischen Sender, welcher kurze Laserimpulse aussendet, die beispielsweise über einen schwenkbaren Spiegel so abgelenkt werden, dass eine Abtastung des gesamten Sichtfelds in horizontaler Richtung innerhalb eines vorbestimmten Abtastwinkelbereiches stattfindet. Es sind aber auch Sensoreinrichtungen bekannt, welche ohne einen solchen schwenkbaren Spiegel und somit ohne eine Mechanik auskommen und stattdessen eine entsprechende Optik verwenden, welche vor dem Sender und/oder vor dem Empfänger platziert ist. Der horizontale Öffnungswinkel der Sensoreinrichtung wird hier durch diese Optik definiert.An optoelectronic sensor device operates according to the light transit time principle and typically includes an optical transmitter which emits short laser pulses, which are deflected, for example, via a pivotable mirror such that a scan of the entire field of view in the horizontal direction takes place within a predetermined scanning angle range. But there are also sensor devices are known which do without such a pivotable mirror and thus without a mechanism and instead use a corresponding optics, which is placed in front of the transmitter and / or in front of the receiver. The horizontal opening angle of the sensor device is defined here by this optics.
Die Erfindung geht vorzugsweise von einer Sensoreinrichtung aus, wie sie in dem Dokument
Die genannten Streustrahlen werden insbesondere durch spezifische Reflexionen innerhalb des optischen Senders verursacht, wie beispielsweise an einem Linsengehäuse, an welchem die Sendelinse gehalten ist, oder sogar durch Reflexionen der Strahlen an derjenigen Seite der Sendelinse, welche der Quelle zugewandt ist. Die Ursache der Streustrahlen liegt somit einerseits in der Tatsache, dass das Linsengehäuse die Strahlen nicht hundertprozentig absorbieren kann; andererseits ist die Ursache auch darin zu sehen, dass herkömmliche, seriengefertigte Linsen mit sphärischen Oberflächen verwendet werden, welche hinsichtlich der sphärischen Aberration und auch anderer Arten von Abbildungsfehlern nicht optimiert sind. Streustrahlen können jedoch auch durch Reflektionen innerhalb der Linse oder an den Linsenflächen verursacht werden.Specifically, said stray beams are caused by specific reflections within the optical transmitter, such as on a lens housing on which the transmission lens is held, or even by reflections of the beams on the side of the transmission lens which faces the source. The cause of the scattered radiation is therefore on the one hand in the fact that the lens housing can not absorb the rays one hundred percent; On the other hand, the cause is also that conventional, mass-produced lenses with spherical surfaces are used, which are not optimized in terms of spherical aberration and other types of aberrations. However, stray beams may also be caused by reflections within the lens or on the lens surfaces.
Die Problematik der Streustrahlen kann Bezug nehmend auf
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Zuverlässigkeit einer Sensoreinrichtung der eingangs genannten Gattung im Vergleich zum Stand der Technik zu erhöhen.It is an object of the invention to increase the reliability of a sensor device of the type mentioned in comparison with the prior art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine 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.This object is achieved by a sensor device and by a motor vehicle with the features according to the respective independent claims solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise zur Detektion eines Zielobjekts in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgebildet und umfasst einen optischen Sender sowie einen optischen Empfänger. Der Sender sendet elektromagnetische Lichtstrahlen durch eine lichtdurchlässige Scheibe des Kraftfahrzeugs hindurch in den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs aus. Der Empfänger empfängt die reflektierten Strahlen (nämlich zumindest einen Anteil der ausgesendeten Strahlen) und stellt ein elektrisches Empfangssignal abhängig von den empfangenen Strahlen bereit. Das elektrische Empfangssignal kann dann mittels einer elektronischen Auswerteeinrichtung ausgewertet werden, und anhand des elektrischen Empfangssignals kann beispielsweise ein Zielobjekt in dem Umgebungsbereich detektiert werden oder es können atmosphärische Bestandteile (Nebel und/oder Regen) detektiert und die Sichtweite im Umgebungsbereich ermittelt werden. Der Sender umfasst zumindest eine Quelle zum Erzeugen der optischen Strahlen sowie eine Sendelinse, welche in einem Strahlengang der Strahlen angeordnet ist und insbesondere zum Bündeln der Strahlen dient. Erfindungsgemäß werden Mittel bereitgestellt, welche zum Verhindern eines Auftreffens von Streustrahlen auf den Empfänger und somit zum Verhindern eines Übersprechens zwischen dem Sender und dem Empfänger über die Scheibe ausgebildet sind.An optoelectronic sensor device according to the invention for a motor vehicle is designed, for example, for detecting a target object in an environmental region of the motor vehicle and comprises an optical transmitter and an optical receiver. The transmitter emits electromagnetic light rays through a transparent pane of the motor vehicle into the surrounding area of the motor vehicle. The receiver receives the reflected beams (namely, at least a portion of the transmitted beams) and provides an electrical reception signal depending on the received beams. The electrical received signal can then be evaluated by means of an electronic evaluation device, and based on the electrical received signal, for example, a target object can be detected in the surrounding area or atmospheric components (fog and / or rain) can be detected and the visibility in the surrounding area can be determined. The transmitter comprises at least one source for generating the optical beams and a transmission lens which is arranged in a beam path of the beams and in particular serves for bundling the beams. According to the invention, means are provided which are arranged to prevent scattered radiation from striking the receiver and thus to prevent crosstalk between the transmitter and the receiver via the disk.
Demnach werden erfindungsgemäß Maßnahmen getroffen, die gewährleisten, dass das Auftreten von Streustrahlen direkt am Empfänger verhindert wird. Dies bedeutet, dass die Intensität von Streustrahlen direkt am Empfänger unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt, so dass der Empfänger nicht durch Streustrahlen beeinflusst wird. Durch Verhindern des Übersprechens zwischen dem Sender einerseits und dem Empfänger andererseits wird die Zuverlässigkeit der Sensoreinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik insgesamt verbessert, weil fehlerhafte Messungen verhindert werden, die im Stand der Technik durch Streustrahlen verursacht werden. Die Erfindung basiert überhaupt auf der Erkenntnis, dass im Stand der Technik ein derartiges Übersprechen aufgrund von Streustrahlen gegeben ist und zur Reduktion der Zuverlässigkeit der Sensoreinrichtung führt.Accordingly, measures are taken according to the invention, which ensure that the occurrence of stray radiation is prevented directly at the receiver. This means that the intensity of scattered radiation directly at the receiver is below a predetermined limit, so that the receiver is not affected by stray radiation. By preventing the crosstalk between the transmitter on the one hand and the receiver on the other hand, the reliability of the sensor device is improved in comparison with the prior art as a whole, because erroneous measurements are caused, which are caused by stray radiation in the prior art. The invention is generally based on the recognition that in the prior art, such a crosstalk is given due to stray radiation and leads to the reduction of the reliability of the sensor device.
Bevorzugt sendet der optische Sender Lichtimpulse aus, insbesondere Laserimpulse. Die Frequenz der Strahlen kann im sichtbaren oder im unsichtbaren Spektralbereich liegen. Die optische Achse des Senders kann insbesondere parallel zu einer optischen Achse des Empfängers verlaufen.The optical transmitter preferably emits light pulses, in particular laser pulses. The frequency of the rays can be in the visible or in the invisible spectral range. The optical axis of the transmitter can in particular run parallel to an optical axis of the receiver.
Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung ein TOF-Sensor (Time Of Flight), welcher zum Messen der Laufzeit von Lichtstrahlen und somit zum Messen eines Abstands zu einem Objekt ausgebildet ist.Preferably, the sensor device is a TOF sensor (Time Of Flight), which is designed to measure the transit time of light beams and thus to measure a distance to an object.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der Mittel, welche zum Verhindern des Auftreffens von Streustrahlen auf den Empfänger ausgebildet sind, können im Allgemeinen zwei verschiedene Ansätze vorgesehen sein, welche optional auch miteinander kombiniert werden können: Zum einen kann das Erzeugen von Streustrahlen durch den Sender verhindert werden, so dass zumindest in Richtung zum Empfänger keine Streustrahlen existieren. Zum anderen kann die Ausbreitung von Streustrahlen in Richtung zum Empfänger verhindert werden, indem beispielsweise ein Trennelement zwischen dem Sender und Empfänger angeordnet wird. Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, welche insgesamt zum Verhindern des Auftreffens von Streustrahlen auf den Empfänger dienen und optional miteinander kombiniert werden können:
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Mittel zumindest ein Trennelement aufweisen, welches zwischen dem Sender und dem Empfänger angeordnet sein kann und die Ausbreitung von Streustrahlen blockiert, falls solche Streustrahlen durch den Sender erzeugt werden. Mit einem solchen – insbesondere auch aus einem lichtabsorbierenden Material ausgebildeten – Trennelement kann auf technisch einfache Art und Weise die Ausbreitung von Streustrahlen in Richtung zum Empfänger und somit ein Übersprechen zwischen dem Sender und dem Empfänger verhindert werden. Liegt die Sendelinse des Senders in einem Abstand zu der Scheibe des Kraftfahrzeugs und liegt auch die Optik des Empfängers in einem Abstand zu der Scheibe, so kann sich das genannte Trennelement parallel zur optischen Achse des Senders erstrecken, nämlich zwischen der optischen Achse des Senders und der optischen Achse des Empfängers. Das Trennelement erstreckt sich bevorzugt von der Sendelinse oder von einem Gehäuse der Sensoreinrichtung weg in Richtung zu der Scheibe des Kraftfahrzeugs.With regard to the configuration of the means which are designed to prevent scattered radiation from hitting the receiver, two different approaches can generally be provided, which can optionally also be combined with one another. Firstly, the generation of stray radiation by the transmitter can be prevented that no stray beams exist at least in the direction of the receiver. On the other hand, the propagation of scattered radiation towards the receiver can be prevented, for example by arranging a separating element between the transmitter and the receiver. Hereinafter, various embodiments will be described, all of which serve to prevent the impinging of scattered radiation on the receiver and may optionally be combined with each other:
In one embodiment it can be provided that the means comprise at least one separating element which can be arranged between the transmitter and the receiver and blocks the propagation of scattered radiation if such scattered radiation is generated by the transmitter. With such a - formed in particular a light-absorbing material - separating element can be prevented in a technically simple manner, the propagation of stray radiation in the direction of the receiver and thus crosstalk between the transmitter and the receiver. If the transmitting lens of the transmitter at a distance from the disc of the motor vehicle and the optics of the receiver is at a distance from the disc, so said separating element may extend parallel to the optical axis of the transmitter, namely between the optical axis of the transmitter and the optical axis of the receiver. The separating element preferably extends away from the transmitting lens or from a housing of the sensor device in the direction of the disk of the motor vehicle.
Als Trennelement kann eine rohrförmige Streulichtblende (lens hood) eingesetzt werden, welche beispielsweise zylinderförmig sein kann. Die rohrförmige Streulichtblende kann um die Sendelinse herum angeordnet sein und sich von der Sendelinse in Richtung zu der Scheibe weg erstrecken. Die rohrförmige Streulichtblende erstreckt sich somit um die optische Achse der Sendelinse herum und verhindert somit, dass sich Streustrahlen in Richtung zum Empfänger ausbreiten können.As a separator, a tubular lens hood can be used, which may for example be cylindrical. The tubular lens hood may be disposed about the transmit lens and extend away from the transmit lens toward the disk. The tubular diffuser aperture thus extends around the optical axis of the transmission lens and thus prevents stray beams from propagating towards the receiver.
Ergänzend oder alternativ kann eine solche rohrförmige Streulichtblende auch beim Empfänger eingesetzt werden. Bei dieser Ausführungsform kann diese Streulichtblende um eine Optikeinrichtung (zum Beispiel Linse) des Empfängers herum angeordnet sein und sich von dieser Optikeinrichtung in Richtung zu der Scheibe weg erstrecken. Auch somit kann ein Übersprechen zwischen dem Sender und dem Empfänger zuverlässig verhindert werden. Additionally or alternatively, such a tubular stray light aperture can also be used at the receiver. In this embodiment, this lens hood may be disposed about an optic (eg lens) of the receiver and extend away from that optic towards the disc. Also, thus crosstalk between the transmitter and the receiver can be reliably prevented.
Die genannten Mittel können ergänzend oder alternativ eine Aperturblende (aperture diaphragm) umfassen, welche in dem Strahlengang des Senders angeordnet ist. Eine solche Aperturblende dient dann zum Begrenzen der Apertur des Senders und somit zum Begrenzen der Ausdehnung der Strahlen in Richtung senkrecht zur optischen Achse des Senders. Die Aperturblende kann in Form einer Wand bereitgestellt werden, welche senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist und eine zentrale Durchgangsöffnung (Apertur) aufweist, durch welche sich die erzeugten Strahlen ausbreiten. Bevorzugt hat diese Apertur eine feste Größe, welche nicht einstellbar ist. Alternativ kann jedoch auch eine Aperturblende mit einer im Betrieb einstellbaren Apertur eingesetzt werden.The said means may additionally or alternatively include an aperture diaphragm (aperture diaphragm), which is arranged in the beam path of the transmitter. Such an aperture stop then serves to limit the aperture of the transmitter and thus to limit the extension of the beams in the direction perpendicular to the optical axis of the transmitter. The aperture stop can be provided in the form of a wall, which is arranged perpendicular to the optical axis and has a central passage opening (aperture) through which the generated rays propagate. Preferably, this aperture has a fixed size, which is not adjustable. Alternatively, however, it is also possible to use an aperture stop with an aperture which can be adjusted during operation.
Bevorzugt ist die Aperturblende des Senders zwischen der Quelle einerseits und der Sendelinse andererseits angeordnet. Somit wird die Ausdehnung der Strahlen in Richtung senkrecht zur optischen Achse begrenzt, noch bevor die Strahlen die Sendelinse erreichen. Dies reduziert die sphärische Aberration, welche bekanntlich für diejenigen Strahlen größer ist, welche in einer größeren Entfernung von der optischen Achse auf die Linse einfallen.The aperture stop of the transmitter is preferably arranged between the source on the one hand and the transmit lens on the other hand. Thus, the extension of the beams in the direction perpendicular to the optical axis is limited even before the beams reach the transmission lens. This reduces the spherical aberration, which is known to be greater for those rays which are incident on the lens at a greater distance from the optical axis.
Die genannten Mittel können ergänzend oder alternativ eine Aperturblende umfassen, welche in einem Strahlengang des Empfängers angeordnet ist. Eine solche Aperturblende dient dann zum Begrenzen der Apertur des Empfängers und somit zum Begrenzen der Ausdehnung der Strahlen in Richtung senkrecht zur optischen Achse des Empfängers. Die Aperturblende kann in Form einer Wand bereitgestellt werden, welche senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist und eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist, durch welche sich die empfangenen Strahlen ausbreiten. Bevorzugt hat diese Apertur eine feste Größe, welche nicht einstellbar ist. Alternativ kann jedoch auch eine Aperturblende mit einer im Betrieb einstellbaren Apertur eingesetzt werden.The said means may additionally or alternatively comprise an aperture stop, which is arranged in a beam path of the receiver. Such an aperture stop then serves to limit the aperture of the receiver and thus to limit the extension of the beams in the direction perpendicular to the optical axis of the receiver. The aperture stop may be provided in the form of a wall which is perpendicular to the optical axis and has a central passage opening through which the received beams propagate. Preferably, this aperture has a fixed size, which is not adjustable. Alternatively, however, it is also possible to use an aperture stop with an aperture which can be adjusted during operation.
Bevorzugt ist die Aperturblende des Empfängers zwischen einem Empfangselement (z. B. Photodiode) einerseits und einer Optikeinrichtung (z. B. Empfangslinse) des Empfängers andererseits angeordnet. Somit wird die Ausdehnung der Strahlen in Richtung senkrecht zur optischen Achse des Empfängers begrenzt, noch bevor die Strahlen das Empfangselement erreichen. Dies reduziert das Übersprechen zwischen dem Sender und dem Empfänger.Preferably, the aperture stop of the receiver is arranged between a receiving element (eg photodiode) on the one hand and an optical device (eg receiving lens) of the receiver on the other hand. Thus, the extension of the beams in the direction perpendicular to the optical axis of the receiver is limited even before the beams reach the receiving element. This reduces crosstalk between the transmitter and the receiver.
Bevorzugt ist die Sendelinse eine Sammellinse, mittels welcher die erzeugten Strahlen gebündelt werden.Preferably, the transmission lens is a converging lens, by means of which the generated beams are bundled.
Es kann auch vorgesehen sein, dass zur Verhinderung des Übersprechens zwischen dem Sender und dem Empfänger die Sendelinse speziell angepasst wird. In einer Ausführungsform umfassen die genannten Mittel somit die Sendelinse, welche so angepasst ist, dass zumindest in Richtung zu dem Empfänger (über die Scheibe) Streustrahlen erzeugt werden, deren Intensität unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt. Dieser Grenzwert kann deutlich geringer als die Intensität der Strahlen sein, welche in dem Umgebungsbereich an Zielobjekten reflektiert werden und als Empfangsstrahlen wieder zum Empfänger gelangen. Insbesondere wird die Sendelinse dabei so angepasst, dass die sphärische Aberration minimiert wird, insbesondere vollständig korrigiert ist. Solche Verfahren, welche zur Bereitstellung von Linsen mit einem korrigierten sphärischen Abbildungsfehler dienen, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.It can also be provided that the transmission lens is specially adapted to prevent crosstalk between the transmitter and the receiver. Thus, in one embodiment, said means comprise the transmit lens which is adapted to generate (at least in the direction of the receiver) (via the disc) stray beams whose intensity is below a predetermined threshold. This limit value can be significantly lower than the intensity of the rays which are reflected in the surrounding area on target objects and return to the receiver as receive beams. In particular, the transmission lens is adapted in such a way that the spherical aberration is minimized, in particular completely corrected. Such methods, which serve to provide lenses with a corrected spherical aberration, are already known from the prior art.
Um die sphärische Aberration der Sendelinse zu minimieren, kann zumindest eine Seite der Sendelinse, insbesondere zumindest die der Quelle zugewandte Seite, eine asphärische Oberfläche aufweisen. Dies bedeutet, dass diese Oberfläche nicht die Form eines Oberflächenbereiches einer Kugel aufweist, sondern eine davon abweichende asphärische Form. Mit einer solchen asphärischen Oberfläche lässt sich die sphärische Aberration sogar vollständig korrigieren, so dass keine Streustrahlen durch die Sendelinse erzeugt werden.In order to minimize the spherical aberration of the transmission lens, at least one side of the transmission lens, in particular at least the side facing the source, may have an aspherical surface. This means that this surface does not have the shape of a surface area of a sphere, but a different aspherical shape. With such an aspherical surface, the spherical aberration can even be completely corrected, so that no stray beams are generated by the transmitting lens.
Um die sphärische Aberration der Optikeinrichtung des Empfängers (z. B. Empfangslinse) zu minimieren, kann zumindest eine Seite der Optikeinrichtung, insbesondere auch beide Seiten, eine asphärische Oberfläche aufweisen. Dies bedeutet, dass diese Oberfläche nicht die Form eines Oberflächenbereiches einer Kugel aufweist, sondern eine davon abweichende asphärische Form. Mit einer solchen asphärischen Oberfläche lässt sich die sphärische Aberration sogar vollständig korrigieren, so dass keine Streustrahlen durch die Optikeinrichtung des Empfängers empfangen werden.In order to minimize the spherical aberration of the optical device of the receiver (eg receiving lens), at least one side of the optical device, in particular also both sides, can have an aspherical surface. This means that this surface does not have the shape of a surface area of a sphere, but a different aspherical shape. With such an aspherical surface, the spherical aberration can even be completely corrected, so that no stray beams are received by the optical device of the receiver.
Zur Minimierung der sphärischen Aberration kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Seite der Sendelinse, insbesondere die der Quelle zugewandte Seite, mit einer Antireflexbeschichtung versehen ist. Auch dies trägt zur Verhinderung der sphärischen Aberration und somit zur Verhinderung des Übersprechens zwischen dem Sender und dem Empfänger bei, weil unerwünschte Reflexionen an der Linse verhindert werden, welche dann zum Erzeugen von Streustrahlen führen könnten.To minimize the spherical aberration, provision may also be made for at least one side of the transmitting lens, in particular the side facing the source, to be provided with an antireflection coating. This also contributes to the prevention of spherical aberration and thus to the prevention of crosstalk between the transmitter and the Receiver because unwanted reflections are prevented at the lens, which could then lead to the generation of stray radiation.
Zur Minimierung der sphärischen Aberration kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Seite der Optikeinrichtung des Empfängers (z. B. Empfangslinse), insbesondere beide Seiten, mit einer Antireflexbeschichtung versehen ist. Auch dies trägt zur Verhinderung der sphärischen Aberration und somit zur Verhinderung des Übersprechens zwischen dem Sender und dem Empfänger bei.In order to minimize the spherical aberration, provision may also be made for at least one side of the optical device of the receiver (for example receiving lens), in particular both sides, to be provided with an antireflection coating. This also contributes to the prevention of spherical aberration and thus to the prevention of crosstalk between the transmitter and the receiver.
Optional kann auch ein Linsensystem aus zumindest zwei in dem Strahlengang des Senders angeordneten Linsen eingesetzt werden, welche zur Reduktion der sphärischen Aberration optimiert sind.Optionally, a lens system of at least two arranged in the beam path of the transmitter lenses can be used, which are optimized for the reduction of the spherical aberration.
Ergänzend oder alternativ kann auch ein Linsensystem aus zumindest zwei in einem Strahlengang des Empfängers angeordneten Empfangslinsen eingesetzt werden, welche zur Reduktion der sphärischen Aberration des Empfängers optimiert sind.Additionally or alternatively, a lens system of at least two arranged in a beam path of the receiver receiving lenses can be used, which are optimized to reduce the spherical aberration of the receiver.
In einer Ausführungsform kann der Empfänger eine Lichtfangstruktur mit zumindest einem von einem Strahlengang des Empfängers getrennten Lichtabfangkanal aufweisen, der zum Auffangen der Streustrahlen ausgebildet ist. Somit wird eine Lichtfalle bzw. eine Lichtschleuse geschaffen, mittels welcher die Streustrahlen aufgefangen werden können. Somit wird das Übersprechen zwischen Sender und Empfänger minimiert.In one embodiment, the receiver may include a light trapping structure having at least one light trapping channel separated from a beam path of the receiver and configured to capture the stray beams. Thus, a light trap or a light lock is created, by means of which the scattered radiation can be collected. Thus, the crosstalk between transmitter and receiver is minimized.
Der zumindest eine Lichtabfangkanal kann sich insbesondere parallel zum Strahlengang des Empfängers erstrecken. Somit kann der Strahlengang des Empfängers nach wie vor eine zylindrische Form aufweisen.The at least one light interception channel can extend in particular parallel to the beam path of the receiver. Thus, the beam path of the receiver can still have a cylindrical shape.
Der zumindest eine Lichtabfangkanal kann eine Auffangöffnung für die Streustrahlen aufweisen, welche der Optikeinrichtung des Empfängers zugewandt ist. Diese Auffangöffnung kann auf einer gedachten Geraden zwischen einem Empfangselement und einem Rand der Optikeinrichtung des Empfängers angeordnet sein. Somit gelangen alle Streustrahlen, die unter einem größeren Winkel auf die Optikeinrichtung einfallen, direkt in den Lichtabfangkanal und können dort aufgefangen werden.The at least one light interception channel may have a collecting opening for the scattered radiation, which faces the optical device of the receiver. This collecting opening can be arranged on an imaginary straight line between a receiving element and an edge of the optical device of the receiver. Thus, all scattered radiation, which occur at a larger angle to the optics, directly into the Lichtabfangkanal and can be collected there.
Die Lichtfangstruktur kann auch aus einem lichtabsorbierenden Material gebildet ist, so dass die Intensität der abgefangenen Streustrahlen verringert wird.The light-catching structure may also be formed of a light-absorbing material, so that the intensity of the intercepted scattered radiation is reduced.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung.The invention also relates to a motor vehicle, in particular a passenger car, with a sensor device according to the invention.
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.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to individual preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
In
Die Sensoreinrichtung
Die Quelle
Die Sensoreinrichtung
Die optischen Achsen des Senders
Im Stand der Technik erzeugt der Sender
Auch die Empfangsoptik
Eine Sensoreinrichtung
Die Aperturblende
Eine entsprechende Aperturblende kann auch in einem Strahlengang
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Sensoreinrichtung
Die Streulichtblenden
Ein weiteres Beispiel ist in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007004973 A1 [0004] DE 102007004973 A1 [0004]
- US 7821618 B2 [0004] US 7821618 B2 [0004]
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