DE102015106595A1

DE102015106595A1 - Laser sensor for a motor vehicle with parabolic mirror, driver assistance system and motor vehicle

Info

Publication number: DE102015106595A1
Application number: DE102015106595.9A
Authority: DE
Inventors: Lin Lin; Peter Horvath
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-11-03
Also published as: WO2016173954A1; EP3289382A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lasersensor (5) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer Sendeeinrichtung (6) zum Aussenden eines Sendesignals (8) in Form von optischer Strahlung, mit einer Ablenkeinrichtung (13) zum Ablenken des Sendesignals (8, 8a, 8b, 8c), wobei die Ablenkeinrichtung (13) einen Mikrospiegel umfasst, und mit einer Empfangseinrichtung (7) zum Empfangen des von zumindest einem Objekt (3, 3a, 3b, 3c) in einem Umgebungsbereich (4) des Kraftfahrzeugs (1) reflektierten Sendesignals (9, 9a, 9b, 9c), wobei der Lasersensor (5) einen Parabolspiegel (16) aufweist, welcher in einem Strahlengang des von dem zumindest einen Objekt (3, 3a, 3b, 3c) reflektierten Sendesignals (9, 9a, 9b, 9c) zwischen dem zumindest einen Objekt (3, 3a, 3b, 3c) und der Empfangseinrichtung (7) angeordnet ist und welcher dazu ausgelegt ist, das von dem zumindest Objekt (3, 3a, 3b, 3c) reflektierte Sendesignal (9, 9a, 9b, 9c) zu der Empfangseinrichtung (7) hin abzulenken.The invention relates to a laser sensor (5) for a motor vehicle (1), having a transmitting device (6) for emitting a transmission signal (8) in the form of optical radiation, with a deflection device (13) for deflecting the transmission signal (8, 8a, 8b , 8c), wherein the deflection device (13) comprises a micromirror, and with a receiving device (7) for receiving the transmission signal reflected by at least one object (3, 3a, 3b, 3c) in a surrounding area (4) of the motor vehicle (1) (9, 9a, 9b, 9c), wherein the laser sensor (5) has a parabolic mirror (16), which in a beam path of the at least one object (3, 3a, 3b, 3c) reflected transmission signal (9, 9a, 9b 9c) between the at least one object (3, 3a, 3b, 3c) and the receiving device (7) and which is designed to transmit the transmission signal (9, 3a, 3b, 3c) reflected by the at least one object (3, 3a, 3b) 9a, 9b, 9c) to the receiving device (7) to deflect.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lasersensor für ein Kraftfahrzeug mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden eines Sendesignals in Form von optischer Strahlung, mit einer Ablenkeinrichtung zum Ablenken des Sendesignals, wobei die Ablenkeinrichtung einen Mikrospiegel umfasst, und mit einer Empfangseinrichtung zum Empfangen des von zumindest einem Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektierten Sendesignals. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem mit einem solchen Lasersensor. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem. The present invention relates to a laser sensor for a motor vehicle having a transmitting device for emitting a transmission signal in the form of optical radiation, with a deflection device for deflecting the transmission signal, wherein the deflection device comprises a micromirror, and with a receiving device for receiving the at least one object in one Surrounding area of the motor vehicle reflected transmission signal. The invention also relates to a driver assistance system having such a laser sensor. Finally, the present invention relates to a motor vehicle with such a driver assistance system.

Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Lasersensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige Lasersensoren können beispielsweise als Lidar-Sensoren (Lidar – Light detection and ranging) oder als Laserscanner ausgebildet sein. Solche Lasersensoren werden beispielsweise an Kraftfahrzeugen angebracht, um während der Fahrt bzw. im Betrieb des Kraftfahrzeugs die Umgebung bzw. den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Bei dem Lasersensor handelt es sich dabei insbesondere um eine abtastende optische Messvorrichtung, mittels welcher Objekte bzw. Hindernisse in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden können. Beispielsweise kann mit dem Laserscanner ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt nach dem Lichtimpulslaufzeitverfahren gemessen werden. Der Lasersensor umfasst üblicherweise eine Sendeeinrichtung, die beispielsweise eine Laserdiode bzw. einen Laser aufweist, mit dem ein optisches Sendesignal ausgesendet werden kann. Darüber hinaus umfasst der Lasersensor eine entsprechende Ablenkeinrichtung, mit dem das Sendesignal abgelenkt werden kann. Schließlich umfasst der Lasersensor eine Empfangseinrichtung, welche beispielsweise zumindest eine Photodiode aufweist, mittels welcher das von dem Objekt reflektierte Sendesignal empfangen werden kann. In the present case, the interest is directed in particular to laser sensors for motor vehicles. Such laser sensors can be designed, for example, as lidar sensors (lidar - light detection and ranging) or as laser scanners. Such laser sensors are attached, for example, to motor vehicles in order to detect the surroundings or the surrounding area of the motor vehicle while the motor vehicle is in operation or during operation. The laser sensor is in particular a scanning optical measuring device by means of which objects or obstacles in the surrounding area of the motor vehicle can be detected. For example, a distance between the motor vehicle and the object can be measured by the light pulse transit time method with the laser scanner. The laser sensor usually comprises a transmitting device which has, for example, a laser diode or a laser with which an optical transmission signal can be transmitted. In addition, the laser sensor comprises a corresponding deflection device with which the transmission signal can be deflected. Finally, the laser sensor comprises a receiving device which, for example, has at least one photodiode, by means of which the transmitted signal reflected by the object can be received.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Lasersensoren bekannt, deren Ablenkeinrichtung einen Mikrospiegel bzw. einen sogenannten MEMS-Spiegel aufweist (MEMS – Micro Electro Mechanical System bzw. Mikrosystem). Bei Lasersensoren, bei denen die Ablenkeinrichtung und/oder andere Bauteile als Mikrosystem ausgebildet sind, kann der Fokuspunkt des von dem Objekt reflektierten Sendesignals entsprechend des Winkels des ausgesendeten Sendesignals wandern. Um diesen Effekt zu kompensieren, werden Empfangseinrichtungen verwendet, die ein Array von Photodioden aufweisen. Furthermore, laser sensors are known from the prior art, whose deflection device has a micromirror or a so-called MEMS mirror (MEMS - Micro Electro Mechanical System or microsystem). In the case of laser sensors in which the deflection device and / or other components are designed as a microsystem, the focal point of the transmission signal reflected by the object can travel in accordance with the angle of the transmitted transmission signal. To compensate for this effect, receiving devices are used which comprise an array of photodiodes.

Somit kann sichergestellt werden, dass die reflektierten Sendesignale zuverlässig empfangen werden können. Nachteilig hierbei ist, dass man entsprechend dem Scanbereich ein mehr oder weniger großes Array benötigt. Dadurch entstehen unterschiedlich hohe Kosten für das Empfangsarray. Thus, it can be ensured that the reflected transmission signals can be reliably received. The disadvantage here is that you need a more or less large array according to the scan area. This results in different costs for the receiving array.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 101 60 019 A1 eine Vorrichtung zum Ausrichten der Sende- und Empfangskanäle eines räumlichen Lidar. Die Vorrichtung erlaubt es, die Abweichung der Laser-, Sende- und Empfangskanäle eines Lidar und insbesondere die Zentrierung des Empfangskanals auf den Rückwärts-Laserstrahl abzuschätzen. Hierzu können Empfängermittel ein Teleskop mit einem konkaven Spiegel vom Paraboltyp aufweisen, der in eine Zielrichtung orientiert ist, wobei die Brennachse des Spiegels und die Zielrichtung, wie von den Elementen des Sendekanals definiert, parallel sind. In this context, the describes DE 101 60 019 A1 a device for aligning the transmit and receive channels of a spatial lidar. The device makes it possible to estimate the deviation of the laser, transmitting and receiving channels of a lidar and in particular the centering of the receiving channel to the backward laser beam. For this purpose, receiver means may comprise a telescope with a parabolic-type concave mirror oriented in a target direction, the focal axis of the mirror and the target direction being parallel as defined by the elements of the transmission channel.

Darüber hinaus beschreibt die EP 2 221 683 A1 eine Lidar-Vorrichtung mit einer Lichtquelle, die Lichtstrahltransmissionsimpulse bereitstellt, einer Abtastfächeranordnung, die die Lichtstrahlstransmissionsimpulse in jedem vorgegebenen Ausstrahlungswinkel über einen bestimmten Winkelbereich lenkt und ein Detektionssystem, das sie Lichtstrahlrücklaufimpulse, die jeweiligen Lichtstrahltransmissionsimpulsen zugeordnet sind, detektiert. Zudem kann ein parabolischer Reflektor vorgesehen sein, in dessen Brennpunkt eine Lidar-Einheit derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die von der Abtastfächeranordnung ausgehenden Lichtstrahltransmissionsimpulse in der Mittellinie dieses Winkelbereichs mit der Parabelachse des Reflektors übereinstimmen. In addition, the describes EP 2 221 683 A1 a lidar device having a light source providing light beam transmission pulses, a scanning fan assembly which directs the light beam transmission pulses at any given beam angle over a certain angular range, and a detection system which detects light beam flyback pulses associated with respective light beam transmission pulses. In addition, a parabolic reflector can be provided, at the focal point of which a lidar unit is arranged and aligned in such a way that the light beam transmission pulses emanating from the scanning fan arrangement coincide in the center line of this angular range with the parabolic axis of the reflector.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie mit einem Lasersensor, der einen Mikrospiegel umfasst, Objekte zuverlässiger erfasst werden können. It is an object of the present invention to provide a solution, as with a laser sensor comprising a micromirror, objects can be detected more reliable.

Diese Aufgabe wird durch einen Lasersensor, durch ein Fahrerassistenzsystem 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 laser sensor, by a driver assistance system and by a motor vehicle having the features according to the respective independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßer Lasersensor für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Sendeeinrichtung zum Aussenden eines Sendesignals in Form von optischer Strahlung. Ferner umfasst der Lasersensor eine Ablenkeinrichtung zum Ablenken des Sendesignals, wobei die Ablenkeinrichtung einen Mikrospiegel umfasst. Ferner umfasst der Lasersensor eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des von zumindest einem Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektierten Sendesignals. Ferner weist der Lasersensor einen Parabolspiegel auf, welcher in einem Strahlengang des von dem zumindest einen Objekt reflektierten Sendesignals zwischen dem zumindest einen Objekt und der Empfangseinrichtung angeordnet ist und welcher dazu ausgelegt ist, das von dem zumindest einen Objekt reflektierte Sendesignal zu der Empfangseinrichtung hin abzulenken. An inventive laser sensor for a motor vehicle comprises a transmitting device for emitting a transmission signal in the form of optical radiation. Furthermore, the laser sensor comprises a deflection device for deflecting the transmission signal, wherein the deflection device comprises a micromirror. Furthermore, the laser sensor comprises a receiving device for receiving the transmission signal reflected by at least one object in an environmental region of the motor vehicle. Furthermore, the laser sensor has a parabolic mirror which is arranged in a beam path of the transmission signal reflected by the at least one object is arranged between the at least one object and the receiving device and which is adapted to deflect the transmitted signal reflected by the at least one object to the receiving device.

Der Lasersensor dient der Verwendung für ein Kraftfahrzeug. Der Lasersensor kann eine Kraftfahrzeug-Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Lasersensors an dem Kraftfahrzeug aufweisen. Der Lasersensor kann insbesondere als Lidar-Sensor oder als Laserscanner ausgebildet sein. Mit dem Lasersensor können Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Insbesondere kann ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt mittels des Lasersensors bestimmt werden. Mit der Sendeeinrichtung des Lasersensors wird ein Sendesignal in Form von optischer Strahlung bzw. Laserstrahlung ausgesendet. Dieses ausgesendete Sendesignal wird dann von zumindest einem Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert und gelangt wieder zu der Empfangseinrichtung des Sensors zurück. Das ausgesendete Sendesignal wird mit einer Ablenkeinrichtung abgelenkt. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass das Sendesignal in Form von Laserpulsen ausgesendet wird. Somit können die Sendesignale innerhalb eines vorbestimmten Erfassungsbereichs bzw. Winkelbereichs ausgesendet werden. The laser sensor is intended for use in a motor vehicle. The laser sensor may have a motor vehicle fastening device for fastening the laser sensor to the motor vehicle. The laser sensor can be designed in particular as a lidar sensor or as a laser scanner. With the laser sensor, objects in the surrounding area of the motor vehicle can be detected. In particular, a distance between the motor vehicle and the object can be determined by means of the laser sensor. With the transmitting device of the laser sensor, a transmission signal in the form of optical radiation or laser radiation is emitted. This emitted transmission signal is then reflected by at least one object in the surrounding area of the motor vehicle and returns to the receiving device of the sensor. The transmitted transmission signal is deflected by a deflector. It can also be provided that the transmission signal is transmitted in the form of laser pulses. Thus, the transmission signals can be transmitted within a predetermined detection range or angle range.

Die Ablenkeinrichtung umfasst einen Mikrospiegel bzw. einen sogenannten MEMS-Spiegel. Dieser Mikrospiegel kann mit Hilfe eines mikrotechnischen Herstellungsverfahrens gefertigt sein. Der Mikrospiegel kann beispielsweise ein Spiegelelement aufweisen, das bezüglich zumindest einer Achse drehbar gelagert ist. Ferner kann der Mikrospiegel einen entsprechenden Aktor, beispielsweise einen elektrostatischen, einen piezoelektrischen, einen thermischen Mikroaktor oder dergleichen aufweisen, mit dem das Spiegelelement bezüglich der Drehachse verschwenkt werden kann. Das von dem zumindest einen Objekt reflektierte Sendesignal trifft vor dem Auftreffen auf die Empfangseinrichtung zunächst auf einen Parabolspiegel. Der Parabolspiegel ist also im Strahlengang des von dem Objekt reflektierten Sendesignals zwischen dem Objekt und der Empfangseinrichtung angeordnet. Mit dem Parabolspiegel kann das von dem Objekt reflektierte Sendesignal zu der Empfangseinrichtung hin abgelenkt werden. Mit Hilfe des Parabolspiegels kann die eingangs beschriebene Veränderung des Fokuspunkts zumindest teilweise ausgeglichen werden. Somit wird es beispielsweise möglich, die Empfangseinrichtung im Vergleich zu üblicherweise verwendeten Empfangseinrichtungen zu verkleinern. Durch die Verwendung des Parabolspiegels wird es auch bei einer Verkleinerung der Empfangseinrichtung möglich, das von dem Objekt reflektierte Sendesignal zuverlässig zu empfangen und somit das Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu detektieren. The deflection device comprises a micromirror or a so-called MEMS mirror. This micromirror can be manufactured using a microtechnical manufacturing process. The micromirror may, for example, comprise a mirror element which is rotatably mounted with respect to at least one axis. Furthermore, the micromirror can have a corresponding actuator, for example an electrostatic, a piezoelectric, a thermal microactuator or the like, with which the mirror element can be pivoted with respect to the axis of rotation. The transmission signal reflected by the at least one object first encounters a parabolic mirror before impinging on the receiving device. The parabolic mirror is therefore arranged in the beam path of the transmission signal reflected by the object between the object and the receiving device. With the parabolic mirror, the transmission signal reflected by the object can be deflected towards the receiving device. With the help of the parabolic mirror, the above-described change of the focal point can be at least partially compensated. Thus, it becomes possible, for example, to reduce the size of the receiving device in comparison to commonly used receiving devices. The use of the parabolic mirror makes it possible, even with a reduction of the receiving device, to reliably receive the transmitted signal reflected by the object and thus to detect the object in the surrounding area of the motor vehicle.

Bevorzugt ist der Parabolspiegel derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass das von dem zumindest einen Objekt reflektierte Sendesignal durch einen Brennpunkt des Parabolspiegels verläuft. Beispielsweise kann der Parabolspiegel eine solche Krümmung aufweisen, dass das von dem Objekt reflektierte Sendesignal durch den Brennpunkt des Parabolspiegels verläuft. Alternativ oder zusätzlich kann der Parabolspiegel derart innerhalb des Lasersensors angeordnet sein, dass das von dem zumindest einen Objekt reflektierte Sendesignal durch den Brennpunkt des Parabolspiegels verläuft. Somit kann erreicht werden, dass das von dem Objekt reflektierte Sendesignal, auch bei einer Verschiebung des Fokuspunkts, in Richtung der Erfassungseinrichtung gelenkt werden kann. Preferably, the parabolic mirror is designed and / or arranged such that the transmission signal reflected by the at least one object passes through a focal point of the parabolic mirror. For example, the parabolic mirror may have such a curvature that the transmission signal reflected by the object passes through the focal point of the parabolic mirror. Alternatively or additionally, the parabolic mirror can be arranged within the laser sensor such that the transmission signal reflected by the at least one object passes through the focal point of the parabolic mirror. It can thus be achieved that the transmission signal reflected by the object can be directed in the direction of the detection device, even when the focus point is displaced.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Parabolspiegel derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass das jeweils von einer Mehrzahl von Objekten in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektierte Sendesignal durch den Brennpunkt verläuft. Mit anderen Worten kann das ausgesendete Sendesignal von einer Mehrzahl von Objekten in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert werden. Es kann auch der Fall sein, dass zeitlich aufeinanderfolgend und gegebenenfalls in unterschiedliche Winkelbereiche Sendesignale ausgesendet werden, und somit von unterschiedlichen Objekten in dem Umgebungsbereich Sendesignale reflektiert werden. Dabei ist der Parabolspiegel derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass alle diese von den Objekten reflektierten Sendesignale im Wesentlichen durch den Brennpunkt verlaufen. Somit kann erreicht werden, dass auch für unterschiedliche Winkelbereiche bzw. Scanbereiche die von den Objekten reflektierten Sendesignale zuverlässig erfasst werden können. Damit kann weiterhin erreicht werden, dass die Objekte in dem kompletten Erfassungsbereich bzw. im Bereich des Lasersensors zuverlässig erfasst werden können. In a further embodiment, the parabolic mirror is embodied and / or arranged in such a way that the transmission signal respectively reflected by a plurality of objects in the surrounding area of the motor vehicle passes through the focal point. In other words, the transmitted transmission signal can be reflected by a plurality of objects in the surrounding area of the motor vehicle. It may also be the case that transmission signals are transmitted in chronological succession and optionally in different angular ranges, and thus transmission signals are reflected by different objects in the surrounding region. In this case, the parabolic mirror is configured and / or arranged such that all these transmission signals reflected by the objects essentially run through the focal point. It can thus be achieved that the transmitted signals reflected by the objects can be reliably detected even for different angular ranges or scan ranges. This can further be achieved that the objects can be reliably detected in the entire detection area or in the area of the laser sensor.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Parabolspiegel jeweils die von der Mehrzahl von Objekten reflektierten Sendesignale derart abgelenkt, dass diese im Wesentlichen parallel von dem Parabolspiegel in Richtung der Empfangseinrichtung verlaufen. Der Parabolspiegel ist insbesondere so ausgebildet, dass eine sphärische Welle, die mit einer Punktquelle, die in dem Brennpunkt angeordnet ist, erzeugt wird, als ebene Wellenausbreitung als kollimierter Strahl entlang einer Achse reflektiert wird. Somit kann insbesondere erreicht werden, dass die von dem Parabolspiegel abgelenkten und zuvor von den jeweiligen Objekten reflektierten Sendesignale parallel auf die Erfassungseinrichtung treffen. Somit kann zuverlässig erreicht werden, dass die jeweiligen Strahlen auf die jeweiligen Photodioden der Empfangseinrichtung treffen und mit diesen erfasst werden. Furthermore, it is advantageous if the parabolic mirror in each case deflects the transmitted signals reflected by the plurality of objects in such a way that they extend substantially parallel from the parabolic mirror in the direction of the receiving device. Specifically, the parabolic mirror is designed so that a spherical wave generated with a point source located at the focal point is reflected as plane wave propagation as a collimated beam along an axis. Thus, in particular, it can be achieved that the transmission signals deflected by the parabolic mirror and previously reflected by the respective objects impinge in parallel on the detection device. Thus it can be reliably achieved that the respective beams meet the respective photodiodes of the receiving device and are detected with these.

In einer Ausführungsform ist in einem Strahlengang des von dem zumindest einen Objekt reflektierten und von dem Parabolspiegel abgelenkten Sendesignals eine Linse angeordnet. Die von dem Parabolspiegel abgelenkten Sendesignale, die im Wesentlichen parallel verlaufen, können mit einer entsprechenden Linse gebündelt werden. Somit kann eine Fläche der Empfangseinrichtung verkleinert werden bzw. eine Anzahl von Photodioden der Empfangseinrichtung reduziert werden. Somit kann eine Bauraum sparende und kostengünstige Empfangseinrichtung bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform umfasst die Empfangseinrichtung zumindest eine Avalanche-Photodiode. Eine solche Avalanche-Photodiode kann auch als Lagunenphotodiode bezeichnet werden. Diese Avalanche-Photodioden nutzen den inneren photoelektrischen Effekt zur Ladungsträgererzeugung und den Lawinendurchbruch- bzw. Avalanche-Effekt zur internen Verstärkung. Somit kann das von dem Objekt reflektierte Sendesignal zuverlässig detektiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Erfassungseinrichtung eine einzige Avalanche-Photodiode. Somit kann eine kostengünstige Erfassungseinrichtung bereitgestellt werden. In one embodiment, a lens is arranged in a beam path of the transmission signal reflected by the at least one object and deflected by the parabolic mirror. The transmitted signals deflected by the parabolic mirror, which run substantially parallel, can be bundled with a corresponding lens. Thus, an area of the receiving device can be reduced or a number of photodiodes of the receiving device can be reduced. Thus, a space-saving and cost-effective receiving device can be provided. In one embodiment, the receiving device comprises at least one avalanche photodiode. Such an avalanche photodiode may also be referred to as a lagoon photodiode. These avalanche photodiodes utilize the internal photoelectric effect to create carriers and the avalanche effect for internal amplification. Thus, the transmission signal reflected from the object can be reliably detected. In a preferred embodiment, the detection device comprises a single avalanche photodiode. Thus, a low-cost detection device can be provided.

Bevorzugt umfasst die Ablenkeinrichtung ein Spiegelelement, welches um eine Achse verschwenkbar ist. Insbesondere ist das Spiegelelement um nur eine einzige Achse verschwenkbar gelagert. Beispielsweise kann das Spiegelelement in der bestimmungsgemäßen Einbaulage des Lasersensors um die horizontale Achse verschwenkbar sein. Somit kann eine kostengünstige Ablenkeinrichtung bereitgestellt werden. Preferably, the deflection device comprises a mirror element, which is pivotable about an axis. In particular, the mirror element is mounted pivotable about only a single axis. For example, the mirror element can be pivotable in the intended installation position of the laser sensor about the horizontal axis. Thus, a low cost baffle can be provided.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Lasersensor einen Kollimator, welcher in dem Strahlengang des Sendesignals zwischen der Sendeeinrichtung und der Ablenkeinrichtung angeordnet ist. Der Kollimator dient insbesondere zur Erzeugung eines parallelen Strahlenverlaufs. Somit kann beispielsweise aus dem ausgesendeten Sendesignal ein paralleles Lichtbündel gebündelt werden, welches dann auf die Ablenkeinrichtung trifft. Mit der Ablenkeinrichtung bzw. dem Mikrospiegel kann dann dieses parallele Lichtbündel abgelenkt werden. Somit kann erreicht werden, dass parallele Lichtbündel bzw. das Sendesignal zuverlässig von der Ablenkeinrichtung bzw. dem Mikrospiegel abgelenkt werden kann und somit innerhalb des Erfassungsbereichs zu den Objekten in dem Umgebungsbereich übertragen werden kann. In a further embodiment, the laser sensor comprises a collimator, which is arranged in the beam path of the transmission signal between the transmitting device and the deflection device. The collimator is used in particular for generating a parallel beam path. Thus, for example, from the emitted transmission signal a parallel light beam can be bundled, which then strikes the deflection device. With the deflection device or the micromirror, this parallel light beam can then be deflected. It can thus be achieved that parallel light bundles or the transmission signal can be reliably deflected by the deflection device or the micromirror, and thus can be transmitted within the detection area to the objects in the surrounding area.

Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst einen erfindungsgemäßen Lasersensor. Beispielsweise kann mit dem Lasersensor ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Objekt bzw. Hindernis in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise als Abstandsregeltempomat oder dergleichen ausgebildet sein. An inventive driver assistance system for a motor vehicle comprises a laser sensor according to the invention. For example, a distance between the motor vehicle and an object or obstacle in the surrounding area of the motor vehicle can be detected with the laser sensor. The driver assistance system can be designed, for example, as a proximity control or the like.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. A motor vehicle according to the invention comprises a driver assistance system according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as a passenger car.

Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Lasersensor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug. The preferred embodiments presented with reference to the laser sensor according to the invention and their advantages apply correspondingly to the driver assistance system according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die 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 in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the frame to leave the invention. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which thus do not have all the features of an originally formulated independent claim.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen: Showing:

1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einem Lasersensor aufweist; 1 a motor vehicle according to an embodiment of the present invention, which has a driver assistance system with a laser sensor;

2 eine schematische Darstellung einer Sendeeinrichtung und einer Ablenkeinrichtung des Lasersensors; und 2 a schematic representation of a transmitting device and a deflection of the laser sensor; and

3 eine schematische Darstellung des Lasersensors, der die Ablenkeinrichtung, einen Parabolspiegel und eine Empfangseinrichtung umfasst. 3 a schematic representation of the laser sensor comprising the deflection device, a parabolic mirror and a receiving device.

In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in einem Umgebungsbereich 4 des Kraftfahrzeugs 1 befindet, erfasst werden. Insbesondere kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 3 bestimmt werden. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. The car 1 is formed in the present embodiment as a passenger car. The car 1 includes a driver assistance system 2 , With the driver assistance system 2 can for example be an object 3 , which is located in a surrounding area 4 of the motor vehicle 1 is to be detected. In particular, by means of the driver assistance system 2 a distance between the motor vehicle 1 and the object 3 be determined.

Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst einen Lasersensor 5. Der Lasersensor 5 kann als Lidar-Sensor oder als Laserscanner ausgebildet sein. Der Lasersensor 5 umfasst eine Sendeeinheit 6, mit der ein Sendesignal 8 in Form eines optischen Signals bzw. in Form von Laserlicht ausgesendet werden kann. Die Sendeeinheit 6 kann beispielsweise eine Laserdiode umfassen. Mit der Sendeeinheit 6 können die Sendesignale 8 innerhalb eines vorbestimmten Erfassungsbereichs E bzw. innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs ausgesendet werden. Beispielsweise können die Sendesignale 8 in einem vorbestimmten horizontalen Winkelbereich ausgesendet werden. The driver assistance system 2 includes a laser sensor 5 , The laser sensor 5 can be designed as a lidar sensor or as a laser scanner. The laser sensor 5 includes a transmitting unit 6 with which a transmission signal 8th can be emitted in the form of an optical signal or in the form of laser light. The transmitting unit 6 may include, for example, a laser diode. With the transmitting unit 6 can the transmission signals 8th within a predetermined detection range E or within a predetermined angular range. For example, the transmission signals 8th be emitted in a predetermined horizontal angle range.

Darüber hinaus umfasst der Lasersensor 5 eine Empfangseinheit 7, die beispielsweise eine Photodiode 11 umfassen kann (siehe 2). Mit der Empfangseinrichtung 7 kann das von dem Objekt 3 reflektierte Sendesignal 8 als Empfangssignal 9 empfangen werden. Ferner kann der Lasersensor 5 eine Recheneinheit umfassen, die beispielsweise durch eine Mikrocontroller oder einen digitalen Signalprozessor gebildet sein kann. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 10, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Die Steuereinrichtung 10 ist zur Datenübertragung mit dem Lasersensor 5 verbunden. Die Datenübertragung kann über einen Datenbus des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen. In addition, the laser sensor includes 5 a receiving unit 7 , for example, a photodiode 11 may include (see 2 ). With the receiving device 7 can that be from the object 3 reflected transmission signal 8th as a received signal 9 be received. Furthermore, the laser sensor 5 comprise a computing unit, which may be formed for example by a microcontroller or a digital signal processor. The driver assistance system 2 further comprises a control device 10 , for example, by an electronic control unit of the motor vehicle 1 can be formed. The control device 10 is for data transmission with the laser sensor 5 connected. The data transmission can via a data bus of the motor vehicle 1 respectively.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Sendeeinrichtung 6 und einer Ablenkeinrichtung 13 des Lasersensors 5. Vorliegend ist zu erkennen, dass die Sendeeinrichtung 6 die Laserdiode 11 umfasst. Mit der Laserdiode 11 kann das Sendesignal 8 in Form eines Laserstrahls ausgesendet werden. Darüber hinaus ist ein Kollimator 12 vorgesehen, mit dem das ausgesendete Sendesignal 8 in ein im Wesentlichen paralleles Strahlbündel gewandelt werden kann. Dieses parallele Strahlbündel trifft dann auf eine Ablenkeinrichtung 13. Die Ablenkeinrichtung 13 ist als Mikrospiegel bzw. MEMS-Spiegel ausgebildet. Die Ablenkeinrichtung 13 umfasst eine hier nicht näher dargestellte Spiegelfläche, die beispielsweise mit einem entsprechenden Aktor verschwenkt werden kann. Insbesondere kann die Spiegelfläche bzw. das Spiegelelement um eine Achse, insbesondere die horizontale Achse, verschwenkt werden. Dies ist vorliegend beispielhaft durch den Pfeil 14 verdeutlicht. 2 shows a schematic representation of the transmitting device 6 and a deflector 13 of the laser sensor 5 , In the present case, it can be seen that the transmitting device 6 the laser diode 11 includes. With the laser diode 11 can the transmission signal 8th be emitted in the form of a laser beam. In addition, is a collimator 12 provided with the emitted transmission signal 8th can be converted into a substantially parallel beam. This parallel beam then hits a deflector 13 , The deflection device 13 is designed as a micromirror or MEMS mirror. The deflection device 13 includes a mirror surface, not shown here, which can be pivoted, for example, with a corresponding actuator. In particular, the mirror surface or the mirror element can be pivoted about an axis, in particular the horizontal axis. This is exemplified by the arrow 14 clarified.

Durch die Verschwenkung bzw. Drehung des Spiegelelements können zu unterschiedlichen Zeitpunkten Sendesignale in dem Erfassungsbereich E bzw. dem Umgebungsbereich 4 des Kraftfahrzeugs 1 ausgesendet werden. Beispielsweise kann zu einem ersten Zeitpunkt das erste Sendesignal 8a ausgesendet werden, welches auf ein Objekt 3a trifft. Zu einem späteren Zeitpunkt kann das zweite Sendesignal 8b ausgesendet werden, welches auf das Objekt 3b trifft. Schließlich kann zu einem späteren Zeitpunkt das Sendesignal 8c ausgesendet werden, welches auf das Objekt 3c trifft. Die Winkel α zwischen der Richtung des ersten Sendesignals 8a und der Richtung des zweiten Sendesignals 8b sowie ein Winkel α zwischen der Richtung des zweiten Sendesignals 8b und einer Richtung des dritten Sendesignals 8c kann jeweils 72,5° betragen. Due to the pivoting or rotation of the mirror element, transmission signals can be transmitted at different times in the detection area E or the surrounding area 4 of the motor vehicle 1 to be sent out. For example, at a first time the first transmission signal 8a which are sent to an object 3a meets. At a later time, the second transmission signal 8b to be sent out, which is on the object 3b meets. Finally, at a later time the transmission signal 8c to be sent out, which is on the object 3c meets. The angles α between the direction of the first transmission signal 8a and the direction of the second transmission signal 8b and an angle α between the direction of the second transmission signal 8b and a direction of the third transmission signal 8c can each be 72.5 °.

3 zeigt eine schematische Darstellung des Lasersensors 5. Vorliegend ist – wie in Zusammenhang mit 2 erläutert – die Ablenkeinrichtung 13 dargestellt, mit der die Sendesignale 8a, 8b und 8c ausgesendet werden, welche auf die Objekte 3a, 3b und 3c treffen. Von dem ersten Objekt 3a wird das erste Sendesignal 8a als erstes Empfangssignal 9a reflektiert. Von dem zweiten Objekt 3b wird das zweite Sendesignal 8b als zweites Empfangssignal 9b reflektiert. Schließlich wird von dem dritten Objekt 3c das dritte Sendesignal 8c als drittes Empfangssignal 9c reflektiert. 3 shows a schematic representation of the laser sensor 5 , Present is - as related to 2 explains - the deflection 13 represented, with which the transmission signals 8a . 8b and 8c to be sent out, pointing to the objects 3a . 3b and 3c to meet. From the first object 3a becomes the first transmission signal 8a as the first received signal 9a reflected. From the second object 3b becomes the second transmission signal 8b as a second received signal 9b reflected. Finally, from the third object 3c the third transmission signal 8c as the third received signal 9c reflected.

Der Lasersensor 5 umfasst ferner einen Parabolspiegel 16. Dabei ist der Parabolspiegel 16 derart angeordnet bzw. geformt, dass das erste Empfangssignal 9a, das zweite Empfangssignal 9b und das dritte Empfangssignal 9c alle durch einen Brennpunkt 15 des Parabolspiegels 16 verlaufen. Somit kann erreicht werden, dass die von dem Parabolspiegel 16 abgelenkten Empfangssignale 9a, 9b, 9c im Wesentlichen parallel in Richtung der Empfangseinrichtung 7 verlaufen. Die im Wesentlichen parallel verlaufenden Strahlen werden mittels einer Linse 17 gebündelt und treffen dann auf zumindest eine Avalanche-Photodiode 18. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Empfangssignale 9a, 9b, 9c mittels des Parabolspiegels 16 auch bei einer Verschiebung eines Fokuspunkts in Richtung der Empfangseinrichtung 7 bzw. der zumindest einen Avalanche-Photodiode 18 gelenkt werden. Mittels der Linse 17 können die Lichtstrahlen zudem gebündelt werden. Somit kann die Erfassungseinrichtung 7 besonders Bauraum sparend ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Erfassungseinrichtung 7 nur eine einzige Avalanche-Diode 18 aufweisen. The laser sensor 5 further includes a parabolic mirror 16 , Here is the parabolic mirror 16 arranged or shaped such that the first received signal 9a , the second received signal 9b and the third received signal 9c all through one focus 15 of the parabolic mirror 16 run. Thus it can be achieved that of the parabolic mirror 16 deflected received signals 9a . 9b . 9c essentially parallel to the receiving device 7 run. The substantially parallel rays are by means of a lens 17 bundled and then meet at least one avalanche photodiode 18 , In this way it can be achieved that the received signals 9a . 9b . 9c by means of the parabolic mirror 16 even with a shift of a focal point in the direction of the receiving device 7 or the at least one avalanche photodiode 18 be steered. By means of the lens 17 In addition, the light rays can be bundled. Thus, the detection device 7 be designed to save space especially. Preferably, the detector 7 only a single avalanche diode 18 exhibit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10160019 A1 [0005]
EP 2221683 A1 [0006]

Claims

Laser sensor ( 5 ) for a motor vehicle ( 1 ), with a transmitting device ( 6 ) for transmitting a transmission signal ( 8th ) in the form of optical radiation, with a deflection device ( 13 ) for deflecting the transmission signal ( 8th . 8a . 8b . 8c ), wherein the deflection device ( 13 ) comprises a micromirror, and with a receiving device ( 7 ) for receiving the at least one object ( 3 . 3a . 3b . 3c ) in a surrounding area ( 4 ) of the motor vehicle ( 1 ) reflected transmission signal ( 9 . 9a . 9b . 9c ), characterized in that the laser sensor ( 5 ) a parabolic mirror ( 16 ), which in a beam path of the at least one object ( 3 . 3a . 3b . 3c ) reflected transmission signal ( 9 . 9a . 9b . 9c ) between the at least one object ( 3 . 3a . 3b . 3c ) and the receiving device ( 7 ) is arranged and which is adapted to that of the at least object ( 3 . 3a . 3b . 3c ) reflected transmission signal ( 9 . 9a . 9b . 9c ) to the receiving device ( 7 ) to distract.

Laser sensor ( 5 ) according to claim 1, characterized in that the parabolic mirror ( 16 ) is designed and / or arranged in such a way that that of the at least one object ( 3 . 3a . 3b . 3c ) reflected transmission signal ( 9 . 9a . 9b . 9c ) by a focal point ( 15 ) of the parabolic mirror ( 16 ) runs.

Laser sensor ( 5 ) according to claim 2, characterized in that the parabolic mirror ( 16 ) is formed and / or arranged such that each of a plurality of objects ( 3 . 3a . 3b . 3c ) in the environment area ( 4 ) reflected transmission signal ( 9 . 9a . 9b . 9c ) through the focal point ( 15 ) runs.

Laser sensor ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the parabolic mirror ( 16 ) each of the plurality of objects ( 3 . 3a . 3b . 3c ) reflected transmission signals ( 9 . 9a . 9b . 9c ) deflected so that they are substantially parallel to the parabolic mirror ( 16 ) in the direction of the receiving device ( 7 ).

Laser sensor ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in a beam path of the at least object ( 3 . 3a . 3b . 3c ) and from the parabolic mirror ( 16 ) deflected transmission signal ( 9 . 9a . 9b . 9c ) a lens ( 17 ) is arranged.

Laser sensor ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving device ( 7 ) at least one avalanche photodiode ( 18 ).

Laser sensor ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection device ( 13 ) comprises a mirror element which is pivotable about an axis.

Laser sensor ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser sensor ( 5 ) a collimator ( 12 ), which in the beam path of the transmission signal ( 8th . 8a . 8b . 8c ) between the transmitting device ( 6 ) and the deflection device ( 13 ) is arranged.

Driver assistance system ( 2 ) for a motor vehicle ( 1 ) with a laser sensor ( 5 ) according to any one of the preceding claims.

Motor vehicle ( 1 ) with a driver assistance system ( 2 ) according to claim 9.