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Die Erfindung betrifft eine LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereiches mit mindestens zwei zeitlich nacheinander erzeugten Strahlen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer LIDAR-Vorrichtung.
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Stand der Technik
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Für autonome und teilautonome Fahrzeug sind LIDAR (Light detection and ranging) -Vorrichtungen beispielsweise für die Bestimmung von Abständen oder Bewegungsrichtungen von Objekten von essentieller Bedeutung. Dabei ist insbesondere entscheidend, dass eine LIDAR-Vorrichtung nicht durch die Einstrahlung von Fremdlicht zum Beispiel anderer oder baugleicher LIDAR-Vorrichtungen beeinflusst werden kann. Hierdurch können beispielsweise fehlerhafte Signale oder Geisterobjekte detektiert werden. Ein weiteres Problem von LIDAR-Vorrichtungen stellen gezielte Einstrahlungen von Laserlicht beispielsweise durch Laserpointer oder andere Blendattacken dar, wodurch neben einer fehlerhaften Signaldetektierung ein Aussetzten der LIDAR-Vorrichtung provoziert werden kann. Aus der
DE 10 2013 219 344 A1 ist eine LIDAR-Vorrichtung bekannt, bei der mehrere Strahlenquellen mit jeweils einem separaten Polarisationsfilter versehen sind, welche eine unterschiedliche Polarisationsrichtung aufweisen. Die unterschiedlichen Strahlenquellen strahlen in einem Puls-Pause-Muster Laserstrahlen mit einer jeweils konstanten Polarisierung aus. Für jede der unterschiedlichen Polarisierungen der Strahlen ist dabei eine separate Strahlenquelle und ein separater Polarisationsfilter mit zu den anderen Polarisationsfiltern unterschiedlicher Ausrichtung notwendig.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren und eine LIDAR-Vorrichtung mit einer hohen Sicherheit gegenüber der Einwirkung von Fremdlicht und Blendattacken vorzuschlagen und gleichzeitig technisch einfach und kompakt aufgebaut ist.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereiches mit mindestens zwei zeitlich nacheinander erzeugten Strahlen bereitgestellt. Die LIDAR-Vorrichtung weist mindestens eine Strahlenquelle zum Erzeugen und zum Emittieren der mindestens zwei Strahlen in einem Puls-Pause-Muster in Richtung des Abtastbereiches auf. An einem Objekt reflektierte und/oder gestreute Strahlen können durch mindestens einen Detektor der Vorrichtung empfangen werden. Erfindungsgemäß sind die mindestens zwei erzeugten Strahlen durch einen Polarisationskodierer unterschiedlich polarisierbar, wobei der mindestens eine Detektor einen Polarisationsanalysator aufweist, der die reflektierten bzw. gestreuten Strahlen mit einer definierten Polarisationsabfolge abgleicht. Bei einer Übereinstimmung der Polarisationsabfolge der mindestens zwei reflektierten bzw. gestreuten Strahlen mit der durch den Polarisationskodierer definierten Polarisationsabfolge sind die mindestens zwei reflektierten bzw. gestreuten Strahlen zum Detektieren transmittierbar.
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Durch die LIDAR-Vorrichtung werden hierbei mindestens zwei Strahlen pulsförmig erzeugt und bilden somit ein definiertes Puls-Pause-Muster. Mindestens zwei erzeugte Strahlen mit mindestens einer Pause zwischen den Strahlen können hierbei ein Pulsmuster bilden. Jedem erzeugten Strahl bzw. Strahlenpuls des Pulsmusters wird durch den Polarisationskodierer eine definierte Polarisationsrichtung zugewiesen. Insbesondere wird jeder Strahl mit einer spezifischen Polarisationsrichtung durch den Polarisationskodierer polarisiert. Derart kodierte erzeugte Strahlen können anschließend über den Spiegel in den Abtastbereich abgestrahlt werden. Die erzeugten Strahlen können direkt oder beispielsweise über einen Spiegel in Richtung des Abtastbereiches abgelenkt und emittiert werden. Bei einem sogenannten Makroscanner befinden sich Sender von Lichtstrahlen und Empfänger von Lichtstrahlen auf einer rotierenden Einheit, einem Rotor, ein Stator umgibt diesen Rotor. Bei einem sogenannten Flash-LIDAR oder einem Solid-State-LIDAR können die erzeugten Strahlen direkt in den Abtastbereich emittiert werden. Bei den sogenannten scannenden LIDAR-Vorrichtungen ist ein zusätzlicher Macro- bzw. Microspiegel angeordnet, welcher die erzeugten Strahlen ablenken kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Spiegel auch die reflektierten bzw. gestreuten Strahlen auf einen Detektor lenken, sofern der Detektor auf einem Stator angeordnet ist. Der Spiegel kann beispielsweise ein vertikal verschwenkbarer Spiegel sein, der auf einem Rotor angeordnet ist. Der Rotor kann denn Spiegel zusätzlich horizontal drehen bzw. schwenken. Somit können die erzeugten Strahlen entlang eines horizontalen Abtastwinkels und entlang eines vertikalen Abtastwinkels abgelenkt bzw. aus der LIDAR-Vorrichtung emittiert werden. Der Spiegel kann alternativ auch auf dem Stator angeordnet und auslenkbar bzw. schwenkbar ausgeführt sein. Der horizontale Abtastwinkel und der vertikale Abtastwinkel bilden den Abtastbereich. Sofern Objekte oder Hindernisse im Abtastbereich angeordnet sind, werden die erzeugten Strahlen an den Objekten bzw. Hindernisse reflektiert oder gestreut und werden zu reflektierten Strahlen. Der Einfachheit halber können die „reflektierten Strahlen“ sowohl reflektiert als auch gestreut sein. Die reflektierten Strahlen behalten hierbei zumindest teilweise ihre ursprüngliche spezifische Polarisationsrichtung und können von der LIDAR-Vorrichtung durch entsprechende Empfangsoptik oder direkt durch mindestens einen Detektor empfangen werden. Der Detektor weist einen Polarisationsanalysator auf, der vor einer Detektorfläche angeordnet ist. Der Polarisationsanalysator kann hierbei auch als ein separates Bauteil dem Detektor vorgeschaltet sein. Die reflektierten Strahlen treffen zuerst auf den Polarisationsanalysator bevor sie eine Detektorfläche des Detektors erreichen. Der Polarisationsanalysator und/oder der Polarisationskodierer können als eine Pockelszelle ausgeführt sein. Der Polarisationsanalysator kann mit dem Polarisationskodierer vernetzt sein. Hierdurch kann der Polarisationsanalysator die zugewiesenen spezifischen Polarisationsrichtungen der jeweiligen Strahlen bereits bei ihrer Zuweisung erfahren und einen Empfang der reflektierten Strahlen mit der entsprechenden Kodierung abwarten. Der Polarisationsanalysator ist derart ausgelegt, dass nur reflektierte Strahlen mit der spezifischen Polarisierung bzw. Kodierung zum Detektor bzw. zu der Detektorfläche zum Detektieren durchgelassen werden. Der Polarisationskodierer kodiert somit die erzeugten Strahlen mit einer bestimmten Polarisationsrichtung oder mehrere erzeugte Strahlen mit einer Abfolge von unterschiedlichen oder gleichen Polarisationsrichtungen. Hierdurch kann verhindert werden, dass Einstrahlungen auf den Detektor aus anderen Quellen als die Strahlenquelle der LIDAR-Vorrichtung, bei der Detektierung und Auswertung berücksichtigt werden. Durch den Polarisationskodierer und den Polarisationsanalysator kann die LIDAR-Vorrichtung sicherer und weniger fehleranfällig ausgeführt sein. Gegenüber konventionellen LIDAR-Vorrichtungen wird hierbei eine technische Komplexität der Vorrichtung nur geringfügig erhöht.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung verändert der Polarisationskodierer die Polarisationsvektoren der mindestens zwei erzeugten Strahlen schrittweise. Der Polarisationskodierer kann hierfür die Pausen zwischen den pulsförmig erzeugten Strahlen nutzen um eine definierte spezifische Polarisation für einen nächsten zu erzeugenden Strahl einzustellen. Als Polarisation kann insbesondere eine lineare Polarisation mit einem Winkel verwendet werden. Der Winkel gibt dabei die Polarisationsrichtung an. Somit kann schrittweise ein Winkel der linearen Polarisation verändert oder angepasst werden. Bei mehreren aufeinanderfolgenden Strahlen können einige Strahlen auch eine gleiche Polarisation bzw. Polarisationsrichtung aufweisen. Alternativ können einzelne oder mehrere Strahlen auch zirkular oder elliptisch polarisiert sein.
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Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der LIDAR-Vorrichtung verändert der Polarisationskodierer die Polarisationsvektoren der mindestens zwei erzeugten Strahlen kontinuierlich. Hierdurch kann der Polarisationskodierer mit einer konstanten oder einer veränderlichen Rate einen Winkel der linearen Polarisation variieren und die erzeugten Strahlen spezifisch kodieren bzw. mit einer spezifischen Polarisationsrichtung versehen. Vorteilhaft ist hierbei auch, dass eine Vernetzung des Polarisationskodierers mit dem Polarisationsanalysator entfallen kann, wenn die Rate bzw. die Geschwindigkeit bekannt ist, mit der die Polarisationsrichtung sich verändert. Variable Geschwindigkeiten können beispielsweise durch Algorithmen definiert sein und in dem Polarisationsanalysator hinterlegt sein, sodass die Kodierung der reflektierten Strahlen zuverlässig identifiziert werden kann.
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Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der LIDAR-Vorrichtung weist der Polarisationskodierer einen Polarisationsrotierer auf. Bevorzugterweise kann der Polarisationskodierer eine rotierbare Wellenplatte sein. Hierdurch können erzeugte Strahlen abhängig von einer Ausrichtung des Polarisationsrotierer polarisiert und somit kodiert werden. Der Polarisationsrotierer kann beispielsweise eine Halbwellenplatte sein. Der Polarisationsrotierer kann mit konstanten Geschwindigkeiten, mit variierbaren Geschwindigkeiten oder schrittweise entsprechend einer Pulsfrequenz der Strahlenquelle rotiert werden. Vorzugsweise weist der Polarisationskodierer hierfür einen Antrieb wie beispielsweise einen Schrittmotor auf. Die Ausrichtung des Polarisationsrotierers kann beispielsweise über einen Sensor registriert und über eine Steuereinheit an den Polarisationsanalysator übermittelt werden. Über den Sensor können auch definierte Polarisationswinkel eingestellt werden. Der Polarisationsfilter kann alternativ zum eigenen Antrieb auch auf dem Rotor der LIDAR-Vorrichtung angeordnet sein oder direkt oder indirekt über den Rotor antreibbar sein.
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Alternativ kann der Polarisationskodierer auch ein rotierbarer Polarisationsfilter sein. Dieser filtert aus dem eingestrahlten Licht die gewünschte Polarisation durch seine Ausrichtung. Die Vorgehensweise ist analog zu dem Polarisationsrotierer.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung taktet die Strahlenquelle die Dauer der Pausen und Pulse gleichlang oder von unterschiedlicher Dauer. Zusätzlich zu der Kodierung der erzeugten Strahlen mit einer definierten Abfolge an Polarisationsrichtungen der jeweiligen Strahlenpulse kann auch eine Dauer der Pulse und die zwischen den Pulsen vorhandenen Pausen für eine Kodierung verwendet werden. Somit kann die Pulsfrequenz der Strahlenquelle konstant gehalten oder variiert werden. Beispielsweise können unterschiedliche Pausen innerhalb eines Pulsmusters zwischen den erzeugten Strahlen realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich können die zeitlichen Dauer der erzeugten Strahlenpulse innerhalb eines Pulsmusters variiert werden.
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Beispielsweise können die erzeugten Strahlen zeitlich länger sein als die Pausen zwischen den erzeugten Strahlen und/oder umgekehrt. Es können auch mehrere Strahlenpulse zeitlich gleich lang sein und von einem oder mehreren zeitlich unterschiedlich langen Strahlenpulsen gefolgt sein.
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Gemäß eines weiten Ausführungsbeispiels der LIDAR-Vorrichtung ist dem Polarisationsanalysator ein polarisierender Strahlteiler nachgeschaltet, der den mindestens einen reflektierten Strahl in unterschiedliche Polarisationsbestandteile teilt und auf separate Detektoren lenkt. Hierbei kann zusätzlich zum Polarisationsanalysator ein polarisierender Strahlteiler zwischen dem Polarisationsanalysator und dem Detektor angeordnet sein. Der polarisierende Strahlteiler kann die reflektierten Strahlen beispielsweise in ihre vertikalen und horizontalen Polarisationsbestandteile aufteilen und auf beispielsweise zwei Detektoren zum Detektieren leiten. Hierbei kann insbesondere anhand unterschiedlicher detektierter Intensitäten der jeweiligen Polarisationsbestandteile die Kodierung eines beliebigen Pulsmusters rekonstruiert und geprüft werden.
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Nach einem weiten Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung ist der Analysator ein polarisierender Strahlteiler. Hierdurch kann ein separater Polarisationsanalysator bzw. Polarisationsdekodierer komplett entfallen, da der polarisierende Strahlteiler mit zumindest zwei Detektoren ebenfalls die Aufgabe des Polarisationsanalysators übernehmen kann.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereiches mit mindestens einem Strahl bereitgestellt. Die mindestens zwei erzeugten Strahlen werden hierbei in Form eines Pulsmusters erzeugt und entlang eines horizontalen Abtastwinkels und entlang eines vertikalen Abtastwinkels abgelenkt. Erfindungsgemäß wird den mindestens zwei erzeugten Strahlen bzw. Pulsen eine unterschiedliche oder gleiche spezifische Polarisationsrichtung zugewiesen, wobei mindestens ein an einem Objekt reflektierter Puls mit der spezifischen Polarisationsrichtung von einem Polarisationsanalysator auf mindestens einen Detektor gelenkt wird Hierdurch wird aus mindestens zwei pulsförmig erzeugten Strahlen ein Pulsmuster erstellt, wobei jedem Puls eine definierte spezifische Polarisationsrichtung zugewiesen wird. Über eine definierte Abfolge von erzeugten Strahlen mit einer überlagerten Abfolge von unterschiedlichen und/oder gleichen Polarisationsrichtungen kann eine Kodierung durch den Polarisationskodierer in Kombination mit der Strahlenquelle realisiert werden, die über den Polarisationsanalysator erkannt werden kann. Insbesondere kann hierdurch eine Störung eines Betriebes der LIDAR-Vorrichtung durch Fremdlicht bzw. Störreflexe verhindert werden. Es werden nur die erzeugten und mit der spezifischen Kodierung versehenen Pulsmuster detektiert bzw. bei der Detektion berücksichtigt. Des Weiteren können durch eine derartige Kodierung und Dekodierung der erzeugten und reflektierten Strahlen sogenannte LIDAR-Hacks verhindert werden und eine Betriebssicherheit der LIDAR-Vorrichtung erhöht werden.
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Nach einem Ausführungsbeispiel des Verfahren wird mehreren aufeinander folgenden Pulsen eine gleiche Polarisationsrichtung zugewiesen wird, bevor durch den Polarisationskodierer die spezifische Polarisationsrichtung verändert wird. Hierdurch kann das Pulsmuster durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Möglichkeiten kodiert werden. Neben einer Kodierung der jeweiligen Strahlenpulse durch jeweils unterschiedliche Polarisationsrichtungen, können mehrere aufeinanderfolgende Strahlenpulse auch eine gleiche Polarisationsrichtung aufweisen. Des Weiteren sind Kombinationen aus Abfolgen von gleichen Polarisationsrichtungen mit variierten Polarisationsrichtungen möglich. So können auch mehrere LIDAR-Vorrichtungen gleicher Bauart störungsfrei nebeneinander funktionieren.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
- 4a, 4b Beispiele für erzeugte und kodierte Pulsmuster und
- 5a, 5b empfangene Intensitätsverteilung der LIDAR-Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung 1 zum Abtasten eines Abtastbereiches mit mindestens zwei zeitlich nacheinander erzeugten Strahlen 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die LIDAR-Vorrichtung 1 weist eine Strahlenquelle 4 auf, die beispielsweise ein Infrarotlaser 4 ist. Die Strahlenquelle 4 erzeugt Strahlen 2 bzw. Laserstrahlen 2 in Form von Pulsen 2. Insbesondere erzeugt die Strahlenquelle mindestens zwei aufeinander folgende Strahlen 2, die zusammen ein Pulsmuster bilden. Bei dem Pulsmuster handelt es sich insbesondere um ein Puls-Pause-Muster, da auf jeden erzeugten Strahl 2 bzw. Puls 2 eine Pause folgt. Die erzeugten Strahlen 2 passieren nach dem Erzeugen einen Polarisationskodierer 6. Der Polarisationskodierer 6 besteht insbesondere aus einem linearen Polarisationsrotierer und einer entsprechenden Ansteuerung bzw. Auswertelogik. Somit kann der Polarisationsrotierer unterschiedlich gedreht werden und somit zu dem Puls-Pause-Muster eine zusätzliche Kodierung in Form einer für jeden Puls 2 individuellen Polarisierung erzeugen. Die kodierten Strahlen 8 können anschließend von einem schwenkbaren Spiegel 10 entlang eines vertikalen Abtastwinkels und eines horizontalen Abtastwinkels kontrolliert abgelenkt werden und somit einen Abtastbereich belichten bzw. abtasten. Alternativ kann anstatt eines beweglichen Spiegels 10 auch eine rotierbare oder schwenkbare Strahlenquelle 4 mit einem vor der Strahlenquelle 4 angeordneten Polarisationskodierer 6 zum Abtasten eines Abtastbereiches verwendet werden. Beispielsweise kann die Strahlenquelle 4 und der Polarisationskodierer 6 auf einem Rotor angeordnet sein. Sofern sich ein Objekt 12 im Abtastbereich befindet, können die erzeugten und kodierten Strahlen 8 von diesem Objekt 12 zumindest teilweise reflektiert werden. Die Kodierung bleibt hierbei ebenfalls zumindest teilweise erhalten. Die erzeugten und kodierten Strahlen 8 werden durch die Reflektion an dem Objekt 12 zu reflektierten Strahlen 14.
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Die reflektierten Strahlen 14 können von einem Polarisationsanalysator 16 empfangen werden. Der Polarisationsanalysator 16 ist dem Detektor 18 vorgeschaltet und ist mit dem Polarisationskodierer 6 über Datenleitungen 20 vernetzt. Somit ist dem Polarisationsanalysator 16 die zuletzt von dem Polarisationskodierer 6 zugewiesene Kodierung des erzeugten Pulsmusters bekannt. Der Polarisationsanalysator 16 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel ein rotierbarer, linearer Polarisationsfilter, der entsprechend der vorgegebenen Kodierung durch den Polarisationskodierer 6 eingestellt bzw. gedreht werden kann um die reflektierten Strahlen 14 transmittieren zu können. Sofern die Kodierung der reflektierten Strahlen 14 mit der spezifischen Kodierung des Polarisationskodierers 6 übereinstimmt kann der reflektierte Strahl 14 den Polarisationsanalysators 16 in Richtung des Detektors 18 möglichst ungehindert passieren. Hierdurch kann Streulicht 22 oder unerwünschte äußere Einstrahlungen 22 von dem Polarisationsanalysator 16 blockiert werden oder zumindest in abgeschwächter Form zum Detektor 18 gelangen, wenn die Einstrahlungen 22 nicht die spezifische Kodierung aufweisen.
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In der 2 ist eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Unterschied zu der LIDAR-Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist die LIDAR-Vorrichtung 1 einen polarisierenden Strahlteiler 24 auf, der dem Polarisationsanalysator 16 nachgeschaltet ist. Die von dem Objekt 12 reflektierten Strahlen 14 können somit den Polarisationsanalysator 16 durch ihre Kodierung ungehindert passieren und anschließend von dem polarisierenden Strahlteiler 24 entsprechend ihrer Polarisationsbestandteile ihres Polarisationsvektors P zu einem ersten Detektor 18 oder einem zweiten Detektor 19 gelenkt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel teilt der polarisierende Strahlteiler 24 die linear polarisierten reflektierten Strahlen 14 bzw. die einzelnen reflektierten Pulse 14 entsprechend ihrem horizontal polarisierten Polarisationsanteil ihres Polarisationsvektors P und entsprechen ihrem vertikal polarisierten Polarisationsbestandteilen. In den 5a und 5b ist dieses Prinzip im Detail veranschaulicht.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung 1 ist der Polarisationsanalysator 16 als ein polarisierender Strahlteiler 16, 24 ausgeführt. Ein separater Polarisationsanalysator 16 wie beispielsweise im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, kann somit entfallen. Der polarisierende Strahlteiler 16, 24 selbst kann unkodierte Strahlen 22 von kodierten reflektierten Strahlen 14 nicht unmittelbar unterscheiden. Die beiden Detektoren 18, 19 sind über Datenleitungen 20 mit dem Polarisationskodierer 6 vernetzt und können anhand der von den Detektoren 18, 19 empfangenen Signalen feststellen, ob die empfangenen Strahlen 14, 22 mit dem Polarisationskodierer 6 kodiert wurden. Durch ein Aufteilen der Polarisationsvektoren P der jeweiligen Strahlen 14, 22 kann durch eine Zusammenschau der Detektoren 18, 19 der Polarisationsvektor P der empfangenen Strahlen 14, 22 rekonstruiert werden. Hierdurch kann ebenfalls eine Polarisationsrichtung der jeweiligen Strahlenpulse 14, 22 mit den Polarisationsrichtungen der erzeugten Strahlenpulse 8 verglichen werden. Bei einer Übereinstimmung der Polarisationsrichtungen der erzeugten Strahlen 8 und der reflektierten empfangenen Strahlen 14 werden die entsprechenden Signale für eine weitere Auswertung verwendet. Alle übrigen Signale können unberücksichtigt bleiben.
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In der 4a sind beispielhaft erzeugte Strahlenpulse 2 dargestellt, die mit einer kontinuierlich variierten Polarisationsrichtung bzw. Polarisationsvektor P kodiert wurden. Die Pulse 2 wurden hier mit einem rotierbaren linearen Polarisationsfilter des Polarisationskodierers 6 der LIDAR-Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Polarisation versehen. Die einzelnen Strahlenpulse 2 sind in einem Intensitäts-Zeit-Diagramm eingetragen. Die horizontale Achse entspricht der Intensität. Die vertikale Achse entspricht einem zeitlichen Verlauf. Die einzelnen Strahlenpulse 2 weisen eine gleiche Pulsdauer tp auf und eine zeitlich gleiche Pause t zwischen den Strahlenpulsen 2 auf. Die Kodierung erfolgt hier über die Abfolge der unterschiedlichen Polarisationsvektoren P, die den jeweiligen Strahlen 2 zugeordnet wurde.
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Die 4b zeigt ein alternatives Beispiel möglicher Strahlenpulse 2, die ebenfalls in ein Intensitäts-Zeit-Diagramm eingetragen wurden. Die Pulsdauer tp der einzelnen Strahlenpulse 2 wird von der Strahlenquelle 4 variiert. Abhängig von der Pulsdauer tp erfolgt durch den Polarisationskodierer 6 eine Zuweisung eines Polarisationsvektors P. Hier sind die ersten zwei Strahlenpulse 2 im Diagramm zeitlich gleich lang und weisen einen gleichen Polarisationsvektor P auf. Die weiteren Strahlenpulse 2 werden in ihrer Pulsdauer tp und durch Ihre Polarisationsvektoren P variiert.
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Die 5a und 5b zeigen empfangene Intensitätsverteilungen des ersten Detektors 18 und des zweiten Detektors 19 der LIDAR-Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der polarisierende Strahlteiler 24 teilt die empfangenen Strahlenpulse 14 entsprechend ihrer Polarisationsvektoren P in ihre horizontalen und vertikalen Polarisationsbestandteile. Beispielsweise weist ein vertikal polarisierter Strahl ausschließlich vertikale Polarisationsbestandteile auf. Somit detektiert beispielsweise nur der zweite Detektor 19 ein Signal. Bei einem Polarisationsvektor P, der diagonal verläuft, detektieren beide Detektoren 18, 19 ein Signal. Dabei sind die empfangenen Signale bzw. Intensitäten der Signale abhängig von der Richtung der Polarisationsvektoren P.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013219344 A1 [0002]
