DE102018201506A1 - Sendeeinheit und LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereichs - Google Patents

Sendeeinheit und LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereichs Download PDF

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Hans-Jochen Schwarz
Stefan Spiessberger
Martin Roland Strohhaecker
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Abstract

Offenbart ist eine Sendeeinheit einer LIDAR-Vorrichtung mit mindestens zwei Strahlenquellen zum Erzeugen und Emittieren von punktförmigen oder linienförmigen elektromagnetischen Strahlen in einen Abtastbereich, wobei mindestens eine Strahlenquelle eine abhängig von einem Abstrahlwinkel der von der mindestens einen Strahlenquelle erzeugten elektromagnetischen Strahlen einstellbare Betriebstemperatur aufweist. Die unterschiedlichen Betriebstemperaturen können hierbei Strahlen mit winkelabhängigen Emissionswellenlängen erzeugen, die zu einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses einer LIDAR-Vorrichtung führen können. Des Weiteren ist eine LIDAR-Vorrichtung offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sendeeinheit einer LIDAR-Vorrichtung mit mindestens zwei Strahlenquellen zum Erzeugen und Emittieren von punktförmigen oder linienförmigen elektromagnetischen Strahlen in einen Abtastbereich sowie eine LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines durch einen vertikalen und einen horizontalen Abtastwinkel definierten Abtastbereichs mit elektromagnetischen Strahlen.
  • Stand der Technik
  • LIDAR(Light detection and ranging)-Vorrichtungen weisen üblicherweise eine Sende- und eine Empfangseinheit auf. Die Sendeeinheit erzeugt und emittiert elektromagnetische Strahlen. Mit den emittierten Strahlen kann ein Abtastbereich bestrahlt und abgetastet werden. Treffen diese Strahlen auf ein bewegliches oder ein stationäres Objekt, werden die Strahlen von dem Objekt in Richtung der Empfangseinheit reflektiert. Die Empfangseinheit kann die reflektierte elektromagnetische Strahlung detektieren und den reflektierten Strahlen eine Empfangszeit zuordnen. Dies kann beispielsweise im Rahmen einer „Time of Flight“-Analyse für eine Ermittlung einer Entfernung des Objektes zu der LIDAR-Vorrichtung verwendet werden.
  • Zum Optimieren des Signal-Rausch-Verhältnisses können optische Bandpassfilter, wie beispielsweise Interferenzfilter, zum Blockieren von Störreflexen in dem Empfangspfad der LIDAR-Vorrichtung angeordnet werden. Je schmaler der transmittierte Wellenlängenbereich des Filters ist, desto weniger Stör- oder Umgebungslicht fällt auf den Detektor und umso besser ist die Signalqualität. Bei der Detektion von Strahlen mit einem Einfallswinkel größer als 0°, relativ zu einer optischen Achse der LIDAR-Vorrichtung, tritt jedoch eine Verschiebung des transmittierten Wellenlängenbereiches des Bandpassfilters zu kleineren Wellenlängen auf. Es müssen somit Bandpassfilter mit einem breiteren transmittierten Wellenlängenbereich verwendet werden, damit Strahlen mit von einer optischen Achse abweichenden Einfallswinkeln ebenfalls durch den Bandpassfilter transmittieren können. Ein Filter mit einem breiteren transmittierten Wellenlängenbereich kann jedoch das Signal-Rausch-Verhältnis beeinträchtigen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren und eine LIDAR-Vorrichtung zu schaffen, die eine Verwendung eines Filters mit einem geringeren transmittierten Wellenlängenbereich ermöglichen und ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Sendeeinheit einer LIDAR-Vorrichtung mit mindestens zwei Strahlenquellen zum Erzeugen und Emittieren von punktförmigen oder linienförmigen elektromagnetischen Strahlen in einen Abtastbereich bereitgestellt. Erfindungsgemäß weist mindestens eine Strahlenquelle abhängig von einem Abstrahlwinkel der von der mindestens einen Strahlenquelle erzeugten elektromagnetischen Strahlen eine einstellbare Betriebstemperatur und/oder eine einstellbare Emissionswellenlänge auf. Die unterschiedlichen Betriebstemperaturen erzeugen beispielsweise winkelabhängige Emissionswellenlängen der Strahlquellen, die zu einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses eines LIDAR Systems führen können.
  • Als Strahlenquelle können beispielsweise Halbleiterlaser eingesetzt werden. Die Wellenlänge der erzeugten Laserstrahlung bzw. elektromagnetischen Strahlen hängt dabei von der Temperatur des Halbleiterlasers ab.
  • Unstabilisierte Halbleiterlaser, wie beispielsweise Fabry-Perot-Laser, weisen eine relativ große Temperaturabhängigkeit auf. Die Temperaturabhängigkeit der Wellenlänge der erzeugten Strahlen kann bei einer Grundwellenlänge von 905 nm und einer Verwendung von Gallium-Arsenid-Technologie 0,3 nm/K betragen.
  • Halbleiterlaser mit einer monolithisch integrierten Frequenzstabilisierung, wie beispielsweise DFB-Laser, DBR-Laser, VCSEL, VeCSEL und dergleichen, können eine temperaturabhängige Wellenlängenabhängigkeit von 0,07 nm/K aufweisen.
  • Durch einen Betrieb von mehreren Strahlenquellen bei unterschiedlichen und definierten Betriebstemperaturen können die einzelnen Emitter bzw. Strahlenquellen elektromagnetische Strahlen mit definierten Wellenlängen erzeugen und emittieren. Insbesondere können die jeweiligen Strahlenquellen dahingehend thermisch eingestellt werden, dass die erzeugten Strahlen an einen verwendeten Bandpassfilter angepasste Wellenlängen aufweisen. Hierdurch können die erzeugten Strahlen abhängig von ihrem Abstrahlwinkel einer winkelabhängigen Verschiebung des Transmissionsbereichs des Bandpassfilters der LIDAR-Vorrichtung angepasst werden. Der Transmissionsbereich bzw. die Filterbandbreite kann beispielsweise kleiner als 25 nm sein. Die Sendeeinheit kann vorzugsweise einen vertikalen Abtastbereich von mehr als +/- 1° aufweisen.
  • Insbesondere kann durch die erfindungsgemäße Sendeeinheit die Filterbandbreite der LIDAR-Vorrichtung deutlich reduziert werden, womit das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird. Darüber hinaus kann eine derartige LIDAR-Vorrichtung kosteneffizient hergestellt werden.
  • Die Strahlenquellen der Sendeeinheit können punktförmig oder flächig bzw. linienförmig ausgestaltete Strahlen erzeugen. Die erzeugten Strahlen können dabei voneinander beabstandet sein oder zumindest bereichsweise Überlappungen aufweisen. Insbesondere kann durch Überlappungen zwischen unterschiedlich erzeugten Strahlen eine homogene Linie zum Abtasten eines Abtastbereichs realisiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Betriebstemperatur von mindestens einer Strahlenquelle passiv durch Abgabe von Betriebswärme an eine Umgebung oder an einen passiven Kühlkörper einstellbar. Bei einer passiven Einstellung der Temperatur der Strahlenquellen kann die Eigenerwärmung durch den Laserbetrieb selbst verwendet werden, um unterschiedliche Betriebstemperaturen zu erzielen. Dies kann beispielsweise durch ein Stapeln von Laserchips bzw. der Emitter, durch eine Variation des Pumpstroms oder durch die Implementierung unterschiedlicher thermischer Widerstände der Emitter an einer gemeinsamen Wärmesenke realisiert werden. Dabei können die Strahlenquellen beispielsweise exponiert angeordnet oder mit passiven Kühlkörpern ausgestattet werden, wodurch eine definierte Wärmeabgabe und Temperatursteuerung der jeweiligen Strahlenquellen möglich ist. Hierdurch kann die Sendeeinheit technisch besonders einfach ausgestaltet sein.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Betriebstemperatur von mindestens einer Strahlenquelle aktiv durch Abgabe von Betriebswärme an ein aktives Kühlelement und/oder durch ein aktives Heizelement einstellbar. Die Betriebstemperatur der unterschiedlichen Strahlenquellen bzw. Emitter kann beispielsweise durch mindestens ein Heizelement oder mindestens ein Peltierelement in Kombination mit einer Temperaturregelung gesteuert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Betriebstemperatur abhängig von einem Abstrahlwinkel der mindestens einen Strahlenquelle regelbar. Durch eine Emission der erzeugten Strahlen in unterschiedliche Abstrahlwinkel kann die jeweilige Wellenlänge der erzeugten Strahlen in definierte Raumwinkel konkret gesteuert werden. Die Auswahl der Wellenlängen erfolgt dabei entsprechend dem verwendeten optischen Bandpassfilter in der LIDAR-Vorrichtung bzw. in der Empfangseinheit und zwar derart, dass die Wellenlängen der emittierten Strahlen zur Verschiebung passen, welche der Bandpassfilter aufgrund des großen Einfallswinkels der zu den erzeugten Strahlen korrespondierenden reflektierten Strahlen erfährt.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Sendeeinheit nimmt die Betriebstemperatur der mindestens einen Strahlenquelle mit zunehmendem Abstrahlwinkel ab. Bevorzugterweise werden die erzeugten Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen von den Strahlenquellen erzeugt, sodass ein im Detektorpfad der Empfangseinheit bzw. der LIDAR-Vorrichtung verbauter Filter möglichst verlustfrei von den reflektierten Strahlen passiert werden kann. Dabei sollten Strahlen mit größeren Emissionswinkeln eine geringere Wellenlänge aufweisen als Strahlen, welche unter kleinen Emissionswinkeln von der Sendeeinheit abgestrahlt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sendeeinheit mindestens ein im Strahlengang der emittierten elektromagnetischen Strahlen angeordnetes optisches Element auf. Das mindestens eine optische Element kann beispielsweise eine Erzeugungsoptik der Sendeeinheit sein. Beispielsweise kann die Erzeugungsoptik eine beschichtete oder unbeschichtete Zylinderlinse, Konvexlinse, Konkavlinse oder eine Kombination aus mehreren gleichen oder unterschiedlichen Linsen sein. Durch die Erzeugungsoptik können die erzeugten Strahlen gebündelt oder aufgefächert werden bzw. in ihrer Divergenz verändert werden. Beispielsweise werden die Strahlen kollimiert wenn mindestens eine Linse in einem Abstand der Brennweite zur Emitterfläche positioniert wird.
  • Insbesondere kann durch die Erzeugungsoptik ein Abstand zwischen den Strahlenquellen bzw. ein Strahlenversatz in eine Winkelablenkung der emittierten Strahlen umgewandelt werden. Durch die Strahlformung der Erzeugungsoptik bzw. des mindestens einen optischen Elements kann der Emissionswinkel der erzeugten Strahlen in Abhängigkeit zur Position der Emitter verändert werden.
  • Der von der Erzeugungsoptik verursachte Emissionswinkel ist insbesondere von den optischen Eigenschaften der Erzeugungsoptik und dem Abstand von der optischen Achse abhängig. Derart geformte Strahlen können anschließend direkt oder über eine Ablenkeinheit aus der LIDAR-Vorrichtung in den Abtastbereich emittiert werden. Vorzugsweise können die Strahlen mäanderförmig entlang eines horizontalen Winkels und eines vertikalen Winkels abgelenkt werden. Hierdurch kann der Abtastbereich, der durch den horizontalen Winkel und den vertikalen Winkel aufgespannt wird, mit den erzeugten und geformten Strahlen abgetastet werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Sendeeinheit sind die elektromagnetischen Strahlen durch die mindestens zwei Strahlenquellen gleichzeitig oder nacheinander erzeugbar. Es können somit einzelne Punkte gleichzeitig oder sequenziell emittiert werden. Alternativ können auch mit erzeugten Strahlen belichtete Bereiche oder eine durchgehende Linie emittiert werden. Die Ansteuerung der Einzelemitter bzw. der mindestens zwei Strahlenquellen kann dabei zeitgleich, als ein sogenannter „line flash“, sequenziell oder in einer anderen definierten Abfolge erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die mindestens zwei Strahlenquellen gestapelte oder benachbart zueinander angeordnete Oberflächenemitter oder Kantenemitter. Hierdurch können die mindestens zwei Strahlenquellen platzsparend und kosteneffizient in der Sendeeinheit eingeordnet werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines durch einen vertikalen und einen horizontalen Abtastwinkel definierten Abtastbereichs mit elektromagnetischen Strahlen bereitgestellt. Die LIDAR-Vorrichtung weist mindestens eine erfindungsgemäße Sendeeinheit zum Erzeugen von elektromagnetischen Strahlen und zum Verteilen oder Ablenken der elektromagnetischen Strahlen zumindest entlang des vertikalen Abtastwinkels auf. Des Weiteren weist die Vorrichtung mindestens eine Empfangseinheit zum Empfangen von an mindestens einem im Abtastbereich angeordneten Objekt reflektierten Strahlen, einen Bandpassfilter zum Absorbieren oder Reflektieren von Störreflexen und mindestens eine Auswerteeinheit zum Auswerten der empfangenen reflektierten Strahlen auf.
  • Die von der Sendeeinheit erzeugten Strahlen, die in einem Abstand zu einer optischen Achse der Erzeugungsoptik erzeugt werden, weisen einen Emissionswinkel nach dem Passieren einer Erzeugungsoptik auf. Der Emissionswinkel bzw. der Abstrahlwinkel ist insbesondere von den optischen Eigenschaften der Erzeugungsoptik und dem Abstand von der optischen Achse abhängig. Derart geformte Strahlen können anschließend direkt oder über eine Ablenkeinheit aus der LIDAR-Vorrichtung in den Abtastbereich emittiert werden. Vorzugsweise können die Strahlen mäanderförmig entlang eines horizontalen Winkels und eines vertikalen Winkels abgelenkt werden. Hierdurch kann der Abtastbereich, der durch den horizontalen Winkel und den vertikalen Winkel aufgespannt wird, mit den erzeugten und geformten Strahlen abgetastet werden.
  • Sofern ein Objekt im Abtastbereich angeordnet ist, werden die geformten und emittierten Strahlen an dem Objekt reflektiert. Mindestens ein an dem Objekt reflektierter Strahl weist hierbei ebenfalls einen größeren Reflexionswinkel auf. Der mindestens eine reflektierte Strahl kann von der Empfangseinheit empfangen und detektiert werden. Hierzu weist die Empfangseinheit vorzugsweise eine Empfangsoptik auf, die den mindestens einen reflektierten Strahl auf einen Detektor lenkt. In dem Empfangspfad ist zusätzlich ein optischer Bandpassfilter angeordnet. Der Filter kann beispielsweise vor der Empfangsoptik, innerhalb der Empfangsoptik oder nach der Empfangsoptik, ausgehend von dem ankommenden reflektierten Strahl, angeordnet sein. Der Filter ist üblicherweise ein Interferenzfilter, der eine Transmission für Strahlen eines bestimmten Wellenlängenbereiches aufweist. Abhängig von einem Einfallswinkel der reflektierten Strahlen auf den Filter verschiebt sich der transmittierte Wellenlängenbereich des Filters. Insbesondere werden die transmittierten Wellenlängen des Filters mit steigendem Einfallswinkel eines reflektierten ankommenden Strahls kleiner. Ankommende Strahlen mit einer Wellenlänge außerhalb des transmittierten Wellenlängenbereiches können durch den Filter von der LIDAR-Vorrichtung reflektiert oder von dem Filter absorbiert werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen LIDAR-Vorrichtung ist die Wellenlänge mindestens eines erzeugten Strahls oder geformten Strahls abhängig von seinem Emissionswinkel durch ein Passieren der Erzeugungsoptik einstellbar. Die Auswahl der Wellenlängen erfolgt dabei entsprechend des verwendeten optischen Bandpassfilters im Empfangspfad der LIDAR-Vorrichtung. Vorzugsweise ist die Wellenlänge mindestens eines erzeugten oder geformten Strahls derart einstellbar, dass die Wellenlänge der Wellenlängenverschiebung des transmittierenden Wellenlängenbereiches des optischen Bandpassfilters nach einer Reflexion des Strahls an einem Objekt entspricht. Mindestens ein erzeugter und von der optischen Achse der Erzeugungsoptik beabstandeter Strahl kann beispielsweise eine kleinere Wellenlänge aufweisen und somit trotz eines hieraus resultierenden größeren Einfallwinkels auf den optischen Bandpassfilter innerhalb des transmittierten Wellenlängenbereiches liegen und durch den Filter vorzugsweise verlustfrei transmittieren. Hierdurch kann insbesondere der transmittierte Wellenlängenbereich kleiner ausgeführt sein, sodass weniger Störreflexe den Filter passieren und von dem Detektor registriert werden können. Es können auch Mehrfachreflexe der Umgebung, welche aus unterschiedlichen Winkeln auf die Empfangseinheit und den Filter treffen, durch einen optischen Bandpassfilter mit kleinerem transmittierten Wellenlängenbereich effektiver blockiert werden. Hieraus resultiert ebenfalls eine reduzierte Wahrscheinlichkeit der LIDAR-Vorrichtung „Geisterobjekte“ zu detektieren. Des Weiteren kann durch einen kleineren transmittierten Wellenlängenbereich des Filters das Signal-Rausch-Verhältnis der LIDAR-Vorrichtung verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich können auch erzeugte Strahlen mit größeren Emissionswinkeln verwendet werden, um einen größeren Abtastbereich zu ermöglichen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die LIDAR-Vorrichtung mindestens einen Temperatursensor zum Ermitteln einer Betriebstemperatur mindestens einer Strahlenquelle der Sendeeinheit auf und ist mit einer Steuereinheit zum aktiven Einstellen einer Betriebstemperatur der mindestens einen Strahlenquelle durch mindestens ein aktives Kühlelement und/oder ein aktives Heizelement verbunden. Durch die Steuereinheit kann die Betriebstemperatur der verschiedenen Strahlenquellen direkt oder indirekt gemessen und aktiv gesteuert werden. Die Steuerung der Betriebstemperatur kann dabei durch ein Beaufschlagen der Strahlenquellen mit Wärmeenergie oder durch ein aktives Entziehen von Wärmeenergie erfolgen. Alternativ kann die Betriebstemperatur durch ein Anpassen einer Betriebsleistung der mindestens einen Strahlenquelle angepasst werden. Hierdurch kann die mindestens eine Strahlenquelle elektromagnetische Strahlen mit an einen Bandpassfilter angepasster Wellenlänge erzeugen.
  • 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 Strahlenquellenanordnung einer Sendeeinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 3 eine schematische Darstellung einer Strahlenquellenanordnung einer Sendeeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
    • 4 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit der transmittierten Wellenlänge eines Bandpassfilters von einem Emissionswinkel der ankommenden Strahlen.
  • In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
  • In der 1 ist eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist eine Sendeeinheit 2 auf, welche aus mehreren Emittern bzw. Strahlenquellen 4, 5 besteht.
  • Die von den Strahlenquellen 4, 5 erzeugten und emittierten Strahlen 6, 7 können durch ein nachgeschaltetes optisches Element 8 in ihrer Divergenz verändert werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel werden die Strahlen 6, 7 gebündelt. Durch eine Beabstandung einer Strahlenquelle 4 von der optischen Achse des optischen Elements 8 weisen die entsprechend geformten Strahlen 6 einen Emissionswinkel auf, welcher von 0° abweicht. Durch die Strahlformung verändert sich somit der Emissionswinkel der erzeugten Strahlen 6 in Abhängigkeit von einer Position der Emitter bzw. der Strahlenquellen 4, 5.
  • Die erzeugten Strahlen 6, 7 werden in einen Abtastbereich A abgestrahlt und können auf ein Objekt 10 treffen. An dem Objekt 10 können die erzeugten Strahlen 6, 7 zumindest teilweise reflektiert werden und werden dadurch zu reflektierten Strahlen 12, 13.
  • Die reflektierten Strahlen 12, 13 werden anschließend von einem optischen Bandpassfilter 14 gefiltert und können anschließend von der Empfangseinheit 16 detektiert und von der Auswerteeinheit 18 ausgewertet werden.
  • Die reflektierten Strahlen 13 der ersten Strahlenquelle 5 treffen hierbei unter einem Emissionswinkel von 0° auf den Bandpassfilter 14 und können ungehindert durch diesen transmittieren.
  • Die unter einem Emissionswinkel von größer bzw. kleiner als 0° emittierten Strahlen 6 bzw. die entsprechenden reflektierten Strahlen 12 treffen nicht mehr senkrecht auf den Bandpassfilter 14. Dabei weist der Bandpassfilter einen zu kleineren Wellenlängen hin verschobenen Transmissionsbereich auf. Dieser Zusammenhang ist in der 4 beispielhaft veranschaulicht. Durch eine thermische Anpassung der Strahlenquelle 4 kann die Wellenlänge der erzeugten Strahlen 6 entsprechend dem Emissionswinkel verringert werden, wodurch die reflektierten Strahlen 12 den Bandpassfilter 14 trotz des verschobenen Transmissionsbereichs ungehindert passieren können.
  • Die 2 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung eine Strahlenquellenanordnung einer Sendeeinheit 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Strahlenquellen 4, 5 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel Halbleiterlaser. Hierbei wird die Betriebstemperatur der Strahlenquellen 4, 5 aktiv geregelt. Hierzu weist die Sendeeinheit 2 an jeder Strahlenquelle 4, 5 einen Temperatursensor 20 auf. Alle Temperatursensoren 20 werden von einer gemeinsamen oder von jeweils einer separaten Steuereinheit 22 ausgelesen.
  • Die Steuereinheit 22 kann basierend auf der ermittelten Temperatur der Temperatursensoren 20 an den Strahlenquellen 4, 5 angeordnete Peltierelemente 24 als Heiz- bzw. Kühlelemente zum Einwirken auf die Strahlenquellen 4, 5 aktivieren. Entlang der optischen Achse des optischen Elements 8 bzw. von einer zentral angeordneten Strahlenquelle 5 erzeugte Strahlen 7 weisen eine Referenztemperatur T0 auf, welche auf den Bandpassfilter 14 angepasst ist. Je weiter die zusätzlichen Strahlenquellen 4 von der zentral angeordneten Strahlenquelle 5 beabstandet sind, desto geringer wird ihre Betriebstemperatur T1, T2 im Vergleich zur Referenztemperatur T0 eingestellt. Hierdurch werden die erzeugten Strahlen 6 mit einer verkürzten Wellenlänge entsprechend dem Emissionswinkel bzw. einer Verschiebung des Transmissionsbereichs des Bandpassfilters 14 erzeugt.
  • Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlenquellenanordnung einer Sendeeinheit 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Strahlenquellen 4, 5 zu einem Stapel miteinander verbunden. Die Strahlenquellen 4, 5 sind hierbei thermisch leitend gekoppelt. Die beiden an einem äußeren Rand des Stapels angeordneten Strahlenquellen 4 sind mit jeweils einem passiven oder aktiven Kühlkörper 26 wärmeleitend verbunden. Hierdurch entsteht eine gemäß den Pfeilen veranschaulichte Wärmeabgabe, welche zwei Temperaturgradienten erzeugt. Der in der Mitte des Stapels angeordnete Emitter bzw. Strahlenquelle 5 weist dabei die höchste Betriebstemperatur auf. Zu den äußeren Rändern hin sinkt die Temperatur der Strahlenquellen 4 durch die Kühlkörper 26. Hierdurch können an die in der 4 beispielhaft dargestellten Wellenlängenverschiebung angepassten Strahlen 6, 7 durch die thermisch eingestellten Strahlenquellen 4, 5 realisiert werden. Der Temperaturgradient kann hierbei durch zusätzliche zwischen den Strahlenquellen 4, 5 angeordnete thermische Widerstände variiert bzw. beeinflusst werden.
  • In der 4 ist eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit der transmittierten Wellenlänge eines Bandpassfilters 14 von einem Emissionswinkel der ankommenden Strahlen 12, 13 gezeigt.

Claims (10)

  1. Sendeeinheit (2) einer LIDAR-Vorrichtung (1) mit mindestens zwei Strahlenquellen (4, 5) zum Erzeugen und Emittieren von punktförmigen oder linienförmigen elektromagnetischen Strahlen (6, 7) in einen Abtastbereich (A), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Strahlenquelle (4, 5) abhängig von einem Abstrahlwinkel der von der mindestens einen Strahlenquelle (4, 5) erzeugten elektromagnetischen Strahlen (6, 7) eine einstellbare Betriebstemperatur (T0, T1, T2) und/oder einstellbare Emissionswellenlänge aufweist.
  2. Sendeeinheit nach Anspruch 1, wobei die Betriebstemperatur (T0, T1, T2) von mindestens einer Strahlenquelle (4, 5) durch Abgabe von Betriebswärme an eine Umgebung oder an einen aktiven oder passiven Kühlkörper (26) einstellbar ist.
  3. Sendeeinheit nach Anspruch 1, wobei die Betriebstemperatur (T0, T1, T2) von mindestens einer Strahlenquelle (4, 5) durch Abgabe von Betriebswärme an ein aktives Kühlelement (24) und/oder durch ein aktives Heizelement (24) einstellbar ist.
  4. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Betriebstemperatur (T0, T1, T2) abhängig von einem Abstrahlwinkel der mindestens einen Strahlenquelle (4, 5) regelbar ist.
  5. Sendeeinheit nach Anspruch 4, wobei die Betriebstemperatur (T0, T1, T2) der mindestens einen Strahlenquelle (4, 5) mit zunehmendem Abstrahlwinkel abnimmt.
  6. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sendeeinheit (2) mindestens ein im Strahlengang der emittierten elektromagnetischen Strahlen (6, 7) angeordnetes optisches Element (8) aufweist.
  7. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elektromagnetischen Strahlen (6, 7) durch die mindestens zwei Strahlenquellen (4, 5) gleichzeitig oder nacheinander erzeugbar sind.
  8. Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens zwei Strahlenquellen (4, 5) gestapelte oder benachbart zueinander angeordnete Oberflächenemitter oder Kantenemitter sind.
  9. LIDAR-Vorrichtung (1) zum Abtasten eines durch einen vertikalen und einen horizontalen Abtastwinkel definierten Abtastbereichs (A) mit elektromagnetischen Strahlen (6, 7), aufweisend: - mindestens eine Sendeeinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Erzeugen von elektromagnetischen Strahlen (6, 7) und zum Verteilen oder Ablenken der elektromagnetischen Strahlen (6, 7) zumindest entlang des vertikalen Abtastwinkels, - mindestens eine Empfangseinheit (16) zum Empfangen von an mindestens einem im Abtastbereich (A) angeordneten Objekt (10) reflektierten Strahlen (12, 13), - einen Bandpassfilter (14) zum Absorbieren oder Reflektieren von Störreflexen und - mindestens eine Auswerteeinheit (18) zum Auswerten der empfangenen reflektierten Strahlen (12, 13).
  10. LIDAR-Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die LIDAR-Vorrichtung (1) mindestens einen Temperatursensor (20) zum Ermitteln einer Betriebstemperatur (T0, T1, T2) mindestens einer Strahlenquelle (4, 5) der Sendeeinheit (2) aufweist und mit einer Steuereinheit (22) zum aktiven Einstellen einer Betriebstemperatur (T0, T1, T2) der mindestens einen Strahlenquelle (4, 5) durch mindestens ein aktives Kühlelement (24) und/oder ein aktives Heizelement (24) verbunden ist.
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