DE102018217466A1

DE102018217466A1 - Optisches System mit einem Verschmutzungserkennungssystem, Fahrzeug mit einem optischen System und Verfahren für ein optisches System

Info

Publication number: DE102018217466A1
Application number: DE102018217466.0A
Authority: DE
Inventors: Tobias Peterseim; Manuel Trierweiler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-04-16

Abstract

Optisches System (100), insbesondere LIDAR-System, aufweisend einen primären optoelektronischen Sensor (105) mit wenigstens einer ersten Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung (103) aus der Umgebung des optischen Systems (100); wobei der primäre optoelektronische Sensor (105) zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung (103) transparenten Schutzabdeckung (102) umgeben ist; und wobei die Schutzabdeckung (102) relativ zum primären optoelektronischen Sensor (105) bewegbar ist. Das optische System (100) weist hierbei weiterhin ein Verschmutzungserkennungssystem (106) auf, wobei das Verschmutzungserkennungssystem (106) wenigstens eine zweite Empfangseinheit (106-2) zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung (115) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System mit einem Verschmutzungserkennungssystem, ein Fahrzeug mit einem optischen System und ein Verfahren für ein optisches System gemäß dem Oberbegriff der unabhängig formulierten Ansprüche.
Stand der Technik
Viele Optische Systeme mit Fahrerassistenzfunktionen im Automobilbereich mit Sensoren wie beispielsweise Kameras, Radar-Sensoren oder LIDAR-Sensoren oder deren Kombination sind zum Schutz vor äußeren Umgebungseinflüssen in einem gemeinsamen Gehäuse mit einer transparenten Schutzabdeckung angeordnet. Der zu dem jeweiligen Sensor gehörende Informationsübertrag (z.B. die Ausbreitung von elektromagnetischer Strahlung/von Licht) erfolgt durch die Schutzabdeckung hindurch. Ist diese Abdeckung durch Verschmutzungen wie beispielsweise Wasser oder kleine Partikel kontaminiert, so ist der Informationsfluss gestört und die Sensoren sind in ihrer Funktion eingeschränkt. Um solche eine Funktionseinschränkung aufzuheben, können Reinigungssysteme zum Beispiel an der Außenseite der Schutzabdeckung angebracht sein.
Die DE 101 51 981 A1 offenbart eine optoelektronische Erfassungseinrichtung mit zumindest einem während des Betriebs eine Abtastbewegung ausführenden Sensor zur Aussendung von insbesondere gepulster elektromagnetischer Strahlung in einen Überwachungsbereich und zum Empfang von aus dem Überwachungsbereich reflektierter Strahlung und einer den Sensor zumindest teilweise umgebenden und wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung durchlässigen Schutzabdeckung, die relativ zum Sensor derart bewegbar ist, dass die Ausbreitung der vom Sensor ausgesandten und/oder zu empfangenden Strahlung beeinträchtigende Störbereiche der Schutzabdeckung in eine nichtstörende Position bewegbar sind.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem optischen System, insbesondere einem LIDAR-System, aufweisend einen primären optoelektronischen Sensor mit wenigstens einer ersten Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung aus der Umgebung des optischen Systems. Der primäre optoelektronische Sensor ist hierbei zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete erste elektromagnetische Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben. Die Schutzabdeckung ist relativ zum primären optoelektronischen Sensor bewegbar.
Erfindungsgemäß weist das optische System weiterhin ein Verschmutzungserkennungssystem auf, wobei das Verschmutzungserkennungssystem wenigstens eine zweite Empfangseinheit zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung aufweist.
Die Schutzabdeckung kann unabhängig von einem Betrieb des primären optoelektronischen Sensors bewegbar sein. Die Schutzabdeckung kann während des Betriebs des optoelektronischen Sensors bewegbar sein. Die Schutzabdeckung kann unabhängig von einer Bewegung des primären optoelektronischen Sensors bewegbar sein. Alternativ kann die Bewegung der Schutzabdeckung auch an eine Bewegung des primären optoelektronischen Sensors gekoppelt sein. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise aus Glas oder für die verwendete Strahlung transparenten Kunststoff gefertigt sein.
Der primäre optoelektronische Sensor kann beispielsweise als eine Kamera, ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor oder als eine Kombination dieser Sensoren ausgebildet sein. Die erste Empfangseinheit kann einen oder mehrere optische Detektoreinheiten, wie beispielsweise wenigstens eine Fotodiode, wenigstens einen CCD-Detektor, wenigstens einen Kameradetektor etc., aufweisen. Eine Detektoreinheit der ersten Empfangseinheit kann dazu ausgebildet sein, eine erste elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Das optische System weist optional wenigstens eine erste Auswerteeinheit auf. Mittels der ersten Auswerteeinheit kann die detektierte erste elektromagnetische Strahlung ausgewertet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann beispielsweise für eine Fahrerassistenzfunktion eines Fahrzeugs verwendet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann beispielsweise für eine Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs verwendet werden.
Die zweite Empfangseinheit kann einen oder mehrere optische Detektoreinheiten, wie beispielsweise wenigstens eine Fotodiode, wenigstens einen CCD-Detektor, wenigstens einen Kameradetektor etc., aufweisen. Eine Detektoreinheit der zweiten Empfangseinheit kann dazu ausgebildet sein, eine zweite elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Das optische System weist optional wenigstens eine zweite Auswerteeinheit auf. Mittels der zweiten Auswerteeinheit kann die detektierte zweite elektromagnetische Strahlung ausgewertet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann Rückschlüsse auf eine Verschmutzung auf und/oder in der Schutzabdeckung zulassen. Optional kann die erste Auswerteeinheit auch als die zweite Auswerteeinheit ausgebildet sein.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine optimierte Überwachung der Schutzabdeckung des primären optoelektronischen Sensors stattfinden kann. Dadurch, dass das optische System das Verschmutzungserkennungssystem mit der zweiten Empfangseinheit aufweist, ist es möglich beispielsweise elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu detektieren als dies mittels der ersten Empfangseinheit des primären optoelektronischen Sensors geschieht. Somit kann eine Beeinflussung der Messung des primären optoelektronischen Sensors durch das Verschmutzungserkennungssystem verringert oder verhindert werden. Der Aufwand der Auswertung der von dem Verschmutzungserkennungssystem empfangenen zweiten elektromagnetischen Strahlung kann geringgehalten werden. Das Verschmutzungserkennungssystem benötigt wenige Komponenten und wenig Elektronik. Somit können die Kosten des optischen Systems geringgehalten werden. Dadurch, dass, die Schutzabdeckung relativ zum primären optoelektronischen Sensor bewegbar ist, benötigt das Verschmutzungserkennungssystem keine eigene Bewegung. Dennoch kann der gesamte Bereich der Schutzabdeckung überwacht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der primäre optoelektronische Sensor weiterhin mindestens eine erste Sendeeinheit zur Aussendung einer ersten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Die Sendeeinheit kann hierbei einen oder mehrere optische Sender, wie beispielsweise eine LED, eine Laserdiode etc. aufweisen. Der primäre optoelektronische Sensor kann somit beispielsweise als ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor oder als eine Kombination dieser Sensoren ausgebildet sein. Der primäre optoelektronische Sensor kann weiterhin wenigstens ein optisches Element, wie eine optische Linse, einen Spiegel, einen optischen Filter etc. aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschmutzungserkennungssystem weiterhin mindestens eine zweite Sendeeinheit zur Aussendung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Die Sendeeinheit kann hierbei einen oder mehrere optische Sender, wie beispielsweise eine LED, eine Laserdiode etc. aufweisen. Das Verschmutzungserkennungssystem kann somit beispielsweise als ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor oder als eine Kombination dieser Sensoren ausgebildet sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass es möglich wird, beispielsweise elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge auszusenden als dies mittels der ersten Sendeeinheit des primären optoelektronischen Sensors geschieht. Somit kann eine Beeinflussung der Messung des primären optoelektronischen Sensors durch das Verschmutzungserkennungssystem verringert oder verhindert werden. Außerdem kann eine Abhängigkeit des Verschmutzungserkennungssystems von der Umgebungsbeleuchtung vermieden werden. Mittels des Verschmutzungserkennungssystems ist eine Überwachung der kompletten Schutzabdeckung des optischen Systems unabhängig von äußeren Bedingungen wie beispielsweise Umgebungslicht möglich.
Das Verschmutzungserkennungssystem kann weiterhin wenigstens ein optisches Element, wie eine optische Linse, einen Spiegel, einen optischen Filter etc. aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschmutzungserkennungssystem zwischen dem primären optischen Sensor und der Schutzabdeckung angeordnet ist. Mit anderen Worten, das Verschmutzungserkennungssystem ist ebenfalls zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete erste elektromagnetische Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben. Diese Alternative ist insbesondere vorteilhaft, da das Verschmutzungserkennungssystem ebenfalls durch die Schutzabdeckung vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Beispielsweise kann die zweite Empfangseinheit zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung zwischen dem primären optischen Sensor und der Schutzabdeckung angeordnet sein. Auch eine optional vorhandene zweite Sendeeinheit zur Aussendung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung kann zwischen dem primären optischen Sensor unter Schutzabdeckung angeordnet sein. Die Schutzabdeckung kann für die verwendete zweite elektromagnetische Strahlung transparent sein.
Alternativ ist die Schutzabdeckung zwischen dem primären optischen Sensor und wenigstens eines Teils des Verschmutzungserkennungssystems angeordnet. Beispielsweise ist die Schutzabdeckung zwischen dem primären optischen Sensor und der zweiten Empfangseinheit zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung angeordnet. In diesem Fall kann eine optional vorhandene zweite Sendeeinheit zur Aussendung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung zwischen dem primären optischen Sensor und der Schutzabdeckung angeordnet sein. In diesem Fall wäre die zweite Sendeeinheit ebenfalls zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete erste elektromagnetische Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben. Auch der umgekehrte Fall ist denkbar, bei dem die zweite Empfangseinheit zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete elektromagnetische Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben ist, wobei die zweite Sendeeinheit außerhalb der Schutzabdeckung angebracht ist. In beiden Fällen ist die Schutzabdeckung insbesondere auch für die verwendete zweite elektromagnetische Strahlung transparent. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass das optische System in seiner Gestaltung flexibel ist. Je nach Messmethode des Verschmutzungserkennungssystems sind verschiedene Anordnungen von Teilen des Verschmutzungserkennungssystems im optischen System möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schutzabdeckung verschiebbar und/oder um mindestens eine Drehachse rotierbar ausgebildet ist. Eine verschiebbare Schutzabdeckung kann eine planare Schutzabdeckung sein. Eine verschiebbare Schutzabdeckung kann mittels einer linearen Verschiebeeinheit bewegbar sein. Eine rotierbare Schutzabdeckung kann eine rotationssymmetrische Schutzabdeckung sein. Eine rotierbare Schutzabdeckung kann mittels einer Steuereinheit bewegbar sein. Die Drehachse der Schutzabdeckung kann insbesondere mit einer Rotationsachse des primären optoelektronischen Sensors zusammenfallen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass das optische System verschiedene Bauweisen aufweisen kann. Es ergibt sich eine höhere Flexibilität in der Gestaltung des optischen Systems.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verschmutzungserkennungssystem dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Verschmutzung in einem durch die relative Bewegung der Schutzabdeckung zum primären optoelektronischen Sensor vorgegebenen Gebiet der Schutzabdeckung zu erkennen. Ein vorgegebenes Gebiet kann hierbei ein einzelner Punkt auf der Schutzabdeckung sein. Ein vorgegebenes Gebiet kann hierbei eine Fläche auf der Schutzabdeckung sein. So kann das Verschmutzungserkennungssystem zu einem ersten Zeitpunkt eine Verschmutzung in einem ersten Gebiet der Schutzabdeckung erkennen. Durch die Bewegung der Schutzabdeckung kann das Verschmutzungserkennungssystems zu einem zweiten Zeitpunkt eine Verschmutzung in einem zweiten Gebiet der Schutzabdeckung erkennen usw.. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine Verschmutzung auf der gesamten Schutzabdeckung erkannt werden kann. Eine Überwachung der gesamten Schutzabdeckung wird ermöglicht. Zudem kann bei einer Kenntnis der Eigenschaften der Bewegung der Schutzabdeckung eine Verschmutzung genau auf der Schutzabdeckung lokalisiert werden. Insbesondere ergibt sich eine hohe horizontale Auflösung bei der Erkennung einer Verschmutzung auf der Schutzabdeckung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das optische System weiterhin mindestens ein Reinigungssystem zur Verhinderung, Hemmung und/oder Beseitigung wenigstens einer Verschmutzung der Schutzabdeckung aufweist. Eine mittels des Verschmutzungserkennungssystems erkannte Verschmutzung kann mittels des Reinigungssystems verringert und/oder beseitigt werden. Das Reinigungssystem kann außerhalb eines Sichtbereiches des primären optoelektronischen Sensors angeordnet und/oder wirksam sein. Das Reinigungssystem kann mechanisch auf die Schutzabdeckung, insbesondere mittels wenigstens eines Scheibenwischers oder einer Spritzdüse für eine Flüssigkeit, ein Flüssigkeitsgemisch, ein Gas oder ein Gasgemisch, einwirken. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Funktionsweise des optischen Systems sichergestellt werden kann. Eine Verschmutzung, die die Funktionsweise des optischen Systems stören könnte, kann verhindert, gehemmt und/oder beseitigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das optische System weiterhin eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, das Reinigungssystem in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung anzusteuern. Beispielsweise wird bei einer erkannten Verschmutzung ein Signal zum Start der Reinigung an das Reinigungssystem ausgesendet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass ein ununterbrochenes Arbeiten des Reinigungssystems vermieden werden kann. Ein starker Verschleiß des Reinigungssystems bzw. ein hoher Verbrauch des Reinigungsmediums (zum Beispiel die Flüssigkeit, das Flüssigkeitsgemisch, das Gas oder das Gasgemisch) kann vermieden werden. Weiterhin kann eine gezielte Reinigung der Schutzabdeckung ermöglicht werden. Weiterhin kann ermöglicht werden, gezielt das Gebiet der Schutzabdeckung zu reinigen, in dem eine Verschmutzung erkannt wurde.
Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen optischen System.
Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren für ein optisches System aufweisend einen primären optoelektronischen Sensor, welcher zumindest teilweise durch eine wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung transparente Schutzabdeckung umgeben ist. Das Verfahren weist die Schritte einer Ansteuerung der Schutzabdeckung zur Bewegung der Schutzabdeckung relativ zum primären optischen Sensor; eines Empfangens einer zweiten elektromagnetischen Strahlung mittels einer zweiten Empfangseinheit eines Verschmutzungserkennungssystems des optischen Systems; und eine Erkennung wenigstens einer Verschmutzung auf der Schutzabdeckung des primären optoelektronischen Sensors auf. Optional weist das Verfahren den weiteren Schritt einer Ansteuerung eines Reinigungssystems des optischen Systems in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung mittels einer Steuereinheit auf.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:

1A ein Ausführungsbeispiel eines optischen Systems in der Seitenansicht;
1B das Ausführungsbeispiel des optischen Systems in der Draufsicht;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Systems;
3 Beispiel eines Intensitätsverlaufs eines Signals in Abhängigkeit des Rotationswinkels für ein Verschmutzungserkennungssystems gemäß 2;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Systems;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Systems;
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Systems;
7 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren für ein optisches System.

1A zeigt beispielhaft als ein Ausführungsbeispiel das optische System 100 in der Seitenansicht. 1B zeigt das Ausführungsbeispiel des optischen Systems 100 aus 1A in der Draufsicht. Das optische System 100 kann insbesondere ein LIDAR-System sein. Das optische System 100 kann auch ein Kamerasystem, ein Radar-System oder ein aus diesen Systemen kombiniertes System sein. Das optische System 100 weist einen primären optoelektronischen Sensor 105 auf. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann beispielsweise eine Kamera, ein Radar-Sensor, ein LIDAR-Sensor oder eine Kombination dieser Sensoren sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 weist wenigstens eine der Übersicht halber hier nicht gezeigte erste Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung aus der Umgebung des optischen Systems auf. Der primäre optoelektronische Sensor 105 weist insbesondere auch mindestens eine, hier nicht gezeigte, erste Sendeeinheit zur Aussendung einer ersten elektromagnetischen Strahlung auf. Der in der 1A und 1B markierte Bereich 103 repräsentiert hierbei die empfangene erste elektromagnetische Strahlung. Der Bereich 103 repräsentiert insbesondere auch die ausgesendete erste elektromagnetische Strahlung. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann bewegbar ausgebildet sein. Er kann beispielsweise um die Drehachse 108 rotierbar ausgebildet sein. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann beispielsweise ein Sichtfeld von 360° aufweisen. Der primäre optoelektronische Sensor 105 ist zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete erste elektromagnetische Strahlung 103 transparenten Schutzabdeckung 102 umgeben. Die Schutzabdeckung 102 ist im gezeigten Beispiel zylinderförmig ausgebildet. Der primäre optoelektronische Sensor 105 kann wie in 1A beispielhaft gezeigt weiterhin teilweise von einem Gehäuse 101 umgeben sein. Die Schutzabdeckung 102 ist relativ zum primären optoelektronischen Sensor 105 bewegbar. Wie in 1 gezeigt kann die Schutzabdeckung 102 beispielsweise um die Drehachse 108 rotierbar ausgebildet sein. Die Schutzabdeckung 102 ist im gezeigten Beispiel in die Drehrichtung 104 rotierbar ausgebildet. Die Rotation der Schutzabdeckung 102 ermöglicht ein einfaches Erkennen einer Verschmutzung, beispielsweise wenigstens eines Partikels, Wasser, Schnee, Eis, Öl, einer festen, einer flüssigen, einer transparenten und/oder einer nichttransparenten Verschmutzung. Die Rotation der Schutzabdeckung 102 kann beispielsweise mit einer Rotation des primären optoelektronischen Sensors 105 gekoppelt sein. Alternativ und hier nicht gezeigt kann die Schutzabdeckung 102 auch verschiebbar ausgebildet sein.
Das optische System 100 weist wie in 1B gezeigt weiterhin ein Verschmutzungserkennungssystems 106 auf. Das Verschmutzungserkennungssystems 106 weist im gezeigten Beispiel eine zweite Empfangseinheit 106-2 zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung 115 auf. Das im Beispiel der 1 gezeigte Verschmutzungserkennungssystems 106 weist weiterhin auch eine zweite Sendeeinheit 106-1 zur Aussendung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung 114 auf. Wie in 1B beispielhaft gezeigt, kann das Verschmutzungserkennungssystems 106 zwischen dem primären optischen Sensor 105 und der Schutzabdeckung 102 angeordnet sein. Somit ist im Beispiel das Verschmutzungserkennungssystems 106 zumindest teilweise von der Schutzabdeckung 102 umgeben. Das Verschmutzungserkennungssystems 106 kann weiterhin teilweise von dem Gehäuse 101 umgeben sein. Die Schutzabdeckung 102 kann wenigstens bereichsweise für die ausgesendete zweite elektromagnetische Strahlung 114 und/oder die empfangene zweite elektromagnetische Strahlung 115 transparent sein. In einer nicht gezeigten Ausführungsvariante kann die Schutzabdeckung 102 zwischen dem primären optischen Sensor 105 und wenigstens eines Teils des Verschmutzungssystem 106 angeordnet sein. Beispielsweise kann die zweite Sendeeinheit 106-1 zwischen dem primären optischen Sensor 105 und der Schutzabdeckung angeordnet sein; und die die Schutzabdeckung 102 kann zwischen dem primären optischen Sensor 105 und der zweiten Empfangseinheit 106-2 angeordnet sein. Die zweite Sendeeinheit 106-1 und die zweite Empfangseinheit 106-2 sind im gezeigten Beispiel fest positioniert.
Das Verschmutzungserkennungssystem 106 ist dazu ausgebildet, wenigstens eine Verschmutzung in einem durch die relative Bewegung der Schutzabdeckung 102 zum primären optoelektronischen Sensor 105 vorgegebenen Gebiet der Schutzabdeckung 102 zu erkennen. Insbesondere kann abhängig vom aktuellen Rotationswinkel der Schutzabdeckung 102 eine Vertikale der Schutzabdeckung 102 durch das Verschmutzungserkennungssystems 106 erfasst werden. Durch ein Auslesen des Rotationswinkels kann die Verschmutzung in einem vorgegebenen Gebiet der Schutzabdeckung 102 erkannt werden. In einem nicht rotationssymmetrischen System kann die Verschmutzung in einem vorgegebenen Gebiet der Schutzabdeckung durch ein Auslesen einer räumlichen Lage erkannt werden.
Das optische System 100 kann wie in 1B gezeigt weiterhin mindestens ein Reinigungssystem zur Verhinderung, Hemmung und/oder Beseitigung wenigstens einer Verschmutzung der Schutzabdeckung 102 aufweisen. Das Reinigungssystem kann beispielsweise mechanisch auf die Schutzabdeckung 102 einwirken. Das Reinigungssystem kann beispielsweise als wenigstens ein Scheibenwischer 110 ausgebildet sein. Das Reinigungssystem kann auch als eine Spritzdüse 109 für eine Flüssigkeit (wie beispielsweise Wasser), ein Flüssigkeitsgemisch, ein Gas oder ein Gasgemisch (wie beispielsweise Luft) ausgebildet sein.
Das optische System 100 kann weiterhin eine hier nicht gezeigte Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit kann von dem Verschmutzungserkennungssystem 106 eine Information über eine erkannte Verschmutzung empfangen. Die Steuereinheit kann eine Information über das Gebiet der Schutzabdeckung 102, in der eine Verschmutzung erkannt wurde, von dem Verschmutzungserkennungssystem 106 empfangen. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das Reinigungssystem 109, 110 in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung anzusteuern.
Mögliche Ausführungen des Verschmutzungserkennungssystems 106 unterscheiden sich beispielsweise bezüglich der zweiten Empfangseinheit und der zweiten Sendeeinheit. Beispiele hierfür sind in den 2 und 4-6 gegeben. Diese Figuren zeigen jeweils den in 1B markierten Ausschnitt 107 eines optischen Systems in einer Seitenansicht.
2 zeigt beispielhaft ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verschmutzungserkennungssystems eines optischen Systems 100, wie es in 1 gezeigt wurde. 2 zeigt Teile des Gehäuses 201 eines optischen Systems, die Schutzabdeckung 202 und die Verschmutzung 203 auf der Schutzabdeckung 202. Eine zweite Sendeeinheit 206-1 sendet die zweite elektromagnetische Strahlung 214 aus. Die elektromagnetische Strahlung 214 wird an einem ersten Ende der Schutzabdeckung 202 in die Schutzabdeckung 202 eingekoppelt. Aufgrund von interner Totalreflexion propagiert die zweite elektromagnetische Strahlung 214 durch die Schutzabdeckung 202 und wird an einem zweiten Ende der Schutzabdeckung 202 ausgekoppelt. Die Einkopplung und die Auskopplung kann beispielsweise durch die Verwendung von Prismenstrukturen oder Hologramme optimiert werden. Eine zweite Empfangseinheit 206-2 empfängt die ausgekoppelte zweite elektromagnetische Strahlung 215. Aufgrund der Verschmutzung 203 auf der Schutzabdeckung 202 wird in diesem Gebiet der Schutzabdeckung 202 ein Teil der Strahlung ausgekoppelt. Das Signal auf einer Detektoreinheit der Empfangseinheit 206-2 ist entsprechend für dieses Gebiet der Schutzabdeckung 202 geringer als wenn keine Verschmutzung 203 auf der Schutzabdeckung 202 vorhanden wäre. Dies wird in 3 verdeutlicht. 3 zeigt ein Beispiel eines Intensitätsverlaufs 301 eines Signals in Abhängigkeit des Rotationswinkels 302 für ein Verschmutzungserkennungssystem gemäß 2. Bei den Winkeln, bei denen die zweite elektromagnetische Strahlung 214 auf eine Verschmutzung trifft, wird ein Teil der zweiten elektromagnetischen Strahlung 214 ausgekoppelt, sodass die Intensität 301 bei dem jeweils entsprechenden Rotationswinkel 302 absinkt.
4 zeigt beispielhaft als zweites Ausführungsbeispiel ein Verschmutzungserkennungssystem eines optischen Systems 100, wie es in 1 gezeigt wurde. 4 zeigt die Schutzabdeckung 402 und die Verschmutzung 403 auf der Schutzabdeckung 402. Das Verschmutzungserkennungssystem weist im gezeigten Beispiel die vier Einheiten 406-A bis 406-D auf, die jeweils eine zweite Sendeeinheit zur Aussendung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung und eine zweite Empfangseinheit zum empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung aufweisen können. Trifft die ausgesendete zweite elektromagnetische Strahlung auf eine Verschmutzung 403, so ändert sich das in Reflexion gemessene Signal auf der Detektoreinheit. Im hier nicht gezeigten Fall, dass die zweite Empfangseinheit sich auf der anderen Seite der Schutzabdeckung 402 befinden würde, so ändert sich das in Transmission gemessene Signal auf der Detektoreinheit.
5 zeigt beispielhaft als drittes Ausführungsbeispiel ein Verschmutzungserkennungssystem eines optischen Systems 100, wie es in 1 gezeigt wurde. 5 zeigt die Schutzabdeckung 502 und die Verschmutzung 503 auf der Schutzabdeckung 502. Das gezeigte Verschmutzungserkennungssystems 506 ähnelt dem aus 4, bei eine zweite Sendeeinheit 506-1 durch die Verwendung einer einzelnen Laserdiode oder LED (mit optischen Elementen) ersetzt wurde. Die einzelne Laserdiode / LED kann dazu ausgebildet sein, eine Laserlinie auszusenden. Die einzelne Laserdiode kann dazu ausgebildet sein, die Vertikale der Schutzabdeckung komplett auszuleuchten. Die Detektoreinheit der zweiten Empfangseinheit 506-2 kann beispielsweise als eine CCD-Zeile oder aus mehreren Fotodioden ausgebildet sein. Die Detektoreinheit kann das reflektierte oder gestreute Signal detektieren. Im hier nicht gezeigten Fall, dass die zweite Empfangseinheit 506-2 auf der anderen Seite der Schutzabdeckung 502 befinden würde, kann die Detektoreinheit das transmittierte Signal detektieren.
6 zeigt beispielhaft als viertes Ausführungsbeispiel ein Verschmutzungserkennungssystem eines optischen Systems 100, wie es in 1 gezeigt wurde. 6 zeigt die Schutzabdeckung 602 und die Verschmutzung 603 auf der Schutzabdeckung 602. Das Verschmutzungserkennungssystems ist in diesem Beispiel als Kamera ausgebildet. Das gezeigte Verschmutzungserkennungssystems weist die Empfangseinheit 606-2 zum Empfangen der zweiten elektromagnetischen Strahlung 605 auf. Mittels einer Bildauswertung kann die Verschmutzung 603 erkannt werden. Das Verschmutzungserkennungssystem kann optional weiterhin eine zweite Sendeeinheit aufweisen. Die zweite Sendeeinheit kann als eine Beleuchtungseinheit ausgebildet sein.
7 zeigt als ein Ausführungsbeispiel das Verfahren 700 für ein optisches System. Hierbei weist das optische System einen primären optoelektronischen Sensor auf, welcher zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben ist. Das Verfahren 700 startet im Schritt 701. Im Schritt 702 folgt die Ansteuerung der Schutzabdeckung zur Bewegung der Schutzabdeckung relativ zum primären optischen Sensor. Im Schritt 703 folgt das Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung mittels einer zweiten Empfangseinheit eines Verschmutzungserkennungssystems des optischen Systems. Im Schritt 704 folgt die Erkennung wenigstens einer Verschmutzung auf der Schutzabdeckung des primären optoelektronischen Sensors. Das Verfahren 700 endet im Schritt 706. Optional weist das Verfahren 700 den Schritt einer Ansteuerung 705 eines Reinigungssystems des optischen Systems in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung mittels einer Steuereinheit auf. Der optional vorhandene Schritt 705 folgt auf den Schritt 704, bevor das Verfahren 700 im Schritt 706 beendet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10151981 A1 [0003]

Claims

Optisches System (100), insbesondere LIDAR-System, aufweisend • einen primären optoelektronischen Sensor (105) mit wenigstens einer ersten Empfangseinheit zum Empfangen einer ersten elektromagnetischen Strahlung (103) aus der Umgebung des optischen Systems (100); • wobei der primäre optoelektronische Sensor (105) zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete erste elektromagnetische Strahlung (103) transparenten Schutzabdeckung (102) umgeben ist; und wobei • die Schutzabdeckung (102) relativ zum primären optoelektronischen Sensor (105) bewegbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (100) weiterhin • ein Verschmutzungserkennungssystem (106) aufweist, wobei das Verschmutzungserkennungssystem (106) wenigstens eine zweite Empfangseinheit (106-2) zum Empfangen einer zweiten elektromagnetischen Strahlung (115) aufweist.
Optisches System (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre optoelektronische Sensor (105) weiterhin mindestens eine erste Sendeeinheit zur Aussendung einer ersten elektromagnetischen Strahlung (103) aufweist.
Optisches System (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschmutzungserkennungssystem (106) weiterhin mindestens eine zweite Sendeeinheit (106-1) zur Aussendung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung (114) aufweist.
Optisches System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschmutzungserkennungssystem (106) zwischen dem primären optischen Sensor (105) und der Schutzabdeckung (102); oder wobei die Schutzabdeckung (102) zwischen dem primären optischen Sensor (105) und wenigstens eines Teils des Verschmutzungserkennungssystems (106) angeordnet ist.
Optisches System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (102) verschiebbar und/oder um mindestens eine Drehachse (108) rotierbar ausgebildet ist.
Optisches System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschmutzungserkennungssystem (106) dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Verschmutzung (203) in einem durch die relative Bewegung der Schutzabdeckung (102) zum primären optoelektronischen Sensor (105) vorgegebenen Gebiet der Schutzabdeckung (102) zu erkennen.
Optisches System (100) nach einem der vorherigen Ansprüche weiterhin aufweisend mindestens ein Reinigungssystem (109, 110) zur Verhinderung, Hemmung und/oder Beseitigung wenigstens einer Verschmutzung (203) der Schutzabdeckung (102).
Optisches System (100) nach Anspruch 7 weiterhin aufweisend eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das Reinigungssystem (109, 110) in Abhängigkeit einer erkannten Verschmutzung (203) anzusteuern.
Fahrzeug mit einem optischen System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren (700) für ein optisches System aufweisend einen primären optoelektronischen Sensor, welcher zumindest teilweise von einer wenigstens bereichsweise für die verwendete Strahlung transparenten Schutzabdeckung umgeben ist; aufweisend die Schritte: • Ansteuerung (702) der Schutzabdeckung zur Bewegung der Schutzabdeckung relativ zum primären optischen Sensor; und • Empfangen (703) einer zweiten elektromagnetischen Strahlung mittels einer zweiten Empfangseinheit eines Verschmutzungserkennungssystems des optischen Systems; und • Erkennung (704) wenigstens einer Verschmutzung auf der Schutzabdeckung des primären optoelektronischen Sensors.