DE102019107156A1

DE102019107156A1 - Vorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102019107156A1
Application number: DE102019107156.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Licht; Christian Buchberger; Joachim Knittel
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-09-24

Abstract

Es wird ein Verfahren bereitgestellt, welches umfasst: Abstrahlen einer ersten und zweiten Lichtpulsverteilung, und Ermitteln einer Position eines Objekts (6) in Abhängigkeit von einem detektierten ersten Lichtpuls und in Abhängigkeit von einem detektierten zweiten Lichtpuls mittels einer Steuereinheit (16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Position eines Objekts relativ zu einem Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Ermittlung einer Position eines Objekts relativ zu einem Kraftfahrzeug.
Lidar-Geräte bestimmen über die Laufzeit eines Lichtimpulses, der von einem Objekt reflektiert wird, den Abstand des Objektes zum Lider-Gerät. Über einen Detektor, der mehrere Pixel aufweist, oder über einen Scanner, welcher einen in der Richtung veränderbaren, beweglichen gebündelten Lichtstrahl abstrahlt, lässt sich zusätzlich zur Entfernung des Objektes auch die Richtung des Objektes erfassen.
Es ist bekannt, dass in einem Fahrzeug oft nur ein einziges Lidar-Modul verbaut wird, beispielsweise im Innenraum am Rückspiegel, um mit einem derartigen Lidar-Modul zur Abstandsinformation noch eine Ortsinformation zu erhalten.
Hierzu werden mehrere Detektoren, ein Pixeldetektorarray oder ein Scanner, der den Lichtimpuls umlenkt, verwendet.
Aufgabe besteht also darin eine vereinfachte Lidar-Vorrichtung und ein vereinfachtes Verfahren zur Positionsbestimmung von Objekten mittels Lidar bereitzustellen.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß einem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen sowie in der Beschreibung zu finden.
Ein erster Aspekt dieser Beschreibung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Position eines Objekts relativ zu einem Kraftfahrzeug und zur Anordnung an dem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung umfasst eine Lichterzeugungsanordnung umfassend wenigstens eine erste statische Optikanordnung und eine zweite statische Optikanordnung, eine Sensoranordnung und eine Steuereinheit. Die Vorrichtung ist so eingerichtet, dass die Vorrichtung eine erste Lichtpulsverteilung mittels der ersten statischen Optikanordnung der Lichterzeugungsanordnung abstrahlt, wenigstens einen durch die erste Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten ersten Lichtpuls mittels der Sensoranordnung detektiert, eine zweite Lichtpulsverteilung, welche über einen Abstrahlwinkel der zweiten Lichtpulsverteilung strukturiert ist, zeitversetzt zu der ersten Lichtpulsverteilung mittels der zweiten statischen Optikanordnung der Lichterzeugungsanordnung abstrahlt, wobei die zweite statische Optikanordnung zur Abstrahlung der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel der Lichtpulsverteilung segmentiert ist, wenigstens einen durch die zweite Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten zweiten Lichtpuls mittels der Sensoranordnung detektiert, und die Position des Objekts in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls und in Abhängigkeit von dem detektierten zweiten Lichtpuls mittels der Steuereinheit ermittelt.
Vorteilhaft ermöglicht die zweite strukturierte Lichtpulsverteilung über die Ermittlung der Distanz hinausgehend die Ermittlung einer Winkel- oder Winkelsegmentinformation. Über die Distanz und die Winkelinformation wird eine vollständige Information über die Position des Objekts bereitgestellt.
Folglich bietet die Strukturierung der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel der Lichtpulsverteilung die Positionsbestimmung eines Objekts, wobei die Vorrichtung mittels der statischen Optikanordnungen konstruktiv einfacher und damit günstiger ausgebildet ist. Insbesondere reduziert sich die Komplexität der Sensoranordnung, da beispielsweise kein Pixeldetektorarray nötig ist. Darüber hinaus können je nach Ausbildung der Vorrichtung bewegliche und damit empfindliche Verschleißteile entfallen, was die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichterzeugungsanordnung wenigstens zwei Lichtpulsquellen umfasst, wobei eine erste der wenigstens zwei Lichtpulsquellen eine erste Primärlichtpulsverteilung erzeugt, wobei die erste Optikanordnung die erste Primärlichtpulsverteilung in die erste Lichtpulsverteilung wandelt, wobei eine zweite der wenigstens zwei Lichtpulsquellen eine zweite Primärlichtpulsverteilung zeitversetzt zu der ersten Primärlichtpulsverteilung erzeugt, wobei die zweite statische Optikanordnung die zweite Primärlichtpulsverteilung in die zweite Lichtpulsverteilung wandelt. Durch die zeitversetzte Erzeugung der Primärlichtpulsverteilungen mittels wenigstens zweier Lichtpulsquellen lässt sich die Lichterzeugungsanordnung konstruktiv auftrennen. Auf diese Weise können die Lichtpulsverteilungen von verschiedenen Lichtmodulen oder verschiedenen Scheinwerfern des Kraftfahrzeugs abgestrahlt werden.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichterzeugungsanordnung wenigstens eine Lichtpulsquelle und wenigstens ein Verzögerungselement umfasst, wobei die wenigstens eine Lichtpulsquelle eine Primärlichtpulsverteilung erzeugt, wobei die erste Optikanordnung einen ersten Teil der Primärlichtpulsverteilung in die erste Lichtpulsverteilung wandelt, wobei ein zweiter Teil der Primärlichtpulsverteilung in das Verzögerungselement eingekoppelt wird, wobei das in das Verzögerungselement eingekoppelte Licht zeitlich verzögert aus dem Verzögerungselement austritt, und wobei die zweite statische Optikanordnung die aus dem Verzögerungselement austretende Lichtpulsverteilung in die zweite Lichtpulsverteilung wandelt. Vorteilhaft wird durch das Verzögerungselement der Lichtweg für einen Teil des Primärlichtpulses gezielt verlängert, was zu der zeitverzögerten Abstrahlung der zweiten Lichtpulsverteilung führt. Da das Verzögerungselement und zweite Optikanordnung statisch sind, sind die zeitlichen Verzögerungen zwischen der Abstrahlung der ersten und der zweiten Lichtpulsverteilung stets als gleich groß anzunehmen.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Optikanordnung eine Mehrzahl von Absorptionselementen mit unterschiedlichen Absorptionsgraden für Licht umfasst, und wobei die zweite Optikanordnung mittels der Absorptionselemente die abgestrahlte zweite Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel der zweiten Lichtpulsverteilung in Bezug auf die abgestrahlte Lichtintensität strukturiert. Vorteilhaft wird durch die segmentierte zweite Optikanordnung eine feststehende Intensitätsstrukturierung der zweiten Lichtpulsverteilung ermöglicht. Die Zuordnung zu einem Segment bzw. Lichtkegel wird durch die unterschiedlichen ab- und rückgestrahlten Intensitäten ermöglicht.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung eine erste Lichtintensität des detektierten ersten Lichtpulses mit einer zweiten Lichtintensität des detektierten zweiten Lichtpulses vergleicht, und einen Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung befindet, in Abhängigkeit von dem Vergleich der ersten und zweiten Lichtintensität ermittelt. Vorteilhaft wird durch einen einfachen Vergleich von rückgestrahlten Lichtintensitäten eine Ortung des Objekts innerhalb des Winkelbereichs des zugehörigen Lichtpulskegels ermöglicht.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung einen Quotienten in Abhängigkeiten von der ersten Lichtintensität und in Abhängigkeit von der zweiten Lichtintensität ermittelt, und den Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung befindet, in Abhängigkeit von einem Vergleich des Quotienten mit einem vorab bestimmten Quotienten ermittelt.
Die Ermittlung des Quotienten ermöglicht vorteilhaft, dass die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften von Objekten bei der Ermittlung des Winkelbereichs keine bzw. eine untergeordnete Rolle spielen.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Optikanordnung eine Mehrzahl von Verzögerungselementen umfasst, wobei die zweite Optikanordnung mittels der Verzögerungselemente die abgestrahlte zweite Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel zeitlich strukturiert. Die Verzögerungselemente verlängern den Lichtweg stets in gleichem Maße, womit die zeitliche Strukturierung der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel - also der relative Zeitversatz der Abstrahlung der einzelnen Lichtkegel zueinander - stets gleich ist. Dies erleichtert die Zuordnung des rückgestrahlten zweiten Lichtpulses zu einem jeweiligen abgestrahlten Lichtpulskegel.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung eine erste Lichtlaufzeit in Abhängigkeit von der ersten Lichtpulsverteilung und in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls ermittelt, einen Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung befindet, in Abhängigkeit von der ersten Lichtlaufzeit und in Abhängigkeit von einem Empfangszeitpunkt des zweiten Lichtpulses ermittelt. Vorteilhaft werden die zueinander feststehenden Zeitversätze zwischen den über dem Abstrahlwinkel abgestrahlten Lichtkegeln dazu genutzt, um die Position des Objektes zu identifizieren.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung einen Abstrahlzeitpunkt eines Lichtpulses der zweiten Lichtpulsverteilung in Abhängigkeit von dem Empfangszeitpunkt des zweiten Lichtpulses und in Abhängigkeit von der ersten Lichtlaufzeit ermittelt, und den Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung befindet, in Abhängigkeit von einem Vergleich des ermittelten Abstrahlzeitpunktes mit einem vorab bestimmten Abstrahlzeitpunkt ermittelt. Folglich wird eine einfache Möglichkeit geschaffen, beispielsweise mittels einer vorab bestimmten Lookup-Tabelle den Winkelbereich, in dem das Objekt relativ zum Fahrzeug steht, zu ermitteln.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Lichtpulsverteilung wenigstens über den gesamten Bereich des Abstrahlwinkels, welcher in einer zu der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs parallelen Ebene liegt, oder über wenigstens 20° des Abstrahlwinkels, insbesondere über wenigstens 30° des Abstrahlwinkels einen konstanten Intensitätsverlauf aufweist. Vorteilhaft reduziert dieser konstante Intensitätsverlauf der ersten Lichtpulsverteilung nicht nur die Komplexität der Lichterzeugungsanordnung, sondern ermöglicht die Ermittlung der Distanz zu dem Objekt über die gemessene Lichtlaufzeit. Beispielsweise ist kein Laserscanner nötig, um die Position des Objekts zu ermitteln.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass benachbarte Lichtintensitätsniveaus der ersten und der zweiten Lichtpulsverteilung durch ein im Vergleich zu den benachbarten Lichtintensitätsniveaus geringeres Lichtintensitätsniveau voneinander getrennt sind.
Vorteilhaft wird durch diese Diskretisierung ein Pulslicht von dem Objekt zurückgestrahlt, dessen gemessene Intensität Rückschlüsse auf ein oder mehrere Segmente bzw. Winkelbereiche, in welchem sich das Objekt befindet, zulässt.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtintensitätsniveaus der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel einer nicht konstanten Funktion wenigstens erster Ordnung folgt. Dadurch, dass die Lichtintensitätsniveaus einer nicht konstanten Funktion wenigstens erster Ordnung folgen, werden Lichtkegel mit unterschiedlichen Intensitätsniveaus in der abgestrahlten Lichtpulsverteilung erzeugt.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung einen Abstand zwischen der Vorrichtung und dem Objekt in Abhängigkeit von der ersten Lichtpulsverteilung und in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls ermittelt. Vorteilhaft kann auch bei einem Wegfall der zweiten Lichtpulsverteilung die Information über den Abstand zu dem Objekt ermittelt werden. Darüber hinaus stellt der Abstand die zu dem Winkelbereich zugehörige Information dar, um die Information über die Position des Objekts relativ zur Vorrichtung zu ergänzen.
Ein zweiter Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Position eines Objekts relativ zu einem Kraftfahrzeug und zur Anordnung an dem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Abstrahlen einer ersten Lichtpulsverteilung mittels einer ersten statischen Optikanordnung einer Lichterzeugungsanordnung, Detektieren wenigstens eines durch die erste Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten ersten Lichtpulses mittels einer Sensoranordnung, Abstrahlen einer zweiten Lichtpulsverteilung, welche über einen Abstrahlwinkel der zweiten Lichtpulsverteilung strukturiert ist, zeitversetzt zu der ersten Lichtpulsverteilung mittels einer zweiten statischen Optikanordnung der Lichterzeugungsanordnung, wobei die zweite statische Optikanordnung zur Abstrahlung der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel der Lichtpulsverteilung segmentiert ist, Detektieren wenigstens eines durch die zweite Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten zweiten Lichtpulses mittels der Sensoranordnung, und Ermitteln der Position des Objekts in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls und in Abhängigkeit von dem detektierten zweiten Lichtpuls mittels einer Steuereinheit.
Weitere Merkmale und Vorteile finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung, wobei auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen verwendet werden. In der Zeichnung zeigen:

1, 2, 3, 5, 6 und 7 jeweils eine schematisch dargestellte Vorrichtung zur Ermittlung einer Position eines Objekts;
4 in schematischer Form einen Saggitalschnitt der Vorrichtung aus 3;
8 und 14 jeweils eine Prinzipdarstellung der Ortung des Objekts;
9 und 15 jeweils ein schematisches Blockdiagramm;
10, 11 und 12 eine abgestrahlte Intensität über dem Abstrahlwinkel; und
13 mehrere Intensität-Abstrahlwinkel-Diagramme.

1 zeigt in schematischer Form eine Vorrichtung 2, welche in einem Kraftfahrzeug 4 angeordnet ist, um ein Objekt 6, welches sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 4 befindet, zu orten. Die Vorrichtung 2 umfasst eine Lichterzeugungsanordnung 8 mit einer ersten statischen Optikanordnung 10 und einer zweiten statischen Optikanordnung 12. Die Vorrichtung 2 umfasst eine Sensoranordnung 14 und eine Steuereinheit 16. Bei dem Objekt 6 handelt es sich beispielsweise um ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug oder eine Person im Vorfeld des Kraftfahrzeugs. Selbstverständlich kann aber auch die weitere Umgebung des Kraftfahrzeugs, das bedeutet die Seiten oder der rückwärtige Bereich, mittels der Vorrichtung 2 überwacht werden.
Die Steuereinheit 16 umfasst einen Prozessor 18 und einen Speicher 20, auf welchem ein Computerprogramm 22 abgespeichert ist, welches mit dem Prozessor 18, der Lichterzeugungsanordnung 8 und der Sensoranordnung 14 bewirkt, dass die Vorrichtung 2 die in dieser Beschreibung bereitgestellten Verfahren durchführt.
Die Sensoranordnung 14 umfasst einen oder mehrere Sensoren. Der wenigstens einen Sensor der Sensoranordnung 14 detektiert jeweils einen Zeitpunkt und eine Lichtintensität eines empfangenen Lichtimpulses. In einem Beispiel detektiert der wenigstens eine Sensor der Sensoranordnung nur den Zeitpunkt und die Lichtintensität des empfangenen Lichtimpulses.
Von der ersten Optikanordnung 10 wird zu einem ersten Zeitpunkt t1 eine erste Lichtpulsverteilung 30 abgestrahlt. Zu einem zweiten Zeitpunkt t2, welcher beispielsweise zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt t1 liegt, wird eine zweite Lichtpulsverteilung 32 von der zweiten Optikanordnung 12 von der Vorrichtung 2 in Richtung des Objekts 6 abgestrahlt. Die Zeitpunkte t1 und t2 können aber auch vertauscht werden, womit die zweite Lichtpulsverteilung 32 zeitlich vor der ersten Lichtpulsverteilung 30 abgestrahlt wird. Die jeweiligen Hauptabstrahlrichtungen der Lichtpulsverteilungen 30 und 32 stimmen überein. Zur Abstrahlung der Lichtpulsverteilungen 30 und 32 ermittelt die Steuereinheit 16 wenigstens ein Ansteuersignal 17, welches an die Lichterzeugungsanordnung 8 weitergeleitet wird.
Die Lichtpulsverteilung 30 ist beispielsweise homogen strukturiert, was bedeutet, dass zum Zeitpunkt t1 über einen Abstrahlwinkel A bevorzugt ein Lichtpuls einer einzigen Intensität zum einem einzigen Zeitpunkt abgestrahlt wird.
Die zweite Lichtpulsverteilung 32 ist über dem Abstrahlwinkel A strukturiert. Der Abstrahlwinkel A liegt in einer Saggitalebene des Kraftfahrzeugs 4, die vorliegend mit der Zeichenebene übereinstimmt und parallel zu einer Ebene der Fahrbahn, auf der sich das Kraftfahrzeug 4 befindet, ist.
Die erste und die zweite Optikanordnung 10, 12 sind statisch, was bedeutet, dass die erste und die zweite Optikanordnung 10, 12 keine mechanisch rotierbaren oder translatorisch verschieblichen Elemente aufweist, die die Erzeugung der ersten und zweiten Lichtpulsverteilung 30, 32 beeinflussen. Die zweite Optikanordnung 12 strukturiert die zweite Lichtpulsverteilung 32 entweder in zeitlicher Hinsicht oder in Bezug auf die abgestrahlten Lichtintensitäten. Hierfür umfasst die zweite Optikanordnung 12 einzelne Segmente, welche dafür sorgen, dass einzelne Lichtkegel innerhalb der zweiten Lichtpulsverteilung beispielsweise mit unterschiedlicher Lichtintensität und/oder mit einem Zeitversatz zueinander von der zweiten Optikanordnung 12 abgestrahlt werden. Mithin ist die zweite Optikanordnung 12 statisch segmentiert.
In einem Beispiel umfasst die zweite Optikanordnung 12 Segmente, welche jeweils mittels der Steuereinheit 16 ansteuerbare und einstellbare Absorptionsgrade aufweisen. In einem weiteren Beispiel haben die Segmente der zweiten Optikanordnung 12 einen jeweiligen festen Absorptionsgrad.
Trifft die erste Lichtpulsverteilung 30 zu einem Teil auf das Objekt 6, so reflektiert das Objekt 6 einen ersten Lichtpuls 40, welcher mittels der Sensoranordnung 14 detektiert wird. Trifft die zweite Lichtpulsverteilung 32 zu einem Teil auf das Objekt 6, so reflektiert das Objekt 6 einen zweiten Lichtpuls 42, welcher mittels der Sensoranordnung 14 detektiert wird. Ein Sensorsignal 15 wird ausgehend von der Sensoranordnung 14 an die Steuereinheit 16 geleitet. Folglich ermittelt die Steuereinheit 16 eine Position P des Objektes 6 in Abhängigkeit von den Zeitpunkten t1 und t2, zu welchen die Lichtpulsverteilungen 30 und 32 ausgesandt wurden, und in Abhängigkeit von den Zeitpunkten, zu welchen die Lichtpulse 40 und 42 von der Sensoranordnung 14 empfangen wurden.
Die in dieser Beschreibung genannten Lichtpulse sind beispielsweise gepulste Laserstrahlung, welche beispielsweise durch eine gepulste Anregung einer Laserlichtquelle erzeugt werden. Ein Lichtpuls umfasst eine Erhöhung der Lichtintensität beispielsweise für eine Zeitdauer von 1-20 Nanosekunden. Die Position P des Objekts 6 umfasst beispielsweise eine Distanz zwischen der Vorrichtung 2 und dem Objekt 6 als auch einen spezifischen Winkel bzw. einen spezifischen Winkelbereich des Abstrahlwinkels.
Die erste statische Optikanordnung 10 umfasst beispielsweise eine Linse oder einen Reflektor, welcher von einer Lichtquelle stammendes Licht dahingehend umformt, als dass die abgestrahlte Lichtpulsverteilung 30 sich über einen Abstrahlwinkel von wenigstens 40° bevorzugt wenigstens 90° erstreckt. Die zweite Optikanordnung 12 umfasst eine Anzahl von Segmenten, welche die Struktur für die zweite Lichtpulsverteilung 32 bereitstellen. Die zweite Optikanordnung 12 strahlt die zweite Lichtpulsverteilung 32 beispielsweise wenigstens über einen Abstrahlwinkelbereich ab, welcher dem Abstrahlwinkelbereich der Lichtpulsverteilung 30 entspricht.
In einem Beispiel wird die Vorrichtung 2 in Form von zwei Lidar-Modulen bereitgestellt, um in jeweils einen Scheinwerfer integriert zu werden, bevorzugt als Hybridmodul in Kombination mit einem Lichtmodul. Beide Lidarmodule erzeugen statische Lidar-Lichtpulsverteilungen gemäß der ersten und der zweiten Lichtpulsverteilung 30 und 32. Durch Auswertung des Laufzeitsignals sowie der Signalstärke werden nicht nur die Abstandsinformation, sondern auch eine Richtungsinformation des Objektes bereitgestellt. Die Optikanordnungen 10 und 12 sind beispielsweise als Abdeckscheibe ausgebildet oder umfassen diese.
2 zeigt ein Beispiel der Vorrichtung 2. Die Lichterzeugungsanordnung 8 umfasst zwei Lichtpulsquellen 202 und 204, welche jeweils eine Primärlichtpulsverteilung 206 und 208 erzeugen. Die Primärlichtpulsverteilung 206 wird von der ersten Optikanordnung 10 in die erste Lichtpulsverteilung 30 umgewandelt. Die Primärlichtpulsverteilung 208 wird von der zweiten statischen Optikanordnung 12 in die strukturierte zweite Lichtpulsverteilung 32 umgewandelt. Der Zeitversatz zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 für die Abstrahlung der jeweiligen Lichtpulsverteilung 30, 32 wird über die Steuereinheit 16 eingestellt, welche mit jeweiligen Steuersignalen 210 und 212 die Lichtpulsquellen 202 und 204 ansteuert. Die Lichtpulsquellen 202 und 204 sind beispielsweise Laserlichtquellen.
3 zeigt ein Beispiel der Vorrichtung 2. Im Gegensatz zu 2 trifft die Primärlichtpulsverteilung 206 der Lichtpulsquelle 202 auf einen Teiler 302, welcher die Primärlichtpulsverteilung 206 in eine Lichtpulsverteilung 304 und in eine Lichtpulsverteilung 306 aufteilt. Die erste Lichtpulsverteilung 304 wird über die erste Optikanordnung 10 in die erste Lichtpulsverteilung 30 gewandelt und abgestrahlt. Die Lichtpulsverteilung 306 hingegen trifft auf ein Verzögerungselement 308. Das Verzögerungselement 308 stellt einen verlängerten Lichtweg bereit, um eine vom Verzögerungselement 308 ausgekoppelte bzw. abgestrahlte Lichtpulsverteilung 310 gegenüber der Lichtpulsverteilung 304 zeitlich zu verzögern.
Die in dieser Beschreibung genannten Verzögerungsglieder bewirken, dass der zugehörige Lichtpfad so gestaltet ist, dass das Licht einen relativ langen Weg durch ein optisch dichtes Medium zurücklegt (z. B. durch Vielfachreflexion, ähnlich in einem Fabry-Perot Interferometer). Da sich das Licht im Medium langsamer bewegt, lässt sich dieser Strahlengang verzögern. Dieser wird dann eine definierte Verzögerungszeit später abgestrahlt. Am Detektor kommen dann zweimal Signale an, nämlich ein Referenzsignal im Sinne des ersten Lichtpulses, welches nicht verzögert wurde, und danach ein verzögertes Testsignal gemäß dem zweiten Lichtpuls.
4 zeigt einen schematischen Saggitalschnitt der Lichterzeugungsanordnung 8 aus 3. Ein Lichtleiter 402 stellt den Teiler 302 und das Verzögerungselement 308 bereit. Ein erster Abschnitt 404 des Lichtleiters 402 nimmt einen Teil der eingekoppelten Primärlichtpulsverteilung auf und koppelt diese nach einem kurzen Lichtweg als Lichtpulsverteilung 304 aus dem Lichtleiter 402 aus. Ein zweiter Abschnitt des Lichtleiters 402 nimmt einen weiteren Teil der eingekoppelten Primärlichtpulsverteilung auf und koppelt diesen nach einem gegenüber dem kurzen Lichtweg langen Lichtweg als Lichtpulsverteilung 310 aus dem Lichtleiter 402 aus. Die Lichtpulsverteilungen werden in einer Fokusebene 406 einer nachgeschalteten Optik 408 wie beispielsweise einer Linse erzeugt und abgestrahlt.
Vorliegend ist die Segmentierung der zweiten statischen Optikanordnung 12 nicht gezeigt.
Das Licht einer Lidarlichtquelle gemäß der Lichtpulsquelle 202 wird von der Optik gemäß dem Lichtleiter 402 in zwei Pfade aufgespalten. Im unteren Pfad legt das Licht eine große Strecke im Medium zurück und verlässt den Lichtleiter 402 mit einem zeitlichen Versatz relativ zum Licht des ersten Pfades. Aus beiden Pfaden wird die jeweilige Lichtpulsverteilung 30, 32 in horizontaler Richtung erzeugt.
5 zeigt ein Beispiel der Vorrichtung 2. Im Gegensatz zu 2 ist der Lichtpulsquelle 204 ein Teiler 502 nachgeschaltet, welcher eine Lichtpulsverteilung 504 und eine Lichtpulsverteilung 506 in Abhängigkeit von der Primärlichtpulsverteilung 208 erzeugt. Die Lichtpulsverteilung 504 wird über ein Optikelement 508 als ein erster Lichtpulskegel 510 der strukturierten zweiten Lichtpulsverteilung 32 abgestrahlt.
Die Lichtpulsverteilung 506 trifft auf ein einen Teiler 512, welcher das auftreffende Licht der Lichtpulsverteilung 506 in die Lichtpulsverteilungen 514 und 516 aufteilt. Die Lichtpulsverteilung 514 trifft auf ein Verzögerungselement 518, welche einen Verzögerungsweg für das weiterzuleitende Licht bereitstellt. Das Verzögerungselement 518 erzeugt die Lichtpulsverteilung 520, welche über ein Optikelement 522 wie beispielsweise eine Abdeckscheibe in einen zweiten Lichtpulskegel 524 der strukturierten zweiten Lichtpulsverteilung 32 gewandelt wird. Analog wird ein dritter Lichtpulskegel 544 in Abhängigkeit von der Lichtpulsverteilung 516 erzeugt.
Mithin ergibt sich eine zeitliche Strukturierung der zweiten strukturierten Lichtpulsverteilung 32 durch einen Zeitversatz der Zeitpunkte t2, t3 und t4 für die Abstrahlung der jeweiligen Lichtpulskegel 510, 524, 544 von der zweiten Optikanordnung 12. Selbstverständlich ist die Anzahl der Teiler 512 und 532 sowie der zugeordneten Verzögerungselemente 518 und 538 nur beispielhaft zur Erläuterung des Funktionsprinzips gewählt. Die tatsächliche Ausführungsform umfasst eine größere Anzahl von Segmenten jeweils umfassend ein Verzögerungselement und ein zugehöriger Teiler, um eine entsprechend hohe Auflösung des ermittelten Winkels der Position zu erreichen.
Anstatt der Verzögerungselemente 518 und 538 werden in einem weiteren Beispiel in nachfolgender 7 mehrere Lichtpulsquellen für den jeweiligen der Lichtpulskegel 510, 524, 544 entsprechend zeitlich versetzt gepulst.
6 zeigt ein weiteres Beispiel der Vorrichtung 2. Im Gegensatz zur 3 wird in der 6 die Lichtpulsverteilung 310 einem Teiler 602 zugeführt, welcher eine erste Lichtpulsverteilung 604 und eine zweite Lichtpulsverteilung 608 erzeugt. Ein Verzögerungselement 610 stellt einen relativ langen Lichtweg bereit, um eine aus dem Verzögerungselement 610 ausgekoppelte Lichtpulsverteilung 612 über das Optikelement 508 als den ersten Lichtkegel 510 auszukoppeln.
Die Lichtpulsverteilung 604 wird einem Teiler 622 zugeführt, welcher eine Lichtpulsverteilung 628 an ein Verzögerungselement 630 übermittelt, um eine Lichtpulsverteilung 632 gegenüber der Lichtpulsverteilung 612 zeitlich zu verschieben. Der über das Optikelement 522 ausgekoppelte Lichtkegel 524 wird beispielsweise gegenüber dem Lichtkegel 510 zeitversetzt abgestrahlt. Gemäß einem angedeuteten Pfad 640 können weitere Pfade bzw. Segmente zur zeitlichen Strukturierung der zweiten Lichtpulsverteilung 32 dienen.
7 zeigt ein Beispiel der Vorrichtung 2 in schematischer Form. Lichtpulsquellen 204, 702, 704 erzeugen jeweils mittels zugeführter Steuersignale 212, 710, 712 zueinander zeitversetzte Primärlichtpulsverteilungen 208, 706, 708. Die zueinander zeitversetzten Primärlichtpulsverteilungen 208, 706, 708 werden mittels der zweiten Optikanordnung 12 in die Lichtkegel 510, 524, 544 der zweiten Lichtpulsverteilung 32 gewandelt, welche zeitversetzt zueinander von der Vorrichtung 2 abgestrahlt werden.
8 zeigt ein Prinzipbild zur Ermittlung der Position des Objekts 6. In diesem Beispiel wird die erste Lichtpulsverteilung 30 von einem Lichtmodul eines linken Scheinwerfers 702 des Kraftfahrzeugs 4 abgestrahlt. Der erste Lichtpuls 40, welcher von dem durch die Lichtpulsverteilung 30 angestrahlten Objekt 6 zurückgeworfen wird, wird detektiert. Die gemessene Lichtintensität des ersten Lichtpulses 40 entspricht beispielsweise einem Referenzwert von 100 %.
Ein rechter Scheinwerfer 704 umfasst ein Lichtmodul zur Abstrahlung der zweiten Lichtpulsverteilung 32. Die Lichtpulsverteilung 32 ist vorliegend intensitätsstrukturiert. So trifft ein erster Lichtkegel 706 der zweiten Lichtpulsverteilung 32 nicht auf das Objekt 6. Ein zweiter Lichtkegel 708 mit einer anderen Intensität als der Lichtkegel 706 trifft auf das Objekt 6. Folglich wird der zweite Lichtpuls 42 von dem Objekt 6 reflektiert und wird mittels der nicht gezeigten Sensoranordnung detektiert. Die gemessene Lichtintensität des zweiten Lichtpulses 42 entspricht beispielsweise einem Testwert von 40 %. Würde der erste Lichtkegel 706 hingegen auf das Objekt 6 Treffen, so würde die gemessene Lichtintensität einem anderen Testwert von beispielsweise 60 % entsprechen. Damit kann die Vorrichtung 2 erkennen, dass sich das Objekt 6 im Bereich des Lichtkegels 708 befindet. Im Fernfeld sind die Laufzeiten für die Lichtsignale stammend von den beiden Scheinwerfern ungefähr gleich.
Beide Lidarlichtquellen sind in einem Beispiel in einem Scheinwerfer, bevorzugt in einem Lichtmodul integriert. Dadurch wird ein Detektor eingespart, und die voran genannte Fernfeldbedingung der Detektion der Objekte entfällt. Die Aussendung der Lidarimpulse kann dabei durch zwei verschiedene Lichtquellen oder durch eine Lichtquelle, die beide Verteilungen erzeugt, erfolgen, wobei jeweils eine Verteilung durch eine Blende abgeschattet wird.
9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm. Zu dem Zeitpunkt t1 wird die erste Lichtpulsverteilung 30 mit einem Lichtpuls 802 abgestrahlt. Zu dem Zeitpunkt t2 wird die zweite strukturierte Lichtpulsverteilung 32 umfassend einen Lichtpuls 804 abgestrahlt.
Zu einem Zeitpunkt t10 wird der erste Lichtpuls 40 mit einer gemessenen Lichtintensität 140 detektiert. Damit wird eine erste Signallaufzeit S30 ermittelt, welche eine Distanz D1 zu dem Objekt repräsentiert. Ein Block 806 ermittelt die Distanz D1 in Abhängigkeit von der ersten Signallaufzeit S30. Ein Zeitversatz T1 zwischen dem Versenden der ersten Lichtpulsverteilung 30 und der zweiten Lichtpulsverteilung 32 ist entweder fest eingestellt, kann aber auch über Ansteuerung unterschiedlicher Lichtquellen eingestellt werden. Der Zeitversatz T1 sollte möglichst gering sein, sodass der Einfluss einer Bewegung des Objekts bzw. des Kraftfahrzeugs relativ zueinander möglichst gering ist.
Zu einem Zeitpunkt t20 wird der zweite Lichtpuls 42 mit einer gemessenen Lichtintensität 142 detektiert. Ein Block 808 ermittelt in Abhängigkeit von einer zweiten Signallaufzeit S32 eine Distanz D2 zu dem Objekt. In Abhängigkeit von den ermittelten Distanzen D1 und D2 oder aber in Abhängigkeit von den Signallaufzeiten S30, S32 ermittelt ein Block 810, ob die ermittelten Distanzen D1 und D2 im Wesentlichen gleich sind. Ist dies der Fall, so wird entweder eine der beiden Distanzen D1 oder D2 oder aber ein gemittelter Wert als eine Distanz D zu dem Objekt bereitgestellt. Des Weiteren wird ein Signal 812 an einen Block 814 gesendet, welcher einen Quotienten Q dadurch bildet, dass er die Lichtintensität 142 ins Verhältnis zur Lichtintensität 140 setzt. In einer Lookup-Tabelle 816 werden vorab bestimmte Paare 818 von Quotienten und zugeordneten Lichtkegeln bzw. Winkelbereichen bereitgestellt. In Abhängigkeit von dem ermittelten Quotienten Q und einem Vergleich mit den vorab bestimmten Quotienten der Paare 818 wird mittels eines Blocks 820 ein Winkelbereich W, in dem sich das Objekt befindet, ermittelt und bereitgestellt. Der Winkelbereich W und die Distanz D sind Teil der Position P des Objekts.
10 zeigt ein schematisches Lichtintensität-Abstrahlwinkel-Diagramm. Ein Intensitätsprofil IP30 der ersten Lichtpulsverteilung ist über dem Abstrahlwinkel A bei einem konstanten Intensitätswert. Ein Intensitätsprofil IP32 der zweiten Lichtpulsverteilung hingegen umfasst wenigstens zwei Intensitätswerte über einem Winkelbereich von 10°.
11 zeigt ein schematisches Lichtintensität-Abstrahlwinkel-Diagramm. Der Wert des Intensitätsprofils IP30 ist im linken Halbraum auf einem Wert von 100 % einer Referenzintensität und im rechten Halbraum auf einem Wert von 50 % der Referenzintensität. Das Intensitätsprofil IP32 der zweiten strukturierten Lichtpulsverteilung ist treppenförmig und umfasst in einem Winkelbereich von 10° wenigstens zwei unterschiedliche Intensitätswerte. Das Intensitätsprofil IP32 umfasst Linkerhand eine steigende Lichtintensität zur Mitte hin. Das Intensitätsprofil IB32 umfasst rechter Hand eine steigende Lichtintensität zur Mitte hin. Des Weiteren sind die Wertebereiche für die Intensitätswerte im linken Halbraum und dem rechten Halbraum disjunkt. Das Intensitätsprofil IP32 eignet sich aufgrund der zur Mitte hin erhöhten Intensitätswerte zur verbesserten Detektion im Bereich -20° bis +20°. Durch die disjunkten Wertebereiche des Intensitätsprofils IP32 kann auch bei Beleuchtung durch mehrere Kegel eine eindeutige Links-/Rechtsunterscheidung ermittelt werden. Die Strukturierung umfasst eine geringere Intensität des Intensitätsprofils IP32 zum rechten Rand hin, da Objekte am rechten Rand üblicherweise näher am Fahrzeug befinden und die bessere Reichweite für das Fernfeld in der linken Fahrbahnhälfte zu erwarten ist.
In einem Beispiel wird Intensitätsstrukturierung nicht in der Mitte bei 0° differenziert, sondern außermittig, um z. B. eine höhere Intensität bis Horizontal +10° zu erhalten. In einem weiteren Beispiel ist die Strukturierung nicht nach außen hin abzuschwächen sondern nach innen hin. So kann ein zuverlässigeres Signal von den Randbereichen erzeugt werden. Dies ist für den rechten Bereich des Fahrbahnrandes von Vorteil, um beispielsweise Fußgänger oder Bäume am rechten Fahrbahnrand besser zu orten.
12 zeigt ein weiteres schematisches Lichtintensität-Abstrahlwinkel-Diagramm. Das Intensitätsprofil IP30 der ersten Lichtpulsverteilung umfasst Linkerhand einen konstanten Wert von 50 % der Referenzintensität und Rechterhand 100 % der Referenzintensität. Die Bereiche der Intensität sind Linkerhand und Rechterhand bei dem Intensitätsprofil IP32 der strukturierten zweiten Lichtpulsverteilung disjunkt und steigen nach außen hin an. Aufgrund der zum Rand hin erhöhten Intensitäten ist das Intensitätsprofil IP32 zur verbesserten Detektion des Objekts im Bereich -20° bis -40° und im Bereich 20° bis 40° geeignet.
13 zeigt eine Anzahl von Intensität-Abstrahlwinkel Diagrammen. Die erste Lichtpulsverteilung 30 umfasst eine Anzahl von abgestrahlten Lichtkegeln 3001-3006, welche beispielsweise eine Lichtintensität von 100 % aufweisen. Benachbarte der Lichtkegel 3001-3006 sind durch ein niedrigeres Intensitätsniveau als 100 % - beispielsweise 0 % - voneinander getrennt. Zeitversetzt zu der ersten Lichtpulsverteilung 30 wird die zweite strukturierte Lichtpulsverteilung 32 abgestrahlt, welche ebenfalls Lichtkegel 3201-3206 aufweist. Benachbarte der Lichtkegel 3201-3206 sind durch ein jeweiliges Intensitätsniveau getrennt, welches niedriger ist als das der zueinander benachbarten der Lichtkegel 3201-3206 - beispielsweise 0 %. Die Sensoranordnung detektiert den reflektierten Lichtpuls 40 gemäß der gestrichelt dargestellten Lichtpulse 4005 und 4006 mit der gegenüber der abgestrahlten ersten Lichtpulsverteilung 30 reduzierten Intensität 140. Die Signallaufzeit zwischen der Abstrahlung der Lichtpulsverteilung 30 und dem Empfang des Lichtpulses 40 wird ermittelt, um die Distanz zum Objekt zu schätzen.
Die Sensoranordnung detektiert den reflektierten zweiten Lichtpuls 42 gemäß der gestrichelt dargestellten rückgestrahlten Lichtpulse 4204 und 4205 mit einer gegenüber der abgestrahlten zweiten Lichtpulsverteilung 32 reduzierten Intensität 142. Die Lichtpulse 4204 und 4205 werden gemeinsam als der Lichtpuls 42 detektiert und über die detektierte Intensität einem Winkelbereich A42 zugewiesen, in dem die Lichtkegel 3204 und 3205 abgestrahlt wurden.
Bevorzugt ist die Intensitätsstrukturierung gemäß der zweiten Lichtpulsverteilung 32 derart verteilt, dass sich aus der Summe benachbarter Kegel kein Wert eines anderen Kegels ergibt, um Fehlinterpretationen bei den Objekten, welche von mehreren Lichtkegeln angeleuchtet werden, zu vermeiden. In einem weiteren Beispiel sind die Lichtkegel bevorzugt parallele Strahlbündel um eine eindeutige Beleuchtung zu gewährleisten.
14 zeigt ein Prinzipbild zur Ermittlung der Position des Objekts 6. Im Unterschied zur 8 ist die zweite strukturierte Lichtpulsverteilung 32 alternativ oder zusätzlich zeitlich strukturiert, wie es bei der Vorrichtung 2 gemäß 5 oder 6 der Fall ist. Das Objekt 6 befindet sich schematisch zweimal dargestellt in einem Abstand von 15 m vor dem die Vorrichtung 2 umfassenden Kraftfahrzeug. Über die Ausstrahlung der ersten Lichtpulsverteilung 30 und die Signallaufzeit bis zum Objekt 6 und zurück wird die Distanz zum Objekt 6 ermittelt. Durch die stationäre bzw. feste zeitliche Strukturierung der zweiten Lichtpulsverteilung kann der vom Objekt 6 reflektierte zweite Lichtpuls eindeutig dem Lichtkegel 524 und damit einem Winkelbereich zugeordnet werden.
15 zeigt ein schematisches Blockdiagramm. Für übereinstimmende Merkmale wird auf die Beschreibung der 9 verwiesen. Die zeitlich strukturierte Lichtpulsverteilung 32 umfasst beispielhaft drei Lichtpulse 1402, 1404 und 1406. Die Lichtpulsverteilung 32 wird beginnend mit dem Zeitpunkt t2 abgestrahlt.
Ein Block 1410 ermittelt in Abhängigkeit von den ermittelten Zeitpunkten t1 und t10 die Signallaufzeit S30. Ein Block 1412 ermittelt die Distanz D zu dem Objekt in Abhängigkeit von der Signallaufzeit S30.
Der von der Sensoranordnung empfangene zweite Lichtpuls 42 wird zu einem Zeitpunkt t14 empfangen. Ein Block 1414 ermittelt in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt t14 und in Abhängigkeit von der ermittelten Signallaufzeit S30 den Zeitpunkt t1404, zu dem der Lichtpuls 1414 in einem entsprechenden Lichtpulskegel ausgesendet wurde. Ein Block 1416 vergleicht den ermittelten Zeitpunkt t1404 mit Paaren 1418 aus einer Lookup-Tabelle 1420, wobei die Paare 1418 vorab ermittelte Zeitpunkte, beispielsweise relativ zum Zeitpunkt t2, und den vorab ermittelten Zeitpunkten zugeordnete Winkelbereiche umfassen. Der Block 1416 ermittelt den Winkelbereich W, in dem der Lichtpuls 1404 der zweiten strukturierten Lichtpulsverteilung 32 ausgesendet wurde.
Lichtpulse 1502 und 1506 sind nur in gedachter Form dargestellt und werden nicht vom Objekt zurückgeworfen. Die Lichtpulse 1502 und 1506 dienen lediglich zum besseren Verständnis. Da die Lichtpulse 1502 und 1506 zeitlich relativ dicht beieinander liegen, kann lediglich mithilfe des Blocks 1414 auf den Zeitpunkt t1404 geschlossen werden, womit die Identifikation des Winkelbereichs W möglich ist.

Claims

Eine Vorrichtung (2) zur Ermittlung einer Position eines Objekts relativ zu einem Kraftfahrzeug und zur Anordnung an dem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung (2) eine Lichterzeugungsanordnung (8) umfassend wenigstens eine erste statische Optikanordnung (10) und eine zweite statische Optikanordnung (12), eine Sensoranordnung (14) und eine Steuereinheit (16) umfasst, wobei die Vorrichtung (2) so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung (2) eine erste Lichtpulsverteilung mittels der ersten statischen Optikanordnung (10) der Lichterzeugungsanordnung (8) abstrahlt, wenigstens einen durch die erste Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten ersten Lichtpuls mittels der Sensoranordnung (14) detektiert, eine zweite Lichtpulsverteilung, welche über einen Abstrahlwinkel der zweiten Lichtpulsverteilung strukturiert ist, zeitversetzt zu der ersten Lichtpulsverteilung mittels der zweiten statischen Optikanordnung (12) der Lichterzeugungsanordnung (8) abstrahlt, wobei die zweite statische Optikanordnung (12) zur Abstrahlung der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel der Lichtpulsverteilung segmentiert ist, wenigstens einen durch die zweite Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten zweiten Lichtpuls mittels der Sensoranordnung (14) detektiert, und die Position des Objekts in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls und in Abhängigkeit von dem detektierten zweiten Lichtpuls mittels der Steuereinheit (16) ermittelt.
Die Vorrichtung (2) gemäß dem Anspruch 1, wobei die Lichterzeugungsanordnung (8) wenigstens zwei Lichtpulsquellen umfasst, wobei eine erste der wenigstens zwei Lichtpulsquellen eine erste Primärlichtpulsverteilung erzeugt, wobei die erste statische Optikanordnung (10) die erste Primärlichtpulsverteilung in die erste Lichtpulsverteilung wandelt, wobei eine zweite der wenigstens zwei Lichtpulsquellen eine zweite Primärlichtpulsverteilung zeitversetzt zu der ersten Primärlichtpulsverteilung erzeugt, wobei die zweite statische Optikanordnung (12) die zweite Primärlichtpulsverteilung in die zweite Lichtpulsverteilung wandelt.
Die Vorrichtung (2) gemäß dem Anspruch 1, wobei die Lichterzeugungsanordnung (8) wenigstens eine Lichtpulsquelle und wenigstens ein Verzögerungselement umfasst, wobei die wenigstens eine Lichtpulsquelle eine Primärlichtpulsverteilung erzeugt, wobei die erste statische Optikanordnung (10) einen ersten Teil der Primärlichtpulsverteilung in die erste Lichtpulsverteilung wandelt, wobei ein zweiter Teil der Primärlichtpulsverteilung in das Verzögerungselement eingekoppelt wird, wobei das in das Verzögerungselement eingekoppelte Licht zeitlich verzögert aus dem Verzögerungselement austritt, und wobei die zweite statische Optikanordnung (12) die aus dem Verzögerungselement austretende Lichtpulsverteilung in die zweite Lichtpulsverteilung wandelt.
Die Vorrichtung (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Optikanordnung (12) eine Mehrzahl von Absorptionselementen mit unterschiedlichen Absorptionsgraden für Licht umfasst, und wobei die zweite Optikanordnung (12) mittels der Absorptionselemente die abgestrahlte zweite Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel der zweiten Lichtpulsverteilung in Bezug auf die abgestrahlte Lichtintensität strukturiert.
Die Vorrichtung (2) gemäß dem Anspruch 4, wobei die Vorrichtung (2) so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung (2) eine erste Lichtintensität des detektierten ersten Lichtpulses mit einer zweiten Lichtintensität des detektierten zweiten Lichtpulses vergleicht, und einen Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung (2) befindet, in Abhängigkeit von dem Vergleich der ersten und zweiten Lichtintensität ermittelt.
Die Vorrichtung (2) gemäß dem Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (2) so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung (2) einen Quotienten in Abhängigkeiten von der ersten Lichtintensität und in Abhängigkeit von der zweiten Lichtintensität ermittelt, und den Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung (2) befindet, in Abhängigkeit von einem Vergleich des Quotienten mit einem vorab bestimmten Quotienten ermittelt.
Die Vorrichtung (2) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die zweite Optikanordnung (12) eine Mehrzahl von Verzögerungselementen umfasst, und wobei die zweite Optikanordnung (12) mittels der Verzögerungselemente die abgestrahlte zweite Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel zeitlich strukturiert.
Die Vorrichtung (2) gemäß dem Anspruch 7, wobei die Vorrichtung (2) so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung (2) eine erste Lichtlaufzeit in Abhängigkeit von der ersten Lichtpulsverteilung und in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls ermittelt, einen Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung (2) befindet, in Abhängigkeit von der ersten Lichtlaufzeit und in Abhängigkeit von einem Empfangszeitpunkt des zweiten Lichtpulses ermittelt.
Die Vorrichtung (2) gemäß dem Anspruch 8, wobei die Vorrichtung (2) so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung (2) einen Abstrahlzeitpunkt eines Lichtpulses der zweiten Lichtpulsverteilung in Abhängigkeit von dem Empfangszeitpunkt des zweiten Lichtpulses und in Abhängigkeit von der ersten Lichtlaufzeit ermittelt, und den Winkelbereich, in welchem sich das Objekt in Bezug zu der Vorrichtung (2) befindet, in Abhängigkeit von einem Vergleich des ermittelten Abstrahlzeitpunktes mit einem vorab bestimmten Abstrahlzeitpunkt ermittelt.
Die Vorrichtung (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Lichtpulsverteilung wenigstens über den gesamten Bereich des Abstrahlwinkels, welcher in einer zu der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs parallelen Ebene liegt, oder über wenigstens 20° des Abstrahlwinkels, insbesondere über wenigstens 30° des Abstrahlwinkels einen konstanten Intensitätsverlauf aufweist.
Die Vorrichtung (2) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei benachbarte Lichtintensitätsniveaus der ersten und der zweiten Lichtpulsverteilung durch ein im Vergleich zu den benachbarten Lichtintensitätsniveaus geringeres Lichtintensitätsniveau voneinander getrennt sind.
Die Vorrichtung (2) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die Lichtintensitätsniveaus der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel einer nicht konstanten Funktion wenigstens erster Ordnung folgt.
Die Vorrichtung (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (2) so eingerichtet ist, dass die Vorrichtung (2) einen Abstand zwischen der Vorrichtung (2) und dem Objekt in Abhängigkeit von der ersten Lichtpulsverteilung und in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls ermittelt.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (2) zur Ermittlung einer Position eines Objekts relativ zu einem Kraftfahrzeug und zur Anordnung an dem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Abstrahlen einer ersten Lichtpulsverteilung mittels einer ersten statischen Optikanordnung (10) einer Lichterzeugungsanordnung (8), Detektieren wenigstens eines durch die erste Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten ersten Lichtpulses mittels einer Sensoranordnung (14), Abstrahlen einer zweiten Lichtpulsverteilung, welche über einen Abstrahlwinkel der zweiten Lichtpulsverteilung strukturiert ist, zeitversetzt zu der ersten Lichtpulsverteilung mittels einer zweiten statischen Optikanordnung (12) der Lichterzeugungsanordnung (8), wobei die zweite statische Optikanordnung (12) zur Abstrahlung der zweiten Lichtpulsverteilung über dem Abstrahlwinkel der Lichtpulsverteilung segmentiert ist, Detektieren wenigstens eines durch die zweite Lichtpulsverteilung vom Objekt reflektierten zweiten Lichtpulses mittels der Sensoranordnung (16), und Ermitteln der Position des Objekts in Abhängigkeit von dem detektierten ersten Lichtpuls und in Abhängigkeit von dem detektierten zweiten Lichtpuls mittels einer Steuereinheit (16).
Das Verfahren gemäß dem vorigen Anspruch, wobei das Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13 ausgebildet ist.