DE102019214841A1

DE102019214841A1 - Filtervorrichtung für ein Lidar-System

Info

Publication number: DE102019214841A1
Application number: DE102019214841.7A
Authority: DE
Inventors: Annette Frederiksen; Stefanie Hartmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Filtervorrichtung (100) für ein Lidar-System (200), aufweisend:- eine Ermittlungseinrichtung (10) zum Ermitteln einer Wellenlänge von Sendestrahlung (S) des Lidar-Systems (200); und- ein Filterelement (20) zum Beugen von reflektierter Sendestrahlung (S) in Abhängigkeit von der ermittelten Wellenlänge der Sendestrahlung auf eine Detektionseinrichtung (220) des Lidar-Systems (200), wobei das Filterelement (20) als ein Volumenhologramm ausgebildet ist, dessen Phasenmuster elektrisch umschaltbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für ein Lidar-System. Die Erfindung betrifft ein Lidar-System. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Filtervorrichtung für ein Lidar-System.
Stand der Technik
Für Lidar-Systeme sind die Reichweite, die Auflösung und das Field-of-View (FoV) wichtige Parameter, die die Leistungsfähigkeit der Lidar-Systeme beschreiben. Insbesondere die Reichweite hängt unter anderem auch von der ausgesendeten Laserleistung ab. Je höher die Leistung, desto größer ist die mögliche Reichweite des Lidar-Systems.
Scannende bzw. rotierende Biaxiale Lidarsensoren nutzen unterschiedliche Lichtpfade für den Sende- und den Empfangspfad. Dabei wird auf der Sendeseite mit optischen Elementen derart geformt, dass am Austritt die gewünschte Divergenz erreicht wird. Empfangsseitig wird ein Abbildungsobjektiv verwendet, welches mit seiner Empfangsapertur das von der Umwelt rückgestreute Licht einsammelt und dann auf einen Detektor abbildet.
Um das Detektorsignal zu verbessern, muss auf Seiten des Empfangspfads ein Filter verbaut werden. Die Bandbreite dieses optischen Filters muss dabei so groß gewählt werden, dass alle Schwankungen der Laserquellen, die beispielsweise durch Temperatur oder Chargenvariation entstehen, mit abgedeckt werden. Dies limitiert in nachteiliger Weise die Filterwirkung auf den Detektor.
Im Gegensatz zu konventionellen Optiken wird bei holographisch optischen Elementen, welche als Volumenhologramme realisiert werden, die Strahlumlenkung nicht durch Brechung vorgegeben, sondern durch Beugung am Volumengitter. Die holographisch optischen Elemente lassen sich sowohl in Transmission als auch in Reflexion fertigen und durch die freie Wahl von Einfalls- und Ausfalls- bzw. Beugungswinkel ermöglichen sie neue Bauformen. Das holographische Beugungsgitter wird dabei in eine dünne Folie belichtet.
Durch die Volumenbeugung kann den holographisch optischen Elementen zusätzlich noch eine charakteristische Wellenlängen- und Winkelselektivität oder auch Filterfunktion zugeordnet werden. Abhängig von der Aufnahmebedingung (Wellenlänge, Winkel) wird nur Licht aus definierten Richtungen und mit definierten Wellenlängen an der Struktur gebeugt. Dadurch zeichnet sich das auf eine Folie aufgetragene holographische Material besonders durch seine Transparenz aus. Licht wird nur aus bestimmten Richtungen und Wellenlängen an der Struktur gebeugt. Für alle anderen Richtungen bleibt das Hologramm transparent.
WO 2015/058892 A1 offenbart eine Entfernungsmessvorrichtung, bei der zumindest eine der Optiken zumindest ein holographisches optisches Element aufweist. Besonders bevorzugt ist das holographische optische Element der zumindest einen Sendeeinheit und/oder der zumindest einen Empfangseinheit zugeordnet. Vorzugsweise ist das holographische optische Element von einem Volumenhologramm gebildet.
WO 02/101428 A1 offenbart einen holographischen Filter mit einem weitwinkligen Sichtfeld und einer schmalen spektralen Bandbreite. Die Objektstrahlen treffen auf da Aufzeichnungsmaterial in einer Reihe von Winkeln auf, die so ausgewählt sind, dass eine Reflexionseffizienz über das gewünschte Sichtfeld auf der spezifizierten Wellenlänge bereitgestellt wird.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Filtervorrichtung für ein Lidar-System bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine Filtervorrichtung für ein Lidar-System, aufweisend:

- eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Wellenlänge von Sendestrahlung des Lidar-Systems; und
- ein Filterelement zum Beugen von reflektierter Sendestrahlung in Abhängigkeit von der ermittelten Wellenlänge der Sendestrahlung auf eine Detektionseinrichtung des Lidar-Systems, wobei das Filterelement als ein Volumenhologramm ausgebildet ist, dessen Phasenmuster elektrisch umschaltbar sind.

Auf diese Weise wird ein adaptiver holographischer Filter geschaffen, um für ein Lidar-System Störlicht von Nutzlicht zu trennen. Im Ergebnis kann dadurch ein Signal-Rauschverhältnis des Lidar-Systems deutlich verbessert werden. Vorteilhaft sind für die Filtervorrichtung keinerlei mechanisch bewegliche Komponenten erforderlich. Die Filtervorrichtung dient zu einer Anpassung des Lidar-Systems an Wellenlängenänderungen z.B. aufgrund von Temperaturschwankungen, Alterungseffekte, Chargenvariation der Laserquelle im Sendestrahl, usw.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Lidar-System aufweisend eine vorgeschlagene Filtervorrichtung.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben einer Filtervorrichtung für ein Lidar-System, aufweisend die Schritte:

- Ermitteln einer Wellenlänge von Sendestrahlung des Lidar-Systems; und
- Beugen von reflektierter Sendestrahlung in Abhängigkeit von der ermittelten Wellenlänge der Sendestrahlung auf eine Detektionseinrichtung des Lidar-Systems, wobei Phasenfunktionen des Filterelements elektrisch umgeschaltet werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorgeschlagenen Filtervorrichtung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Ansprüchen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Filtervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Filterelement einen ersten Abschnitt mit einer festen Phasenfunktion zum Ermitteln der Wellenlänge der Sendestrahlung aufweist, und dass das Filterelement einen zweiten Abschnitt aufweist, welcher elektrisch schaltbare Phasenfunktionen aufweist. Dadurch kann die Filtereinrichtung vorteilhaft zur Auskopplung der Sendestrahlung zur Ermittlung der Wellenlänge benutzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Filtervorrichtung sieht vor, dass die Ermittlungseinrichtung ein erstes holographisches Element und ein zweites holographisches Element mit jeweils fester Phasenfunktion umfasst, die in einen Lichtwellenleiter integriert sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Sendestrahlung über den Wellenleiter direkt in die Empfangseinheit des Lidar-Systems eingekoppelt werden, wodurch sich eine Bereitstellung eines zusätzlichen kostspieligen Detektors zur Bestimmung der Wellenlänge der Sendestrahlung erübrigt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Filtervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenfunktionen des Filterelements durch eine Phasenschiebereinrichtung umschaltbar sind. Vorteilhaft wird auf diese Weise eine bekannte und bewährte Einrichtung zur Umschaltung der Phasenfunktionen verwendet.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Filtervorrichtung sieht vor, dass sie weiterhin elektroaktive Polymere aufweist, mit denen die Umschaltung der Phasenfunktionen durchführbar ist. Vorteilhaft wird dadurch ein alternatives Konzept zur Umschaltung der Phasenfunktionen realisiert, wobei eine zusätzliche Folie auf das Volumenhologramm des Filterelements aufgebracht wird. Durch eine Verformung der elektroaktiven Polymere verformt sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung das Volumenhologramm mit, wodurch die Phasenfunktionen umgeschaltet werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Filtervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Ermittlungseinrichtung ein Wellenlängenbereich der reflektierten Sendestrahlung ermittelbar ist, wobei jedem Wellenlängenbereich ein polarisationsabhängiges Volumenhologramm zugeteilt wird. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Variante des Filterelements unterstützt, wobei das Filterelement eher einen breiteren Bereich aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Filtervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die schaltbaren Phasenfunktionen definiert schmalbandig ausgebildet sind. Auf diese Weise ist vorteilhaft unterstützt, dass nur ein definiert geringer Wellenlängenbereich der reflektierten Sendestrahlung in die Detektionseinheit gelangt. Unter „Schmalbandigkeit“ versteht der Fachmann einen Wellenlängenbereich von ca. 40nm oder kleiner, z.B. ist dies bei einer Zentralwellenlänge von 532nm ein Bereich von ca. 512nm bis ca. 552nm. Dieses bekannte Prinzip lässt sich auch auf andere Spektralbereiche übertragen (z.B. blau 450nm, rot 633nm). Oftmals ist ein bevorzugt noch engerer Wellenlängenbereich von ca. 10nm nötig, um dadurch zum Beispiel Störlicht zu unterdrücken.
Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren im Detail beschrieben. Gleiche oder funktionsgleiche Bauelemente haben dabei gleiche Bezugszeichen. Die Figuren sind insbesondere dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen und sind nicht unbedingt maßstabsgetreu ausgeführt. Der besseren Übersichtlichkeit halber kann vorgesehen sein, dass nicht in sämtlichen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingezeichnet sind.
Offenbarte Vorrichtungsmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend die Filtervorrichtung für ein Lidar-System in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen des Verfahrens zum Betreiben einer Filtervorrichtung für ein Lidar-System ergeben und umgekehrt.
In den Figuren zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines konventionellen biaxialen Lidar-Systems;
2 eine schematische Darstellung eines Lidar-Systems mit einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Filtervorrichtung;
3 eine schematische Darstellung von Volumenhologrammen mit unterschiedlichen Phasenmustern;
4-6 schematische Darstellungen von vorgeschlagenen Ermittlungseinrichtungen;
7-9 schematische Darstellungen von vorgeschlagenen Filterelementen;
10 eine schematische Darstellung einer Ermittlungseinrichtung zur Verwendung in einer vorgeschlagenen Filtervorrichtung;
11 eine schematische Darstellung eines Lidar-Systems mit einer weiteren Ausführungsform der vorgeschlagenen Filtervorrichtung; und
12 eine prinzipielle Darstellung des Ablaufs einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Filtervorrichtung für ein Lidar-System.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein biaxiales Lidar-System 200. Scannende oder rotierende biaxiale Lidar-Systeme nutzen unterschiedliche Lichtpfade für den Sende- und den Empfangspfad. Man erkennt in der Konfiguration von 1, dass Sendestrahlung des Lasers 211 der Sendeeinheit 210 von beispielhaft drei optischen Elementen derart geformt wird, dass am Austritt die gewünschte Divergenz der Sendestrahlung S erreicht wird. Empfangsseitig wird für die Empfangs- bzw. Detektionseinheit 220 ein Abbildungsobjektiv verwendet, welches mit seiner Empfangsapertur die von der Umwelt rückgestreute Empfangsstrahlung E bzw. reflektierte Sendestrahlung S sammelt und dann auf einen Detektor 221 abbildet. Das gesamte Lidar-System 200 ist zum Schutz von einem feststehenden Deckglas 230 umschlossen.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der vorgeschlagenen adaptiven Filtervorrichtung 100 für ein Lidar-System 200. Erkennbar ist, dass ein Teil eines Filterelements 20 in den Strahlengang der Sendestrahlung S der Sendeeinheit 210 ragt. Die adaptive Filtervorrichtung 100 umfasst eine Ermittlungseinrichtung 10 und ein schaltbares Filterelement 20. Dabei ist auf einem Abschnitt des Filterelements 20, welches die Sendestrahlung S zu einem Detektorelement 12 beugt, ein Phasenmuster bzw. eine Phasenfunktion geringer Effizienz aufgelegt. Dies ist gegenüber konventionellen Technologien vorteilhaft, da nur ein geringer Teil der Sendestrahlung S für die Detektion der Wellenlänge der Sendestrahlung S verwendet wird. Aus dem Beugungswinkel am Phasenmuster/Hologramm kann über die Bragg-Bedingung die Wellenlänge der Sendestrahlung S des Lasers bestimmt werden: $λ=2 d * sin Θ$

mit:

Ä ...

Wellenlänge

Θ ...

Beugungswinkel

d ...

Dicke der holographischen Schicht

Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, Chargenvariationen und Wellenlängenänderungen der Sendestrahlung S des Lasers 211 aufgrund von zum Beispiel Temperaturänderungen, Alterungsprozessen, Umwelteinflüssen, usw. zu detektieren. Dies ist entweder über eine feste Phasenfunktion/Beugungsgitter in Kombination mit einem Detektorelement 12 (z.B. Pixelarray) möglich, wobei Anzahl und Größe der Pixel den Wellenlängenbereich und die Auflösung bestimmen. Dabei wird die Phasenfunktion solange variiert, bis Licht in definiertem Abstand und Position auf das Detektorelement 12 trifft.
3 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes holographisches optisches Element 11. Man erkennt in der oberen Abbildung ein erstes Phasenmuster, mit dem eine Empfangsstrahlung mit einer Wellenlänge λ₁ in einem definierten Winkel auf ein Detektorelement (nicht dargestellt) gebeugt wird.
In der unteren Darstellung von 3 ist das erste holographische optische Element 11 mit einem anderen Phasenmuster versehen, wobei in diesem Falle eine Empfangsstrahlung mit einer Wellenlänge λ₂ im selben Winkel auf die Detektoreinrichtung gebeugt wird.
Die 4-6 zeigen den genannten Effekt mit drei unterschiedlichen Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃ der Empfangsstrahlung und drei ersten holographischen optischen Elemente 11 mit gleichen festen Phasenfunktionen. Man erkennt, dass bei den genannten unter schiedlichen Wellenlängen jeweils unterschiedliche Beugungswinkel Θ₁, Θ₂, Θ₃ realisiert werden, wobei die gebeugte Strahlung auf das Detektorelement 12 gebeugt wird Das Detektorelement 12 der Ermittlungseinrichtung 10 ist vorzugsweise ein Pixelarray, über das die Wellenlängendetektion läuft.
Auf diese Weise wird eine Ermittlungseinrichtung 10 realisiert, mittels derer die Wellenlänge der Sendestrahlung S ermittelt wird.
Die 7-9 zeigen Ermittlungseinrichtungen 10 mit Querschnittsansichten von zweiten holographischen optischen Elementen 13 mit elektrisch schaltbaren Phasenfunktionen. Dabei zeigt 7 ein zweites holographisches optisches Element 13 mit einer „Phasenfunktion 1“, wodurch einfallende Strahlung einer Wellenlänge λ₁ in einem Winkel Θ₁ auf ein Detektorelement 12 gebeugt wird.
8 zeigt eine Ermittlungseinrichtung 10 mit einem zweiten holographischen optischen Element 13 mit der „Phasenfunktion 1“, wobei eine auftreffende Strahlung einer Wellenlänge λ₂ unter einem Winkel Θ₂ gebeugt wird, wobei in diesem Fall allerdings das Detektorelement 12 verfehlt wird.
9 zeigt eine Ermittlungseinrichtung 10 mit einem zweiten holographischen optischen Element 13 mit der angepassten „Phasenfunktion 2“, wobei in diesem Fall die eintreffende Empfangsstrahlung der Wellenlänge λ₂ ebenfalls unter dem Winkel Θ₁ gebeugt wird, wobei in diesem Fall die gebeugte Strahlung auf das Detektorelement 12 trifft.
Die 7-9 zeigen somit im Prinzip das schaltbare Filterelement 20 samt Ermittlungseinrichtung 10 der vorgeschlagenen Filtervorrichtung 100, wobei mit dem schaltbaren Filterelement 20 in Abhängigkeit von der Wellenlänge der einfallenden Empfangsstrahlung E bzw. reflektierten Sendestrahlung S eine Phasenfunktion derart geändert wird, dass die gebeugte reflektierte Sendestrahlung S immer auf das Detektorelement 12 trifft.
Die Ermittlungseinrichtung 10 übermittelt die Wellenlänge der Empfangsstrahlung E an das mit der Ermittlungseinrichtung 10 funktional verbundene Filterelement 20. Hier wird entsprechend der Wellenlänge des Sendepfahls das Filterelement 20 auf der Seite des Empfangspfads angepasst. Dieses ist dabei in Transmission ausgelegt und beugt Licht unter einem definierten Winkel. Realisiert ist die Filtervorrichtung 100 für ein Lidar-System gemäß Off-Axis-Prinzip, wobei der Beugungswinkel des Volumenhologramms des Filterelements 20 bei der jeweiligen Wellenlänge so eingestellt wird, dass dieser mit der optischen Achse des Empfangsobjektivs der Empfangseinheit 220 übereinstimmt.
Dieser Regelkreis ermöglicht es, die Bandbreite des Filterelements 20 zu reduzieren. Bei Volumenhologrammen erfolgt dies über die Parameter des holographischen Materials. Die Wellenlängen- und Winkelselektivität von Volumenhologrammen in Abhängigkeit von der Dicke der holographischen Schicht und der Brechungsindexmodulation ist an sich bekannt.
Vorgeschlagen werden somit schaltbare Volumenhologramme, die zum einen die charakteristische Wellenlängen- und Winkelselektivität aufweisen und zum anderen elektrisch schaltbar sind, sodass das Phasenmuster bzw. die Phasenfunktion bzw. das Beugungsgitter immer an die jeweilige Systemwellenlänge angepasst werden kann. In Kombination mit einem Phasenschieberelement (engl. special light modulator, SLM) können die jeweiligen Phasenmuster bzw. Beugungsgitter aktiv geschaltet werden.
Denkbar ist auch, die elektrische Schaltbarkeit der Phasenfunktionen mit Hilfe von elektroaktiven Polymeren zu realisieren, wobei in diesem Fall eine weitere Schicht mit den elektroaktiven Polymeren auf das Filterelement 20 aufgelegt wird, wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Verformung der Phasenfunktion des Filterelements 20 erreicht wird.
Als weitere Variante können die unterschiedlichen Phasenfunktionen bzw. Beugungsgitter des Filterelements 20 pixelweise oder auch segmentweise geschrieben werden.
In einer weiteren Variante kann der Wellenlängenbereich der reflektierten Sendestrahlung S in zwei Teile unterteilt werden, wobei jedem Wellenlängenbereich ein polarisationsabhängiges Volumenhologramm zugeteilt wird. In Kombination mit einem Verzögerungsplättchen kann die Polarisation des Empfangspfads immer an den jeweiligen Wellenlängenbereich angepasst werden und nur das jeweilige polarisationsabhängige Phasenmuster bzw. Beugungsgitter wirkt auf die Empfangsstrahlung. In einer weiteren Variante ist auch denkbar, einen Teil der Sendestrahlung S über einen Lichtwellenleiter direkt in das Empfangsobjektiv der Empfangseinheit 220 des Lidar-Systems 200 einzukoppeln. Vorteilhaft kann in diesem Fall auf das zusätzliche Detektorelement 12 verzichtet werden, wodurch Kosten eingespart werden können.
Dieser Ansatz ist im Prinzip für eine Filtervorrichtung 100 in 10 gezeigt, wo man einen Lichtwellenleiter 15 erkennt, in den mittels des ersten holographischen optischen Elements 11 Sendestrahlung S von der Sendeeinheit 210 eingekoppelt wird. Die Sendestrahlung S wird dann über den Lichtwellenleiter 15 geführt und über ein drittes holographisches optisches Element 14 in die Empfangseinheit 220 des Lidar-Systems 200 ausgekoppelt.
Auf diese Weise wird der Teil der Sendestrahlung S, der zur Erfassung der Wellenlänge dient, über das Phasenelement, welches für den äußeren Teil als Transmissionselement oder als Reflexionselement wirkt, in den Empfangspfad eingekoppelt. Die holographischen Einkoppel- und Auskoppelelemente 11, 14 des Lichtwellenleiters 15 können sowohl an der „Unterseite“ in Transmission, wie in 10 dargestellt, realisiert werden, oder auch an der „Oberseite“ des Lichtwellenleiters 15. Hier wären dann Reflexionshologramme, die das Licht vor dem Verlassen des Lichtwellenleiters 15 in diesen zurückbeugen. Die Einkoppeleffizienz wird dabei durch die Beugungseffizienz des Hologramms vorgegeben.
Der Winkel, unter dem die Sendestrahlung S in den Empfangspfad eingekoppelt wird, kann dabei außerhalb des Field-of-View des Sensors liegen (um hier eine geringe Störung zu ermöglichen) und somit auf einem Randbereich des Empfangsdetektors (nicht dargestellt) der Empfangseinheit 220 abgebildet werden. Hier ist es ebenfalls möglich, durch Auslesen der Pixel einen Rückschluss auf den Beugungswinkel und damit auf die Wellenlänge der Sendestrahlung S zu erhalten.
Diese Information wird dann wieder an das Filterelement 20 übermittelt. Dieses kann, wie in der vorherigen Ausführungsform, als zusätzliches Element im Strahlengang verbaut werden (nicht dargestellt), oder in Verlängerung des Lichtwellenleiters 15 in den Strahlengang gebracht werden, was schematisch in 11 dargestellt ist. In diesem Fall ist das dritte holographische optische Element 14 als Teil des Filterelements 20 ausgebildet. Dadurch kann das Auskoppelgitter des dritten holographischen optischen Elements 14 angepasst werden, um zum Beispiel bei Wellenlängenshifts die Beugungseffizienz oder den Winkel der Filtervorrichtung 100 anzupassen. Außerdem wäre es ebenfalls denkbar, das erste optische holographische Element 11 als schaltbares Phasenhologramm auszubilden, sodass das System immer optimal auf die Wellenlänge des Sendestrahls reagiert.
12 zeigt einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben einer Filtervorrichtung 100 für ein Lidar-System 200.
In einem Schritt 300 wird ein Ermitteln einer Wellenlänge von Sendestrahlung S des Lidar-Systems 200 durchgeführt.
In einem Schritt 310 wird ein Beugen von reflektierter Sendestrahlung S in Abhängigkeit von der ermittelten Wellenlänge der Sendestrahlung S auf eine Detektionseinrichtung 220 des Lidar-Systems 200 durchgeführt, wobei Phasenmuster des Filterelements 20 elektrisch umgeschaltet werden.
Ein mit der vorgeschlagenen Filtervorrichtung 100 realisiertes Lidar-System 200 kann vorzugsweise im KFZ-Bereich zur Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung von Objekten verwendet werden, denkbar ist aber eine Verwendung der Filtervorrichtung 100 für jegliches laserbasierte Time-of-Flight-System.
Der Fachmann erkennt somit, dass eine Vielzahl von Abwandlungen der Erfindung möglich ist, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/058892 A1 [0007]
WO 02/101428 A1 [0008]

Claims

Filtervorrichtung (100) für ein Lidar-System (200), aufweisend: - eine Ermittlungseinrichtung (10) zum Ermitteln einer Wellenlänge von Sendestrahlung (S) des Lidar-Systems (200); und - ein Filterelement (20) zum Beugen von reflektierter Sendestrahlung (S) in Abhängigkeit von der ermittelten Wellenlänge der Sendestrahlung auf eine Detektionseinrichtung (220) des Lidar-Systems (200), wobei das Filterelement (20) als ein Volumenhologramm ausgebildet ist, dessen Phasenmuster elektrisch umschaltbar sind.
Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (20) einen ersten Abschnitt mit einer festen Phasenfunktion zum Ermitteln der Wellenlänge der Sendestrahlung (S) aufweist, und dass das Filterelement (20) einen zweiten Abschnitt aufweist, welcher elektrisch schaltbare Phasenfunktionen aufweist.
Filtervorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (10) ein erstes holographisches Element (11) und ein drittes holographisches Element (14) mit jeweils fester Phasenfunktion umfasst, die in einen Lichtwellenleiter (15) integriert sind.
Filtervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenfunktionen des Filterelements (20) durch eine Phasenschiebereinrichtung umschaltbar sind.
Filtervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend elektroaktive Polymere, mit denen die Umschaltung der Phasenfunktionen durchführbar sind.
Filtervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Ermittlungseinrichtung (10) ein Wellenlängenbereich der reflektierten Sendestrahlung (S) ermittelbar ist, wobei jedem Wellenlängenbereich ein polarisationsabhängiges Volumenhologramm zugeteilt wird.
Filtervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Phasenfunktionen definiert schmalbandig ausgebildet sind.
Lidar-System (200), aufweisend eine Filtervorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Filtervorrichtung (100) für ein Lidar-System (200), aufweisend die Schritte: - Ermitteln einer Wellenlänge von Sendestrahlung (S) des Lidar-Systems (200); und - Beugen von reflektierter Sendestrahlung (S) in Abhängigkeit von der ermittelten Wellenlänge der Sendestrahlung (S) auf eine Detektionseinrichtung (220) des Lidar-Systems (200), wobei Phasenfunktionen des Filterelements (20) elektrisch umgeschaltet werden.