DE102020206118A1 - Detection device for the detection of objects in a surrounding area - Google Patents

Detection device for the detection of objects in a surrounding area Download PDF

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Johannes Richter
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Abstract

Es wird eine optoelektronische Detektionsvorrichtung für einen Umgebungsbereich, insbesondere ein LiDAR-Sensor, umfassend eine erste Strahlungsquelle (14) zur Erzeugung eines ersten Laserstrahls (14a) und eine zweite Strahlungsquelle (16) zur Erzeugung eines zweiten Laserstrahls (16a), sowie einen mit einem Rotationsantrieb ausgestatteten Doppelspiegel (18), dessen beide Großflächen (18a, 18b) jeweils reflektierend ausgeführt sind, sowie eine Empfangsvorrichtung für reflektierte Laserstrahlung beschrieben, wobei die erste Strahlungsquelle (14) und die zweite Strahlungsquelle (16) in einem Winkel zueinander angeordnet sind, derart, dass der von der ersten Strahlungsquelle (14) ausgesandte erste Laserstrahl (14a) auf eine erste reflektierende Großfläche (18a) des Doppelspiegels (18) trifft und gleichzeitig ein von der zweiten Strahlungsquelle (16) ausgesandter zweiter Laserstrahl (16a) auf die zweite reflektierende Großfläche (18b) des Doppelspiegels (18) trifft.An optoelectronic detection device for a surrounding area, in particular a LiDAR sensor, comprising a first radiation source (14) for generating a first laser beam (14a) and a second radiation source (16) for generating a second laser beam (16a), as well as one with a Double mirror (18) equipped with a rotary drive, the two large surfaces (18a, 18b) of which are each designed to be reflective, and a receiving device for reflected laser radiation is described, the first radiation source (14) and the second radiation source (16) being arranged at an angle to one another, such that the first laser beam (14a) emitted by the first radiation source (14) hits a first large reflective surface (18a) of the double mirror (18) and at the same time a second laser beam (16a) emitted by the second radiation source (16) hits the second reflective one Large area (18b) of the double mirror (18) hits.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung zur Detektion von Objekten in einem Umgebungsbereich und deren Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a detection device for detecting objects in a surrounding area and the use thereof according to the preamble of the independent patent claims.

Stand der TechnikState of the art

Zur Erfassung der Umgebung eines Kraftfahrzeugs werden neben Detektionsvorrichtungen auf Basis von Kameras und Radarsystemen zunehmend auch LiDAR-Systeme (Light detection and ranging) eingesetzt. Bei diesen werden fokussierte Laserstrahlen genutzt, die in eine bestimmte Richtung abgelenkt werden. Trifft der Laserstrahl auf ein Objekt in der zu erfassenden Umgebung, kann anhand der Reflexion des Laserstrahls an dem betreffenden Objekt winkelabhängig dessen Entfernung zu der Detektionsvorrichtung erfasst werden. Dies beruht auf der Bestimmung der Laufzeit des reflektierten Laserstrahls. Heutige LiDAR-Sensoren sind oft als mechanische Scanner ausgeführt, bei denen Sende- und Empfangsmodule, umfassend entsprechende Laserquellen und Detektoren, auf einem Rotor angeordnet sind.In addition to detection devices based on cameras and radar systems, LiDAR systems (light detection and ranging) are also increasingly being used to record the surroundings of a motor vehicle. These use focused laser beams that are deflected in a certain direction. If the laser beam strikes an object in the surroundings to be detected, its distance from the detection device can be detected on the basis of the reflection of the laser beam on the object in question as a function of the angle. This is based on the determination of the transit time of the reflected laser beam. Today's LiDAR sensors are often designed as mechanical scanners, in which transmitting and receiving modules, including appropriate laser sources and detectors, are arranged on a rotor.

Derartige LiDAR-Sensoren sind relativ komplex, da ein entsprechender Daten- und Energietransfer zu den auf dem Rotor befindlichen Komponenten gewährleistet sein muss. Daher wurden LiDAR-Sensoren entwickelt, bei denen entsprechende Sende- und Empfangsmodule statisch angeordnet sind und ein beweglicher Spiegel das ausgesendete Laserlicht in verschiedene Richtungen ablenkt. Allerdings reduziert sich dabei der winkelabhängig erfasste Detektionsbereich auf beispielsweise weniger als 150°. Gleichzeitig zeigt ein entsprechend rotierender Spiegel eine relativ lange Totzeit, während der eine Laufzeitmessung der ausgesandten Laserstrahlung nicht möglich sind.Such LiDAR sensors are relatively complex, since a corresponding data and energy transfer to the components located on the rotor must be guaranteed. For this reason, LiDAR sensors were developed in which the corresponding transmitter and receiver modules are arranged statically and a movable mirror deflects the emitted laser light in different directions. However, the angle-dependent detection range is reduced to less than 150 °, for example. At the same time, a correspondingly rotating mirror shows a relatively long dead time, during which it is not possible to measure the transit time of the emitted laser radiation.

Ein derartiges laserbasiertes Detektionssystem für eine Erfassung der Umgebung mit einem rotierenden Spiegel ist beispielsweise der WO 2003/0021291 zu entnehmen. Weiterhin ist aus der US 2016/0146940 eine laserbasierte Detektionsvorrichtung bekannt, bei der ein doppelseitiger Spiegel zum Einsatz kommt.Such a laser-based detection system for detecting the surroundings with a rotating mirror is, for example WO 2003/0021291 refer to. Furthermore, from the US 2016/0146940 a laser-based detection device is known in which a double-sided mirror is used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung zur Erfassung eines Umgebungsbereichs und deren Verwendung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a detection device for detecting a surrounding area and its use with the characterizing features of the independent patent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gemäß der Erfindung wird eine optoelektronische Detektionsvorrichtung bereitgestellt, die zur Erfassung einer Umgebung, beispielsweise einer Fahrzeugumgebung eines Kraftfahrzeugs geeignet ist und beispielsweise als LiDAR-Sensor ausgeführt ist. Die optoelektronische Detektionsvorrichtung umfasst eine erste Strahlungsquelle zur Erzeugung eines ersten Laserstrahls sowie eine zweite Strahlungsquelle zur Erzeugung eines zweiten Laserstrahls. Weiterhin umfasst die optoelektronische Detektionsvorrichtung einen Doppelspiegel, welcher zwei das Laserlicht reflektierende Großflächen aufweist.According to the invention, an optoelectronic detection device is provided which is suitable for detecting an environment, for example a vehicle environment of a motor vehicle and is designed, for example, as a LiDAR sensor. The optoelectronic detection device comprises a first radiation source for generating a first laser beam and a second radiation source for generating a second laser beam. Furthermore, the optoelectronic detection device comprises a double mirror which has two large areas reflecting the laser light.

Der Doppelspiegel ist rotierend gelagert und mit einem Rotationsantrieb versehen. Weiterhin ist eine Empfangsvorrichtung zur Detektion von reflektierter Laserstrahlung aus der Umgebung vorgesehen. Erfindungsgemäß ist die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle in einem Winkel zueinander positioniert. Daraus resultierend verlaufen der erste und der zweite Laserstrahl nicht parallel, sondern mit einem Winkel größer 0° zueinander. Weiterhin erfolgt die Anordnung der ersten und der zweiten Strahlungsquelle derart, dass ein von der ersten Strahlungsquelle ausgesandter erster Laserstrahl auf eine erste reflektierende Großfläche des Doppelspiegels trifft und ein gleichzeitig von der zweiten Strahlungsquelle ausgesandter zweiter Laserstrahl auf eine gegenüberliegende zweite reflektierende Großfläche des Doppelspiegels.The double mirror is rotatably mounted and provided with a rotary drive. Furthermore, a receiving device is provided for the detection of reflected laser radiation from the environment. According to the invention, the first radiation source and the second radiation source are positioned at an angle to one another. As a result, the first and the second laser beam do not run parallel, but rather at an angle greater than 0 ° to one another. Furthermore, the arrangement of the first and the second radiation source takes place in such a way that a first laser beam emitted by the first radiation source strikes a first large reflective surface of the double mirror and a second laser beam emitted simultaneously by the second radiation source strikes an opposite, second large reflective surface of the double mirror.

Aufgrund der Verwendung zweier Strahlungsquellen, deren Strahlung mittels des Doppelspiegels gleichzeitig in unterschiedliche Segmente einer zu erfassenden Umgebung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung abgestrahlt werden, ist ein verglichen mit üblichen Umfelderfassungssystemen insbesondere LiDAR-Sensoren deutlich größerer Erfassungsbereich der Umgebung gewährleistet. Weiterhin ist die gleichzeitige Erfassung unterschiedlicher Sektoren einer Umgebung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung möglich. Gleichzeitig erfolgt die Parallelerfassung von Sektoren der zu erfassenden Umgebung in einer Art und Weise, dass die zusätzliche Verwendung von FMCW-LiDAR-Technologien (FMCW-LiDAR: Frequency-modulated coherent LiDAR) ermöglicht wird.Due to the use of two radiation sources, the radiation of which is simultaneously emitted into different segments of an area of the optoelectronic detection device to be detected by means of the double mirror, a significantly larger area of detection of the area is guaranteed compared to conventional area detection systems, in particular LiDAR sensors. Furthermore, the simultaneous detection of different sectors of an environment of the optoelectronic detection device is possible. At the same time, sectors of the environment to be recorded are recorded in parallel in such a way that the additional use of FMCW-LiDAR technologies (FMCW-LiDAR: Frequency-modulated coherent LiDAR) is made possible.

Bei geeigneter Wahl des Winkels zwischen erster und zweiter Strahlungsquelle wird ein kleinerer oder größerer Anteil der zu erfassenden Umgebung aufgrund der Verwendung zweier separater Laserstrahlen doppelt erfasst und somit mit höherer Zuverlässigkeit auf Umfeldgegenstände untersucht.With a suitable choice of the angle between the first and second radiation source, a smaller or larger proportion of the surroundings to be recorded is recorded twice due to the use of two separate laser beams and thus examined for surrounding objects with greater reliability.

Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the subclaims.

So ist es von Vorteil, wenn mindestens eine der Strahlungsquellen eine Sende- und Empfangsvorrichtung bildet, bei der die jeweilige Strahlungsquelle mit der zugehörigen Empfangsvorrichtung in einer baulichen Einheit ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass ein von der Strahlungsquelle ausgesandter Laserstrahl über einen ersten optischen Strahlungsgang einen ersten Umgebungsgegenstand erreicht, und ein dabei entstehender Reflexionsstrahl parallel den ersten Strahlengang zurück zu der dazugehörenden ersten Empfangsvorrichtung gelangt. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Detektion von Umfeldgegenständen im Bereich der zu erfassenden Umgebung gewährleistet.It is therefore advantageous if at least one of the radiation sources forms a transmitting and receiving device in which the respective radiation source is formed in one structural unit with the associated receiving device. The advantage of this embodiment is that a laser beam emitted by the radiation source reaches a first surrounding object via a first optical beam path, and a reflection beam that is produced in the process reaches the first beam path back to the associated first receiving device. In this way, reliable detection of surrounding objects in the area of the surroundings to be detected is guaranteed.

Weiterhin ist von Vorteil, wenn die erste und die zweite Strahlungsquelle in einem Winkel von 85° bis 95° zueinander angeordnet sind. Da dabei auch der erste und der zweite Laserstrahl einen Winkel von 85° bis 95° einschließen, ist auf diese Weise ein großer horizontaler Erfassungsbereich der optoelektronischen Detektionsvorrichtung im Bereich von 240° möglich. Weiterhin ergeben sich dabei Umgebungsbereiche von jeweils ca. 80°, die zeitgleich mit Hilfe des ersten bzw. mit Hilfe des zweiten Laserstrahls erfasst werden. Zwischen diesem ersten und dem zweiten Umgebungsbereich ergibt sich ein dritter Umgebungsbereich, der aufgrund der Ausgestaltung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung bei geeigneter Position des Doppelspiegels gleichzeitig mit beiden Laserstrahlen erfasst wird und somit besonders zuverlässig untersucht wird.It is also advantageous if the first and the second radiation source are arranged at an angle of 85 ° to 95 ° to one another. Since the first and the second laser beam also enclose an angle of 85 ° to 95 °, a large horizontal detection range of the optoelectronic detection device in the range of 240 ° is possible in this way. Furthermore, there are surrounding areas of approx. 80 ° each, which are detected simultaneously with the aid of the first and with the aid of the second laser beam. Between this first and the second surrounding area there is a third surrounding area which, due to the design of the optoelectronic detection device, is detected simultaneously with both laser beams when the double mirror is in a suitable position and is thus examined particularly reliably.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die optoelektronische Detektionsvorrichtung einen Laser zur Erzeugung eines Primärlaserstrahls. Dieser Primärlaserstrahl wird von einem im optischen Strahlengang nachgeordnet angeordneten Strahlungsteiler in einen ersten und einen zweiten Laserstrahl aufgespalten. In diesem Fall ist die erste Strahlungsquelle als optischer Spiegel ausgeführt, welcher den ersten Laserstrahl so reflektiert, dass er auf eine erste reflektierende Großfläche des Doppelspiegels trifft.According to a particularly advantageous embodiment of the present invention, the optoelectronic detection device comprises a laser for generating a primary laser beam. This primary laser beam is split into a first and a second laser beam by a beam splitter arranged downstream in the optical beam path. In this case, the first radiation source is designed as an optical mirror which reflects the first laser beam in such a way that it strikes a first large reflective surface of the double mirror.

Weiterhin ist in diesem Fall die zweite Strahlungsquelle als ein zweiter optischer Spiegel ausgeführt, der so positioniert ist, dass der zweite Laserstrahl auf eine zweite reflektierende Großfläche des Doppelspiegels umgelenkt wird. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass ein einziger Laser zur Erzeugung des ersten und zweiten Laserstrahls erforderlich ist und somit der entsprechende Energieaufwand geringer ist.Furthermore, in this case the second radiation source is designed as a second optical mirror which is positioned such that the second laser beam is deflected onto a second large reflective surface of the double mirror. The advantage of this embodiment is that a single laser is required to generate the first and second laser beam and thus the corresponding expenditure of energy is lower.

Weiterhin ist von Vorteil, wenn der erste bzw. der zweite Laserstrahl auf einer kohärenten, frequenzmodulierten Strahlung beruht, da die Verwendung einer derartigen frequency-modulated continious-wave (FMCW) zu einem LiDAR-System führt, das es in vorteilhafter Weise ermöglicht, neben der Erfassung einer Distanz eines Umfeldobjektes zu der elektronischen Detektionsvorrichtung auch dessen Relativgeschwindigkeit bzgl. der optoelektronischen Detektionsvorrichtung zu erfassen.It is also advantageous if the first or the second laser beam is based on a coherent, frequency-modulated radiation, since the use of such a frequency-modulated continuous wave (FMCW) leads to a LiDAR system, which advantageously enables it, in addition to the detection of a distance of an environmental object to the electronic detection device also to detect its relative speed with respect to the optoelectronic detection device.

Weiterhin ist von Vorteil, wenn der von der ersten bzw. zweiten Strahlungsquelle erzeugte Laserstrahl in vertikaler Richtung divergierend ausgeführt ist. Auf diese Weise wird neben einer horizontalen Erfassung des zu erfassenden Umgebungsbereichs auch jeweils ein vertikaler Ausschnitt des Umgebungsbereichs mit erfasst.It is also advantageous if the laser beam generated by the first or second radiation source is designed to diverge in the vertical direction. In this way, in addition to a horizontal detection of the surrounding area to be detected, a vertical section of the surrounding area is also detected in each case.

Die erfindungsgemäße optoelektronische Detektionsvorrichtung lässt sich in besonders vorteilhafter Weise einsetzen in LiDAR-basierten Umfelderfassungssystemen für Kraftfahrzeuge oder Flugobjekte.The optoelectronic detection device according to the invention can be used in a particularly advantageous manner in LiDAR-based environment detection systems for motor vehicles or flying objects.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher ausgeführt. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Detektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten optoelektronischen Detektionsvorrichtung hinsichtlich deren Überwachungsbereiche und
  • 3 die schematische Darstellung einer optoelektronischen Detektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Exemplary embodiments of the present invention are shown in the figures and detailed in the following description of the figures. It shows:
  • 1 a schematic representation of an optoelectronic detection device according to a first embodiment of the present invention,
  • 2 a schematic representation of the in 1 shown optoelectronic detection device with regard to their monitoring areas and
  • 3 the schematic representation of an optoelectronic detection device according to a second embodiment of the present invention.

In 1 ist schematisch eine optoelektronische Detektionsvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese umfasst in einem Gehäuse 10 eine erste Strahlungsquelle 14, sowie eine zweite Strahlungsquelle 16. Dabei generiert die erste Strahlungsquelle 14 einen ersten Laserstrahl 14a und die zweite Strahlungsquelle 16 einen zweiten Laserstrahl 16a. Weiterhin umfasst die optoelektronische Detektionsvorrichtung 10 einen rotierend gelagerten Doppelspiegel 18, welcher eine erste reflektierende Großfläche 18a sowie eine zweite reflektierende Großfläche 18b aufweist. Die Rotationsrichtung des Doppelspiegels 18 ist durch ein Doppelpfeil 20 verdeutlicht.In 1 is schematically an optoelectronic detection device 10 shown according to a first embodiment of the present invention. This includes in one housing 10 a first radiation source 14th , as well as a second radiation source 16 . The first radiation source generates 14th a first laser beam 14a and the second radiation source 16 a second laser beam 16a . Furthermore, the optoelectronic detection device comprises 10 a rotating double mirror 18th , which has a first large reflective surface 18a as well as a second large reflective surface 18b having. The direction of rotation of the double mirror 18th is indicated by a double arrow 20th made clear.

Im Betrieb wird der Doppelspiegel 18 in eine rotierende Bewegung versetzt. Dies geschieht mittels eines nicht dargestellten Rotationsantriebs. Der erste und zweite Laserstrahl 14a, 16a wird an den reflektierenden Großflächen 18a, 18b des Doppelspiegels 18 reflektiert und zur Erfassung einer Umgebung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 ausgestrahlt. Zum Schutz der optischen und elektronischen Komponenten der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 umfasst diese eine optisch transparente Abdeckung 22, welche die abgestrahlte Laserstrahlung sowie die reflektierte Laserstrahlung aus der Umgebung der optisch elektronischen Detektionsvorrichtung passieren lässt.In operation, the double mirror 18th set in a rotating motion. This is done by means of a rotary drive, not shown. The first and second laser beams 14a , 16a is sent to the large reflective surfaces 18a , 18b of the double mirror 18th reflected and for detecting an environment of the optoelectronic detection device 10 broadcast. To protect the optical and electronic components of the optoelectronic detection device 10 this includes an optically transparent cover 22nd which allows the emitted laser radiation and the reflected laser radiation from the vicinity of the optically electronic detection device to pass.

Wird die mittels des ersten bzw. zweiten Laserstrahls 14a, 16a emittierte Strahlung an zu detektierenden Gegenständen in der Umgebung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 reflektiert, so wird diese reflektierte Strahlung von in 1 nicht dargestellten Empfangsvorrichtungen detektiert. Alternativ ist es möglich die erste und zweite Strahlungsquelle 14, 16 mit Elementen einer Empfangsvorrichtung, beispielsweise in Form von Photodioden, auszustatten. Der Doppelspiegel 18 ist beispielsweise an einem Rotor 19 drehbar gelagert befestigt. Im Betrieb der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 sendet diese einen von der ersten Strahlungsquelle 14 erzeugten ersten Laserstrahl 14a aus und einen mittels der zweiten Strahlungsquelle 16 erzeugten zweiten Laserstrahl 16a.Is the by means of the first or second laser beam 14a , 16a emitted radiation on objects to be detected in the vicinity of the optoelectronic detection device 10 reflected, this reflected radiation from in 1 not shown receiving devices detected. Alternatively, it is possible to use the first and second radiation sources 14th , 16 to equip with elements of a receiving device, for example in the form of photodiodes. The double mirror 18th is for example on a rotor 19th rotatably mounted attached. In operation of the optoelectronic detection device 10 sends this one from the first radiation source 14th generated first laser beam 14a from and one by means of the second radiation source 16 generated second laser beam 16a .

Beide Laserstrahlen 14a, 16a werden an den reflektierenden Großflächen 18a, 18b des Doppelspiegels 18 reflektiert und in die Umgebung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 ausgestrahlt. Erfolgt dort eine Reflexion, so wird der betreffende Anteil der ausgesandten Laserstrahlung in das Innere der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 zurückgestrahlt und dort mittels der nicht dargestellten Empfangsvorrichtung detektiert. Aus der Laufzeitdifferenz von abgestrahlter Laserstrahlung und reflektierter und im Nachgang detektierter Laserstrahlung wird auf eine Distanz des entsprechenden Gegenstandes im Umfeld der optischen Detektionsvorrichtung 10 zu dieser geschlossen.Both laser beams 14a , 16a are on the large reflective surfaces 18a , 18b of the double mirror 18th reflected and in the vicinity of the optoelectronic detection device 10 broadcast. If there is a reflection, the relevant portion of the emitted laser radiation is directed into the interior of the optoelectronic detection device 10 reflected back and detected there by means of the receiving device, not shown. From the transit time difference between the emitted laser radiation and the reflected and subsequently detected laser radiation, a distance of the corresponding object in the vicinity of the optical detection device is calculated 10 closed to this.

In 2 ist die in 1 dargestellte optoelektronische Detektionsvorrichtung 10 hinsichtlich der von ihr erfassten optischen Detektionsbereiche schematisch dargestellt. Es bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteilkomponenten wie in 1.In 2 is the in 1 illustrated optoelectronic detection device 10 shown schematically with regard to the optical detection areas covered by it. The same reference symbols denote the same component components as in FIG 1 .

Aufgrund der Verwendung zweier separater Laserstrahlen 14a, 16a und des Doppelspiegels 18 ergibt sich winkelabhängig ein großer Detektionsbereich der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 von ca. 240°. Dieser Erfassungsbereich gliedert sich in einen ersten Erfassungsbereich 24a, der mittels des ersten Laserstrahls 14a durch Reflexion am Doppelspiegel 18 in eine zu erfassende Umgebung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung 10 erfasst wird. Im Wesentlichen zeitgleich erfolgt die Erfassung eines zweiten Erfassungsbereichs 24b, welcher sich im Wesentlichen bezogen auf den Doppelspiegel 18 gegenüberliegend befindet, und welcher aufgrund des zweiten Laserstrahls 16a, welcher ebenfalls am Doppelspiegel 18 reflektiert und abgestrahlt wird, erfasst wird.Due to the use of two separate laser beams 14a , 16a and the double mirror 18th Depending on the angle, the result is a large detection range of the optoelectronic detection device 10 of approx. 240 °. This detection area is divided into a first detection area 24a , which by means of the first laser beam 14a by reflection on the double mirror 18th in an area to be detected by the optoelectronic detection device 10 is captured. A second detection area is detected essentially at the same time 24b , which is essentially based on the double mirror 18th located opposite, and which due to the second laser beam 16a , which is also on the double mirror 18th is reflected and radiated, is detected.

Die beiden Erfassungsbereiche 24a, 24b werden im Wesentlichen zeitgleich erfasst. Darüber hinaus existiert ein dritter Erfassungsbereich 24c, welcher sowohl aufgrund einer Abstrahlung des ersten Laserstrahls 14a als auch des zweiten Laserstrahls 16a erfasst wird. Auch dieser dritte Erfassungsbereich 24c wird von beiden Laserstrahlen 14a, 16a im Wesentlichen zeitgleich erfasst. Der besondere Vorteil besteht hier darin, dass der dritte Erfassungsbereich 24c redundant von zwei unabhängig abgestrahlten Laserstrahlen 14a, 16a erfasst und ausgeleuchtet wird. Auf diese Weise lassen sich zu detektierende Gegenstände im dritten Erfassungsbereich 24c besonders zuverlässig detektieren.The two detection areas 24a , 24b are essentially recorded at the same time. In addition, there is a third detection area 24c , which both due to an emission of the first laser beam 14a as well as the second laser beam 16a is captured. This third detection area too 24c is from both laser beams 14a , 16a recorded essentially at the same time. The particular advantage here is that the third detection area 24c redundant by two independently emitted laser beams 14a , 16a is detected and illuminated. In this way, objects to be detected can be in the third detection area 24c detect particularly reliably.

In 3 ist eine optoelektronische Detektionsvorrichtung 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es bezeichnen weiterhin gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteilkomponenten wie in den vorhergehenden Figuren.In 3 is an optoelectronic detection device 30th shown in accordance with a second embodiment of the present invention. Furthermore, the same reference symbols designate the same component components as in the previous figures.

Im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels wird der erste bzw. zweite Laserstrahl 14a, 16a nicht mittels der ersten und zweiten Strahlungsquelle 14, 16 erzeugt, sondern mittels einer zentralen Laserquelle 32.In the context of this exemplary embodiment, the first or second laser beam 14a , 16a not by means of the first and second radiation sources 14th , 16 generated, but by means of a central laser source 32 .

Der von der Laserquelle 32 ausgehende Primärlaserstrahl 34 wird an einem Strahlungsteiler 36 in einen ersten Laserstrahl 14a sowie einen zweiten Laserstrahl 16a aufgeteilt. Der erste und zweite Laserstrahl 14a, 16a wird dann an der in diesem Fall jeweils als Spiegel ausgeführten ersten Strahlungsquelle 14 bzw. zweiten Strahlungsquelle 16 geeignet reflektiert und trifft auf die reflektierenden Großflächen 18a, 18b des Doppelspiegels 18. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass nur eine Laserquelle 32 zum Einsatz kommt und somit ein deutlicher Vorteil hinsichtlich der Baukosten und der durch die Laserbereitstellung erzeugten geringeren Wärme entsteht.The one from the laser source 32 outgoing primary laser beam 34 is attached to a beam splitter 36 into a first laser beam 14a and a second laser beam 16a divided up. The first and second laser beams 14a , 16a is then applied to the first radiation source, which in this case is designed as a mirror 14th or second radiation source 16 appropriately reflects and hits the large reflective surfaces 18a , 18b of the double mirror 18th . The advantage of this embodiment is that there is only one laser source 32 is used and thus a clear advantage in terms of construction costs and the lower heat generated by the laser provision.

Die von der Umgebung auch in diesem Fall zurückgeworfene Laserstrahlung wird vorzugsweise, wie bereits bei 1 beschrieben, von zwei unabhängig voneinander arbeitenden Empfangsvorrichtungen detektiert und zur Bestimmung einer Distanz eines sich in der zu erfassenden Umgebung befindenden Gegenstandes herangezogen.The laser radiation reflected from the surroundings in this case is also preferred, as was already the case with 1 described, detected by two independently working receiving devices and used to determine a distance of an object located in the area to be detected.

In Zusammenhang mit dieser Ausführungsform ist auch möglich, anstelle einer klassischen kohärenten Laserstrahlung eine frequenzmodulierte kohärente Laserstrahlung (frequency modulates continous wave, FMCW) heranzuziehen. Der Vorteil einer Verwendung von FMCW-Laserstrahlung besteht darin, dass neben der Distanz eines Gegenstandes zu der optoelektronischen Detektionseinheit zusätzlich auch die Relativgeschwindigkeit eines derartigen Gegenstandes, bezogen auf die Position der optoelektronischen Detektionseinheit, bestimmt werden kann.In connection with this embodiment it is also possible to use a frequency-modulated laser radiation instead of a classic coherent laser radiation use coherent laser radiation (frequency modulates continuous wave, FMCW). The advantage of using FMCW laser radiation is that, in addition to the distance between an object and the optoelectronic detection unit, the relative speed of such an object, based on the position of the optoelectronic detection unit, can also be determined.

Eine weitere Alternative besteht darin, anstelle der verwendeten, strikt horizontal ausgerichteten Laserstrahlung eine vertikal divergente Laserstrahlung einzusetzen, welche neben der Erfassung von Gegenständen in der Horizontalebene der optoelektronischen Detektionsvorrichtung zusätzlich eine Erfassung auch in vertikalen Abschnitten oberhalb und unterhalb der Horizontalebene in der Umgebung der optoelektronischen Detektionsvorrichtung gestattet. Dies setzt jedoch die Verwendung geeigneter Strahlungsdetektoren zur Detektion reflektierter Laserstrahlung, beispielsweise in Form von sogenannten focal plane arrays voraus.Another alternative is to use vertically divergent laser radiation instead of the strictly horizontally aligned laser radiation used, which, in addition to detecting objects in the horizontal plane of the optoelectronic detection device, also detects in vertical sections above and below the horizontal plane in the vicinity of the optoelectronic detection device allowed. However, this requires the use of suitable radiation detectors for the detection of reflected laser radiation, for example in the form of so-called focal plane arrays.

Die erfindungsgemäße optoelektronische Detektionsvorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise zur Umfelderfassung bei Kraftfahrzeugen oder Luftfahrzeugen einsetzen. Sie dient dabei der Positionserfassung von Gegenständen oder Hindernissen im Umfeld eines entsprechenden Fahrzeugs und zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit eines derartigen Hindernisses mit hoher Präzision und in einem hohen Distanzbereich.The optoelectronic detection device according to the invention can advantageously be used to detect the surroundings in motor vehicles or aircraft. It is used to detect the position of objects or obstacles in the vicinity of a corresponding vehicle and to determine the relative speed of such an obstacle with high precision and in a high distance range.

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Claims (7)

Optoelektronische Detektionsvorrichtung für einen Umgebungsbereich, insbesondere LiDAR-Sensor, umfassend eine erste Strahlungsquelle (14) zur Erzeugung eines ersten Laserstrahls (14a) und eine zweite Strahlungsquelle (16) zur Erzeugung eines zweiten Laserstrahls (16a), sowie einen mit einem Rotationsantrieb ausgestatteten Doppelspiegel (18), dessen beide Großflächen (18a, 18b) jeweils reflektierend ausgeführt sind, sowie eine Empfangsvorrichtung für reflektierte Laserstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlungsquelle (14) und die zweite Strahlungsquelle (16) in einem Winkel zueinander angeordnet sind, derart, dass der von der ersten Strahlungsquelle (14) ausgesandte erste Laserstrahl (14a) auf eine erste reflektierende Großfläche (18a) des Doppelspiegels (18) trifft und gleichzeitig ein von der zweiten Strahlungsquelle (16) ausgesandter zweiter Laserstrahl (16a) auf die zweite reflektierende Großfläche (18b) des Doppelspiegels (18) trifft.Optoelectronic detection device for a surrounding area, in particular a LiDAR sensor, comprising a first radiation source (14) for generating a first laser beam (14a) and a second radiation source (16) for generating a second laser beam (16a), as well as a double mirror equipped with a rotary drive ( 18), the two large surfaces (18a, 18b) of which are each made reflective, and a receiving device for reflected laser radiation, characterized in that the first radiation source (14) and the second radiation source (16) are arranged at an angle to one another, such that the first laser beam (14a) emitted by the first radiation source (14) hits a first large reflective surface (18a) of the double mirror (18) and at the same time a second laser beam (16a) emitted by the second radiation source (16) hits the second large reflective surface ( 18b) of the double mirror (18) meets. Optoelektronische Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlungsquelle (14) zusammen mit einem ersten Detektor ein erstes Sende- und Empfangsmodul bildet und/oder die zweite Strahlungsquelle (16) zusammen mit einem zweiten Empfangsmodul eine zweite Sende- und Empfangsvorrichtung bildet.Optoelectronic detection device according to Claim 1 , characterized in that the first radiation source (14) together with a first detector forms a first transmitting and receiving module and / or the second radiation source (16) together with a second receiving module forms a second transmitting and receiving device. Optoelektronische Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Strahlungsquelle (14, 16) in einem Winkel von 85° bis 95° zueinander angeordnet sind.Optoelectronic detection device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first and the second radiation source (14, 16) are arranged at an angle of 85 ° to 95 ° to one another. Optoelektronische Detektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser (32) vorgesehen ist, der einen primären Laserstrahl (34) erzeugt, welcher mittels eines Strahlungsteilers (36) in den ersten und einen zweiten Laserstrahl (14a, 16a) aufgespalten wird, und dass die erste Strahlungsquelle (14) als optischer Spiegel zur Reflexion des ersten Laserstrahls (14a) auf eine erste Großfläche (18a) des Doppelspiegels (18) ausgeführt ist, und dass die zweite Strahlungsquelle (16) als zweiter optischer Spiegel zur Reflexion des zweiten Laserstrahls (16a) auf eine zweite Großfläche (18b) des Doppelspiegels (18) ausgeführt ist.Optoelectronic detection device according to one of the preceding claims, characterized in that a laser (32) is provided which generates a primary laser beam (34) which is split into the first and a second laser beam (14a, 16a) by means of a beam splitter (36) , and that the first radiation source (14) is designed as an optical mirror for reflecting the first laser beam (14a) onto a first large surface (18a) of the double mirror (18), and that the second radiation source (16) is designed as a second optical mirror for reflecting the second laser beam (16a) is executed on a second large area (18b) of the double mirror (18). Optoelektronische Detektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Laserstrahl (14a, 16a) auf einer kohärenten frequenzmodulierten Strahlung basiert.Optoelectronic detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second laser beam (14a, 16a) is based on a coherent frequency-modulated radiation. Optoelektronische Detektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Laserstrahl (14a, 16a) in vertikaler Richtung divergierend ist.Optoelectronic detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second laser beam (14a, 16a) diverges in the vertical direction. Verwendung einer optoelektronischen Detektionsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in LiDAR-Umgebungserfassungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge.Use of an optoelectronic detection device according to one of the preceding claims in LiDAR environment detection devices for motor vehicles.
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