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Die vorliegende Erfindung betrifft ein LiDAR-System, das in einem Empfangspfad sowohl einen Videosensor als auch einen LiDAR-Sensor umfasst.
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Stand der Technik
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In üblichen hochautomatisierten Fahrzeugen werden Videodaten mit LiDAR-Punktwolkendaten fusioniert, um zuverlässige Objektdetektionen zu erreichen. Dazu werden üblicherweise voneinander separate Videosensoren und LiDAR-Sensoren in das Fahrzeug integriert. Häufig müssen hierfür aufwändige Dachboxen aufgebaut werden. Außerdem müssen die Videosensoren in Bezug auf die LiDAR-Sensoren kalibriert werden. Durch die separate Fahrzeugintegration ergibt sich eine lange Toleranzkette. Ein weiterer Nachteil, der durch die separate Fahrzeugintegration entsteht, ist, dass beide Sensortypen zwangläufig unterschiedliche Sensorkoordinatensysteme mit unterschiedlichen Blickwinkeln in die Umgebung haben. Dies erfordert extrem aufwändige Umrechnungen der Rohdaten, bevor eine Fusion der jeweiligen Daten durchgeführt werden kann.
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Die WO 2014 / 040 081 A1 offenbart ein LiDAR-System mit einer Kombination aus Tiefenkamera und Bildkamera. Das Dokument offenbart, dass diese beiden Kamera-/Sensorsysteme mittels eines rotierbaren Spiegels im Empfangsstrahlengang in einem einzelnen Modul untergebracht werden können.
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Die
EP 3 460 520 A1 offenbart einen Mehrstrahllaserscanner für ein LiDAR-System. Im Empfangsstrahlengang ist ein rotierbarer Spiegel vorgesehen. Der rotierbare Spiegel lenkt den Empfangsstrahl durch eine zentrale Fokussierungsoptik auf eine Vielzahl von Photodetektoren.
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Aus der WO 2017 / 106 875 A1 ist ein LiDAR-System bekannt, bei dem ein rotierbarer Spiegel im Sendestrahlengang zum Abtasten eines Blickfelds mit einem Lichtstrahl eingerichtet ist.
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Die WO 2016 / 126 297 A1 zeigt und beschreibt einen mobilen Sicherheitsroboter, bei dem im Empfangsstrahlengang ein rotierbarer Spiegel vorgesehen ist, um ein Blickfeld eines Bildsensors zu erweitern.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein LiDAR-System zur Verfügung gestellt, welches in dem Empfangspfad einen rotierbaren Spiegel aufweist, um in das LiDAR-System einfallendes Licht zu dem Videosensor und/oder zu dem LiDAR-Sensor zu lenken.
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Vorteile der Erfindung
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Das LiDAR-System hat den Vorteil, dass die Toleranzkette zwischen Videosensor und LiDAR-Sensor minimiert wird. Außerdem erfolgt eine Fahrzeugintegration nur einmal, was zu einer Kostenersparnis führt. Eventuelle Vibrationen bzw. Stöße, die sich aufgrund des Lagerspiels auf den rotierbaren Spiegel auswirken, wirken zudem in gleicher Weise auf beide Sensoren. Die zu erkennenden Objekte befinden sich außerdem zum Messzeitpunkt immer an der gleichen Position für beide Sensoren, wodurch eine hohe Korrelation der Messdaten beider Sensoren gegeben ist.
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In manchen Ausführungsformen sind der LiDAR-Sensor, der Videosensor und der rotierbare Spiegel in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut. So kann eine kompakte Einheit bereitgestellt werden, die sowohl Videodaten als auch LiDAR-Daten aufzeichnen kann.
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Manche Ausführungsformen sehen vor, dass der rotierbare Spiegel eine erste Betriebsposition aufweist, in der er dafür angeordnet ist, das einfallende Licht zu dem LiDAR-Sensor zu lenken, und eine zweite Betriebsposition aufweist, in der er dafür angeordnet ist, das einfallende Licht zu dem Videosensor zu lenken. So kann selektiv entweder dem LiDAR-Sensor oder dem Videosensor das einfallende Licht zugeleitet werden.
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Andere Ausführungsformen sehen vor, dass der rotierbare Spiegel die erste Betriebsposition aufweist, in der er dafür angeordnet ist, das einfallende Licht sowohl zu dem LiDAR-Sensor als auch zu dem Videosensor zu lenken, und die zweite Betriebsposition aufweist, um den Empfangspfad sowohl zu dem LiDAR-Sensor als auch zu dem Videosensor zu unterbrechen. So kann in der ersten Betriebsposition das einfallende Licht gleichzeitig sowohl an den LiDAR-Sensor als auch an den Videosensor gelenkt werden und in der zweiten Betriebsposition der Empfangspfad gleichzeitig sowohl für den LiDAR-Sensor als auch für den Videosensor unterbrochen werden.
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Vorzugsweise weist das LiDAR-System einen dichroitischen Spiegel auf. Dadurch können sichtbare Wellenlängen des einfallenden Lichts, die für den Videosensor geeignet sind, von Infrarotwellenlängen, die für den LiDAR-Sensor geeignet sind, getrennt werden. Der dichroitische Spiegel kann ein statischer Spiegel sein, der im Empfangspfad zwischen dem rotierbaren Spiegel und dem Videosensor und zwischen dem rotierbaren Spiegel und dem LiDAR-Sensor angeordnet sein kann. In manchen Ausführungsformen ist der rotierbare Spiegel der dichroitische Spiegel. Der Videosensor ist in Ausführungsformen eine Kamera, die dafür eingerichtet ist, Standbilder und/oder Bewegtbilder als Sensordaten aus dem einfallenden Licht aufzuzeichnen. Daher kann es sinnvoll sein, sichtbare Wellenlängen des einfallenden Lichts an den Videosensor zu lenken. Der LiDAR-Sensor ist in Ausführungsformen ein Lasersensor, der zur Aufnahme von Infrarotlicht eingerichtet ist, vorzugsweise um Punktwolkendaten, insbesondere 3D-Punktwolkendaten, aus dem einfallenden Licht zu erzeugen. Daher kann es sinnvoll sein, Infrarotwellenlängen des einfallenden Lichts an den LiDAR-Sensor zu lenken.
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Bevorzugt ist, dass das LiDAR-System mindestens eine Laserquelle aufweist. Besonders vorzugsweise ist die mindestens eine Laserquelle zu dem LiDAR-Sensor seitlich versetzt angeordnet. So wird der LiDAR-Sensor im Empfangspfad nicht durch die Lichtquelle abgeschattet, wie es der Fall wäre, wenn die Laserquelle im Empfangspfad vor dem LiDAR-Sensor, aber nicht seitlich versetzt angeordnet wäre. Die Laserquelle ist vorzugsweise ein Infrarotlaser. Die Laserquelle ist dafür eingerichtet, Licht in die Umwelt abzustrahlen, das anschließend, nach Reflexion an einem Objekt in der Umwelt, als Teil des einfallenden Lichts wieder in das LiDAR-System eintritt.
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In manchen Ausführungsformen sind die mindestens eine Laserquelle, der LiDAR-Sensor und der Videosensor auf derselben Seite in Bezug auf den rotierbaren Spiegel angeordnet. Dadurch wird eine gleichzeitige Messung von Distanz-, Grauwert und Farbinformation von Objekten ermöglicht. Auch kann eine besonders kompakte Bauweise des LiDAR-Sensors ermöglicht sein. Besonders günstig lässt sich eine solche Anordnung erreichen, wenn das LiDAR-System den dichroitischen Spiegel aufweist, In einigen alternativen Ausführungsformen ist jedoch vorgesehen, dass der LiDAR-Sensor und die mindestens eine Laserquelle auf einer Seite des rotierbaren Spiegels angeordnet sind, während der Videosensor auf einer anderen Seite des rotierbaren Spiegels angeordnet ist. Dann kann mit Vorteil auf einen dichroitischen Spiegel verzichtet werden, weil keine Trennung der sichtbaren Wellenlängen und der Infrarotwellenlängen aus dem einfallenden Licht erfolgen muss, sondern einfach das gesamte einfallende Licht entweder zu dem Videosensor oder zu dem LiDAR-Sensor gelenkt werden kann.
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Das LiDAR-System weist in manchen Ausführungsformen zwei oder mehr Laserquellen auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des LiDAR-Sensors jeweils seitlich von dem LiDAR-Sensor angeordnet sind. Damit sind vorzugsweise auch Laserquellen erfasst, die oberhalb und unterhalb von dem LiDAR-Sensor angeordnet sind. So kann eine Redundanz für Störungsfälle einer der zwei oder mehr Laserquellen bereitgestellt werden oder eine verstärkte Strahlleistung, bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer Laserquellen, erreicht werden. Liegen die mehreren Laserquellen wie vorgeschlagen auf gegenüberliegenden Seiten, können sie sich weder gegenseitig beeinträchtigen, noch den LiDAR-Sensor abschatten. Bevorzugt ist, dass jede Laserquelle mit ihrer aktiven Seite entgegen der Empfangsrichtung des LiDAR-Sensors ausgerichtet ist, also dafür angeordnet ist, entgegen des auf den LiDAR-Sensor einfallenden Lichts abzustrahlen.
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Bevorzugt ist, dass der Videosensor dafür angeordnet ist, das einfallende Licht direkt von dem rotierbaren Spiegel zu empfangen. So kann ein vereinfachter Aufbau des LiDAR-Sensors erreicht werden, weil zusätzliche Umlenkspiegel überflüssig werden.
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Alternativ sehen einige Ausführungsformen vor, dass der Videosensor dafür angeordnet ist, das einfallende Licht von dem rotierbaren Spiegel über zwei oder mehr statische Spiegel zu empfangen, die im Empfangspfad zwischen dem rotierbaren Spiegel und dem Videosensor angeordnet sind. Dies erlaubt kompaktere Realisierungsmöglichkeiten für das LiDAR-System, weil Videosensor und LiDAR-Sensor kompakter angeordnet werden können. Manche alternative Ausführungsformen sehen allerdings vor, dass der Videosensor dafür angeordnet ist, das einfallende Licht von dem rotierbaren Spiegel über nur einen einzigen statischen Spiegel zu empfangen, der im Empfangspfad zwischen dem rotierbaren Spiegel und dem Videosensor angeordnet ist. Dies kann ein guter Kompromiss zwischen der Verwendung von zwei oder mehr statischen Spiegeln und direktem Empfang vom rotierbaren Spiegel sein. Der eine statische Spiegel kann, muss aber nicht der dichroitische Spiegel sein.
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Der Videosensor und der LiDAR-Sensor sind vorzugsweise dafür eingerichtet, ein gemeinsames Sensorkoordinatensystem zu verwenden. Dann müssen die Rohdaten beider Sensoren nicht mehr extrem aufwändig umgerechnet werden, bevor eine Fusion durchgeführt werden kann. Dies kann Rechenleistung sparen und die Arbeitsweise des LiDAR-Sensors beschleunigen oder die Herstellungskosten verringern. Das gemeinsame Sensorkoordinatensystem kann besonders vorteilhaft dadurch ermöglicht werden, dass sowohl der Videosensor als auch der LiDAR-Sensor in dem LiDAR-System integriert sind.
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Manche Ausführungsformen sehen vor, dass das LiDAR-System dafür eingerichtet ist, eine Verschmutzung des LiDAR-Systems unter Verwendung von Aufnahmedaten sowohl des Videosensors als auch des LiDAR-Sensors gegenseitig zu plausibilisieren. Vorzugsweise ist das LiDAR-System dafür eingerichtet, eine Verschmutzung einer Frontscheibe des LiDAR-Systems zu erkennen und durch Abgleich der jeweiligen Aufnahmedaten des Videosensors und des LiDAR-Sensors zu plausibilisieren. Empfangen beispielsweise beide Sensoren kein Signal, kann eine starke Verschmutzung der Frontscheibe als plausibel bestimmt werden. So kann eine vermutete Verschmutzung, die beispielsweise aufgrund schlechter Rohdaten des LiDAR-Sensors vermutet wird, plausibilisiert werden, was ein sichereres Erkennen der Verschmutzung erlaubt.
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Vorzugsweise wird weiter ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, das ein eingangs genanntes LiDAR-System aufweist. Bevorzugt ist, dass das LiDAR-System mit einer Batterie des Fahrzeugs wirkverbunden ist, um das LiDAR-System zu betreiben. Das LiDAR-System weist vorzugsweise in dem Empfangspfad einen rotierbaren Spiegel auf, um in das LiDAR-System einfallendes Licht zu dem Videosensor und/oder zu dem LiDAR-Sensor zu lenken.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug handeln, insbesondere ein straßengebundenes Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen oder ein Zweirad. Andere Ausführungsformen von Fahrzeugen sind Fluggeräte, vorzugsweise automatisierte Flugtaxis und Drohnen.
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Weitere mögliche Ausführungsformen des Fahrzeugs und deren Vorteile ergeben sich mutatis mutandis aus den oben dargelegten Ausführungsformen des LiDAR-Systems, sodass an dieser Stelle auf Wiederholungen verzichtet wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeug, das ein LiDAR-System nach einer ersten Ausführungsform aufweist,
- 2 das LiDAR-System nach der Ausführungsform aus 1 in einem ersten Betriebszustand,
- 3 das LiDAR-System nach der Ausführungsform aus 1 in einem zweiten Betriebszustand,
- 4 ein LiDAR-System nach einer zweiten Ausführungsform in einem ersten Betriebszustand,
- 5 ein LiDAR-System nach einer dritten Ausführungsform in einem ersten Betriebszustand und
- 6 ein LiDAR-System nach einer vierten Ausführungsform in einem ersten Betriebszustand.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 1 ist ein Fahrzeug 1 gezeigt, das ein LiDAR-System 2 in einer Ausführungsform nach der Erfindung aufweist. Das LiDAR-System 2 ist mit einer Batterie 3 des Fahrzeugs 1 wirkverbunden, um das LiDAR-System 2 zu betreiben. Das Fahrzeug 1 ist ein straßengebundenes Kraftfahrzeug, hier speziell ein autonom fahrender Personenkraftwagen.
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In 2 ist das LiDAR-System 2 aus 1 in einer vereinfachten Draufsicht veranschaulicht, und zwar in einem ersten Betriebszustand. Das LiDAR-System 2 umfasst in einem Empfangspfad sowohl einen Videosensor 4 als auch einen LiDAR-Sensor 5. Der Videosensor 4 und der LiDAR-Sensor 5 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 6 verbaut. Das LiDAR-System 2 weist in dem Empfangspfad einen rotierbaren Spiegel 7 auf. Der rotierbare Spiegel 7 ist ebenfalls in dem Gehäuse 6 verbaut. Der rotierbare Spiegel 7 ist um eine Rotationsachse 8 zwischen zwei verschiedenen Betriebspositionen drehbar, die die möglichen Betriebszustände des LiDAR-Systems 2 definieren. So ist das LiDAR-System 2 dafür eingerichtet, einfallendes Licht entweder zu dem Videosensor 4 oder zu dem LiDAR-Sensor 5 zu lenken. In der gezeigten Betriebsposition ist das LiDAR-System 2 in einem ersten Betriebszustand, in dem der Videosensor 4 in Betrieb ist und das einfallende Licht durch den rotierbaren Spiegel 7 zu dem Videosensor 4 gelenkt wird. Die Stellung des rotierbaren Spiegels 7 ist in dieser Betriebsposition eine 0°-Stellung für Video. Der Videosensor 4 ist dafür angeordnet, das einfallende Licht direkt von dem rotierbaren Spiegel 7 zu empfangen, also ohne im Empfangspfad zwischengeschaltete weitere Spiegel. Das einfallende Licht umfasst in diesem Fall sichtbares Licht, was aus der Umwelt in das LiDAR-System 2 einfällt und dann als Bilddaten von dem Videosensor 4 aufgezeichnet werden kann. Diese Ausführungsform ist also eine mögliche Realisierung der Erfindung, die ohne statischen Umlenkspiegel für den Videosensor 4 auskommt.
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Das LiDAR-System 2 weist, wie ebenfalls in 2 zu sehen ist, weiter eine Laserquelle 9a auf, die zu dem LiDAR-Sensor 2 seitlich versetzt angeordnet ist. Eine Abstrahlrichtung der Laserquelle 9a und eine Empfangsrichtung des LiDAR-Sensors 2 liegen senkrecht zu einer Empfangsrichtung des Videosensors 4.
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Die 3 zeigt einen zweiten Betriebszustand der ersten Ausführungsform. Der rotierbare Spiegel 7 ist um die Rotationsachse 8 herum in eine zweite Betriebsposition gedreht, um in das LiDAR-System 2 einfallendes Licht zu dem LiDAR-Sensor 5 zu lenken. Die Stellung des rotierbaren Spiegels 7 ist in dieser Betriebsposition eine 0°-Stellung für LiDAR. Das einfallende Licht ist in diesem Fall zusätzlich das Licht, was von der Laserquelle 9a über einen ersten statischen Spiegel 10a auf den rotierbaren Spiegel 7 und von dort in eine Umwelt des LiDAR-Systems 2 sendbar ist und dort von einem Objekt zurück zu dem LiDAR-System 2 reflektiert wird. Der erste statische Spiegel 10a ist dafür angeordnet, das von der Laserquelle 9a kommende Licht um 90° abzulenken und auf den rotierbaren Spiegel 7 weiterzuleiten. Der rotierbare Spiegel 7 ist also hier beispielhaft nicht nur in dem Empfangspfad, sondern ebenfalls in einem Sendepfad des LiDAR-Systems 2 angeordnet. Ein zweiter statischer Spiegel 11 ist dafür angeordnet, das einfallende Licht, das vom rotierbaren Spiegel 7 reflektiert wurde, um 90° abzulenken und auf den LiDAR-Sensor 5 weiterzuleiten. Auch der rotierbare Spiegel 7 ist dafür angeordnet, das auf ihn einfallende Licht, sowohl von der Laserquelle 9a kommend als auch zum LiDAR-Sensor 5 gehend, jeweils um 90° abzulenken.
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Die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des LiDAR-Systems 2, die alternativ in dem Fahrzeug 1 verbaut sein kann. Das LiDAR-System 2 weist hier in dem Empfangspfad einen rotierbaren Spiegel 7 auf, um, in einer gezeigten ersten Betriebsposition, in das LiDAR-System 2 einfallendes Licht zu dem Videosensor 4 und zu dem LiDAR-Sensor 5 zu lenken. Zusätzlich zu dem ersten statischen Spiegel 10a und zu dem zweiten statischen Spiegel 11 ist ein dritter statischer Spiegel 12 vorgesehen, der ein dichroitischer Spiegel ist. Der dichroitische Spiegel ist dafür angeordnet, bei dem einfallenden Licht sichtbares Licht von Infrarotlicht zu trennen, das sichtbare Licht an den Videosensor 4 abzulenken und das Infrarotlicht, das durch die Laserquelle 9a in die Umwelt emittiert und von dort zurück in das LiDAR-System 2 reflektiert wurde, an den LiDAR-Sensor 5 durchzulassen. Das durchgelassene Infrarotlicht wird dann durch den zweiten statischen Spiegel 11 abgelenkt, nämlich in dieser Ausführungsform um 90°, um auf den LiDAR-Sensor 5 zu treffen. So sind die Laserquelle 9a, der LiDAR-Sensor 5 und der Videosensor 4 auf derselben Seite in Bezug auf den rotierbaren Spiegel angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die genannte Reihenfolge mit abnehmendem Abstand zu dem rotierbaren Spiegel 7 sortiert. Durch Drehen des rotierbaren Spiegels 7 aus der gezeigten ersten Betriebsposition heraus in eine zweite Betriebsposition (nicht gezeigt) kann der Empfangspfad für beide Sensoren 4, 5 gleichzeitig unterbrochen werden, was bei Bedarf eine einfache und schnelle Unterbrechung des Zustroms von einfallendem Licht ermöglicht.
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Die 5 zeigt eine dritte Ausführungsform des LiDAR-Systems 2, die alternativ in dem Fahrzeug 1 aus 1 verbaut sein kann. Der rotierbare Spiegel 7 ist hier wiederum dafür angeordnet, einfallendes Licht zu dem Videosensor 4 oder zu dem LiDAR-Sensor 5 zu lenken. Gezeigt ist eine erste Betriebsposition, in der der rotierbare Spiegel 7 das einfallende Licht zu dem LiDAR-Sensor 5 lenkt. Der Videosensor 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel dafür angeordnet, in einer zweiten Betriebsposition (nicht gezeigt) des rotierbaren Spiegels 7, das einfallende Licht von dem rotierbaren Spiegel 7 über eine Mehrzahl von statischen Spiegeln 12, 13 zu empfangen, hier über den dritten statischen Spiegel 12 und einen vierten statischen Spiegel 13. In dieser Ausführungsform ist der dritte statische Spiegel 12 kein dichroitischer Spiegel, da der Lichtstrahl aufgrund der Anordnung des Videosensors 4 und des LiDAR-Sensors 5 auf unterschiedlichen Seiten in Bezug auf den rotierbaren Spiegel 7 nicht nach Wellenlängenbereichen getrennt werden muss. Der dritte statische Spiegel 12 und der vierte statische Spiegel 13 sind dafür angeordnet, das vom rotierbaren Spiegel 7 kommende Licht jeweils um 90° abzulenken, sodass das einfallende Licht insgesamt um 180° abgelenkt und auf den Videosensor 4 geleitet wird. So wird eine sehr kompakte Bauform des LiDAR-Sensors 5 erreicht. Es kann also mit dieser Ausführungsform mit wenig Bauraum zurechtgekommen werden, indem nach dem rotierbaren Spiegel 7 eine zusätzliche, zweifache Umlenkung des einfallenden Lichts zu dem Videosensor 4 erfolgt.
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Die 6 zeigt schließlich eine vierte Ausführungsform des LiDAR-Systems 2, die alternativ in dem Fahrzeug 1 aus 1 verbaut sein kann. Auch diese Ausführungsform weist wieder den rotierbaren Spiegel 7 auf, um in das LiDAR-System 2 einfallendes Licht zu dem Videosensor 4 oder zu dem LiDAR-Sensor 5 zu lenken. In der gezeigten Betriebsposition des rotierbaren Spiegels 7 ist der rotierbare Spiegel 7 dafür angeordnet, das einfallende Licht auf den LiDAR-Sensor 5 zu lenken. Daher läuft kein einfallendes Licht auf dem Empfangspfad zwischen rotierbarem Spiegel 7 und Videosensor 4 über den dritten statischen Spiegel 12, der hier, aufgrund der Anordnung von Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 auf unterschiedlichen Seiten in Bezug auf den rotierbaren Spiegel 7, erneut kein dichroitischer Spiegel ist. In dieser Ausführungsform weist das LiDAR-System 2 eine Mehrzahl von Laserquellen 9a, b auf, nämlich hier genau zwei, die auf gegenüberliegenden Seiten des LiDAR-Sensors 5 jeweils seitlich von dem LiDAR-Sensor 5 angeordnet sind. Die vertikale Auflösung der Bildinformation erfolgt erst auf der Detektorseite, wobei die horizontale Auflösung durch den Scanvorgang des rotierbaren Spiegels 7 zustande kommt. Die Beleuchtung der Umwelt durch den Sendepfad kann entweder durch ein oder durch mehrere Sendemodule, also hier die beiden Laserquellen 9, umgesetzt werden, die das vertikale Sichtfeld durch einen bzw. mehrere gepulste Sendestrahlen beleuchten. In der gezeigten Betriebsposition ist der rotierbare Spiegel 7 dafür angeordnet, das Licht der beiden Laserquellen 9a, b in die Umwelt zu lenken, wobei das Licht zunächst über jeweilige erste statische Spiegel 10a, b um 90° abgelenkt wird, bevor es auf den rotierbaren Spiegel 7 trifft. Weiter ist der rotierbare Spiegel 7 in der gezeigten Betriebsposition dafür angeordnet, das aus der Umwelt einfallende Licht über den zweiten statischen Spiegel 11, beispielhaft in einem 90°-Winkel, auf den LiDAR-Sensor 5 zu lenken. In dieser Ausführungsform ist auch eine Frontscheibe 14 des LiDAR-Systems 2 veranschaulicht, die in dem Gehäuse 6 verbaut ist. Das LiDAR-System 2 ist, mittels eines nicht gezeigten Steuergeräts, dafür eingerichtet, eine Verschmutzung des LiDAR-Systems 2, hier insbesondere der Frontscheibe 14 des LiDAR-Systems 2, unter Verwendung von Aufnahmedaten sowohl des Videosensors 4 als auch des LiDAR-Sensors 5 gegenseitig zu plausibilisieren.
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Anhand der gezeigten Ausführungsbeispiele erschließt sich, dass das LiDAR-System 2 eine Integration von Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 in einem gemeinsamen LiDAR-System 2 auf Basis eines rotierbaren Spiegels 7 erlaubt. In allen gezeigten Ausführungsbeispielen sind der Videosensor 4 und der LiDAR-Sensor 5 dafür eingerichtet, ein gemeinsames Sensorkoordinatensystem zu verwenden, dadurch, dass sie abhängig von der Betriebsposition des rotierbaren Spiegels 7 dasselbe einfallende Licht, das aus der Umwelt in den Empfangspfad des LiDAR-Systems 2 eintritt, zugeführt bekommen können, je nach Ausführungsform gleichzeitig oder wahlweise. Durch die gemeinsame Nutzung des rotierbaren Spiegels 7 ist für den Videosensor 4 und den LiDAR-Sensor 5 also ein gemeinsames Bezugskoordinatensystem für alle Messdaten geschaffen. Die Auftrennung des Empfangspfads zwischen Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 erfolgt entweder durch einen dichroitischen Spiegel, wie anhand 4 veranschaulicht, oder dadurch, dass beide Sensoren 4, 5 auf den gegenüberliegenden Seiten des rotierbaren Spiegels 7 positioniert sind, wie anhand der 2, 3, 5 und 6 veranschaulicht.
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Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind, je nach implementierter Ausführungsform, eine flache Bauform, d.h. dass der Videosensor 4 nicht mehr über dem LiDAR-Sensor 5 montiert sein muss, was zu einer vereinfachten Fahrzeugintegration führt, dass die Fahrzeugintegration nur einmal erfolgt, was eine Kostenersparnis mit sich bringt, oder dass die mechanische Toleranzkette zwischen Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 deutlich verkürzt wird. Außerdem ist möglicherweise kein vertikaler oder horizontaler Versatz zwischen Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 mehr vorhanden, also ein gemeinsames Sensor-Koordinatensystem nutzbar, Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 sind zueinander kalibrierbar (feste Pixel zu Pixel Zuordnung) und eine Framerate zwischen Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 muss nicht zwingend synchronisiert werden. Weiter benötigt der Videosensor 4 kein großes horizontales Sichtfeld, weshalb das Objektiv einfacher sein und ein Imager kleiner sein kann, was zu einer Kostenersparnis führen kann. Das LiDAR-Objektiv kann in Ausführungsformen sogar identisch mit dem Video-Objektiv sein, wenn zum Beispiel das Objektiv zwischen Frontscheibe 14 und rotierbarem Spiegel 7 angeordnet ist oder in die Frontscheibe 14 integriert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform messen Videosensor 4 und LiDAR-Sensor 5 gleichzeitig im gleichen Bereich des Sichtfelds, vorzugsweise in der Ausführungsform nach 4. Außerdem müssen Winkelinformationen an einer Datenschnittstelle des LiDAR-Systems 2 nur einmal übertragen werden, was die Datenverarbeitung erleichtert.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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