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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lidar-Sensor und ein Umfelderkennungssystem mit einem solchen Lidar-Sensor.
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Aus dem Stand der Technik sind Lidar-Sensoren bekannt, welche mit Hilfe von ausgesandtem Laserlicht über direkte und/oder indirekte Messverfahren eine Laufzeit des Laserlichtes zwischen einem entfernten Objekt und dem Lidar-Sensor ermitteln, um auf Basis der Laufzeit einen Abstand zwischen dem Objekt und dem Lidar-Sensor zu ermitteln. Typischerweise zielen solche Lidar-Sensoren auf große Reichweiten im Bereich von ungefähr 100 m bis 300 m ab. Ein wichtiger Aspekt, insbesondere für ein Umfelderkennungssystem auf Basis des Lidar-Sensors ist hierbei, dass nur das tatsächlich vom entfernten Objekt zurückgestreute Licht durch den Lidar-Sensor detektiert wird und möglichst kein oder nur ein geringer Streulichtanteil, der beispielsweise durch ein Schutzglas des Lidar-Sensors bzw. durch Verunreinigungen und/oder Defekte eines solchen Schutzglases hervorgerufen werden können.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik plenoptische Kameras bekannt, welche in der Lage sind, nicht nur eine Lichtintensität an einer Position zu erfassen, an welcher ein Lichtstrahl auf einen Detektor der Kamera fällt, sondern zusätzlich die Richtung, aus welcher der Lichtstrahl einfällt. Dies erlaubt beispielsweise eine nachträgliche Verschiebung der Schärfeebene eines mittels einer plenoptischen Kamera aufgenommenen Bildes.
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DE 102017210684 A1 offenbart u. a. eine Detektoranordnung für ein Lidar-System, welche einen Lichtwellenleiter und eine Detektoreinheit aufweist, In einer Ausführungsvariante weist der Lichtwellenleiter ein winkelselektives Element auf. Dieses winkelselektive Element ist dabei zur Selektion eines bestimmten Wellenlängenbereichs und eines bestimmten Winkel- bzw. Sichtfeldbereichs derart ausgebildet, dass nur rückgestreutes Licht aus diesem bestimmten Winkel- bzw. Sichtfeldbereich zum Lichtwellenleiter geführt wird.
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DE 102019123702 A1 offenbart ein LIDAR-System zur Abstandserfassung eines Objekts, welches u. a. eine segmentierte Linse aufweist, die auf der Mittellinie zwischen einem ersten Teil eines Empfangsstrahls und einem zweiten Teil des Empfangsstrahls positioniert ist. In einigen Beispielen umfasst die segmentierte Linse eine erste Oberfläche, welche das Sendelinsensegment bildet und eine zweite Oberfläche, welche das Empfangslinsensegment bildet, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche über kontinuierliche Übergänge verbunden sind, um eine Reduzierung von Streulicht zu erreichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lidar-Sensor vorgeschlagen, welcher beispielsweise ein Lidar-Sensor für ein Fortbewegungsmittel ist. Ein solches Fortbewegungsmittel ist beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug, ohne dadurch auf einen Lidar-Sensor für ein Fortbewegungsmittel eingeschränkt zu sein.
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Der Lidar-Sensor weist eine Sendeeinheit, ein Schutzglas, ein Objektiv, eine Mikrolinsenanordnung (auch als Mikrolinsen-Array bezeichnet) und einen Detektor auf. Die Sendeeinheit weist beispielsweise eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung auf und ist eingerichtet, ein Laserlicht zu erzeugen und dieses über einen Sendepfad des Lidar-Sensors abzustrahlen.
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Das Schutzglas ist beispielsweise aus Glas und/oder Kunststoff hergestellt und vorzugsweise hermetisch abgedichtet in eine Außenwand eines Gehäuses des Lidar-Sensors integriert. Das Schutzglas dient als Umfeldschnittstelle des Lidar-Sensors, welche die Komponenten des Lidar-Sensors im Inneren des Gehäuses vor Umwelteinflüssen (z. B. Schmutz, Nässe, Feuchtigkeit, usw.) schützt, während es für einen Wellenlängenbereich des erzeugten Laserlichtes transmissiv ist und entsprechend als Lichteintrittsöffnung und als Lichtaustrittsöffnung des Lidar-Sensors dient. Es ist denkbar, dass das Schutzglas einteilig ausgebildet ist und gleichzeitig als Lichteintritts- und Lichtaustrittsöffnung dient, oder dass es mehrteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil des Schutzglases als Lichteintrittsöffnung und ein anderer Teil des Schutzglases als Lichtaustrittsöffnung dient.
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Der Sendepfad des Lidar-Sensors setzt sich entsprechend wenigstens aus der Sendeeinheit und dem Schutzglas zusammen, während sich ein Empfangspfad des Lidar-Sensors wenigstens aus dem Schutzglas, dem Objektiv, der Mikrolinsenanordnung und dem Detektor zusammensetzt.
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Das Objektiv, welches aus einer einzelnen Sammellinse oder bevorzugt aus einer Anordnung mehrerer strahlformender optischer Elemente aufgebaut ist, ist eingerichtet ist, Objekte aus dem Umfeld des Lidar-Sensors abzubilden, welche durch das abgestrahlte Laserlicht des Lidar-Sensors im Umfeld beleuchtet werden und welche dieses Laserlicht zumindest anteilig in Richtung des Empfangspfades des Lidar-Sensors zurückstreuen. Typischerweise sind Objektive in Empfangspfaden von Lidar-Sensoren derart ausgelegt, dass entfernte Objekte, zum Beispiel in Abständen bis zu 100 m, bis zu 200 m, bis zu 300 m oder mehr auf dem Detektor des Lidar-Sensors scharf abgebildet werden (d. h., das Objektiv ist im Wesentlichen auf parallel einfallende Lichtstrahlen, also auf eine Gegenstandsweite im Unendlichen ausgelegt). Nachfolgend erwähnte Schärfeebenen des Umfeldes beziehen sich, sofern nicht anderweitig erwähnt, im Sinne einer vereinfachten Beschreibung im Wesentlichen auf vorstehende genannte Entfernungen bzw. Gegenstandsweiten, wobei dies eine Auslegung des Objektives auf kürzere Gegenstandsweiten explizit nicht ausschließt.
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Die Mikrolinsenanordnung ist derart zwischen dem Objektiv und dem Lichtdetektor angeordnet, dass im Bereich des Schutzglases erzeugtes Streulicht (z. B. aufgrund vorhandener Regentropfen oder Schmutzpartikel usw. auf der Oberfläche des Schutzglases) und aus dem Umfeld empfangenes Nutzlicht (d. h., an Objekten im Umfeld rückgestreute Anteile des ausgesendeten Laserlichtes) durch die Mikrolinsenanordnung derart beeinflusst werden, dass eine im Wesentlichen getrennte Verwendung des Streulichtes und des Nutzlichtes ermöglicht wird.
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Der Detektor ist schließlich eingerichtet, durch die Mikrolinsenanordnung beeinflusstes Licht zu empfangen und dieses in ein korrespondierendes Messsignal zu wandeln.
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Neben dem durch den erfindungsgemäßen Lidar-Sensor bereitgestellten Vorteil einer separaten Verwendungsmöglichkeit von Streulicht und Nutzlicht, bietet die erfindungsgemäße Verwendung der Mikrolinsenanordnung den Vorteil, dass eine Gesamtlänge einer Auslegung der optischen Pfade des Lidar-Sensors nur unwesentlich vergrößert wird.
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Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass eine für Lidar-Sensoren typische Laufzeitmessung des ausgesendeten Laserlichtes zur Entfernungsbestimmung von Objekten im Umfeld des Lidar-Sensors durch den erfindungsgemäßen Lidar-Sensor in keiner Weise eingeschränkt und im Gegenteil vorzugsweise vorgesehen ist.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Mikrolinsenanordnung eine regelmäßige, insbesondere eine gitterförmige Anordnung einer Vielzahl identischer Mikrolinsen innerhalb einer Ebene, wobei auch hiervon abweichende Ausbildungen der Mikrolinsenanordnung denkbar sind, in welchen beispielsweise wenigstens teilweise eine unregelmäßige Anordnung der einzelnen Mikrolinsen und/oder wenigstens teilweise eine unterschiedliche Ausprägung der einzelnen Mikrolinsen der Mikrolinsenanordnung angewendet wird. Alternativ oder zusätzlich ist die Mikrolinsenanordnung derart zwischen dem Objektiv und dem Lichtdetektor angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen in einer durch das Objektiv erzeugten Bildebene des Schutzglases befindet. Letzteres bietet den besonderen Vorteil, dass durch das Schutzglas erzeugtes Streulicht, welches zum Beispiel aufgrund eines lokal begrenzten Defektes des Schutzglases erzeugt wird, in der Anordnungsebene der Mikrolinsenanordnung (d. h., der Bildebene des Schutzglases) scharf abgebildet wird, weshalb sich diese Ebene besonders eignet, um das Streulicht vom Nutzlicht zu separieren, da in dieser Anordnungsebene vorliegendes Nutzlicht, dessen Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, unscharf abgebildet wird. Die Anordnung der Mikrolinsenanordnung „im Wesentlichen“ in der Bildebene des Schutzglases vorzusehen bedeutet, dass neben der Verwendung der Ebene, in welcher eine optimal scharfe Abbildung des Schutzglases erfolgt, auch eine davon geringfügig abweichende Ebene zur Anordnung der Mikrolinsenanordnung einsetzbar ist, solange eine damit einhergehende weniger scharfe Abbildung des Schutzglases ausreichend ist, um das Streulicht vom Nutzlicht separat betrachten zu können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Lidar-Sensor zusätzlich eine mit der Mikrolinsenanordnung korrespondierende Aperturmaske auf, wobei die Aperturmaske zwischen der Mikrolinsenanordnung und dem Detektor angeordnet ist und eingerichtet ist, eine Apertur für jede Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung derart zu begrenzen, dass potentiell vorhandene Streulichtanteile durch die begrenzte Apertur reduziert werden. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass durch das Schutzglas verursachtes Streulicht im Allgemeinen unter größeren Winkeln auf die Mikrolinsen der Mikrolinsenanordnung einfällt, als das aus weiterer Entfernung einfallende Nutzlicht und somit nach dem Passieren der jeweiligen Mikrolinsen stärker als das Nutzlicht in Bereichen vorliegt, die weiter von der optischen Achse der jeweiligen Mikrolinse entfernt liegen als das Nutzlicht. Durch eine Blockierung dieser Bereiche mittels der Aperturmaske lässt sich der Streulichtanteil im Nutzlicht entsprechend reduzieren.
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Besonders vorteilhaft weist der Lidar-Sensor weiter eine Auswerteeinheit auf, welche beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet ist. Zudem ist eine Empfangsfläche (d. h., eine lichtempfindliche Fläche) des Detektors bevorzugt in den jeweiligen Fokalebenen der Mikrolinsen der Mikrolinsenanordnung angeordnet, ohne auf diese Anordnung eingeschränkt zu sein. Ferner ist die Auswerteeinheit eingerichtet, das Messsignal des Detektors zu empfangen und auf Basis des Prinzips einer Lichtfeldaufnahme mittels einer Lichtfeldkamera (auch plenoptische Kamera genannt), aus dem Messsignal ein Nutzlichtsignal zu erzeugen, welches im Wesentlichen den Nutzlichtanteil des empfangenen Lichtes repräsentiert und/oder ein Streulichtsignal zu erzeugen, welches im Wesentlichen den Streulichtanteil des empfangenen Lichtes repräsentiert. Dies wird dadurch ermöglicht, dass durch die jeweiligen Mikrolinsen der Mikrolinsenanordnung zusätzlich eine Information über die Einfallswinkel von Lichtstrahlen erhalten wird, auf deren Basis nachträglich Bilder mit unterschiedlichen Schärfeebenen im Objektraum (z. B. jeweils für das entfernte Umfeld und das Schutzglas) ermittelbar sind. In einem Fall, in dem die Empfangsfläche des Detektors in den jeweiligen Fokalebenen der Mikrolinsen angeordnet ist, repräsentiert das Messsignal des Detektors eine Bildinformation, in welcher das Schutzglas scharf abgebildet wird, indem jeweils Helligkeitsinformationen derjenigen Pixel der Empfangsfläche aufsummiert werden, welche einer jeweiligen Mikrolinse zugeordnet sind. Eine Bildinformation, in welcher das mittels des Lidar-Sensors zu erfassende Umfeld scharf abgebildet ist, lässt sich auf Basis des Messsignals gemäß dem Prinzip der Lichtfeldaufnahme entsprechend rekonstruieren. Dies bietet u. a. den Vorteil, dass nur eine der gewünschten Schärfeebenen auf Basis des Messsignals rekonstruiert werden muss. In einem Fall, in dem die Empfangsfläche außerhalb der Fokalebene der Mikrolinsen angeordnet ist, ist es mittels eines erhöhten Rechenaufwandes möglich, sowohl die Schärfeebene des Schutzglases, als auch die Schärfeebene des Umfeldes nachträglich zu rekonstruieren. Zudem ist es auf diese Weise möglich, weitere Schärfeebenen ggf. weiterer vorhandener Streulichtursachen zu rekonstruieren.
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Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit eingerichtet ist, eine Höhe des Streulichtanteils auf Basis einer Helligkeitsverteilung, insbesondere einer Breite einer Helligkeitsverteilung auf der Empfangsfläche des Detektors zu ermitteln. Hierfür wird beispielsweise für jede Mikrolinse eine örtliche Helligkeitsverteilung auf der Empfangsfläche des Detektors ermittelt, indem jeweilige Helligkeitsinformationen derjenigen Pixel gemeinsam ausgewertet werden, die einer jeweiligen Mikrolinse zugeordnet sind. Dabei liegt die Annahme zugrunde, dass im Falle eines nicht oder nur gering vorhandenen Streulichtanteils, überwiegend diejenigen einer Mikrolinse zugeordneten Pixel hohe Helligkeitswerte aufweisen (die z. B. oberhalb eines vordefinierten Schwellenwertes liegen), die mit dem Bereich der optischen Achse der jeweiligen Mikrolinse korrespondieren, während im Falle eines deutlich vorhandenen Streulichtanteils auch solche Pixel hohe Helligkeitswerte liefern, welche mit Bereichen der jeweiligen Mikrolinse korrespondieren, die eine größere Entfernung zu optischen Achse der jeweiligen Mikrolinse aufweisen. Anders ausgedrückt, ist bei einem geringen oder nicht vorhandenen Streulichtanteil von einer geringeren örtlichen Ausbreitung des auf die Empfangsfläche des Detektors einfallenden Lichtes zu rechnen, als bei einem vorhandenen bzw. hohen Streulichtanteil. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Höhe des Streulichtanteils auf Basis eines Lichtintensitätsunterschieds zwischen Pixeln auf der Empfangsfläche des Detektors zu ermitteln. Hier liegt die Annahme zugrunde, dass ein vorhandener Streulichtanteil ein oder mehrere benachbarte Pixel mit einer Intensität beleuchtet, welche beispielweise oberhalb einer durchschnittlichen Lichtintensität einer Vielzahl von Pixeln liegt. Diejenigen Pixel, welche eine solche überdurchschnittliche Lichtintensität aufweisen, können entsprechend als Streulicht interpretiert werden. Je nach Höhe einer absoluten und/oder relativen Lichtintensität solcher Pixel, lässt sich somit eine Höhe des Streulichtanteils ableiten. Ferner ist es möglich, diese Streulichtanteile in einem auf Basis des Messsignals zu ermittelnden Nutzsignals zu reduzieren, indem Helligkeitsinformationen von Pixeln mit überdurchschnittlicher Lichtintensität beispielsweise unter Verwendung von Helligkeitsinformationen benachbarter Pixel ersetzt oder gemittelt werden, oder indem die Helligkeitsinformationen dieser Pixel beispielsweise verworfen werden. Darüber hinaus sind weitere Möglichkeiten denkbar, um die Streulichtanteile im dem Messsignal des Detektors zu reduzieren oder aus diesem zu entfernen.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Auswerteeinheit eingerichtet, eine Ursache des Streulichtanteils und/oder eine Position der Ursache des Streulichtanteils im Bereich des Schutzglases unter Verwendung eines Bilderkennungsverfahrens zu ermitteln. Unter Verwendung einer auf dem Messsignal des Detektors basierenden Bildinformation, welche die Schärfeebene des Schutzglases repräsentiert, ist es beispielsweise möglich, mittels aus dem Stand der Technik bekannter Bilderkennungsverfahren typische Verschmutzungen (z. B. Regen, Staub, usw.) und/oder Defekte (z. B. Steinschläge, Kratzer, usw.) des Schutzglases zu identifizieren. Dies erfolgt beispielsweise Anhand einer Auswertung von Konturen von Verschmutzungen und/oder Defekten und/oder weiterer typischer Merkmale, wobei eine Klassifizierung jeweiliger Verschmutzungen und/oder Defekte u. a. mittels eines Merkmalsklassifikationsverfahrens und/oder eines maschinellen Lernverfahrens usw. durchführbar ist.
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Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit eingerichtet, in Abhängigkeit der Höhe und/oder der Ursache und/oder der Position der Ursache des Streulichtanteils eine Reinigung des Schutzglases, insbesondere eine mit der Position der Ursache des Streulichtanteils korrespondierende Teilreinigung des Schutzglases zu initiieren und/oder einen Hinweis an einen Benutzer des Lidar-Sensors auszugegeben (z. B. akustisch und/oder optisch und/oder haptisch) und/oder eine Signalisierung an ein den Lidar-Sensor nutzendes System auszugeben. Ein solches den Lidar-Sensor nutzendes System ist beispielsweise ein Umfelderkennungssystem eines Fahrzeugs, welches auf Basis von Informationen über vorhandene Streulichtanteile ggf. Anpassungen von Umfelderkennungsparametern und/oder Anpassungen von Fahrmodi und ggf. weitere Anpassungen vornimmt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Mikrolinsenanordnung eine erste Mikrolinsenanordnung und der Lidar-Sensor weist neben der oben beschriebenen Aperturmaske darüber hinaus eine zweite Mikrolinsenanordnung auf, wobei die zweite Mikrolinsenanordnung zwischen der Aperturmaske und dem Detektor angeordnet ist und eingerichtet ist, eine mit der Abbildung durch die erste Mikrolinsenanordnung korrespondierende Rückabbildung auf der Empfangsfläche des Detektors zu erzeugen. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft anwendbar, wenn es nicht erforderlich, eine Information bezüglich eines im Bereich des Schutzglases verursachten Streulichtanteils mittels des Detektors zu erfassen, so dass auf Basis vorstehender Konfiguration Streulichtanteile mittels der Aperturmaske direkt gefiltert werden können, während durch die zweite Mikrolinsenanordnung eine scharfe Abbildung des Umfeldes des Lidar-Sensors auf der Empfangsfläche des Detektors erzeugt wird. Hierdurch lassen sich beispielsweise Rechenressourcen einsparen, da ein nachträgliches Berechnen der Schärfeebene des Umfeldes und der Schärfeebene des Schutzglases auf Basis des Messsignals nicht erforderlich ist.
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Vorteilhaft ist der Lidar-Sensor ein Flash-Lidar oder ein Linien-Scanner, ohne dadurch auf diese konkreten Ausgestaltungen eingeschränkt zu sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Umfelderkennungssystem vorgeschlagen, welches einen Lidar-Sensor nach vorstehender Beschreibung aufweist. Das Umfelderkennungssystems ist vorteilhaft ein Umfelderkennungssystem eines Fortbewegungsmittels, insbesondere eines Fahrzeugs (z. B. PKW, LKW, Schienenfahrzeug, Zweirad, usw.), welches auf Basis des erfindungsgemäßen Lidar-Sensors in die Lage versetzt wird, eine zuverlässigere und sicherere Umfelderkennung durchzuführen, da ein Sichtfeld des Umfeldsensors einschränkendes unerwünschtes Streulicht vom Nutzlicht trennbar ist. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Übersicht über einen erfindungsgemäßen Lidar-Sensor; und
- 2 eine schematische Teilansicht eines Empfangspfades eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Übersicht über einen als Linien-Scanner ausgebildeten erfindungsgemäßen Lidar-Sensor für ein Fahrzeug, welcher eine Sendeeinheit 10 aufweist, die eingerichtet ist, Laserlicht in ein Umfeld 140 des Lidar-Sensors über einen Sendepfad 60 auszusenden. Der Lidar-Sensor verfügt über eine Gehäuse 100, in welches ein für das Laserlicht transmissives Schutzglas 20 integriert ist, wobei das Schutzglas 20 als Lichteintritts- und Lichtaustrittsschnittstelle des Lidar-Sensors fungiert.
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Das ausgesendete Laserlicht wird durch ein Objekt 120 im Umfeld 140 anteilig als Nutzlicht 80 zum Lidar-Sensor zurückgestreut. Aufgrund eines Defektes 22 im Schutzglas 20 wird das Nutzlicht 80 beim Eintritt in den Lidar-Sensor teilweise gestreut, wodurch ein unerwünschter Streulicht 70 im Empfangspfad 65 des Lidar-Sensors erzeugt wird.
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Das Streulicht wird mittels einer Mikrolinsenanordnung 40 (nicht gezeigt, in 2 näher erläutert), welche zwischen einem Objektiv 30 (nicht gezeigt, in 2 näher erläutert) und einem Detektor 50 des Lidar-Sensors angeordnet ist, derart beeinflusst, dass eine im Wesentlichen getrennte Verwendung des Streulichtes 70 und des Nutzlichtes 80 ermöglicht wird. Der Detektor 50 ist eingerichtet, das durch die Mikrolinsenanordnung 40 beeinflusste Licht aus dem Umfeld 140 zu empfangen und dieses in ein korrespondierendes Messsignal zu wandeln.
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Darüber hinaus weist der Lidar-Sensor eine Auswerteeinheit 90 auf, die hier als ASIC ausgebildet ist und informationstechnisch mit der Sendeeinheit 10 und dem Detektor 50 verbunden ist. Auf diese Weise ist die Auswerteeinheit 90 in der Lage, sowohl jeweilige Laser-Sendezeitpunkte in der Sendeeinheit 10 festzulegen oder zu erfassen (z. B. für eine Laufzeitmessung des Laserlichtes), als auch das durch den Detektor 50 erzeugte Messsignal zu empfangen.
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Die Auswerteeinheit 90 ist zudem eingerichtet, eine Höhe eines Streulichtanteils 70 auf Basis einer Breite einer Helligkeitsverteilung auf einer Empfangsfläche 55 (nicht gezeigt, in 2 näher erläutert) des Detektors 50 zu ermitteln.
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Ferner ist die Auswerteeinheit 90 eingerichtet, eine Ursache des Streulichtanteils 70 (hier der Defekt 22) und eine Position der Ursache des Streulichts 70 mittels eines Bilderkennungsverfahrens zu ermitteln.
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Auf Basis der Information über die Höhe und der Position des Streulichtanteils 70, ist die Auswerteeinheit 90 darüber hinaus eingerichtet, einen Warnhinweis an einen Benutzer, z. B. einen Fahrer des Fahrzeugs und eine Signalisierung mittels eines Ausgangssignals SA an ein Umfelderkennungssystem 110 des Fahrzeugs auszugeben. Auf diese Weise wird der Fahrer über den Defekt 22 in Kenntnis gesetzt, so dass dieser beispielsweise eine Reparatur des Schutzglases 20 einleiten kann, während das Umfelderkennungssystem 110 die Informationen über den Defekt beispielsweise verwenden kann, um aktuell eingesetzte Umfelderkennungsparameter in geeigneter Weise an die aktuelle Situation anzupassen.
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2 zeigt eine schematische Teilansicht eines Empfangspfades 65 eines erfindungsgemäßen Lidar-Sensors. Der Empfangspfad 65 zeigt ein Schutzglas 20 des Lidar-Sensors, über welches im Wesentlichen parallel einfallende Lichtstrahlbündel (welche ein Nutzlicht 80 darstellen) auf ein Objektiv 30 des Lidar-Sensors treffen. Aufgrund einer lokalen Verschmutzung 22 auf dem Schutzglas 20 werden daraus resultierende Streulichtanteile 70 des einfallenden Nutzlichtes 80 durch das Objektiv 30 und Mikrolinsen 45 einer gitterförmigen Mikrolinsenanordnung 40 im Wesentlichen in einem Hauptstreulichtbereich 24 auf einer Empfangsfläche 55 eines Detektors 50 des Lidar-Sensors gebündelt. Aufgrund einer Anordnung der Mikrolinsenanordnung 40 in einer Ebene zwischen dem Objektiv 30 und dem Detektor 50, welche einer Bildebene 25 des Schutzglases 20 entspricht, wird die Fläche des Schutzglases 20 in der Ebene der Mikrolinsenanordnung 40 entsprechend scharf abgebildet.
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Da die Empfangsfläche 55 zudem in der Fokalebene 47 der Mikrolinsen 45 der Mikrolinsenanordnung 40 angeordnet ist, wird entsprechend nur ein geringer Teil von Pixeln der Empfangsfläche 55 durch die Streulichtanteile 70 beleuchtet, wodurch sie mittels einer Auswerteeinheit 90 (nicht gezeigt), welche informationstechnisch mit dem Detektor 50 verbunden ist, detektiert und reduziert werden können.
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Ferner ist es denkbar, eine Aperturmaske (nicht gezeigt) zwischen der Mikrolinsenanordnung 40 und dem Detektor 50 einzusetzen, welche eingerichtet ist, die Mikrolinsen 45 passierende Streulichtanteile 70 vor dem Auftreffen auf der Empfangsfläche 55 des Detektors 50 zu filtern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017210684 A1 [0004]
- DE 102019123702 A1 [0005]
