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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lidarsystem. Das Lidarsystem weist bevorzugt eine verringerte Vignettierung auf.
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Lidarsysteme können einen zentralliegenden Drehspiegel aufweist, der von einem optischen Sendepfad beleuchtet wird und mit einem Empfangspfad detektiert. Eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit können sich beispielsweise auf einer Seite relativ zum Drehspiegel befinden. In Abhängigkeit des Rotationswinkels des Drehspiegel trifft der Laserstrahl sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig in einem unterschiedlichen Winkel auf dem Drehspiegel auf. Je flacher der Auftreffwinkel wird umso größer ist die Fläche auf der sich die optische Energie des Laserstrahls verteilt. Bei großen Drehwinkeln sinkt die Leistungsdichte auf dem Drehspiegel und damit auch die Reichweite des Lidarsystems. Der Abfall der Reichweite über Winkel wird als Vignettierung bezeichnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Lidarsystem ermöglicht ein Vermeiden oder zumindest Verringern der Vignettierung. Somit erfolgt kein oder zumindest nur ein verringerter Abfall der Reichweite über den Abtastwinkel der Umgebung. Dadurch lässt sich außerdem eine Asymmetrie des Abtastbereichs, das bei einer seitlichen Beleuchtung des Spiegels erfolgen würde, vermindern. Somit sind Verzerrungen des Sendepulses vermieden, was einen Abgleich mit dem Referenzpuls im Empfangspfad (matched filter Ansatz) verbessert. Dadurch ist eine Reichweite über den gesamten Abtastbereich des Lidarsystems gleichmäßig und fällt insbesondere in den Randbereichen nicht oder nur minimal ab.
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Das Lidarsystem weist eine Sendeeinheit zum Aussenden von Laserstrahlung sowie eine Empfangseinheit zum Detektieren von Laserstrahlung auf. Weiterhin weist das Lidarsystem eine Drehspiegeleinheit und zumindest ein schaltbares optisches Element auf. Die Drehspiegeleinheit weist bevorzugt einen mehrseitigen Spiegel auf, beispielsweise einen vierseitigen Spiegel. Bevorzugt weist der mehrseitige Spiegel die Kontur eines Vielecks auf, wobei jede Kante des Vielecks einer Spiegelfläche entspricht. Das schaltbare optische Element ist ausgebildet, zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umzuschalten. Dabei ist das schaltbare optische Element ausgebildet, in dem ersten Schaltzustand einen ersten optischen Pfad zwischen der Drehspiegeleinheit sowie der Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit herzustellen. Weiterhin ist das schaltbare optische Element ausgebildet, in dem zweiten Schaltzustand einen zweiten optischen Pfad zwischen der Drehspiegeleinheit sowie der Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit herzustellen. Der zweite optische Pfad ist von dem ersten optischen Pfad unterschiedlich. Insbesondere führen der erste optische Pfad und der zweite optische Pfad aus unterschiedlichen Richtungen zu der Drehspiegeleinheit. Die Drehspiegeleinheit ist ausgebildet, von der Sendeeinheit auftreffende Laserstrahlung entlang eines dritten optischen Pfads in eine Umgebung zu reflektieren und von der Umgebung entlang des dritten optischen Pfads auftreffende Laserstrahlung zu der Empfangseinheit zu reflektieren.
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Die Drehspiegeleinheit erlaubt somit das Abtasten unterschiedlicher Richtungen der Umgebung mit feststehender Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit. Mit anderen Worten lässt sich der dritte optische Pfad in verschiedene Richtungen ausrichten. Damit ist ein Erfassungsbereich des Lidarsystems realisiert.
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Somit ist Laserstrahlung von der Sendeeinheit zu dem schaltbaren optischen Element und dann entweder entlang des ersten optischen Pfads oder zweiten optischen Pfads zu der Drehspiegeleinheit leitbar. Von der Drehspiegeleinheit ist die Laserstrahlung entlang des dritten optischen Pfads in die Umgebung leitbar. Alternativ oder zusätzlich ist von der Umgebung reflektierte Laserstrahlung entlang des dritten optischen Pfads zu dem Drehspiegel und von dort entlang des ersten optischen Pfads oder zweiten optischen Pfads zu dem schaltbaren optischen Element leitbar. Von dem schaltbaren optischen Element ist die Laserstrahlung dann zu der Empfangseinheit leitbar.
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Durch die Möglichkeit, sowohl den ersten optischen Pfad als auch den zweiten optischen Pfad zwischen Sendeeinheit und Drehspiegeleinheit und/oder zwischen Empfangseinheit und Drehspiegeleinheit zu etablieren, lässt sich insbesondere vermeiden, dass Randbereiche der Spiegelflächen der Drehspiegeleinheit verwendet werden. Insbesondere lässt sich ein zu flaches Auftreffen des optischen Pfads auf die Drehspiegeleinheit vermeiden, was zu einer Verbesserung der Reichweite des Lidarsystems sowie zu einer gleichmäßigen Verteilung der Reichweite über den Erfassungsbereich führt.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt ist durch den Drehspiegel der dritte optische Pfad entlang eines vordefinierten Winkelbereichs ausrichtbar. Der Winkelbereich weist einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich auf. Der zweite Teilbereich schließt an den ersten Teilbereich an, insbesondere unmittelbar und/oder lückenlos. Dadurch ist insbesondere der zuvor beschriebene Erfassungsbereich realisiert. Die Drehspiegeleinheit und das schaltbare optische Element sind vorteilhafterweise derart konfiguriert, dass bei Herstellung des ersten optischen Pfads der dritte optische Pfad innerhalb des ersten Teilbereichs ist und dass bei Herstellung des zweiten optischen Pfads der dritte optische Pfad innerhalb des zweiten Teilbereichs ist. Mit anderen Worten wird der Erfassungsbereich des Lidarsystems in zwei Teilbereiche unterteilt, wobei je nach Teilbereich der erste optische Pfad oder zweite optische Pfad aktive ist. Somit lässt sich in Abhängigkeit der Erfassungsrichtung, d.h. derjenigen Richtung des Winkelbereichs, entlang derer Laserstrahlung an die Umgebung ausgesandt oder von der Umgebung empfangen wird, entweder der erste optische Pfad oder der zweite optische Pfad verwenden. Dies führt zu einer optimierten Einstellung des Winkels, unter dem der jeweilige optische Pfad auf die Drehspiegeleinheit auftrifft. Dies wiederum ermöglicht ein optimales reflektieren der Laserstrahlung unter Minimierung von Vignettierungseffekten.
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Die Grenze zwischen erstem Teilbereich und zweitem Teilbereich ist bevorzugt eine Referenzachse. Diese Referenzachse teilt den vordefinierten Winkelbereich bevorzugt in zwei gleich große Teilbereiche, d.h. der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich sind bevorzugt gleich groß. Die Referenzachse stellt bevorzugt eine Symmetrieachse des Winkelbereichs dar. Es ist außerdem bevorzugt vorgesehen, dass der erste optische Pfad von einer ersten Seite bezüglich der Referenzachse auf die Drehspiegeleinheit trifft und der zweite optische Pfad von einer bezüglich der Referenzachse der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite auf die Drehspiegeleinheit trifft. Dies ermöglicht für alle Betriebszustände des Lidarsystems ein optimales Einstellen des Winkels, unter dem der jeweilige optische Pfad auf die Drehspiegeleinheit trifft.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung führt der erste optische Pfad von dem schaltbaren optischen Element ohne Umlenkung zu der Drehspiegeleinheit Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der zweite optische Pfad von dem schaltbaren optischen Element über eine Umlenkeinheit zu der Drehspiegeleinheit führt. Somit kann die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit bevorzugt seitlich des Drehspiegels angeordnet werden. Dennoch ist ermöglicht, einen optischen Pfad zwischen Sendeeinheit und/oder Empfängereinheit von unterschiedlichen Seiten der Drehspiegeleinheit herzustellen. Dies ermöglicht stets einen optimalen Winkel beizubehalten, unter dem die jeweiligen optischen Pfade auf die Drehspiegeleinheit treffen, wobei weiterhin der gesamte Erfassungsbereich abgedeckt ist.
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Das schaltbare optische Element weist bevorzugt einen ersten schaltbaren Bereich und einen von dem ersten schaltbaren Bereich verschiedenen zweiten schaltbaren Bereich auf. Der erste schaltbare Bereich und der zweite schaltbare Bereich können ausgestaltet sein, gemeinsam oder unabhängig voneinander umgeschaltet zu werden. Durch den ersten schaltbaren Bereich ist die von der Sendeeinheit ausgesandte Laserstrahlung zwischen dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad umschaltbar. Durch den zweiten schaltbaren Bereich ist die zu der Empfangseinheit zu führende Laserstrahlung zwischen dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad umschaltbar. Somit kann mittels desselben optischen Elements sowohl ein Sendepfad als auch ein Empfangspfad des Lidarsystems umgeschaltet werden. Je nach Ausgestaltung der jeweiligen schaltbaren Bereiche können Sendeeinheit und Empfangseinheit insbesondere auf derselben Seite der Drehspiegeleinheit angeordnet sein. Alternativ können Sendeeinheit und Empfangseinheit auch auf unterschiedlichen Seiten der Drehspiegeleinheit angeordnet sein, sodass die Drehspiegeleinheit insbesondere zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit angeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft ist der erste schaltbare Bereich von dem zweiten schaltbaren Bereich bezüglich einer Umgebungsrichtung umschlossen ist. Das schaltbare optische Element hat damit die Form eines Lochspiegels, wobei das Loch durch den ersten schaltbaren Bereich und das restliche Element durch den zweiten schaltbaren Bereich gebildet ist. Der Verweis auf den Lochspiegel ist lediglich beispielhaft anzusehen und bedeutet nicht, dass der zweite schaltbare Bereich zwangsläufig reflektierend ausgebildet sein muss.
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Das schaltbare optische Element ist bevorzugt zwischen einem reflektierenden Schaltzustand und einem durchlässigen Schaltzustand umschaltbar. Dabei ist bevorzugt hinter zumindest einem Teilbereich des optischen Elements ein reflektierendes Element angeordnet, sodass im durchlässigen Schaltzustand des schaltbaren optischen Elements eine durch das reflektierende Element bewirkte Reflexion erfolgt. Besagte Reflexion erfolgt insbesondere in eine Richtung, die unterschiedlich von einer durch das schaltbare optische Element im reflektierenden Schaltzustand bewirkten Reflexion ist. Besonders vorteilhaft ist hinter dem zuvor beschriebenen ersten schaltbaren Bereich oder zweiten schaltbaren Bereich besagtes reflektierendes Element angebracht. Dies ermöglicht ein Aufteilen zwischen Sendepfad und Empfangspfad, sodass Sendeeinheit und Empfangseinheit an unterschiedlichen Positionen bereitgestellt werden können.
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Bevorzugt weist das schaltbare optische Element ein schaltbares holografisches optisches Element auf. Bei dem schaltbaren optischen Element handelt es sich insbesondere um ein Transmissionshologramm und/oder ein Reflexionshologramm. Das schaltbare holografische optische Element ermöglicht bevorzugt ein Umschalten zwischen zwei verschiedenen Reflexionsarten und/oder ein Umschalten zwischen einem reflektierenden Zustand und einem lichtdurchlässigen Zustand. Somit ist einfach und aufwandsarm zwischen dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad umschaltbar.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das schaltbare holografische optische Element einen holographischen polymerdispergierten Flüssigkristall, auch holographic polymer dispersed liquid crystal genannt, abgekürzt H-PDLC, aufweist. Dabei handelt es sich um spezielle holografische Materialien die bei Anlegen einer elektrischen Spannung ihren Zustand ändern, wobei die Zustandsänderung beim Anlegen der Spannung während einer Anstiegszeit (rise time) erfolgt, die geringer ist als eine Abfallzeit (decay time), während der die Zustandsänderung bei Wegnehmen der elektrischen Spannung erfolgt. Daher wird insbesondere die Umschaltung während der Abfallzeit genutzt dann, wenn die Drehspiegeleinheit über ein Eck dreht, d.h. ein Wechsel der Spiegelfläche erfolgt, auf die der erste optische Pfad oder zweite optische Pfad trifft. Mit andren Worten treffen die jeweiligen optischen Pfade vor und nach dem Umschalten auf unterschiedliche Spiegelflächen der Drehspiegeleinheit. Die Ecke der Drehspiegeleinheit wird insbesondere nicht genutzt, sodass die Sendeeinheit abgeschaltet ist. Die Anstiegszeit ist deutlich schneller und sollte für die Umschaltung innerhalb einer Spiegelfläche der Drehspiegeleinheit genutzt werden, d.h. vor und nach dem Umschalten trifft der jeweilige optische Pfad auf dieselbe Spiegelfläche der Drehspiegeleinheit. Diese Umschaltung erfolgt bevorzugt dann, wenn sowohl der erste optische Pfad und der zweite optische Pfad aufgrund der Reflexion an besagter Spiegelfläche der Drehspiegeleinheit zu demselben dritten optischen Pfad führen. Wenn bei der Umschaltung noch ein Zwischenzustand des H-PDLC vorliegt, so wird dieser Winkel von dem ersten optischen Pfad und dem zweiten optischen Pfad beleuchtet und die Laserstrahlen addieren sich im richtigen Raumwinkel.
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Das Lidarsystem weist bevorzugt ein Gehäuse auf. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass sowohl die Sendeeinheit als auch die Empfangseinheit und die Drehspiegeleinheit innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Der erste optische Pfad und der zweite optische Pfad verbleiben insbesondere innerhalb des Gehäuses. Somit ist erreicht, dass lediglich der dritte optische Pfad von der Drehspiegeleinheit in die Umgebung führt bzw. von der Umgebung zu der Drehspiegeleinheit. Dazu weist das Gehäuse insbesondere ein Fenster auf, durch das Laserstrahlung entlang des dritten optischen Pfads das Gehäuse verlassen und durch das Laserstrahlung entlang des dritten optischen Pfads in das Gehäuse eintreten kann. Gegenüber dem Gehäuse sind Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit und/oder schaltbares optisches Element feststehend angeordnet.
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Das schaltbare optische Element weist in einer bevorzugten Ausbildung außerdem eine Filterwirkung. So ist insbesondere vorgesehen, dass das schaltbare optische Element Wellenlängen mit Ausnahme eines vordefinierten Wellenlängenbereichs dämpft.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine erste schematische Ansicht eines Lidarsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine zweite schematische Ansicht des Lidarsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 eine schematische Ansicht eines schaltbaren optischen Elements zur Verwendung in einem Lidarsystem nach einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung,
- 4 eine erste schematische Ansicht eines Lidarsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 5 eine zweite schematische Ansicht des Lidarsystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 6 eine erste schematische Ansicht eines Lidarsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 7 eine zweite schematische Ansicht des Lidarsystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1 und 2 zeigen ein Lidarsystem 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Lidarsystem 1 dient zur Erfassung einer Umgebung 13 und weist eine Sendeeinheit 2 und eine Empfangseinheit (in 1 und 2 nicht dargestellt, vgl. Bezugszeichen 3 in 4 bis 7) auf. Außerdem weist das Lidarsystem 1 eine Drehspiegeleinheit 4 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als vierseitiger Spiegel, d.h. mit vier Spiegelflächen 4A, ausgebildet ist. Andere Formen der Drehspiegeleinheit 4 sind ebenfalls möglich.
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Weiterhin ist ein schaltbares optisches Element 5 vorgesehen. Bei dem schaltbaren optischen Element handelt es sich bevorzugt um ein holografisches schaltbares optisches Element, insbesondere um einen holographischen polymerdispergierten Flüssigkristall. Laserstrahlung, die von der Sendeeinheit 2 ausgesandt wird, trifft zunächst auf das schaltbare optische Element 5. Von dem schaltbaren optischen Element 5 ist die Laserstrahlung zu dem Drehspiegel leitbar. Dabei kann das schaltbare optische Element 5 zwischen zwei optischen Pfaden 10, 11 umschalten.
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Das schaltbare optische Element 5 ist ausgebildet, in einem ersten Schaltzustand einen ersten optischen Pfad 10 zwischen der Sendeeinheit 2 und der Drehspiegeleinheit 4 sowie in einem zweiten Schaltzustand einen von dem ersten optischen Pfad 10 unterschiedlichen zweiten optischen Pfad 11 zwischen der Sendeeinheit 2 und der Drehspiegeleinheit 4 herzustellen. Der erste optische Pfad 10 führt direkt zu der Drehspiegeleinheit 4, wobei der zweite optische Pfad 11 über ein zusätzliches Umlenkelement 6 zu der Drehspiegeleinheit 4 führt.
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Ausgehend von der Drehspiegeleinheit 4 führt ein dritter optischer Pfad 12 in die Umgebung 13. Die Richtung des dritten optischen Pfads 12 ist abhängig von einer Rotation der Drehspiegeleinheit 4. Durch die Rotation der Drehspiegeleinheit 4 lässt sich somit ein vordefinierter Winkelbereich 12A, 12B abdecken, wobei der dritte optische Pfad in jede Richtung des Winkelbereichs 12A, 12B ausrichtbar ist. Der Winkelbereich 12A, 12B ist durch eine Referenzachse 12C in einen ersten Teilbereich 12A und einen zweiten Teilbereich 12B unterteilt. Der ersten Teilbereich 12A und der zweite Teilbereich 12B sind bevorzugt gleich groß und die Referenzachse 12C ist bevorzugt eine Symmetrieachse des vordefinierten Winkelbereichs 12A, 12B.
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Die Sendeeinheit 2 ist bezüglich der Referenzachse 12C zur Drehspiegeleinheit 4 seitlich versetzt. Je nach Ausrichtung der Drehspiegeleinheit 4 bestünde damit die Gefahr, dass die Laserstrahlung von der Sendeeinheit 2 unter einem sehr flachen Winkel auf die Spiegelfläche 4A auftrifft, was zu Vignettierungseffekten führen würde. Um dies zu vermeiden, ist zwischen dem ersten optischen Pfad 10 und dem zweiten optischen Pfad 11 umschaltbar.
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Die Drehspiegeleinheit 4 und das schaltbare optische Element 5 wirken derart zusammen, dass bei Herstellung des ersten optischen Pfads 10 der dritte optische Pfad 12 innerhalb des ersten Teilbereichs 12A angeordnet ist, wie in 1 gezeigt, und dass bei Herstellung des zweiten optischen Pfads 11 der dritte optische Pfad 12 innerhalb des zweiten Teilbereichs 12B angeordnet ist, wie in 2 gezeigt. Somit treffen der erste optische Pfad 10 und der zweite optische Pfad 11 von unterschiedlichen Seiten auf die Drehspiegeleinheit 4, wobei insbesondere über den gesamten vordefinierten Winkelbereich 12A, 12B stets ein optimaler Reflexionswinkel an der Drehspiegeleinheit 4 vorliegt. Insbesondere kann auf flache Reflexionswinkel verzichtet werden, wodurch Vignettierungseffekte reduziert oder vermieden sind.
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Als schaltbares optisches Element 5 wird insbesondere ein holografisches Material, das die bei Anlegen einer elektrischen Spannung ihren Zustand ändern, wobei die Zustandsänderung beim Anlegen der Spannung während einer Anstiegszeit (rise time) erfolgt, die geringer ist als eine Abfallzeit (decay time), während der die Zustandsänderung bei Wegnehmen der elektrischen Spannung erfolgt. Erfolgt die Umschaltung von dem ersten optischen Pfad 10 zu dem zweiten optischen Pfad 11, so treffen sowohl der erste optische Pfad 10 als auch der zweite optische Pfad 12 auf dieselbe Spiegelfläche 4A der Drehspiegeleinheit 4, wodurch ein rasches Umschalten notwendig ist. Die Anstiegszeit ist deutlich schneller als die Abfallzeit. Für die Umschaltung von dem zweiten optischen Pfad 11 zu dem ersten optischen Pfad 10 wird die Abfallzeit genutzt, wobei der erste optische Pfad 10 und der zweite optische Pfad 11 auf unterschiedliche Spiegelflächen 4A treffen und somit die Drehspiegeleinheit 4 über ein Eck dreht, d.h. ein Wechsel der Spiegelfläche erfolgt. Mit andren Worten treffen die jeweiligen optischen Pfade 10, 11 vor und nach dem Umschalten auf unterschiedliche Spiegelflächen 4A der Drehspiegeleinheit 4 wodurch eine längere Umschaltzeit durch das schaltbare optische Element 5 keine oder nahezu keine Auswirkung hat. Die Ecke der Drehspiegeleinheit 4 wird insbesondere nicht genutzt, sodass die Sendeeinheit 2 abgeschaltet ist.
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Die Sendeeinheit 2, Empfangseinheit 3 und die Drehspiegeleinheit 4 sind innerhalb eines Gehäuses 9 angeordnet. Sowohl der erste optische Pfad 10 als auch der zweite optische Pfad 11 verbleiben vollständig innerhalb des Gehäuses 9. Lediglich der dritte optische Pfad 12 führt über ein Abdeckglas 8 in die Umgebung 13. Die Sendeeinheit 2, Empfangseinheit 3 und das schaltbare optische Element 5 sind bevorzugt feststehend gegenüber dem Gehäuse 9 angeordnet, wobei lediglich die Drehspiegeleinheit 4 gegenüber dem Gehäuse 9 bewegbar, d.h. um eine Rotationsachse 100 drehbar, ist. Die Rotationsachse 100 ist bevorzugt senkrecht zu dem ersten optischen Pfad 10 und/oder dem zweiten optischen Pfad 11 und/oder dem dritten optischen Pfad 12 ausgerichtet.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 ist das Umschalten zwischen dem ersten optischen Pfad 10 und dem zweiten optischen Pfad 11 für das Aussenden von Laserstrahlung gezeigt. Dies ist ebenso für das Empfangen von Laserstrahlung möglich, was nachfolgend gezeigt ist. So zeigt 3 eine schematische Ansicht eines schaltbaren optisches Element 5 mit einem ersten schaltbaren Bereich 5A und einem zweiten schaltbaren Bereich 5B. Damit ermöglicht das schaltbare optische Element 5 eine Aufteilung von Empfangspfad und Sendepfad, wobei diese beiden Pfade zwischen schaltbarem optischen Element 5 und Drehspiegeleinheit 4 gemeinsam entlang des ersten optischen Pfads 10 oder zweiten optischen Pfads 11 verlaufen. Durch das Aufteilen von Sendepfad und Empfangspfad mittels des schaltbaren optischen Elements 5 kann auf Strahlteiler, die üblicherweise mit hohen Verlusten verbunden sind, verzichtet werden.
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Die 4 und 5 zeigen das Lidarsystem 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist in 4 der gleiche Zustand wie in 1 gezeigt, wobei in 5 der gleiche Zustand wie in 2 gezeigt ist. Der Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist lediglich, dass das in 3 gezeigte schaltbare optische Element 5 verwendet wird und die Empfangseinheit 3 gezeigt ist. Der Sendepfad ist in vollen Strichen gezeichnet, der Empfangspfad ist gepunktet gezeichnet. Die Funktionen des Umschaltens zwischen dem ersten optischen Pfad 10 und dem zweiten optischen Pfad 11 ist gleich wie im ersten Ausführungsbeispiel, wobei einerseits Laserstrahlung von der Sendeeinheit 2 zu dem schaltbaren optischen Element 5 und andererseits Laserstrahlung von dem schaltbaren optischen Element 5 zu der Empfangseinheit 3 gelangt. Das schaltbare optische Element 5 wie in 4 und 5 dargestellt weist den ersten schaltbaren Bereich 5A und den zweiten schaltbaren Bereich 5B wie in 3 gezeigt auf. Der erste schaltbare Bereich 5A entspricht in seiner Funktion dem gesamten schaltbaren Element 5 aus dem ersten Ausführungsbeispiel wie in 1 und 2 gezeigt und dient somit dazu, das Laserstrahlung von der Sendeeinheit 2 zwischen dem ersten optischen Pfad 10 und dem zweiten optischen Pfad 11 umzuschalten. Die empfangene Laserstrahlung aus der Umgebung 13 wird von der Drehspiegeleinheit 4 entlang des ersten optischen Pfads 10 oder zweiten optischen Pfads 11 zu dem zweiten schaltbaren Bereich 5B des schaltbaren optischen Elements 5 geleitet und von dort zu der Empfangseinheit.
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Dabei ist vorgesehen, dass der zweite schaltbare Bereich 5B in dem ersten Schaltzustand, in dem der erste optische Pfad 10 verwendet wird, reflektierend. In dem zweiten Schaltzustand, in dem der zweite optische Pfad 11 verwendet wird, ist der zweite schaltbare Bereich 5B durchlässig, wobei sich hinter dem zweiten schaltbaren Bereich 5B ein reflektierendes Element 7 befindet. Die an diesem reflektierende Element 7 erfolgte Reflexion führt insbesondere zu einer Richtung, die unterschiedlich von der einer durch den zweiten schaltbaren Bereich 5B im reflektierenden Schaltzustand bewirkten Reflexion ist.
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In den 4 und 5 befinden sich die Sendeeinheit 2 und die Empfangseinheit 3 bezüglich der Referenzachse 12C auf derselben Seite. Die 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem sich Sendeeinheit 2 und Empfangseinheit 3 auf unterschiedlichen Seiten der Referenzachse 12C befinden. Hier ist im Vergleich zum zweiten Ausführungsbeispiel lediglich die Ausgestaltung des schaltbaren optischen Elements an die geänderte Position der Empfangseinheit 3 angepasst, wobei die Funktion ansonsten identisch zu dem zweiten Ausführungsbeispiel ist. Die sich überkreuzenden optischen Pfade des sendeseitigen sowie empfangsseitigen Strahlenverlaufs stören sich nicht. Die räumliche Korrelation wird durch eine zeitliche Trennung realisiert indem die Sendepulse jeweils mindestens um die Flugzeit eines Pulses voneinander getrennt sind.
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Die in 4 bis 7 gezeigten Ausführungsformen können alternativ auch mit senkrecht zur Zeichenebene gestapelter Sendeeinheit 2 und Empfangseinheit 3 ausgebildet sein. In diesem Fall ist kein schaltbares optisches Element 5 wie in 3 gezeigt vorhanden, sondern es werden insbesondere zwei ebenso gestapelte schaltbare optische Elemente 5 oder ein schaltbares optisches Element 5 mit benachbarten schaltbaren Bereichen 5A, B5 verwendet.
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In allen Ausführungen ist gleich, dass die Winkel der auf die Drehspiegeleinheit 4 auftreffenden optischen Pfade 10, 11 optimiert sind, um Vignettierung abzuschwächen oder zu vermeiden.
