EP3622317A1 - Transmitter optics for a lidar system, optical arrangement for a lidar system, lidar system and working device - Google Patents

Transmitter optics for a lidar system, optical arrangement for a lidar system, lidar system and working device

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EP3622317A1
EP3622317A1 EP18723800.1A EP18723800A EP3622317A1 EP 3622317 A1 EP3622317 A1 EP 3622317A1 EP 18723800 A EP18723800 A EP 18723800A EP 3622317 A1 EP3622317 A1 EP 3622317A1
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EP
European Patent Office
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optics
light source
line
lidar system
mirror
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Pending
Application number
EP18723800.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Jochen Schwarz
Joern Ostrinsky
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Definitions

  • Transmitter optics for a LiDAR system optical arrangement for a LiDAR system, LiDAR system and working device
  • the present invention relates to a transmitter optics for a LiDAR system for illuminating a field of view with light, an optical arrangement for a LiDAR system for optically detecting a field of view, a LiDAR system as such and a working device and in particular a vehicle.
  • Sensor arrays used to detect the operating environment.
  • light-based detection systems are also used, e.g. so-called LiDAR systems (English: LiDAR: light detection and ranging).
  • the primary light is passed through the field of view after being generated by rotating or tilted optical elements to scan it in a scanning or scanning manner with primary light.
  • the oscillating or rotating components in such systems have comparatively high inertial forces which must be overcome.
  • optical elements used in the form of microlenses or the like must be made as accurately as possible, even when other optical components are moving, in order to obtain a high imaging quality. This requires a considerable apparatus and control engineering effort.
  • the transmitter optics according to the invention for a LiDAR system with the features of claim 1 has the advantage that with a comparatively simple structure and reduced inertial forces in a scanning LiDAR system a particularly lossless and
  • a transmitter optics for a LiDAR system for illuminating a field of view with light is specified, which is formed (i) with a line light source for generating and outputting primary light in line form and (ii) with a
  • Line light source on the lens assembly such that the image of the
  • Lens arrangement or a part thereof sweeps.
  • lens arrangement There are various embodiments for the lens arrangement.
  • the lens arrangement for outputting the received primary light in the field of view (a) a segmented lens arrangement, a lens array, a lens matrix, a microlens array, a rod lens array with a plurality of rod lenses with parallel rod axes, in particular with rod axes parallel aligned to a pivot axis of the pivoting mirror, (b) a diffractive optical element, in particular a DOE, and / or (c) have a hologram.
  • transmitter optics (A) a laser, a laser
  • Edge emitter laser a surface laser, a vertical cavity surface (VCSEL)
  • a laser vertical external cavity surface emitting laser
  • B have an arrangement with an illuminable or illuminated gap.
  • a respective laser may also be designed as a gas laser or as a solid-state laser, which is expanded to a line using a corresponding beam-shaping optical system.
  • Deflection mirror which can also be generally referred to as a deflection, conceivable.
  • the present invention also relates to an optical arrangement for a LiDAR system as a whole, namely for the optical detection of a field of view, in particular for a working device and / or a vehicle, with a transmitter optics for illuminating a field of view with primary light, which is formed according to the present invention , and with a receiver optics for receiving secondary light from the field of view.
  • a transmitter optics for illuminating a field of view with primary light which is formed according to the present invention
  • a receiver optics for receiving secondary light from the field of view.
  • the transmitter optics and the receiver optics are formed, for example, with at least partially or partially mutually coaxial beam paths, in particular in the region of the beam exit side and the beam entrance side of the LiDAR system.
  • a beam splitter may be formed to accommodate the
  • optical arrangements according to the invention for a LiDAR system are conceivable, which despite the partial or sectional coaxial design of the beam paths of transmitter optics on the beam exit side and receiver optics on the beam entrance side are designed without beam splitter, in which case an intended detector arrangement of the receiver optics in the immediate vicinity of the line light source and / or next to
  • Line light source is arranged.
  • the transmitter optics and the receiver optics are substantially or largely separate from each other and / or formed to each other biaxial beam paths, in particular on the
  • Field of view and in particular for a working device and / or for a vehicle is formed and has an optical arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows the manner of a schematic block diagram
  • FIG. 2 shows a first plan view in the manner of a schematic plan view
  • Embodiment of the transmitter optics invention Embodiment of the transmitter optics invention.
  • FIGS 3 and 4 show the manner of schematic plan views
  • Figure 5 shows a kind of schematic plan view of a
  • Figure 1 shows in the form of a schematic block diagram a
  • the LiDAR system 1 according to FIG. 1 has an embodiment of the transmitter optics 60 according to the invention, which is provided by a light source unit 65 with a line light source 65-1, e.g. in the form of a laser, and primary light 57 - possibly after passing through a beam shaping optics 66 - in a field of view 50 for the investigation of an object 52 located there emits.
  • a light source unit 65 with a line light source 65-1, e.g. in the form of a laser, and primary light 57 - possibly after passing through a beam shaping optics 66 - in a field of view 50 for the investigation of an object 52 located there emits.
  • the LiDAR system 1 has a receiver optics 30, which receives secondary light 58 reflected by the object 52 in the field of view 50 via a lens 34 as a primary optic and, if appropriate, via a
  • Secondary optics 35 - transmits to a detector array 20 for detection.
  • control of the light source unit 65 with the line light source 65-1 and the detector arrangement 20 via control lines 42 and 41 by means of a control and evaluation unit 40th
  • Core aspects of the present invention are concentrated in the area of the deflecting optics 62 and manifest themselves in the provision of a rotating mirror 63, which rotates about a rotation axis or pivot axis 64-1 by means of a rotation axis 63
  • Pivoting movement 64 or rotational movement 64 is pivotable or rotatable, thereby illuminating the lens assembly 68 scanning with an image of the line light source 65-1 of the light source unit 65 imaging.
  • the Lens assembly 68 having a plurality of individual lenses is configured to direct primary light 57 into field of view 50 having object 52 therein.
  • part of the deflection optics 62 is also a projection optics 90, which is set up to emit the primary light 57 at different angles into the field of view 50 and, if appropriate, to receive secondary light 58 from the various angles of the field of view 50 in the manner of an objective.
  • Figure 2 shows, in the manner of a schematic plan view, an embodiment of the transmitter optics 60 according to the invention as part of an optical arrangement 10 for a LiDAR system 1 and concentrates on core aspects of the present invention.
  • rotating mirror 63 which is rotatable about a rotational movement 64 about a rotation axis 64-1, an image of the line light source 65-1 the
  • the lens assembly 68 itself serves to direct the primary light 57 into the field of view 50, thereby monitoring the field of view 50 in the manner of an environment.
  • the rotating mirror 63 is designed in the manner of a prism mirror with a base surface in the form of a uniform hexagon and square or rectangular mirror surfaces.
  • Lens assembly 68 consists of a plurality of parallel to each other
  • aligned rod lenses whose axis of symmetry is aligned parallel to the axis of rotation 64-1 of the rotating mirror 63.
  • the individual lens segments are designed here by way of example biconcave.
  • FIGS. 3 and 4 show, in the manner of schematic plan views, embodiments of the LiDAR system 1 according to the invention using FIG.
  • Embodiments of the transmitter optics 60 according to the invention are partially coaxial with each other and are separated only in the region and by the action of the beam splitter 80.
  • the transmitter optics 60 according to FIG. 3 correspond to the core according to FIG.
  • Intermediate image optics 70 with partial optics 71, 72 and 73 - the latter optional - between the line light source 64-1 of the light source unit 65 and the beam splitter 80 and the line light source 65-1, the beam splitter 80 and the rotating mirror 63 or between the rotating mirror 63 and the intermediate image plane 69 of the
  • Lens assembly 68 is formed.
  • an objective optics 90 is also provided between the rotating mirror 63 and the lens arrangement 68, which serves for the projection of the primary light 57 into the field of view 50 and the rear projection of the secondary light 58 coming from the field of view 50.
  • Receiver optics 30 is located on the receiver side, a detector assembly 20 having a plurality of sensor elements 22. Between the
  • Detector assembly 20 and the beam splitter 80 is a secondary optics 35 of the receiver optics 30 is formed to image the secondary light 58 in a suitable manner to the detector array 20 and the sensor elements 22.
  • the embodiment according to Figure 4 is the core with
  • Coaxially guided beam paths 31 and 61 for the receiver optics 30 and for the transmitter optics 60 but here no beam splitter 80 is used. Rather, here the detector arrangement 20 is formed in the immediate vicinity of the line light source 65-1 of the lightwave arrangement 65.
  • FIG. 5 shows, in the manner of a schematic plan view, an embodiment of the transmitter optics 60 according to the invention with two transmission paths 61.
  • a pair of line light sources 65 - 1 are formed as part of the light source unit 65.
  • the embodiments are biaxially conceivable, i. Transmit path and receive path are optically configured separately.
  • the embodiments may also be coaxial, i. Transmit path and receive path are defined via a common look.
  • a weakness of the macro scanners are (a) the existence of a
  • the mirror can either be a micro or ⁇ mirror, which is operated resonantly or statically, or a miniaturized rotary mirror, such as a polygon mirror, with a constant
  • FIG. 1 A possible construction is shown in FIG. 1
  • the line laser 64-1 e.g. in the form of an edge emitter, is transmitted via an optic 71, e.g. with fast-axis collimation, a beam splitter 80 and an optic 72 as
  • the optics 72 with the prism or polygon mirror 63 is arranged reversed in the order, so that by using the in Fig. 3 as dashed optionally indicated optics 73 first the deflection or deflection of the laser radiation 57 takes place and then the image the microlens array 68 in the intermediate plane 69.
  • the optics 73 can be designed as a focusing optics with a constant f-theta ratio and / or with telecentricity. In a further alternative of the present invention, the optics 72 and 73 may be formed together.
  • the microlens array 68 may consist of rod lenses that expand or magnify the laser beam in one direction.
  • the individual can
  • Rod lenses can be constructed from spherical or aspherical elements.
  • the individual elements can be concave or convex.
  • Both sides of the microlens array 68 can be provided with a curvature.
  • the lens properties e.g. an expansion or a deflection of the laser light
  • the microlens array 68 are generated by a DOE or diffractive optical element or by a hologram.
  • the expanded beam 57 is projected via the projection optics 90 into the environment, namely the field of view 50.
  • the light scattered back by objects 52 is directed onto the beam splitter 80 via the projection optics 90, the microlens array 68, the mirror 63 and the optics 72.
  • a portion of the light is transmitted via the optic 35 to a line detector 20, e.g. an APD line, pictured.
  • a line detector 20 e.g. an APD line, pictured.
  • the horizontal resolution of the system is given by the spacings of the microlenses 68 and the imaging factor of the projection optics 90.
  • the vertical resolution is given by the pixels on the line detector 20.
  • All optics 70, 71, 72, 73, 35 are coated with a coating for high light transmission.
  • FIG. 3 shows an embodiment with prism or polygon mirror 63 and beam splitter 80 for a coaxial system.
  • FIGS. 4 and 5 Further possible variants are shown in FIGS. 4 and 5. With comparatively slowly moving mirrors and many shots per microlens, the point of impact shifts across the lens, which increases
  • the weft pattern can be laid so that the microlens is always hit in the middle.
  • FIG. 4 shows a transmitter optics 60 according to the invention with a beam path 61, 31 without a beam splitter 80 and with a detector 20 outside the transmission axis 61, as can be used, for example, in mirrors 63 which move very fast.
  • the returning light as secondary light 58 can be directed in the direction of the detector arrangement 20 with the detector elements 22 via the meanwhile further moving mirror 63.
  • Figure 5 shows another embodiment in which the mirror 63 is used so that it can serve two systems. As a result, a version with an expanded field of view (Field of View: FoV) is created.
  • Field of View: FoV Field of View
  • Reverse paths are not drawn, but could also be in a separate optical path, ie in a biaxial arrangement.
  • edge emitter laser English: edge-emitting laser
  • broad-area laser laser-beam
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • a line array e.g., 50 emitters
  • iii as a low-dimensional two-dimensional array (e.g., 50x2 emitter), thereby enabling simultaneous bombardment of two microlenses, and / or
  • iii as a low-dimensional two-dimensional array (e.g., 50x2 emitter), this allows simultaneous bombardment of two microlenses.
  • imaging feature eg to shape the beam in the vertical direction.
  • detector - APD detector (English: avalange photodiode) i as a line array (eg 50 single detectors) and / or
  • ii as a low-dimensional two-dimensional array (eg 50 x 2 detectors) - SPAD detector (single photon counting avalange diode) i as a line array (eg 50 single detectors),
  • ii as a low-dimensional two-dimensional array (eg 50 x 2 detectors) and / or
  • SiPM silicon photo multiplyer
  • - Optics 2 i as a beam-forming optic for generating a laser line

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Abstract

The present invention relates to transmitter optics (60) for a LiDAR system (1) for illuminating a field of view (50) with light, comprising a line light source (65-1) for generating and emitting primary light (57) in line form, and comprising deflection optics (62), which have a lens arrangement (68) in an intermediate image plane (69) of the deflection optics (62) for outputting received primary light (52) into the field of view (50) and a deflection mirror (64), which can pivot one-dimensionally about an axis (64-1), for collecting primary light (57) from the line light source (65-1) and for directing the primary light (57) onto the lens arrangement (68) and, in doing so, imaging the light line source (65-1) onto the lens arrangement (68) such that the image of the light line source (65-1) sweeps over the lens arrangement (68) or part thereof when the deflection mirror (63) pivots.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Senderoptik für ein LiDAR-Svstem, optische Anordnung für ein LiDAR-Svstem, LiDAR-Svstem und Arbeitsvorrichtung  Transmitter optics for a LiDAR system, optical arrangement for a LiDAR system, LiDAR system and working device
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Senderoptik für ein LiDAR-System zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Licht, eine optische Anordnung für ein LiDAR- System zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes, ein LiDAR-System als solches sowie eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere ein Fahrzeug. The present invention relates to a transmitter optics for a LiDAR system for illuminating a field of view with light, an optical arrangement for a LiDAR system for optically detecting a field of view, a LiDAR system as such and a working device and in particular a vehicle.
Beim Einsatz von Arbeitsvorrichtungen, von Fahrzeugen und anderen Maschinen und Anlagen werden vermehrt Betriebsassistenzsysteme oder With the use of working devices, of vehicles and other machines and plants are increasingly operating assistance systems or
Sensoranordnungen zur Erfassung der Betriebsumgebung eingesetzt. Neben radarbasierten Systemen oder Systemen auf der Grundlage von Ultraschall kommen auch lichtbasierte Erfassungssysteme zum Einsatz, z.B. so genannte LiDAR-Systeme (englisch: LiDAR : light detection and ranging). Sensor arrays used to detect the operating environment. In addition to radar-based systems or systems based on ultrasound, light-based detection systems are also used, e.g. so-called LiDAR systems (English: LiDAR: light detection and ranging).
Bei abtastenden oder scannenden LiDAR-Systemen wird das Primärlicht nach der Erzeugung durch sich drehende oder verschwenkte optische Elemente über das Sichtfeld geführt, um dieses in abtastender oder scannender Weise mit Primärlicht zu überstreichen. Einerseits besitzen die schwingenden oder rotierenden Komponenten bei derartigen Systemen vergleichsweise hohe Trägheitskräfte, die überwunden werden müssen. Ferner müssen zum Einsatz kommende optische Elemente in Form von Mikrolinsen oder dergleichen auch bei Bewegung weiterer optischer Komponenten möglichst genau getroffen werden, um eine hohe Abbildungsqualität zu erhalten. Dies erfordert einen erheblichen apparativen und steuerungstechnischen Aufwand. In scanning or scanning LiDAR systems, the primary light is passed through the field of view after being generated by rotating or tilted optical elements to scan it in a scanning or scanning manner with primary light. On the one hand, the oscillating or rotating components in such systems have comparatively high inertial forces which must be overcome. Furthermore, optical elements used in the form of microlenses or the like must be made as accurately as possible, even when other optical components are moving, in order to obtain a high imaging quality. This requires a considerable apparatus and control engineering effort.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Senderoptik für ein LiDAR-System mit den Merkmalen des Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau und bei reduzierten Trägheitskräften bei einem abtastenden LiDAR-System eine besonders verlustfreie und Disclosure of the invention The transmitter optics according to the invention for a LiDAR system with the features of claim 1 has the advantage that with a comparatively simple structure and reduced inertial forces in a scanning LiDAR system a particularly lossless and
abbildungstreue Erfassung des Sichtfeldes erreicht wird. Dies wird faithful coverage of the field of view is achieved. this will
erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 dadurch erreicht, dass eine Senderoptik für ein LiDAR-System zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Licht angegeben wird, welche ausgebildet ist (i) mit einer Linienlichtquelle zum Erzeugen und Ausgeben von Primärlicht in Linienform und (ii) mit einer according to the invention with the features of claim 1, characterized in that a transmitter optics for a LiDAR system for illuminating a field of view with light is specified, which is formed (i) with a line light source for generating and outputting primary light in line form and (ii) with a
Ablenkoptik, welche eine Linsenanordnung in einer Zwischenbildebene der Ablenkoptik zur Ausgabe empfangenen Primärlichts in das Sichtfeld sowie einen eindimensional um eine Achse verschwenkbaren Ablenkspiegel aufweist zur Aufnahme von Primärlicht von der Linienlichtquelle und zum Richten des Primärlichts auf die Linsenanordnung und dabei optischen Abbilden der Ablenkoptik having a lens arrangement in an intermediate image plane of the deflection optics for outputting received primary light in the field of view and a one-dimensional pivotable about an axis deflection mirror for receiving primary light from the line light source and for directing the primary light on the lens assembly and thereby optically imaging the
Linienlichtquelle auf die Linsenanordnung derart, dass das Bild der Line light source on the lens assembly such that the image of the
Linienlichtquelle bei einer Schwenkbewegung des Ablenkspiegels die Line light source at a pivoting movement of the deflection mirror the
Linsenanordnung oder einen Teil davon überstreicht. Lens arrangement or a part thereof sweeps.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Es bieten sich verschiedene Ausgestaltungsformen für die Linsenanordnung an. There are various embodiments for the lens arrangement.
So kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Senderoptik die Linsenanordnung zur Ausgabe des empfangenen Primärlichts in das Sichtfeld (a) eine segmentierte Linsenanordnung, ein Linsenarray, eine Linsenmatrix, ein Mikrolinsenarray, ein Stablinsenarray mit einer Mehrzahl von Stablinsen mit parallelen Stabachsen, insbesondere mit Stabachsen parallel ausgerichtet zu einer Schwenkachse des Schwenkspiegels, (b) ein diffraktives optisches Element, insbesondere ein DOE, und/oder (c) ein Hologramm aufweisen. Thus, according to a preferred embodiment of the transmitter optics according to the invention, the lens arrangement for outputting the received primary light in the field of view (a) a segmented lens arrangement, a lens array, a lens matrix, a microlens array, a rod lens array with a plurality of rod lenses with parallel rod axes, in particular with rod axes parallel aligned to a pivot axis of the pivoting mirror, (b) a diffractive optical element, in particular a DOE, and / or (c) have a hologram.
Auch hinsichtlich der Linienlichtquelle bieten sich in vorteilhafter Weise verschiedene Ausgestaltungsformen mit einer oder mit mehreren zu Grunde liegenden Lichtquellen an. Also with regard to the line light source, different embodiments with one or more underlying light sources are advantageous.
Es kann die erfindungsgemäße Senderoptik (A) einen Laser, einen It can be the transmitter optics (A) according to the invention a laser, a
Kantenemitterlaser, einen Oberflächenlaser, einen VCSEL (vertical cavity surface emitting laser), einen VeCSEL (vertical external cavity surface emitting laser) und/oder (B) eine Anordnung mit einem beleuchtbaren oder beleuchteten Spalt aufweisen. Alternativ dazu kann ein jeweiliger Laser auch als Gaslaser oder als Festkörperlaser ausgebildet sein, der unter Verwendung einer entsprechenden Strahlformungsoptik auf eine Linie aufgeweitet wird. Edge emitter laser, a surface laser, a vertical cavity surface (VCSEL) A laser (vertical external cavity surface emitting laser) and / or (B) have an arrangement with an illuminable or illuminated gap. Alternatively, a respective laser may also be designed as a gas laser or as a solid-state laser, which is expanded to a line using a corresponding beam-shaping optical system.
Es sind auch verschiedene Ausgestaltungsformen im Hinblick auf den There are also various embodiments with regard to
Ablenkspiegel, der allgemein auch als Ablenkeinheit bezeichnet werden kann, denkbar. Deflection mirror, which can also be generally referred to as a deflection, conceivable.
Der Ablenkspiegel gemäß bevorzugten Ausgestaltungsformen der Senderoptik kann ausgebildet sein, The deflection mirror according to preferred embodiments of the transmitter optics can be designed
- eine Schwenkbewegung und/oder eine Rotationsbewegung auszuführen, insbesondere um eine feste Rotationsachse, in kontinuierlicher Weise und/oder nach Art einer Drehschwingung, to carry out a pivoting movement and / or a rotational movement, in particular about a fixed axis of rotation, in a continuous manner and / or in the manner of a torsional vibration,
- mit mindestens einem Prismenspiegel oder einem Polyederspiegel mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche, with at least one prism mirror or a polyhedral mirror with a polygonal cross-sectional area or base area,
- mit mindestens einer planaren, konvexen und/oder konkaven Spiegelfläche, with at least one planar, convex and / or concave mirror surface,
- mit mindestens einem Mikrospiegel, - auf Siliziumbasis, - with at least one micromirror, - silicon-based,
- statisch und/oder resonant betrieben zu werden oder betreibbar zu sein. to be operated statically and / or resonantly or to be operable.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen in der erfindungsgemäßen Senderoptik für ein LiDAR-System weisen eine Zwischenbildoptik auf. Diese Zwischenbildoptik kann ausgebildet sein Other advantageous developments in the transmitter optics according to the invention for a LiDAR system have an intermediate image optics. This intermediate image optics can be formed
- zur Abbildung der Linienlichtquelle auf die Linsenanordnung, als Optik zwischen dem Ablenkspiegel und der Linienlichtquelle, als Optik zwischen der Linienlichtquelle und dem Ablenkspiegel, - als strahlformende Optik zur Erzeugung einer Linienbeleuchtung auf der Linsenanordnung, insbesondere nach Art einer Laserlinie, und/oder - als telezentrische und/oder f-Theta-Optik zur Erzeugung eines ebenen to image the line light source onto the lens array, as optics between the deflection mirror and the line light source, as optics between the line light source and the deflection mirror, - As beam-shaping optics for generating a line illumination on the lens assembly, in particular in the manner of a laser line, and / or - as a telecentric and / or f-theta optics to produce a planar
Bildfeldes in der Zwischenbildebene.  Image field in the intermediate image plane.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine optische Anordnung für ein LiDAR-System insgesamt, nämlich zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes, insbesondere für eine Arbeitsvorrichtung und/oder ein Fahrzeug, mit einer Senderoptik zum Ausleuchten eines Sichtfeldes mit Primärlicht, welche gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, und mit einer Empfängeroptik zum Empfangen von Sekundärlicht aus dem Sichtfeld. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen optischen Furthermore, the present invention also relates to an optical arrangement for a LiDAR system as a whole, namely for the optical detection of a field of view, in particular for a working device and / or a vehicle, with a transmitter optics for illuminating a field of view with primary light, which is formed according to the present invention , and with a receiver optics for receiving secondary light from the field of view. In an advantageous embodiment of the optical according to the invention
Anordnung für ein LiDAR-System sind die Senderoptik und die Empfängeroptik zum Beispiel mit zumindest teilweise oder abschnittsweise zueinander koaxialen Strahlengängen ausgebildet, insbesondere im Bereich der Strahlaustrittsseite und der Strahleintrittsseite des LiDAR-Systems.  Arrangement for a LiDAR system, the transmitter optics and the receiver optics are formed, for example, with at least partially or partially mutually coaxial beam paths, in particular in the region of the beam exit side and the beam entrance side of the LiDAR system.
Unter diesen Umständen kann ein Strahlteiler ausgebildet sein, um die Under these circumstances, a beam splitter may be formed to accommodate the
Strahlengänge von einer koaxialen Form auf der Strahlaustrittsseite und der Strahleintrittsseite der optischen Anordnung des LiDAR-Systems in einen Pfad von der Linienlichtquelle der Senderoptik und in einen Pfad zu einer Beam paths of a coaxial shape on the beam exit side and the beam entrance side of the optical arrangement of the LiDAR system in a path from the line light source of the transmitter optics and in a path to a
Detektoranordnung der Empfängeroptik zu überführen. Transfer detector array of the receiver optics.
Alternativ dazu sind erfindungsgemäße optische Anordnungen für ein LiDAR- System denkbar, die trotz der teilweisen oder abschnittsweisen koaxialen Ausgestaltung der Strahlengänge von Senderoptik auf der Strahlaustrittsseite und Empfängeroptik auf der Strahleintrittsseite ohne Strahlteiler ausgestaltet sind, wobei dann eine vorgesehene Detektoranordnung der Empfängeroptik in unmittelbarer Nachbarschaft zur Linienlichtquelle und/oder neben der Alternatively, optical arrangements according to the invention for a LiDAR system are conceivable, which despite the partial or sectional coaxial design of the beam paths of transmitter optics on the beam exit side and receiver optics on the beam entrance side are designed without beam splitter, in which case an intended detector arrangement of the receiver optics in the immediate vicinity of the line light source and / or next to
Linienlichtquelle angeordnet ist. Line light source is arranged.
Bei einer alternativen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung für ein LiDAR-System sind die Senderoptik und die Empfängeroptik mit voneinander im Wesentlichen oder größtenteils getrennten und/oder zueinander biaxialen Strahlengängen ausgebildet, insbesondere auf der In an alternative embodiment of the optical arrangement according to the invention for a LiDAR system, the transmitter optics and the receiver optics are substantially or largely separate from each other and / or formed to each other biaxial beam paths, in particular on the
Strahlaustrittsseite der Senderoptik und auf der Strahleintrittsseite der Beam exit side of the transmitter optics and on the beam entrance side of the
Empfängeroptik. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein LiDAR-Receiver optics. According to another aspect of the present invention, a LiDAR
System als solches geschaffen, welches zur optischen Erfassung eines System created as such, which for the optical detection of a
Sichtfeldes und insbesondere für eine Arbeitsvorrichtung und/oder für ein Fahrzeug ausgebildet ist und eine erfindungsgemäße optische Anordnung aufweist. Field of view and in particular for a working device and / or for a vehicle is formed and has an optical arrangement according to the invention.
Schließlich sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch eine Finally, the subject of the present invention is also a
Arbeitsvorrichtung und insbesondere ein Fahrzeug, welche mit einem LiDAR- System gemäß der vorliegenden Erfindung zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes ausgebildet sind. Working device and in particular a vehicle, which are formed with a LiDAR system according to the present invention for the optical detection of a field of view.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt nach Art eines schematischen Blockdiagramms den FIG. 1 shows the manner of a schematic block diagram
Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen LiDAR- Systems. Figur 2 zeigt nach Art einer schematischen Draufsicht eine erste  Structure of an embodiment of the LiDAR system according to the invention. FIG. 2 shows a first plan view in the manner of a schematic plan view
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Senderoptik.  Embodiment of the transmitter optics invention.
Figuren 3 und 4 zeigen nach Art schematischer Draufsichten Figures 3 and 4 show the manner of schematic plan views
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen LiDAR-Systems unter Verwendung von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Senderoptik  Embodiments of the LiDAR system according to the invention using embodiments of the transmitter optics according to the invention
Figur 5 zeigt nach Art einer schematischen Draufsicht eine Figure 5 shows a kind of schematic plan view of a
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Senderoptik mit zwei Sendepfaden.  Embodiment of the transmitter optics invention with two transmission paths.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben. Preferred embodiments of the invention Hereinafter, embodiments of the invention and the technical background will be described in detail with reference to Figs. Identical and equivalent as well as equivalent or equivalent elements and components are designated by the same reference numerals. Not in every case of their occurrence, the detailed description of the designated elements and components is reproduced.
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen. The illustrated features and other properties can be isolated in any form from each other and combined with each other, without departing from the gist of the invention.
Figur 1 zeigt in Form eines schematischen Blockdiagramms eine Figure 1 shows in the form of a schematic block diagram a
Ausführungsform des erfindungsgemäßen LiDAR-Systems 1 unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Anordnung 10. Embodiment of the LiDAR system 1 according to the invention using an embodiment of the optical arrangement 10 according to the invention.
Das LiDAR-System 1 gemäß Figur 1 weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Senderoptik 60 auf, welche von einer Lichtquelleneinheit 65 mit einer Linienlichtquelle 65-1 , z.B. in Form eines Lasers, gespeist wird und primäres Licht 57 - ggf. nach Durchlaufen einer Strahlformungsoptik 66 - in ein Sichtfeld 50 zur Untersuchung eines dort befindlichen Objekts 52 aussendet. The LiDAR system 1 according to FIG. 1 has an embodiment of the transmitter optics 60 according to the invention, which is provided by a light source unit 65 with a line light source 65-1, e.g. in the form of a laser, and primary light 57 - possibly after passing through a beam shaping optics 66 - in a field of view 50 for the investigation of an object 52 located there emits.
Des Weiteren weist das LiDAR-System 1 gemäß Figur 1 eine Empfängeroptik 30 auf, welche vom Objekt 52 im Sichtfeld 50 reflektiertes sekundäres Licht 58 über ein Objektiv 34 als Primäroptik empfängt und - gegebenenfalls über eine Furthermore, the LiDAR system 1 according to FIG. 1 has a receiver optics 30, which receives secondary light 58 reflected by the object 52 in the field of view 50 via a lens 34 as a primary optic and, if appropriate, via a
Sekundäroptik 35 - an eine Detektoranordnung 20 zur Detektion überträgt. Secondary optics 35 - transmits to a detector array 20 for detection.
Die Steuerung der Lichtquelleneinheit 65 mit der Linienlichtquelle 65-1 sowie der Detektoranordnung 20 erfolgt über Steuerleitungen 42 bzw. 41 mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit 40. The control of the light source unit 65 with the line light source 65-1 and the detector arrangement 20 via control lines 42 and 41 by means of a control and evaluation unit 40th
Kernaspekte der vorliegenden Erfindung sind im Bereich der Ablenkoptik 62 konzentriert und manifestieren sich im Vorsehen eines Drehspiegels 63, welcher um eine Rotationsachse oder Schwenkachse 64-1 mittels einer Core aspects of the present invention are concentrated in the area of the deflecting optics 62 and manifest themselves in the provision of a rotating mirror 63, which rotates about a rotation axis or pivot axis 64-1 by means of a rotation axis 63
Schwenkbewegung 64 oder Rotationsbewegung 64 verschwenkbar oder rotierbar ist, um dadurch die Linsenanordnung 68 abtastend mit einem Bild der Linienlichtquelle 65-1 der Lichtquelleneinheit 65 abbildend auszuleuchten. Die Linsenanordnung 68 mit einer Mehrzahl einzelner Linsen ist dazu ausgebildet, das Primärlicht 57 in das Sichtfeld 50 mit dem darin enthaltenen Objekt 52 zu richten. Bevorzugt ist als Teil der Ablenkoptik 62 auch eine Projektionsoptik 90 ausgebildet, die dazu eingerichtet ist, das Primärlicht 57 unter den verschiedenen Winkeln in das Sichtfeld 50 auszusenden und entsprechend gegebenenfalls Sekundärlicht 58 aus den verschiedenen Winkeln des Sichtfeldes 50 nach Art eines Objektivs aufzunehmen. Pivoting movement 64 or rotational movement 64 is pivotable or rotatable, thereby illuminating the lens assembly 68 scanning with an image of the line light source 65-1 of the light source unit 65 imaging. The Lens assembly 68 having a plurality of individual lenses is configured to direct primary light 57 into field of view 50 having object 52 therein. Preferably, part of the deflection optics 62 is also a projection optics 90, which is set up to emit the primary light 57 at different angles into the field of view 50 and, if appropriate, to receive secondary light 58 from the various angles of the field of view 50 in the manner of an objective.
Figur 2 zeigt nach Art einer schematischen Draufsicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Senderoptik 60 als Teil einer optischen Anordnung 10 für ein LiDAR-System 1 und konzentriert sich auf Kernaspekte der vorliegenden Erfindung. Figure 2 shows, in the manner of a schematic plan view, an embodiment of the transmitter optics 60 according to the invention as part of an optical arrangement 10 for a LiDAR system 1 and concentrates on core aspects of the present invention.
Diese bestehen in der Verwendung einer Linienlichtquelle 65-1 als Bestandteil der Lichtquelleneinheit 65 und dem Einsatz einer Linsenanordnung 68, welche eine Zwischenbildebene 69 definiert, auf welcher durch einen als dritte These consist in the use of a line light source 65-1 as part of the light source unit 65 and the use of a lens assembly 68, which defines an intermediate image plane 69, on which by a third
Maßnahme vorgesehenen Drehspiegel 63, der über eine Drehbewegung 64 um eine Drehachse 64-1 rotierbar ist, ein Bild der Linienlichtquelle 65-1 die Measure provided rotating mirror 63 which is rotatable about a rotational movement 64 about a rotation axis 64-1, an image of the line light source 65-1 the
Zwischenbildebene 69 und damit die Linsenanordnung 68 überstreichend abgebildet wird.  Intermediate image plane 69 and thus the lens assembly 68 is shown sweeping.
Die Linsenanordnung 68 selbst dient dazu, das Primärlicht 57 in das Sichtfeld 50 zu richten, um dadurch das Sichtfeld 50 nach Art eines Umfelds zu überwachen. The lens assembly 68 itself serves to direct the primary light 57 into the field of view 50, thereby monitoring the field of view 50 in the manner of an environment.
In der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist der Drehspiegel 63 nach Art eines Prismenspiegels mit einer Grundfläche in Form eines gleichförmigen Sechsecks und quadratischen oder rechteckigen Spiegelflächen ausgebildet. Die In the embodiment according to FIG. 2, the rotating mirror 63 is designed in the manner of a prism mirror with a base surface in the form of a uniform hexagon and square or rectangular mirror surfaces. The
Linsenanordnung 68 besteht aus einer Mehrzahl zueinander parallel Lens assembly 68 consists of a plurality of parallel to each other
ausgerichteter Stablinsen, deren Symmetrieachse parallel ausgerichtet ist zur Drehachse 64-1 des Drehspiegels 63. Die einzelnen Linsensegmente sind hier beispielhaft bikonkav ausgestaltet. aligned rod lenses, whose axis of symmetry is aligned parallel to the axis of rotation 64-1 of the rotating mirror 63. The individual lens segments are designed here by way of example biconcave.
Figuren 3 und 4 zeigen nach Art schematischer Draufsichten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen LiDAR-Systems 1 unter Verwendung von FIGS. 3 and 4 show, in the manner of schematic plan views, embodiments of the LiDAR system 1 according to the invention using FIG
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Senderoptik 60. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 sind die Strahlengänge 31 und 61 der Empfängeroptik 30 und der erfindungsgemäßen Senderoptik 60 miteinander teilweise koaxial ausgebildet und werden erst im Bereich und durch Wirkung des Strahlteilers 80 separiert. Embodiments of the transmitter optics 60 according to the invention. In the embodiment according to FIG. 3, the beam paths 31 and 61 of the receiver optics 30 and the transmitter optics 60 according to the invention are partially coaxial with each other and are separated only in the region and by the action of the beam splitter 80.
Die Senderoptik 60 gemäß Figur 3 entspricht dem Kern nach der The transmitter optics 60 according to FIG. 3 correspond to the core according to FIG
Ausführungsform gemäß Figur 2. Zusätzlich ist hier jedoch eine Embodiment according to Figure 2. In addition, however, here is a
Zwischenbildoptik 70 mit Teiloptiken 71 , 72 und 73 - letztere optional - zwischen der Linienlichtquelle 64-1 der Lichtquelleneinheit 65 und dem Strahlteiler 80 bzw. der Linienlichtquelle 65-1 , dem Strahlteiler 80 und dem Drehspiegel 63 bzw. zwischen dem Drehspiegel 63 und der Zwischenbildebene 69 der Intermediate image optics 70 with partial optics 71, 72 and 73 - the latter optional - between the line light source 64-1 of the light source unit 65 and the beam splitter 80 and the line light source 65-1, the beam splitter 80 and the rotating mirror 63 or between the rotating mirror 63 and the intermediate image plane 69 of the
Linsenanordnung 68 ausgebildet. Lens assembly 68 is formed.
Zusätzlich ist noch eine Objektivoptik 90 zwischen dem Drehspiegel 63 und der Linsenanordnung 68 vorgesehen, welche der Projektion des Primärlichts 57 in das Sichtfeld 50 und der Rückprojektion des aus dem Sichtfeld 50 kommenden Sekundärlichts 58 dient. Nach Auftrennung der Strahlengänge 61 und 31 der Senderoptik 60 bzw. derIn addition, an objective optics 90 is also provided between the rotating mirror 63 and the lens arrangement 68, which serves for the projection of the primary light 57 into the field of view 50 and the rear projection of the secondary light 58 coming from the field of view 50. After separation of the beam paths 61 and 31 of the transmitter optics 60 and the
Empfängeroptik 30 findet sich auf der Empfängerseite eine Detektoranordnung 20 mit einer Mehrzahl von Sensorelementen 22. Zwischen der Receiver optics 30 is located on the receiver side, a detector assembly 20 having a plurality of sensor elements 22. Between the
Detektoranordnung 20 und dem Strahlteiler 80 ist eine Sekundäroptik 35 der Empfängeroptik 30 ausgebildet, um das Sekundärlicht 58 in geeigneter Weise auf die Detektoranordnung 20 und die Sensorelemente 22 abzubilden. Detector assembly 20 and the beam splitter 80 is a secondary optics 35 of the receiver optics 30 is formed to image the secondary light 58 in a suitable manner to the detector array 20 and the sensor elements 22.
Auch die Ausführungsform gemäß Figur 4 ist dem Kern nach mit The embodiment according to Figure 4 is the core with
koaxialgeführten Strahlengängen 31 und 61 für die Empfängeroptik 30 bzw. für die Senderoptik 60 ausgebildet, wobei hier jedoch kein Strahlteiler 80 verwendet wird. Vielmehr ist hier die Detektoranordnung 20 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Linienlichtquelle 65-1 der Lichtwellenanordnung 65 ausgebildet. Coaxially guided beam paths 31 and 61 for the receiver optics 30 and for the transmitter optics 60, but here no beam splitter 80 is used. Rather, here the detector arrangement 20 is formed in the immediate vicinity of the line light source 65-1 of the lightwave arrangement 65.
Figur 5 zeigt nach Art einer schematischen Draufsicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Senderoptik 60 mit zwei Sendepfaden 61 . FIG. 5 shows, in the manner of a schematic plan view, an embodiment of the transmitter optics 60 according to the invention with two transmission paths 61.
In diesem Fall ist gemäß Figur 5 ein Paar Linienlichtquellen 65-1 als Bestandteil der Lichtquelleneinheit 65 ausgebildet. Jedoch wird in beiden Strahlengängen 61 der nur einmal vorgesehene Drehspiegel 63 gemeinsam verwendet, um die jeweiligen Bilder der separaten Linienlichtquellen 65-1 auf die Zwischenbildebene 69 der jeweils ebenfalls separat vorgesehenen Linsenanordnungen 68 zu werfen, von welchen dann über ebenfalls separat vorgesehene Projektionsoptik 90 das dann kombinierte Sichtfeld 50 beleuchtet wird. In this case, according to FIG. 5, a pair of line light sources 65 - 1 are formed as part of the light source unit 65. However, in both beam paths 61 the only once provided rotating mirror 63 used together to throw the respective images of the separate line light sources 65-1 on the intermediate image plane 69 of each also separately provided lens assemblies 68, which is then about separately provided projection optics 90 then the combined field of view 50 illuminated.
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert: These and other features and characteristics of the present invention will be further elucidated with reference to the following statements:
Die mit der Erfindung vorgeschlagenen Verbesserungen gehen z.B. von The improvements proposed by the invention are e.g. from
Linienscannern mit Makrospiegeln oder mit drehender Gesamteinheit Line scanners with macro mirrors or with rotating whole unit
aus. out.
Die Ausführungen sind biaxial denkbar, d.h. Sendepfad und Empfangspfad sind optisch separat ausgestaltet. Die Ausführungen können auch koaxial ausgebildet sein, d.h. Sendepfad und Empfangspfad werden über eine gemeinsame Optik definiert. The embodiments are biaxially conceivable, i. Transmit path and receive path are optically configured separately. The embodiments may also be coaxial, i. Transmit path and receive path are defined via a common look.
Eine Schwäche bei den Makroscannern sind (a) das Vorliegen einer A weakness of the macro scanners are (a) the existence of a
vergleichsweise großen mechanische Spiegeleinheit oder einer Gesamteinheit mit hohen Trägheitskräften und dadurch mit einem höheren Verschleißrisiko der Achsen, (b) der Einfluss auf die Gesamtbaugröße des Sensors und je nach Ausführung (c) das Problem der Energie- und Informationsübertragung auf die Drehplattform. comparatively large mechanical mirror unit or a whole unit with high inertia forces and thereby with a higher wear risk of the axes, (b) the influence on the overall size of the sensor and depending on the version (c) the problem of energy and information transfer to the rotary platform.
Alternative Lösungsmöglichkeiten wie induktive Kopplung, Kopplung mittels Funk oder optische Kopplung erzeugen in der Regel Zusatzkosten und haben eine Performanceminderung zur Folge. Alternative solutions such as inductive coupling, coupling by radio or optical coupling usually generate additional costs and result in a reduction in performance.
Eine Schwäche bei Punktbeleuchtungskonzepten mit Zwischenebene 69 und zweidimensionalen Spiegeln ist die Notwendigkeit, dabei eingesetzte Mikrolinsen genau treffen zu müssen, was beim Einsatz resonant schwingender A weakness in point level illumination concepts with inter-level 69 and two-dimensional mirrors is the need to pinpoint the microlenses used, which resonantly oscillates when used
zweidimensionaler Spiegel schwierig ist (Lissajousfiguren). two-dimensional mirror is difficult (Lissajousfiguren).
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination des Zwischenebenenkonzepts mit einem eindimensionalen Spiegel und einer Linienausleuchtung vorgeschlagen. Der Spiegel kann entweder ein Mikro- oder μ-Spiegel sein, der resonant oder statisch betrieben wird, oder ein miniaturisierter Rotationsspiegel, z.B. ein Polygonspiegel, der mit konstanter According to one aspect of the present invention, a combination of the interplane concept with a one-dimensional mirror and a line illumination is proposed. The mirror can either be a micro or μ mirror, which is operated resonantly or statically, or a miniaturized rotary mirror, such as a polygon mirror, with a constant
Winkelgeschwindigkeit betrieben wird. Angular velocity is operated.
Als Vorteile stellen sich unter anderem ein The advantages are, among other things
- vergleichsweise geringe bewegte Massen, sowohl beim μ-Spiegel auf - Comparatively low moving masses, both at the μ-level on
Siliziumbasis als auch beim Miniaturpolygonspiegel,  Silicon base as well as the miniature polygon mirror,
- eine vergleichsweise geringere Baugröße und ein dynamischerer Betrieb als bei einem Makroscanner, wodurch höhere Frameraten möglich werden, - a comparatively smaller size and a more dynamic operation than with a macro scanner, whereby higher frame rates are possible,
- eine Trennung von Rotationseinheit und Sende-/Empfangseinheit mit einer in Folge geringeren Komplexität bei der Ansteuerung von Laser und Detektor, a separation of the rotation unit and the transceiver unit with consequently less complexity in the control of the laser and detector,
- eine leichter kontrollierbare Trajektorie des Lichtstrahls, da keine - An easily controllable trajectory of the light beam, as no
Lissajousfiguren auftreten können,  Lissajousfiguren can occur
- die Möglichkeit, bei schnellen Spiegeln ein koaxiales System aufzubauen, das keine Strahlteilerverluste mit sich bringt. - The ability to build a coaxial system with fast mirrors, which brings no beam splitter losses.
Ein möglicher Aufbau ist in Figur 3 dargestellt. A possible construction is shown in FIG.
Der Linienlaser 64-1 , z.B. in Form eines Kantenemitters, wird über eine Optik 71 , z.B. mit Fast-Axis-Kollimation, einen Strahlteiler 80 und eine Optik 72 als The line laser 64-1, e.g. in the form of an edge emitter, is transmitted via an optic 71, e.g. with fast-axis collimation, a beam splitter 80 and an optic 72 as
Fokussieroptik über die Spiegelfläche eines Prismen- oder Polygonspiegels 63 auf ein Mikrolinsenarray 68 abgebildet. Focusing optics on the mirror surface of a prism or polygon mirror 63 shown on a microlens array 68.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Optik 72 mit dem Prismen- oder Polygonspiegel 63 in der Reihenfolge vertauscht angeordnet, so dass durch Einsatz der in Figur 3 als gestrichelt optional angedeuteten Optik 73 zuerst die Aus- oder Ablenkung der Laserstrahlung 57 erfolgt und danach die Abbildung auf das Mikrolinsenarray 68 in der Zwischenebene 69. In another embodiment, the optics 72 with the prism or polygon mirror 63 is arranged reversed in the order, so that by using the in Fig. 3 as dashed optionally indicated optics 73 first the deflection or deflection of the laser radiation 57 takes place and then the image the microlens array 68 in the intermediate plane 69.
Die Optik 73 kann dabei als Fokussieroptik mit einem konstanten f-Theta- Verhältnis und/oder mit Telezentrizität ausgeführt sein. Bei einer weiteren Alternative der vorliegenden Erfindung können die Optiken 72 und 73 gemeinsam ausgebildet sein. The optics 73 can be designed as a focusing optics with a constant f-theta ratio and / or with telecentricity. In a further alternative of the present invention, the optics 72 and 73 may be formed together.
Das Mikrolinsenarray 68 kann aus Stablinsen bestehen, die den Laserstrahl in einer Richtung aufweiten bzw. vergrößern. Dabei können die einzelnen The microlens array 68 may consist of rod lenses that expand or magnify the laser beam in one direction. The individual can
Stablinsen aus sphärischen oder asphärischen Elementen aufgebaut sein. Die Einzelelemente können konkav oder konvex ausgeführt sein. Es können beide Seiten des Mikrolinsenarrays 68 mit einer Krümmung versehen sein. Es gibt jedoch auch Varianten von Mikrolinsenarrays, bei denen eine Seite plan ausgeführt ist. Rod lenses can be constructed from spherical or aspherical elements. The individual elements can be concave or convex. Both sides of the microlens array 68 can be provided with a curvature. However, there are also variants of microlens arrays in which one side is designed plan.
Alternativ können die Linseneigenschaften, z.B. eine Aufweitung bzw. ein Ablenken des Laserlichtes, des Mikrolinsenarrays 68 durch ein DOE oder diffraktives optisches Element oder durch ein Hologramm erzeugt werden. Alternatively, the lens properties, e.g. an expansion or a deflection of the laser light, the microlens array 68 are generated by a DOE or diffractive optical element or by a hologram.
Der aufgeweitete Strahl 57 wird über die Projektionsoptik 90 in die Umgebung, nämlich das Sichtfeld 50 projiziert. Das von Objekten 52 zurückgestreute Licht wird über die Projektionsoptik 90, das Mikrolinsenarray 68, den Spiegel 63 und die Optik 72 auf den Strahlteiler 80 gelenkt. The expanded beam 57 is projected via the projection optics 90 into the environment, namely the field of view 50. The light scattered back by objects 52 is directed onto the beam splitter 80 via the projection optics 90, the microlens array 68, the mirror 63 and the optics 72.
Ein Teil des Lichtes wird über die Optik 35 auf einen Liniendetektor 20, z.B. eine APD-Zeile, abgebildet. A portion of the light is transmitted via the optic 35 to a line detector 20, e.g. an APD line, pictured.
Die horizontale Auflösung des Systems ist gegeben durch die Abstände der Mikrolinsen 68 und dem Abbildungsfaktor der Projektionsoptik 90. The horizontal resolution of the system is given by the spacings of the microlenses 68 and the imaging factor of the projection optics 90.
Die vertikale Auflösung ist gegeben durch die Pixel auf dem Liniendetektor 20. The vertical resolution is given by the pixels on the line detector 20.
Alle Optiken 70, 71 , 72, 73, 35 sind für eine hohe Lichttransmission mit einer Beschichtung vergütet. All optics 70, 71, 72, 73, 35 are coated with a coating for high light transmission.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform mit Prismen- oder Polygonspiegel 63 und Strahlteiler 80 für ein koaxiales System. FIG. 3 shows an embodiment with prism or polygon mirror 63 and beam splitter 80 for a coaxial system.
Weitere mögliche Varianten sind in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Bei vergleichsweise langsam bewegten Spiegeln und vielen Schüssen pro Mikrolinse verschiebt sich der Auftreffpunkt über die Linse, was zu Further possible variants are shown in FIGS. 4 and 5. With comparatively slowly moving mirrors and many shots per microlens, the point of impact shifts across the lens, which increases
geringerer Winkelauflösung führt. lower angular resolution leads.
Bei vergleichsweise schnell bewegten Spiegeln kann das Schussmuster so gelegt werden, dass die Mikrolinse immer mittig getroffen wird. With relatively fast moving mirrors, the weft pattern can be laid so that the microlens is always hit in the middle.
Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Senderoptik 60 mit einem Strahlweg 61 , 31 ohne Strahlteiler 80 und mit Detektor 20 außerhalb der Sendeachse 61 , wie er zum Beispiel bei sehr schnell bewegten Spiegeln 63 eingesetzt werden kann. FIG. 4 shows a transmitter optics 60 according to the invention with a beam path 61, 31 without a beam splitter 80 and with a detector 20 outside the transmission axis 61, as can be used, for example, in mirrors 63 which move very fast.
Das rücklaufende Licht als Sekundärlicht 58 kann über den inzwischen weiter bewegten Spiegel 63 in die Richtung auf die Detektoranordnung 20 mit den Detektorelementen 22 gelenkt werden. The returning light as secondary light 58 can be directed in the direction of the detector arrangement 20 with the detector elements 22 via the meanwhile further moving mirror 63.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Spiegel 63 so verwendet wird, dass er zwei Systeme bedienen kann. Dadurch entsteht quasi eine Version mit erweitertem Sichtfeld (Field of View : FoV). Empfangspfade 31 bzw. Figure 5 shows another embodiment in which the mirror 63 is used so that it can serve two systems. As a result, a version with an expanded field of view (Field of View: FoV) is created. Receive paths 31 and
Rückwärtspfade sind nicht eingezeichnet, könnten aber auch in separatem optischem Pfad vorliegen, also in biaxialer Anordnung. Reverse paths are not drawn, but could also be in a separate optical path, ie in a biaxial arrangement.
Gemäß der folgenden Auflistung können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verschiedenen Ausführungs- und Kombinationsmöglichkeiten realisiert werden, wobei die nachfolgenden Komponenten und/oder Eigenschaften beliebig miteinander kombiniert werden können, ohne den Kerngedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen. According to the following list, various embodiments and combinations can be realized in the context of the present invention, wherein the following components and / or properties can be combined with each other without departing from the essence of the present invention.
Alternativen beim System Alternatives to the system
- koaxial - coaxial
- mit klassischem 50/50 Strahlteiler oder mit polarisierendem Strahlteiler für hohes Auslöschungsverhältnis,  - with classic 50/50 beam splitter or with polarizing beam splitter for high extinction ratio,
- mit Lochspiegelstrahlteiler und/oder  - with perforated mirror beam splitter and / or
- mit Detektor direkt neben dem Laser und ggf. ohne Strahlteiler biaxial mit separatem Empfangspfad Alternativen beim Laser - With detector directly next to the laser and possibly without beam splitter biaxial with separate receiving path Alternatives to the laser
- Kantenemitterlaser (englisch: edge emitting laser) a Breitstreifenlaser (englisch: broad area laser) b Laserbarren (englisch: laser bar) i als einfacher Laserbarren oder - edge emitter laser (English: edge-emitting laser) a broad-area laser (laser-beam) b as a simple laser bar or laser bar
ii als mehrfacher Laserbarren in Serie aufeinander gelötet, z.B. zwei Stück, dadurch ist ein simultaner Beschuss von zwei Mikrolinsen möglich.  ii as a multiple laser bar soldered in series, e.g. two pieces, thus a simultaneous bombardment of two microlenses is possible.
- Oberflächenlaser (englisch: surface emitting laser array) a Vertikalemitter (englisch: vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)) i in Linienausführung, - surface laser (English: surface emitting laser array) a vertical emitter (vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)) i in line design,
ii als Linienarray (z.B. 50 Emitter),  ii as a line array (e.g., 50 emitters),
iii als niederdimensionales zweidimensionales Array (z.B. 50x2 Emitter), dadurch ist ein simultaner Beschuss von zwei Mikrolinsen möglich, und/oder  iii as a low-dimensional two-dimensional array (e.g., 50x2 emitter), thereby enabling simultaneous bombardment of two microlenses, and / or
iv als Gaslaser oder Festkörperlaser, welche in ihrer Strahlform auf eine Linie aufgeweitet sind oder werden. b Vertikalemitter mit externem Resonator (englisch: vertical external cavity surface emitting laser (VeCSEL)) i in Linienausführung,  iv as gas lasers or solid-state lasers, which are or are widened in their beam form on a line. b Vertical emitter with external resonator (English: vertical external cavity surface emitting laser (VeCSEL)) i in line design,
ii als Linienarray und/oder  ii as a line array and / or
iii als niederdimensionales zweidimensionales Array (z.B. 50x2 Emitter), dadurch ist ein simultaner Beschuss von zwei Mikrolinsen möglich.  iii as a low-dimensional two-dimensional array (e.g., 50x2 emitter), this allows simultaneous bombardment of two microlenses.
Alternativen beim Spiegel Alternatives at the mirror
- Polygonspiegel - Polygon mirror
- mit verschiedener Anzahl an Flächen und/oder - mit gekrümmten Polygonflächen (abbildende Eigenschaft, z.B. um den Strahl in vertikaler Richtung zu formen). - with different number of surfaces and / or - with curved polygon surfaces (imaging feature, eg to shape the beam in the vertical direction).
- Mikrospiegel, z. B. auf Siliziumbasis - Micromirror, z. B. based on silicon
- resonant betrieben oder  - operated resonantly or
- statisch betrieben.  - statically operated.
Alternativen beim Detektor - APD-Detektor (englisch: avalange photodiode) i als Linienarray (z. B. 50 Einzeldetektoren) und/oder Alternatives with the detector - APD detector (English: avalange photodiode) i as a line array (eg 50 single detectors) and / or
ii als niederdimensional zweidimensionales Array (z. B. 50 x 2 Detektoren) - SPAD-Detektor (englisch: Single photon counting avalange diode) i als Linienarray (z. B. 50 Einzeldetektoren),  ii as a low-dimensional two-dimensional array (eg 50 x 2 detectors) - SPAD detector (single photon counting avalange diode) i as a line array (eg 50 single detectors),
ii als niederdimensional zweidimensionales Array (z. B. 50 x 2 Detektoren) und/oder  ii as a low-dimensional two-dimensional array (eg 50 x 2 detectors) and / or
iii als ein- oder mehrdimensionaler siliziumbasierte  iii as single- or multi-dimensional silicon-based
Fotoelektronenvervielfacher (SiPM : silicium photo multiplyer).  Photomultiplier (SiPM: silicon photo multiplyer).
Alternativen bei den Optiken: - Optik 2: i als strahlformende Optik zur Erzeugung einer Laserlinie Alternatives for the optics: - Optics 2: i as a beam-forming optic for generating a laser line
ii als telezentrische f-theta Optik zur Erzeugung eines ebene Bildfeldes in der Zwischenebene mit senkrechtem Lichteinfall und konstantem Verhältnis zwischen mechanischem Ablenkwinkel und Bildhebung  ii as a telecentric f-theta optics for generating a flat image field in the intermediate plane with normal incidence of light and a constant ratio between mechanical deflection angle and image enhancement
iii Kombination der beiden Varianten  iii Combination of the two variants
- Sende-/Empfangsoptik i als einfache Optik (z. B. 1 bis 3 Einzellinsen) für kleines Sichtfeld (Field of View : FoV) ii als komplexe Optik (z.B. mehr als 3, d.h. ca. 3 bis 8 Einzellinsen) für großes Sichtfeld Mikrolinsenarray a Stablinsen, die den Laserstrahl in einer Richtung aufweiten bzw. - Transmitting / receiving optics i as a simple optic (eg 1 to 3 individual lenses) for a small field of view (Field of View: FoV) ii as complex optics (eg more than 3, ie approx. 3 to 8 individual lenses) for a large field of view microlens array a rod lenses which expand the laser beam in one direction
vergrößern i sphärische oder asphärische Elemente,  enlarge i spherical or aspherical elements,
ii konkave oder konvexe Elemente und/oder  ii concave or convex elements and / or
iii beide Seiten des Mikrolinsenarrays gekrümmt (bi-konkav oder bikonvex) oder eine Seite plan ausgeführt (plan-konkav oder plan-konvex) b Ausführung als DOE (diffraktives optisches Element) c Ausführung als Hologramm  iii both sides of the microlens array curved (bi-concave or biconvex) or one side flat (plano-concave or plano-convex) b DOE design (diffractive optical element) c Hologram design

Claims

Senderoptik (60) für ein LiDAR-System (1) zum Ausleuchten eines Transmitter optics (60) for a LiDAR system (1) for illuminating a
Sichtfeldes (50) mit Licht, Field of view (50) with light,
- mit einer Linienlichtquelle (65-1) zum Erzeugen und Ausgeben von  with a line light source (65-1) for generating and outputting
Primärlicht (57) in Linienform und  Primary light (57) in line form and
- mit einer Ablenkoptik (62), welche  - With a deflection optics (62), which
- eine Linsenanordnung (68) in einer Zwischenbildebene (69) der  a lens arrangement (68) in an intermediate image plane (69) of the
Ablenkoptik (62) zur Ausgabe empfangenen Primärlichts (52) in das Sichtfeld (50) sowie  Deflection optics (62) for outputting received primary light (52) in the field of view (50) and
- einen eindimensional um eine Achse (64-1) verschwenkbaren  - One-dimensional about an axis (64-1) pivotable
Ablenkspiegel (64) aufweist zur Aufnahme von Primärlicht (57) von der Linienlichtquelle (65-1) und zum Richten des Primärlichts (57) auf die Linsenanordnung (68) und dabei optischen Abbilden der  Deflection mirror (64) for receiving primary light (57) from the line light source (65-1) and for directing the primary light (57) on the lens assembly (68) and thereby optically imaging the
Linienlichtquelle (65-1) auf die Linsenanordnung (68) derart, dass das Bild der Linienlichtquelle (65-1) bei einer Schwenkbewegung des Ablenkspiegels (63) die Linsenanordnung (68) oder einen Teil davon überstreicht.  Line light source (65-1) on the lens assembly (68) such that the image of the line light source (65-1) with a pivoting movement of the deflection mirror (63) sweeps over the lens assembly (68) or a part thereof.
Senderoptik (60) nach Anspruch 1 , Transmitter optics (60) according to claim 1,
bei welcher die Linsenanordnung (68) aufweist wherein the lens assembly (68) comprises
- eine segmentierte Linsenanordnung, ein Linsenarray, eine Linsenmatrix, ein Mikrolinsenarray, ein Stablinsenarray mit einer Mehrzahl von Stablinsen mit parallelen Stabachsen, insbesondere mit Stabachsen parallel ausgerichtet zu einer Schwenkachse (64-1 ) des  a segmented lens array, a lens array, a lens array, a microlens array, a rod lens array having a plurality of rod lenses with parallel beam axes, in particular with beam axes aligned parallel to a pivot axis (64-1) of the
Schwenkspiegels (63),  Pivoting mirror (63),
- ein diffraktives optisches Element, insbesondere ein DOE, und/oder a diffractive optical element, in particular a DOE, and / or
- ein Hologramm. - a hologram.
Senderoptik (60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Transmitter optics (60) according to one of the preceding claims,
bei welcher die Linienlichtquelle (65-1) aufweist in which the line light source (65-1) has
- einen Laser, einen Kantenemitterlaser, einen Oberflächenlaser, einen VCSEL, einen VeCSEL, einen Gaslaser, einen Festkörperlaser und/oder eine Anordnung mit einem beleuchtbaren oder beleuchteten Spalt. a laser, an edge emitter laser, a surface laser, a VCSEL, a VeCSEL, a gas laser, a solid state laser and / or an arrangement with an illuminable or illuminated gap.
Senderoptik (60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Transmitter optics (60) according to one of the preceding claims,
bei welcher der Ablenkspiegel (63) ausgebildet ist in which the deflecting mirror (63) is formed
- eine Schwenkbewegung oder eine Rotationsbewegung auszuführen, insbesondere um eine feste Rotationsachse (64-1), in kontinuierlicher Weise und/oder nach Art einer Drehschwingung,  perform a pivotal movement or a rotational movement, in particular about a fixed axis of rotation (64-1), in a continuous manner and / or in the manner of a torsional vibration,
- mit einem Prismenspiegel oder einem Polyederspiegel mit polygonaler Querschnitts- oder Grundfläche,  with a prism mirror or a polyhedral mirror with a polygonal cross-sectional or base area,
- mit einer planaren, konvexen und/oder konkaven Spiegelfläche, with a planar, convex and / or concave mirror surface,
- mit einem Mikrospiegel, - with a micromirror,
- auf Siliziumbasis,  - silicon-based,
- statisch und/oder resonant betrieben zu werden oder betreibbar zu sein.  to be operated statically and / or resonantly or to be operable.
Senderoptik (60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, Transmitter optics (60) according to one of the preceding claims,
welche eine Zwischenbildoptik (70) aufweist, welche ausgebildet istwhich has an intermediate image optics (70), which is formed
- zur Abbildung der Linienlichtquelle (65-1) auf die Linsenanordnung (68),for imaging the line light source (65-1) on the lens arrangement (68),
- als Optik zwischen dem Ablenkspiegel (63) und der Linienlichtquelle (65- 1), as optics between the deflection mirror (63) and the line light source (65-1),
- als Optik zwischen der Linienlichtquelle (65-1) und dem Ablenkspiegel - As optics between the line light source (65-1) and the deflection mirror
(63), (63)
- als strahlformende Optik zur Erzeugung einer Linienbeleuchtung auf der Linsenanordnung (68), insbesondere nach Art einer Laserlinie, und/oder - As a beam-shaping optics for generating a line illumination on the lens assembly (68), in particular in the manner of a laser line, and / or
- als telezentrische und/oder f-Theta-Optik zur Erzeugung eines ebenen Bildfeldes in der Zwischenbildebene (69). - As a telecentric and / or f-theta optics for generating a flat image field in the intermediate image plane (69).
Optische Anordnung (10) für ein LiDAR-System (1) zur optischen Optical arrangement (10) for a LiDAR system (1) for optical
Erfassung eines Sichtfeldes (50), insbesondere für eine Arbeitsvorrichtung und/oder ein Fahrzeug,, Detecting a field of view (50), in particular for a working device and / or a vehicle,
- mit einer Senderoptik (60) zum Ausleuchten eines Sichtfeldes (50) mit Primärlicht (57), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, und  - With a transmitter optics (60) for illuminating a field of view (50) with primary light (57), which is designed according to one of claims 1 to 5, and
- mit einer Empfängeroptik (30) zum Empfangen von Sekundärlicht (58) aus dem Sichtfeld (50).  - With a receiver optics (30) for receiving secondary light (58) from the field of view (50).
Optische Anordnung (10) nach Anspruch 6, bei welcher die Senderoptik (60) und die Empfängeroptik (30) ausgebildet sind Optical arrangement (10) according to claim 6, in which the transmitter optics (60) and the receiver optics (30) are formed
- mit zumindest teilweise oder abschnittsweise zueinander koaxialen Strahlengängen (31 , 61 ) und  - With at least partially or partially mutually coaxial beam paths (31, 61) and
- mit einem Strahlteiler (80) oder ohne Strahlteiler (80) mit einer  - With a beam splitter (80) or without beam splitter (80) with a
Detektoranordnung (20) der Empfängeroptik (30) in unmittelbarer Nachbarschaft zur Linienlichtquelle (65-1) und/oder neben der Linienlichtquelle (65-1 ). 8. Optische Anordnung (10) nach Anspruch 6,  Detector arrangement (20) of the receiver optics (30) in the immediate vicinity of the line light source (65-1) and / or next to the line light source (65-1). 8. An optical arrangement (10) according to claim 6,
bei welcher die Senderoptik (60) und die Empfängeroptik (30) mit zueinander biaxialen Strahlengängen ausgebildet sind.  in which the transmitter optics (60) and the receiver optics (30) are formed with mutually biaxial beam paths.
9. LiDAR-System (1) zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes (50), 9. LiDAR system (1) for optically detecting a field of view (50),
insbesondere für eine Arbeitsvorrichtung und/oder ein Fahrzeug, mit einer optischen Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8.  in particular for a working device and / or a vehicle, having an optical arrangement (10) according to one of claims 6 to 8.
10. Arbeitsvorrichtung und insbesondere ein Fahrzeug, 10. working device and in particular a vehicle,
mit einem LiDAR-System (1) nach Anspruch 9 zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes (50).  with a LiDAR system (1) according to claim 9 for the optical detection of a field of view (50).
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7102797B2 (en) * 2018-03-12 2022-07-20 株式会社リコー Optical devices, distance measuring devices using them, and moving objects
KR20200005083A (en) * 2018-07-05 2020-01-15 삼성전자주식회사 Light sensing system and electronic apparatus including the same
DE102018118653B4 (en) * 2018-08-01 2020-07-30 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting an object
DE102019200154A1 (en) 2019-01-09 2020-07-09 Robert Bosch Gmbh Sending unit for a LIDAR sensor, LIDAR sensor with a sending unit and method for controlling a sending unit for a LIDAR sensor
DE102019101968A1 (en) * 2019-01-28 2020-07-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Transmitting device for an optical measuring device for detecting objects, light signal deflection device, measuring device and method for operating a transmitting device
DE102019105478A1 (en) * 2019-03-05 2020-09-10 Infineon Technologies Ag LIDAR sensors and methods for the same
WO2020182591A1 (en) 2019-03-08 2020-09-17 Osram Gmbh Component for a lidar sensor system, lidar sensor system, lidar sensor device, method for a lidar sensor system and method for a lidar sensor device
DE102019120162A1 (en) * 2019-07-25 2021-01-28 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Transmitting device for an optical measuring device for detecting objects, light signal deflecting device, measuring device and method for operating a measuring device
CN114667464A (en) * 2019-11-06 2022-06-24 观察者人工智能公司 Planar optical device with passive elements for use as a conversion optical device
DE102019219825A1 (en) * 2019-12-17 2021-06-17 Robert Bosch Gmbh Transmitter unit and LIDAR device with optical homogenizer
EP4119976A4 (en) * 2020-03-31 2023-08-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Light emitting apparatus and electronic device
CN114114317B (en) * 2020-08-28 2023-11-17 上海禾赛科技有限公司 Laser radar, data processing method, data processing module and medium
WO2022196743A1 (en) 2021-03-19 2022-09-22 株式会社小糸製作所 Sensor system
CN116068579A (en) * 2021-10-29 2023-05-05 华为技术有限公司 Laser radar system and electronic equipment
KR20240022227A (en) * 2022-08-11 2024-02-20 엘지이노텍 주식회사 Light output device and information generating device comprising the same
CN115144861B (en) * 2022-09-05 2022-11-04 天津帆探科技有限公司 Hybrid solid-state laser radar and scanning method

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05113481A (en) * 1991-04-23 1993-05-07 Nec Corp Moving object measurement device
CA2114226A1 (en) * 1991-07-26 1993-02-18 George Anthony Rakuljic Photorefractive systems and methods
US5872621A (en) * 1995-09-18 1999-02-16 Utah State University Holographic transmission beam director
JP3899577B2 (en) * 1996-02-28 2007-03-28 マツダ株式会社 Distance measuring device
DE102005006726A1 (en) * 2005-02-03 2006-08-10 Carl Zeiss Optronics Gmbh Method and device for detecting optical systems in a terrain area
US7710545B2 (en) * 2008-02-13 2010-05-04 The Boeing Company Scanned laser detection and ranging apparatus
DE102009040990A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-17 Carl Zeiss Ag Device for measuring upper surface, comprises light control unit, which is arranged on upper surface to control optical signal in ray fan, where optical signal comprises cycle of light pulses with repetition rate
LU91688B1 (en) * 2010-05-17 2011-11-18 Iee Sarl Scanning 3D imager
US8836761B2 (en) * 2010-09-24 2014-09-16 Pixart Imaging Incorporated 3D information generator for use in interactive interface and method for 3D information generation
US9671566B2 (en) * 2012-06-11 2017-06-06 Magic Leap, Inc. Planar waveguide apparatus with diffraction element(s) and system employing same
JP2014052366A (en) 2012-08-06 2014-03-20 Ricoh Co Ltd Optical measurement instrument and vehicle
WO2015006784A2 (en) * 2013-07-12 2015-01-15 Magic Leap, Inc. Planar waveguide apparatus with diffraction element(s) and system employing same
JP6403776B2 (en) * 2013-08-19 2018-10-10 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se Optical detector
DE102013221506A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-23 Robert Bosch Gmbh Distance measuring device
JP6308355B2 (en) * 2013-12-13 2018-04-11 大日本印刷株式会社 LIGHTING DEVICE, PROJECTION VIDEO DISPLAY DEVICE, OPTICAL DEVICE, AND OPTICAL ELEMENT
DE102014211073A1 (en) * 2014-06-11 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Vehicle lidar system
US10423222B2 (en) * 2014-09-26 2019-09-24 Digilens Inc. Holographic waveguide optical tracker
US10459145B2 (en) * 2015-03-16 2019-10-29 Digilens Inc. Waveguide device incorporating a light pipe
WO2016164435A1 (en) * 2015-04-07 2016-10-13 Oewaves, Inc. Compact lidar system
DE102015217908A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 Robert Bosch Gmbh lidar
WO2017123278A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Digital Signal Corporation System and method for polarization compensation
DE102017201127A1 (en) * 2017-01-25 2018-07-26 Robert Bosch Gmbh Optical arrangement and a LIDAR device with such an optical arrangement
US10840922B1 (en) * 2019-06-24 2020-11-17 Infineon Technologies Ag Mechanical shock detection and phase and frequency correction of a MEMS mirror

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Publication number Publication date
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