EP3953735A1 - Lidar sensor for optically detecting a field of view and method for driving a lidar sensor - Google Patents

Lidar sensor for optically detecting a field of view and method for driving a lidar sensor

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Publication number
EP3953735A1
EP3953735A1 EP20712938.8A EP20712938A EP3953735A1 EP 3953735 A1 EP3953735 A1 EP 3953735A1 EP 20712938 A EP20712938 A EP 20712938A EP 3953735 A1 EP3953735 A1 EP 3953735A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
deflection unit
output
edge
lidar sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP20712938.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alf Neustadt
Siegwart Bogatscher
Alexander Greiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3953735A1 publication Critical patent/EP3953735A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
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    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters

Definitions

  • the present invention relates to a LIDAR sensor for optically detecting a field of view and a method for controlling a LIDAR sensor.
  • LIDAR sensors are used, among other things, in driver assistance systems for motor vehicles to record the traffic environment, for example to locate vehicles in front or others
  • LIDAR sensors often use a rotatable and / or pivotable deflection unit, such as a mirror, to
  • Angular range can be predetermined, for example, by a scanning direction of a rotatable mirror. If the LIDAR sensor is arranged in or on a motor vehicle, the angular range in azimuth can, for example, be determined by the
  • Scan direction of the rotatable mirror be specified.
  • the extension of the field of view in an angle range orthogonal to this angle range can be specified based on the size of a housing of the LIDAR sensor, the mirror size and / or the size of the beam diameter of the primary light.
  • a deflection unit rotatable and / or pivotable about an axis of rotation for deflecting onto the deflection unit
  • the transmission unit is designed to send the primary light as a first transmission beam with two
  • the transmission unit is also designed to send the first
  • Deflection unit occurs; and to output at least one second bundle of transmitted rays in such a way that the first edge ray of this second bundle of transmitted rays impinges on a second edge region of the surface of the deflection unit opposite the first edge region.
  • a distance between the LIDAR sensor and an object in the field of view of the LIDAR sensor can be determined directly or indirectly on the basis of a signal transit time (time of flight, TOF).
  • TOF time of flight
  • Continuous wave signals (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) can be determined.
  • the light source of the transmission unit can be designed as at least one laser unit.
  • the field of view of the LIDAR sensor can be scanned using the primary light output.
  • the extent of the field of view can be predetermined by the first angular range and the second angular range, as well as by the range of the primary light.
  • the primary light can be emitted and received again in different scanning angles of the field of view. From these
  • Angle-dependent individual measurements can then take an image of the surroundings be derived.
  • the primary light is emitted in different scanning angles of the second angular range by means of the rotatable and / or pivotable deflection unit.
  • the LIDAR sensor optionally has at least one evaluation unit.
  • the secondary light received can be evaluated by means of the evaluation unit.
  • the result of the evaluation can be used, for example, for a driver assistance function of a vehicle.
  • the result of the evaluation can be used, for example, for a driver assistance function of a vehicle.
  • the LIDAR sensor can be used, for example, to control an autonomously driving vehicle.
  • the LIDAR sensor can in particular be designed for use in an at least partially autonomous vehicle. With the LIDAR sensor, semi-autonomous or autonomous driving of vehicles on motorways and / or in city traffic can be realized.
  • the deflection unit can be rotatable about an axis of rotation and / or
  • the deflection unit can be designed as a three-dimensional body. The area of the deflector on which the first
  • Transmitting beam strikes can be used as a side surface of the deflection unit
  • Transmitting beam strikes can be used as a side surface of the deflection unit
  • the first edge region of the surface of the deflection unit can be the first edge region of a side surface of the deflection unit.
  • the edge region can be arranged, for example, in the region of the surface which is arranged in the vicinity of a top surface of the deflection unit.
  • the second edge region of the surface of the deflection unit can be the second edge region of a side surface of the deflection unit.
  • the second edge region can be arranged, for example, in the region of the surface that is in the vicinity of a
  • the base of the deflection unit is arranged.
  • the advantage of the invention is that the field of view of the LIDAR sensor can be enlarged.
  • the field of view can be enlarged along the first angular range.
  • the first marginal ray of the first transmitted beam occurs on a first marginal area of a surface of the deflection unit and the first marginal ray of the second
  • Vignetting is to be understood here as a shadowing of primary light output and / or secondary light received by an edge of a housing of the LIDAR sensor.
  • the generated primary light can be used in the first
  • Angular range can be output over the entire length of an exit window of the LIDAR sensor.
  • the beam diameter of the primary light generated can be enlarged to the entire length of the exit window. Hardly or no primary light generated is lost when it is output in the first angular range at the edge of the housing.
  • the eye safety of the LIDAR sensor can be improved in a central region of the first angular region of the field of view. Primary light can be emitted in a central area of the first angular area of the field of view with increased power, thereby increasing the range.
  • a range of the primary light for the at least two partial areas of the first angular range can in particular be separately adjustable in each case.
  • the construction volume of the LIDAR sensor can be reduced. This can be achieved by increasing the beam diameter of the primary light emitted while increasing the primary light emitted power.
  • the transmitted beam impinges on a central area of the surface of the deflection unit; and to output at least one second bundle of transmitted rays in such a way that the second marginal ray of this second bundle of transmitted rays impinges on a central region of the surface of the deflection unit.
  • the advantage of this embodiment is that the generated primary light can be output in the first angular range over an entire length of an exit window of the LIDAR sensor.
  • the beam diameter of the primary light generated can be enlarged over the entire length of the exit window.
  • the primary light can be output in the form of a line. This line can be designed in such a way that it extends over the entire length of an exit window of the LIDAR sensor.
  • the first marginal beam of the first bundle of transmitted beams and the first marginal beam of the second bundle of transmitted beams strike the surface of the deflection unit orthogonally to the axis of rotation.
  • the advantage of this embodiment is that vignetting can be avoided even more reliably. No primary light generated is lost when it is output in the first angular range at the edge of the housing.
  • the LIDAR sensor furthermore has at least one first deflection mirror for deflecting primary light emitted by the transmitter unit onto the deflection unit and / or for deflecting secondary light incident on the deflection unit onto the at least one detector unit.
  • the advantage of this configuration is that a beam path of the primary light and a beam path of the secondary light can be brought into one axis. This can reduce the size of the deflection unit.
  • the transmitting unit furthermore has at least one partially transparent mirror and at least one second deflecting mirror; and wherein the partially transparent mirror and the second deflecting mirror are designed to output at least a second part of the primary light output by the light source in at least a second partial region of the first angular region.
  • the transmission unit has at least two light sources.
  • the at least two light sources can be designed as laser bars, for example.
  • the advantage of this configuration is that additional optical elements such as a partially transparent mirror or a second deflecting mirror can be avoided.
  • the construction volume of the LIDAR sensor can be reduced.
  • a number of the light sources of the transmitting unit corresponds to a number of the partial areas of the first angular range.
  • the light sources can be designed as laser bars, for example.
  • the advantage of this configuration is that a voltage at the light sources can be reduced by a factor that corresponds to the number of light sources. As a result, the power consumption of the light sources can be reduced by this factor in total.
  • a total power of the light sources can be increased by a first predetermined factor. This first predetermined factor can result from the square root of the number of light sources. This can lead to an increase in the range of the primary light by a second predetermined factor. The second predetermined factor can result from the square root of the square root of the number of light sources.
  • the invention is also based on a method for controlling a LIDAR sensor for optical detection of a field of view.
  • the method has the steps of generating and emitting primary light in a first angular range of the field of view by means of a transmission unit; the deflection by means of a deflection unit rotatable and / or pivotable about an axis of rotation of primary light incident on the deflection unit into a second
  • the first angular range is extended in a plane arranged parallel to the axis of rotation of the deflection unit.
  • the Primary light is emitted as a first bundle of transmitted rays with two edge rays and as at least one second bundle of transmitted rays with two edge rays in at least two partial areas of the first angular range by means of the transmitter unit.
  • the first bundle of transmitted rays is output by means of the transmitting unit in such a way that the first marginal ray of the first bundle of transmitted rays impinges on a first edge region of a surface of the deflection unit; and wherein at least one second bundle of transmitted rays is output in such a way that the first edge beam of this second bundle of transmitted rays hits a second edge region of the surface of the surface opposite the first edge region
  • the first transmission beam is output in such a way that the second edge beam of the first transmission beam impinges on a central area of the surface of the deflection unit;
  • At least one second bundle of transmitted rays is output in such a way that the second marginal ray of this second bundle of transmitted rays impinges on a central region of the surface of the deflection unit.
  • Figure 1 is a side view of a first embodiment of a
  • Figure 2 is a side view of a second embodiment of a
  • Figure 3 is a side view of a third embodiment of a
  • Figure 4 is a side view of a fourth embodiment of a
  • Figure 5 is a plan view of an embodiment of a LIDAR
  • Figure 6 shows an embodiment of a method according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 show different exemplary embodiments of a LIDAR sensor 100.
  • FIGS. 1 to 4 show, by way of example, the output of two bundles of transmitted beams in each case in two partial areas of the first angular range.
  • more than two bundles of transmitted beams can also be output in more than two partial areas of the first angular range.
  • FIGS. 1 to 5 each show an unfolded beam path which has been brought into a plane.
  • FIG. 1 shows, by way of example, a side view of a first exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100 for optical detection of a field of view.
  • the LIDAR sensor 100 has a transmission unit with the light sources 101-1 and 101-2 for generating and outputting primary light in a first angular region 111 of the field of view.
  • the lidar sensor 100 also has one by one
  • the first angular range 111 is extended in a plane arranged parallel to the axis of rotation 106 of the deflection unit 105.
  • the light source 101-1 generates primary light and outputs it as a first
  • the first transmission beam 102-1 into a first sub-area 111-1 of the first angular area 111.
  • the first transmission beam 102-1 has the two edge beams 103-1 and 103-2.
  • the transmission unit is designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the first edge beam 103-1 of the first transmission beam 102-1 impinges on a first edge region 112-1 of a surface of a deflection unit 105.
  • the light source 101-1 is designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the first edge beam 103-1 of the first transmission beam 102-1 strikes a first edge area 112-1 of a surface of a deflection unit 105. As shown in Figure 1, the first marginal ray 103-1 hits the first
  • Transmission beam 102-1 in particular orthogonal to the axis of rotation 106, onto the surface of the deflection unit 105.
  • the transmission unit is also designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the second marginal ray 103-2 of the first transmission beam 102-1 impinges on a central region 113 of the surface of deflection unit 105.
  • the light source
  • 101-1 is also designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the second marginal beam 103-2 of the first
  • Transmit beam 102-1 impinges on a central region 113 of the surface of the deflection unit 105.
  • the second marginal ray 103-2 impinges on the deflection unit 105 in particular at an angle different from 90 ° to the axis of rotation 106.
  • the light source 101-2 generates primary light and emits it as a second
  • the second transmission beam 102-2 into a second sub-area 111-2 of the first angular area 111.
  • the second transmission beam 102-2 has the two edge beams 104-1 and 104-2.
  • the transmission unit is designed to output the second transmission beam 102-2 in such a way that the first edge beam 104-1 of the second transmission beam 102-2 impinges on a second edge region 112-2 of a surface of a deflection unit 105.
  • the second edge area 112-2 is opposite the first edge area 112-1 on the surface of the deflection unit 105.
  • the light source 101-2 is designed for the second
  • Output beam bundles 102-2 in such a way that the first marginal beam 104-1 of the second beam bundle 102-2 strikes a second marginal area 112-2 of a surface of a deflection unit 105.
  • the first marginal ray 104-1 of the second transmission beam 102-2 hits the surface of the deflection unit 105, in particular orthogonally to the axis of rotation 106.
  • the transmission unit is also designed to handle the second transmission beam
  • the light source 101-2 is also designed to output the second transmission beam 102-2 in such a way that the second edge beam 104-2 of the second transmission beam 102-2 impinges on a central region 113 of the surface of the deflection unit 105.
  • the second marginal ray 104 - 2 in this case strikes the deflection unit 105 in particular at an angle different from 90 ° to the axis of rotation 106.
  • the number of light sources of the LIDAR sensor 100 shown in FIG. 1 is two. This corresponds to the number of partial areas (111-1 and 111-2) of the first angular area 111, which is also two. However, there can also be more than two transmission beams in more than two partial areas of the first Angular range are output.
  • the LIDAR sensor 100 can have one or more additional light sources, for example.
  • Such a further light source can be arranged between the light source 101-1 and 101-2.
  • the edge rays of the light beam emitted by a further light source can in this case impinge on the deflection unit 105 at an angle different from 90 ° to the axis of rotation 106.
  • the generated primary light can be output in the first angular region 111 over an entire length of an exit window 107 of the LIDAR sensor 100.
  • the exit window 107 is arranged in a housing 114.
  • the generated primary light can be output in the form of a line.
  • the primary light output can be reflected and / or scattered by an object in the field of view of the LIDAR sensor 100.
  • the reflected and / or scattered primary light can be received as secondary light by a receiving unit 110 of the LIDAR sensor 100.
  • the receiving unit 110 is arranged between the light sources 101-1 and 101-2.
  • the receiving unit 110 has at least one detector unit, not shown in FIG. 1.
  • the secondary light can be received as a received beam 109.
  • the received beam 109 has the marginal rays 108-1 and 108-2.
  • the receiving unit 110 is preferably designed such that it
  • FIG. 2 shows an example of a side view of a second exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100.
  • the LIDAR sensor 100 from FIG. 2 essentially corresponds to the LIDAR sensor from FIG. 1.
  • elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 2 shows a more detailed representation in which individual beams of the first beam, the second beam and the
  • Light source 101-1 generates primary light and this as a first
  • Transmission beam 102-1 is output in a first partial area 111-1 of the first angular area 111.
  • the primary light first passes through an optical element 205-1.
  • the optical element 205-1 can be designed as an optical lens.
  • the first transmit beam 102-1 in turn has the first marginal beam 103-1, which has features as described in FIG.
  • the first transmission beam 102-1 in turn has the second marginal beam
  • Axis of rotation 106 on the surface of the deflection unit 105 The individual beam 201-2 hits in particular at an angle different from 90 °
  • Primary light is also generated by the light source 101-2 and this is output as a second transmitted beam 102-2 into a second partial area 111-2 of the first angular area 111.
  • the primary light first passes through an optical element 205-2.
  • the optical element 205-2 can be designed as an optical lens.
  • the second transmission beam 102-2 in turn has the first marginal beam 104-1, which has features as described in FIG.
  • the second transmission beam 102-2 in turn has the second marginal beam
  • the individual beam 202-2 hits in particular at an angle different from 90 °
  • the receiving unit 110 is shown in more detail. It is the
  • Detector unit 204 of receiving unit 110 is shown. The
  • Receiving beam 109 is directed onto detector unit 204 by means of optical element 203.
  • the optical element 203 can be designed as an optical lens.
  • the further individual beams 206-1 and 206-2 are also shown for the received beam 109.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a side view of a third exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100.
  • This LIDAR sensor 100 here is similar to the LIDAR sensor 100 shown in FIG. 1. Elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols.
  • the transmission unit of the LIDAR sensor 100 shown in FIG. 3 has exactly one light source 101.
  • the light source 101 is designed to output a first part of the primary light as at least one transmission beam 102-1 in a first sub-area 111-1 of the first angular area 111.
  • the transmission unit also has a partially transparent mirror 301.
  • a second part of the primary light emitted by the light source 101 is deflected onto a deflecting mirror 302 by means of the partially transparent mirror 301. This is illustrated by the marginal rays 303-1 and 303-2.
  • the second part of the primary light is output from the deflecting mirror 302 into the second partial area 111-2 of the first angular area 111.
  • the partially transparent mirror 301 and the second deflecting mirror 302 are thus designed to output a second part of the primary light output by the light source 101 into the second partial area 111-2 of the first angular area 111.
  • FIG. 4 shows an example of a side view of a fourth exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100.
  • the LIDAR sensor 100 from FIG. 4 essentially corresponds to the LIDAR sensor from FIG. 3.
  • elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 4 again shows a more detailed illustration than FIG. 3, in which individual beams of the first beam, the second beam and the received beam are also shown.
  • FIG. 4 shows a more detailed illustration than FIG. 3, in which individual beams of the first beam, the second beam and the received beam are also shown.
  • FIG. 4 shows an example of a side view of a fourth exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100. 4.
  • FIG. 5 shows, by way of example, a top view of an exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100. Only one light source 101, as in the exemplary embodiments from FIGS. 4 and 5, is shown by way of example. The top view shown here, however, also corresponds to a top view of the exemplary embodiments of the LIDAR sensor 100 according to FIGS. 1 and 2. Instead of the light source 101 shown in FIG. 5, a first light source 101-1 would be seen, for example. The light source 101-2 would then be arranged in the plane of the drawing behind the light source 101-1 and thus covered by it.
  • the LIDAR sensor 100 in Figure 5 also has the first two
  • the LIDAR sensors 100 from FIGS. 1 to 4 can optionally have such a first deflecting mirror; it is not shown in FIGS. 1 to 4.
  • the first deflecting mirrors 501 and 502 differ from the second deflecting mirror 302 of the transmitting unit shown in FIGS. 3 and 4.
  • the first deflection mirror 501 is designed for Deflection of primary light emitted by the transmission unit onto the deflection unit 105.
  • the deflection unit 105 is designed to deflect the incident primary light into a second angular range 505 of the field of view.
  • the impinging primary light can be deflected into different subregions of the second angular region 505.
  • the sub-areas 503, 504 are identified by way of example.
  • the other first deflection mirror 502 is designed to deflect secondary light incident on deflection unit 105 onto the at least one detector unit of receiving unit 110
  • Deflecting mirrors 501 and 502 a beam path of the primary light and a beam path of the secondary light can be brought into one axis.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a method 600 according to the invention for controlling a LIDAR sensor for optical detection of a
  • the method 600 starts in step 601. In step 602,
  • the first angular range is extended in a plane arranged parallel to an axis of rotation of a deflection unit that is rotatable and / or pivotable about the axis of rotation.
  • the primary light is emitted as a first bundle of transmitted rays with two edge rays and as at least one second bundle of transmitted rays with two edge rays in at least two partial areas of the first angular range by means of the transmitter unit.
  • the first bundle of transmitted rays is output in such a way that the first marginal ray of the first
  • Deflector strikes; and wherein at least one second transmission beam is output in such a way that the first marginal beam of the second
  • step 603 primary light impinging on the deflection unit is deflected into a second angular range of the field of view by means of the deflection unit that can be rotated and / or pivoted about the axis of rotation.
  • step 604
  • the first transmission beam bundle is output by means of the transmission unit in such a way that the second edge beam of the first transmission beam bundle strikes a central area of the surface of the deflection unit; and wherein the at least one second transmission beam is output in such a way that the second marginal beam of this second
  • Emission beam impinges on a central area of the surface of the deflection unit.

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Abstract

A LIDAR sensor (100) for optically detecting a field of view, comprising a transmitter unit with at least one light source (101, 101-1, 101-2) for generating and outputting primary light into a first angular range (111) of the field of view; a deflection unit (105), which is rotatable and/or swivelable about an axis of rotation (106), for deflecting primary light incident on the deflection unit (105) into a second angular range (505) of the field of view; and a receiver unit (110) with at least one detector unit (204) for receiving secondary light, which was reflected and/or scattered by an object in the field of view; wherein the first angular range (111) extends in a plane disposed parallel to the axis of rotation (106) of the deflection unit (105); and wherein the transmitter unit is embodied to output the primary light as a first transmission beam (102-1) with two marginal rays (103-1, 103-2) and as at least one second transmission beam (102-2) with two marginal rays (104-1, 104-2) into at least two portions (111-1, 111-2) of the first angular range (111); and wherein the transmitter unit is furthermore embodied to output the first transmission beam (102-1) in such a way that the first marginal ray (103-1) of the first transmission beam (102-1) is incident on a first edge region (112-1) of a surface of the deflection unit (105); and to output at least one second transmission beam (102-2) in such a way that the first marginal ray (104-1) of this second transmission beam (102-2) is incident on a second edge region (112-2) of the surface of the deflection region (105) lying opposite the first edge region.

Description

Beschreibung description
Titel title
LIDAR-Sensor zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes und Verfahren zur LIDAR sensor for optical detection of a field of view and method for
Ansteuerung eines LIDAR-Sensors Control of a LIDAR sensor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen LIDAR-Sensor zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes und ein Verfahren zur Ansteuerung eines LIDAR-Sensors. The present invention relates to a LIDAR sensor for optically detecting a field of view and a method for controlling a LIDAR sensor.
Stand der Technik State of the art
LIDAR-Sensoren werden unter anderem in Fahrerassistenzsystemen für Kraftfahrzeuge zur Erfassung des Verkehrsumfelds eingesetzt, beispielsweise zur Ortung von vorausfahrenden Fahrzeugen oder anderen LIDAR sensors are used, among other things, in driver assistance systems for motor vehicles to record the traffic environment, for example to locate vehicles in front or others
Hindernissen/Objekten. Obstacles / objects.
Bekannte LIDAR-Sensoren verwenden häufig eine rotierbare und/oder schwenkbare Ablenkeinheit, wie beispielsweise einen Spiegel, um Known LIDAR sensors often use a rotatable and / or pivotable deflection unit, such as a mirror, to
ausgegebenes Primärlicht und empfangenes Sekundärlicht in einer Dimension abzulenken. Hierbei kann die Ausdehnung des Sichtfeldes in einem to deflect output primary light and received secondary light in one dimension. Here, the expansion of the field of view in one
Winkelbereich beispielsweise durch eine Scanrichtung eines rotierbaren Spiegels vorgegeben sein. Ist der LIDAR-Sensor in oder an einem Kraftfahrzeug angeordnet, kann beispielsweise der Winkelbereich im Azimut durch die Angular range can be predetermined, for example, by a scanning direction of a rotatable mirror. If the LIDAR sensor is arranged in or on a motor vehicle, the angular range in azimuth can, for example, be determined by the
Scanrichtung des rotierbaren Spiegels vorgegeben sein. Die Ausdehnung des Sichtfeldes in einem zum diesem Winkelbereich orthogonalen Winkelbereich, beispielsweise dem Winkelbereich in Evaluation, kann aufgrund der Größe eines Gehäuses des LIDAR-Sensors, der Spiegelgröße und/oder der Größe des Strahldurchmessers des Primärlicht vorgegeben sein. Scan direction of the rotatable mirror be specified. The extension of the field of view in an angle range orthogonal to this angle range, for example the angle range under evaluation, can be specified based on the size of a housing of the LIDAR sensor, the mirror size and / or the size of the beam diameter of the primary light.
Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung geht aus von einem LIDAR-Sensor zur optischen Disclosure of the invention The present invention is based on a LIDAR sensor for optical
Erfassung eines Sichtfeldes aufweisend eine Sendeeinheit mit wenigstens einer Lichtquelle zum Erzeugen und Ausgeben von Primärlicht in einen ersten Detection of a field of view having a transmission unit with at least one light source for generating and outputting primary light in a first one
Winkelbereich des Sichtfeldes; eine um eine Rotationsachse rotierbare und/oder schwenkbare Ablenkeinheit zur Ablenkung von auf die Ablenkeinheit Angular range of the field of view; a deflection unit rotatable and / or pivotable about an axis of rotation for deflecting onto the deflection unit
auftreffendem Primärlicht in einen zweiten Winkelbereich des Sichtfeldes; und eine Empfangseinheit mit wenigstens einer Detektoreinheit zum Empfangen von Sekundärlicht, das im Sichtfeld von einem Objekt reflektiert und/oder gestreut wurde. Hierbei ist der erste Winkelbereich in einer parallel zur Rotationsachse der Ablenkeinheit angeordneten Ebene ausgedehnt. Die Sendeeinheit ist dazu ausgebildet, das Primärlicht als ein erstes Sendestrahlenbündel mit zwei incident primary light in a second angular range of the field of view; and a receiving unit with at least one detector unit for receiving secondary light that has been reflected and / or scattered in the field of view by an object. Here, the first angular range is extended in a plane arranged parallel to the axis of rotation of the deflection unit. The transmission unit is designed to send the primary light as a first transmission beam with two
Randstrahlen und als wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel mit zwei Randstrahlen in wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs auszugeben. Die Sendeeinheit ist weiterhin dazu ausgebildet, das erste Edge rays and output as at least one second bundle of transmitted rays with two edge rays in at least two partial areas of the first angular range. The transmission unit is also designed to send the first
Sendestrahlenbündel derart auszugeben, dass der erste Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels auf einen ersten Randbereich einer Fläche der To output transmission beam bundles in such a way that the first edge beam of the first transmission beam bundle is incident on a first edge region of a surface of the
Ablenkeinheit auftritt; und wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel derart auszugeben, dass der erste Randstrahl dieses zweiten Sendestrahlenbündels auf einen zweiten, dem ersten Randbereich gegenüberliegenden Randbereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft. Deflection unit occurs; and to output at least one second bundle of transmitted rays in such a way that the first edge ray of this second bundle of transmitted rays impinges on a second edge region of the surface of the deflection unit opposite the first edge region.
Mittels eines LIDAR-Sensors kann ein Abstand zwischen dem LIDAR-Sensor und einem Objekt im Sichtfeld des LIDAR-Sensors auf der Basis einer Signallaufzeit (Time of Flight, TOF) direkt oder indirekt bestimmt werden. Mittels eines LIDAR- Sensors kann ein Abstand zwischen dem LIDAR-Sensor und einem Objekt im Sichtfeld des LIDAR-Sensors z.B. auf der Basis eines frequenzmodulierten By means of a LIDAR sensor, a distance between the LIDAR sensor and an object in the field of view of the LIDAR sensor can be determined directly or indirectly on the basis of a signal transit time (time of flight, TOF). By means of a LIDAR sensor, a distance between the LIDAR sensor and an object in the field of view of the LIDAR sensor, e.g. on the basis of a frequency-modulated
Dauerstrich-Signals (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) bestimmt werden. Continuous wave signals (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) can be determined.
Die Lichtquelle der Sendeeinheit kann als wenigstens eine Lasereinheit ausgebildet sein. Das Sichtfeld des LIDAR-Sensors kann mittels des ausgegebenen Primärlichts abgetastet werden. Die Ausdehnung des Sichtfelds kann hierbei durch den ersten Winkelbereich und den zweiten Winkelbereich, sowie durch die Reichweite des Primärlichts vorgegeben sein. Das Primärlicht kann in unterschiedliche Abtastwinkel des Sichtfeldes ausgegeben und wieder empfangen werden. Aus diesen The light source of the transmission unit can be designed as at least one laser unit. The field of view of the LIDAR sensor can be scanned using the primary light output. The extent of the field of view can be predetermined by the first angular range and the second angular range, as well as by the range of the primary light. The primary light can be emitted and received again in different scanning angles of the field of view. From these
winkelabhängigen Einzelmessungen kann anschließend ein Umgebungsbild abgeleitet werden. Das Aussenden des Primärlichts in unterschiedliche Abtastwinkel des zweiten Winkelbereichs erfolgt mittels der rotierbaren und/oder schwenkbaren Ablenkeinheit. Angle-dependent individual measurements can then take an image of the surroundings be derived. The primary light is emitted in different scanning angles of the second angular range by means of the rotatable and / or pivotable deflection unit.
Der LIDAR-Sensor weist optional wenigstens eine Auswerteeinheit auf. Mittels der Auswerteeinheit kann das empfangene Sekundärlicht ausgewertet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann beispielsweise für eine Fahrerassistenzfunktion eines Fahrzeugs verwendet werden. Das Ergebnis der Auswertung kann The LIDAR sensor optionally has at least one evaluation unit. The secondary light received can be evaluated by means of the evaluation unit. The result of the evaluation can be used, for example, for a driver assistance function of a vehicle. The result of the evaluation can
beispielsweise für eine Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs verwendet werden. Der LIDAR-Sensor kann insbesondere für die Verwendung in einem wenigstens teilweise autonom fahrenden Fahrzeug ausgebildet sein. Mit dem LIDAR-Sensor kann teilautonomes oder autonomes Fahren von Fahrzeugen auf Autobahnen und/oder im Stadtverkehr realisiert werden. can be used, for example, to control an autonomously driving vehicle. The LIDAR sensor can in particular be designed for use in an at least partially autonomous vehicle. With the LIDAR sensor, semi-autonomous or autonomous driving of vehicles on motorways and / or in city traffic can be realized.
Die Ablenkeinheit kann ein um eine Rotationsachse rotierbarer und/oder The deflection unit can be rotatable about an axis of rotation and / or
schwenkbarer Spiegel sein. Die Ablenkeinheit kann als ein dreidimensionaler Körper ausgebildet sein. Die Fläche der Ablenkeinheit, auf die das erste be swiveling mirror. The deflection unit can be designed as a three-dimensional body. The area of the deflector on which the first
Sendestrahlenbündel trifft, kann als eine Seitenfläche der Ablenkeinheit Transmitting beam strikes can be used as a side surface of the deflection unit
ausgebildet sein. Die Fläche der Ablenkeinheit, auf die das zweite be trained. The area of the deflector onto which the second
Sendestrahlenbündel trifft, kann als eine Seitenfläche der Ablenkeinheit Transmitting beam strikes can be used as a side surface of the deflection unit
ausgebildet sein. Der erste Randbereich der Fläche der Ablenkeinheit kann der erste Randbereich einer Seitenfläche der Ablenkeinheit sein. Der erste be trained. The first edge region of the surface of the deflection unit can be the first edge region of a side surface of the deflection unit. The first
Randbereich kann beispielsweise in dem Bereich der Fläche angeordnet sein, der in der Nähe zu einer Deckfläche der Ablenkeinheit angeordnet ist. Der zweite Randbereich der Fläche der Ablenkeinheit kann der zweite Randbereich einer Seitenfläche der Ablenkeinheit sein. Der zweite Randbereich kann beispielsweise in dem Bereich der Fläche angeordnet sein, der in der Nähe zu einer The edge region can be arranged, for example, in the region of the surface which is arranged in the vicinity of a top surface of the deflection unit. The second edge region of the surface of the deflection unit can be the second edge region of a side surface of the deflection unit. The second edge region can be arranged, for example, in the region of the surface that is in the vicinity of a
Grundfläche der Ablenkeinheit angeordnet ist. The base of the deflection unit is arranged.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Sichtfeld des LIDAR-Sensors vergrößert werden kann. Es kann insbesondere das Sichtfeld entlang des ersten Winkelbereichs vergrößert werden. Dadurch, dass der erste Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels auf einen ersten Randbereich einer Fläche der Ablenkeinheit auftritt und der erste Randstrahl des zweiten The advantage of the invention is that the field of view of the LIDAR sensor can be enlarged. In particular, the field of view can be enlarged along the first angular range. In that the first marginal ray of the first transmitted beam occurs on a first marginal area of a surface of the deflection unit and the first marginal ray of the second
Sendestrahlenbündels auf einen zweiten, dem ersten Randbereich Transmission beam on a second, the first edge area
gegenüberliegenden Randbereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft, kann eine Vignettierung verringert oder vermieden werden. Eine Vignettierung ist hierbei als eine Abschattung von ausgegebenem Primärlicht und/oder empfangenem Sekundärlicht durch einen Rand eines Gehäuses des LIDAR- Sensors zu verstehen. Das erzeugte Primärlicht kann in den ersten opposite edge region of the surface of the deflection unit impinges, can vignetting can be reduced or avoided. Vignetting is to be understood here as a shadowing of primary light output and / or secondary light received by an edge of a housing of the LIDAR sensor. The generated primary light can be used in the first
Winkelbereich über eine gesamte Länge eines Austrittfensters des LIDAR- Sensors ausgegeben werden. Der Strahldurchmesser des erzeugten Primärlichts kann auf die gesamte Länge des Austrittfensters vergrößert werden. Es geht kaum bis kein erzeugtes Primärlicht beim Ausgeben in den ersten Winkelbereich am Rand des Gehäuses verloren. Insbesondere kann die Augensicherheit des LIDAR-Sensors in einem mittleren Bereich des ersten Winkelbereich des Sichtfeldes verbessert werden. Es kann Primärlicht in einen mittleren Bereich des ersten Winkelbereichs des Sichtfeldes mit erhöhter Leistung ausgegeben werden und dadurch die Reichweite erhöht werden. Angular range can be output over the entire length of an exit window of the LIDAR sensor. The beam diameter of the primary light generated can be enlarged to the entire length of the exit window. Hardly or no primary light generated is lost when it is output in the first angular range at the edge of the housing. In particular, the eye safety of the LIDAR sensor can be improved in a central region of the first angular region of the field of view. Primary light can be emitted in a central area of the first angular area of the field of view with increased power, thereby increasing the range.
Eine Reichweite des Primärlichts für die wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs kann insbesondere jeweils separat einstellbar sein. A range of the primary light for the at least two partial areas of the first angular range can in particular be separately adjustable in each case.
Es kann das Bauvolumen des LIDAR-Sensors reduziert werden. Dies kann durch eine Vergrößerung des Strahldurchmessers des ausgegebenen Primärlichts bei gleichzeitiger Erhöhung der ausgesendeten Leistung des Primärlicht realisiert werden. The construction volume of the LIDAR sensor can be reduced. This can be achieved by increasing the beam diameter of the primary light emitted while increasing the primary light emitted power.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sendeeinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, das erste Sendestrahlenbündel derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl des ersten In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the transmission unit is furthermore designed to output the first transmission beam bundle in such a way that the second marginal beam of the first
Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft; und dass wenigstens eine zweite Sendestrahlenbündel derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl dieses zweiten Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft. The transmitted beam impinges on a central area of the surface of the deflection unit; and to output at least one second bundle of transmitted rays in such a way that the second marginal ray of this second bundle of transmitted rays impinges on a central region of the surface of the deflection unit.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass das erzeugte Primärlicht in den ersten Winkelbereich über eine gesamte Länge eines Austrittfensters des LIDAR-Sensors ausgegeben werden kann. Der Strahldurchmesser des erzeugten Primärlichts kann auf die gesamte Länge des Austrittfensters vergrößert sein. Das Primärlicht kann in Form einer Linie ausgegeben werden. Diese Linie kann derart ausgebildet sein, dass sie sich über eine gesamte Länge eines Austrittfensters des LIDAR-Sensors erstreckt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels und der erste Randstrahl des zweiten Sendestrahlenbündels orthogonal zur Rotationsachse auf die Fläche der Ablenkeinheit treffen. The advantage of this embodiment is that the generated primary light can be output in the first angular range over an entire length of an exit window of the LIDAR sensor. The beam diameter of the primary light generated can be enlarged over the entire length of the exit window. The primary light can be output in the form of a line. This line can be designed in such a way that it extends over the entire length of an exit window of the LIDAR sensor. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the first marginal beam of the first bundle of transmitted beams and the first marginal beam of the second bundle of transmitted beams strike the surface of the deflection unit orthogonally to the axis of rotation.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine Vignettierung noch zuverlässiger vermieden werden kann. Es geht kein erzeugtes Primärlicht beim Ausgeben in den ersten Winkelbereich am Rand des Gehäuses verloren. The advantage of this embodiment is that vignetting can be avoided even more reliably. No primary light generated is lost when it is output in the first angular range at the edge of the housing.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der LIDAR-Sensor weiterhin wenigstens einen ersten Umlenkspiegel zur Umlenkung von von der Sendeeinheit ausgesendeten Primärlicht auf die Ablenkeinheit und/oder zur Umlenkung von auf die Ablenkeinheit auftreffendem Sekundärlicht auf die wenigstens eine Detektoreinheit aufweist. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the LIDAR sensor furthermore has at least one first deflection mirror for deflecting primary light emitted by the transmitter unit onto the deflection unit and / or for deflecting secondary light incident on the deflection unit onto the at least one detector unit.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass ein Strahlengang des Primärlichts und ein Strahlengang des Sekundärlichts in eine Achse gebracht werden können. Hierdurch kann die Größe der Ablenkeinheit verringert werden. The advantage of this configuration is that a beam path of the primary light and a beam path of the secondary light can be brought into one axis. This can reduce the size of the deflection unit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Lichtquelle dazu ausgebildet ist, einen ersten Teil des In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the at least one light source is designed to provide a first part of the
Primärlicht als wenigstens ein Sendestrahlenbündel in einen ersten Teilbereich des ersten Winkelbereich auszugeben; und wobei die Sendeeinheit weiterhin wenigstens einen teildurchlässigen Spiegel und wenigstens einen zweiten Umlenkspiegel aufweist; und wobei der teildurchlässige Spiegel und der zweite Umlenkspiegel dazu ausgebildet sind, wenigstens einen zweiten Teil des von der Lichtquelle ausgegebenen Primärlichts in wenigstens einen zweiten Teilbereich des ersten Winkelbereichs auszugeben. To output primary light as at least one transmission beam in a first partial area of the first angular range; and wherein the transmitting unit furthermore has at least one partially transparent mirror and at least one second deflecting mirror; and wherein the partially transparent mirror and the second deflecting mirror are designed to output at least a second part of the primary light output by the light source in at least a second partial region of the first angular region.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine Lichtquelle ausreichend ist zur Aussendung der wenigstens zwei Sendestrahlenbündel in die wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs. Dadurch kann der LIDAR-Sensor kostengünstiger realisiert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sendeeinheit wenigstens zwei Lichtquellen aufweist. Die wenigstens zwei Lichtquellen können hierbei beispielsweise als Laserbarren ausgebildet sein. The advantage of this embodiment is that one light source is sufficient to emit the at least two bundles of transmitted beams into the at least two partial areas of the first angular range. This allows the LIDAR sensor to be implemented more cost-effectively. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the transmission unit has at least two light sources. The at least two light sources can be designed as laser bars, for example.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass zusätzliche optische Elemente wie beispielsweise ein teildurchlässiger Spiegel oder ein zweiter Umlenkspiegel vermieden werden können. Das Bauvolumen des LIDAR-Sensors kann reduziert werden. The advantage of this configuration is that additional optical elements such as a partially transparent mirror or a second deflecting mirror can be avoided. The construction volume of the LIDAR sensor can be reduced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Anzahl der Lichtquellen der Sendeeinheit einer Anzahl der Teilbereiche des ersten Winkelbereichs entspricht. Die Lichtquellen können hierbei beispielsweise als Laserbarren ausgebildet sein. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that a number of the light sources of the transmitting unit corresponds to a number of the partial areas of the first angular range. The light sources can be designed as laser bars, for example.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine Spannung an den Lichtquellen jeweils um einen Faktor reduziert werden kann, der der Anzahl der Lichtquellen entspricht. Dadurch kann ein Leistungsverbrauch der Lichtquellen in Summe um diesen Faktor reduziert werden. Alternativ kann unter Beibehaltung des Leistungsverbrauchs eine Summenleistung der Lichtquellen um einen ersten vorgegebenen Faktor erhöht werden. Dieser erste vorgegebene Faktor kann sich aus der Quadratwurzel aus der Anzahl der Lichtquellen ergeben. Dies kann zu einer Erhöhung der Reichweite des Primärlichts um einen zweiten vorgegebenen Faktor führen. Der zweite vorgegebene Faktor kann sich aus der Quadratwurzel aus der Quadratwurzel aus der Anzahl der Lichtquellen ergeben. The advantage of this configuration is that a voltage at the light sources can be reduced by a factor that corresponds to the number of light sources. As a result, the power consumption of the light sources can be reduced by this factor in total. Alternatively, while maintaining the power consumption, a total power of the light sources can be increased by a first predetermined factor. This first predetermined factor can result from the square root of the number of light sources. This can lead to an increase in the range of the primary light by a second predetermined factor. The second predetermined factor can result from the square root of the square root of the number of light sources.
Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Ansteuerung eines LIDAR-Sensors zur optischen Erfassung eines Sichtfelds. Das Verfahren weist die Schritte des Erzeugens und Ausgebens von Primärlicht in einen ersten Winkelbereich des Sichtfelds mittels einer Sendeeinheit; der Ablenkung mittels einer um eine Rotationsachse rotierbaren und/oder schwenkbaren Ablenkeinheit von auf die Ablenkeinheit auftreffendem Primärlicht in einen zweiten The invention is also based on a method for controlling a LIDAR sensor for optical detection of a field of view. The method has the steps of generating and emitting primary light in a first angular range of the field of view by means of a transmission unit; the deflection by means of a deflection unit rotatable and / or pivotable about an axis of rotation of primary light incident on the deflection unit into a second
Winkelbereich des Sichtfeldes; und des Empfangens von Sekundärlicht, das im Sichtfeld von einem Objekt reflektiert und/oder gestreut wurde mittels einer Empfangseinheit auf. Hierbei ist der erste Winkelbereich in einer parallel zur Rotationsachse der Ablenkeinheit angeordneten Ebene ausgedehnt. Das Primärlicht wird als ein erstes Sendestrahlenbündel mit zwei Randstrahlen und als wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel mit zwei Randstrahlen in wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs mittels der Sendeeinheit ausgegeben. Mittels der Sendeeinheit wird das erste Sendestrahlenbündel derart ausgegeben, dass der erste Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels auf einen ersten Randbereich einer Fläche der Ablenkeinheit auftrifft; und wobei wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der erste Randstrahl dieses zweiten Sendestrahlenbündels auf einen zweiten, dem ersten Randbereich gegenüberliegenden Randbereich der Fläche der Angular range of the field of view; and receiving secondary light that has been reflected and / or scattered in the field of view by an object by means of a receiving unit. Here, the first angular range is extended in a plane arranged parallel to the axis of rotation of the deflection unit. The Primary light is emitted as a first bundle of transmitted rays with two edge rays and as at least one second bundle of transmitted rays with two edge rays in at least two partial areas of the first angular range by means of the transmitter unit. The first bundle of transmitted rays is output by means of the transmitting unit in such a way that the first marginal ray of the first bundle of transmitted rays impinges on a first edge region of a surface of the deflection unit; and wherein at least one second bundle of transmitted rays is output in such a way that the first edge beam of this second bundle of transmitted rays hits a second edge region of the surface of the surface opposite the first edge region
Ablenkeinheit auftrifft. Deflection unit hits.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Sendeeinheit weiterhin das erste Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der zweite Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft; und wobei das In an advantageous embodiment of the invention it is provided that by means of the transmission unit the first transmission beam is output in such a way that the second edge beam of the first transmission beam impinges on a central area of the surface of the deflection unit; and where that
wenigstens eine zweite Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der zweite Randstrahl dieses zweiten Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft. at least one second bundle of transmitted rays is output in such a way that the second marginal ray of this second bundle of transmitted rays impinges on a central region of the surface of the deflection unit.
Zeichnungen drawings
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen: In the following, exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Identical reference symbols in the figures denote identical or identically acting elements. Show it:
Figur 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Figure 1 is a side view of a first embodiment of a
LIDAR-Sensors; Lidar sensors;
Figur 2 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Figure 2 is a side view of a second embodiment of a
LIDAR-Sensors; Lidar sensors;
Figur 3 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Figure 3 is a side view of a third embodiment of a
LIDAR-Sensors; Lidar sensors;
Figur 4 eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Figure 4 is a side view of a fourth embodiment of a
LIDAR-Sensors; Lidar sensors;
Figur 5 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines LIDAR- Figure 5 is a plan view of an embodiment of a LIDAR
Sensors; Figur 6 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Sensors; Figure 6 shows an embodiment of a method according to the invention.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele eines LIDAR- Sensors 100. Hierbei zeigen die Figuren 1 bis 4 exemplarisch die Ausgabe von jeweils zwei Sendestrahlenbündeln in jeweils zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs. Es können jedoch auch mehr als zwei Sendestrahlenbündel in mehr als zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs ausgegeben werden. Des Weiteren zeigen die Figuren 1 bis 5 zum besseren Verständnis der Erfindung jeweils einen auseinandergefalteten Strahlengang, der in eine Ebene gebracht wurde. FIGS. 1 to 4 show different exemplary embodiments of a LIDAR sensor 100. Here, FIGS. 1 to 4 show, by way of example, the output of two bundles of transmitted beams in each case in two partial areas of the first angular range. However, more than two bundles of transmitted beams can also be output in more than two partial areas of the first angular range. Furthermore, for a better understanding of the invention, FIGS. 1 to 5 each show an unfolded beam path which has been brought into a plane.
Figur 1 zeigt beispielhaft eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines LIDAR-Sensors 100 zur optischen Erfassung eines Sichtfelds. Der LIDAR- Sensor 100 weist eine Sendeeinheit mit den Lichtquellen 101-1 und 101-2 zum Erzeugen und Ausgeben von Primärlicht in einen ersten Winkelbereich 111 des Sichtfeldes auf. Der LIDAR-Sensor 100 weist weiterhin eine um eine FIG. 1 shows, by way of example, a side view of a first exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100 for optical detection of a field of view. The LIDAR sensor 100 has a transmission unit with the light sources 101-1 and 101-2 for generating and outputting primary light in a first angular region 111 of the field of view. The lidar sensor 100 also has one by one
Rotationsachse 106 rotierbare und/oder schwenkbare Ablenkeinheit 105 zur Ablenkung von auf die Ablenkeinheit 105 auftreffendem Primärlicht in einen zweiten Winkelbereich des Sichtfeldes des LI DAR Sensors 100 auf. Der erste Winkelbereich 111 ist in einer parallel zur Rotationsachse 106 der Ablenkeinheit 105 angeordneten Ebene ausgedehnt. Axis of rotation 106 rotatable and / or pivotable deflection unit 105 for deflecting primary light incident on deflection unit 105 into a second angular range of the field of view of LI DAR sensor 100. The first angular range 111 is extended in a plane arranged parallel to the axis of rotation 106 of the deflection unit 105.
Die Lichtquelle 101-1 erzeugt Primärlicht und gibt dieses als ein erstes The light source 101-1 generates primary light and outputs it as a first
Sendestrahlenbündel 102-1 in einen ersten Teilbereich 111-1 des ersten Winkelbereichs 111 aus. Das erste Sendestrahlenbündel 102-1 weist die zwei Randstrahlen 103-1 und 103-2 auf. Die Sendeeinheit ist dazu ausgebildet, das erste Sendestrahlenbündel 102-1 derart auszugeben, dass der erste Randstrahl 103-1 des ersten Sendestrahlenbündels 102-1 auf einen ersten Randbereich 112-1 einer Fläche einer Ablenkeinheit 105 auftrifft. Die Lichtquelle 101-1 ist dazu ausgebildet, das erste Sendestrahlenbündel 102-1 derart auszugeben, dass der erste Randstrahl 103-1 des ersten Sendestrahlenbündels 102-1 auf einen ersten Randbereich 112-1 einer Fläche einer Ablenkeinheit 105 auftrifft. Wie in Figur 1 gezeigt, trifft der erste Randstrahl 103-1 des ersten Transmission beam 102-1 into a first sub-area 111-1 of the first angular area 111. The first transmission beam 102-1 has the two edge beams 103-1 and 103-2. The transmission unit is designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the first edge beam 103-1 of the first transmission beam 102-1 impinges on a first edge region 112-1 of a surface of a deflection unit 105. The light source 101-1 is designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the first edge beam 103-1 of the first transmission beam 102-1 strikes a first edge area 112-1 of a surface of a deflection unit 105. As shown in Figure 1, the first marginal ray 103-1 hits the first
Sendestrahlenbündels 102-1 insbesondere orthogonal zur Rotationsachse 106 auf die Fläche der Ablenkeinheit 105. Die Sendeeinheit ist weiterhin dazu ausgebildet, das erste Sendestrahlenbündel 102-1 derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl 103-2 des ersten Sendestrahlenbündels 102-1 auf einen mittleren Bereich 113 der Fläche der Ablenkeinheit 105 auftrifft. Die LichtquelleTransmission beam 102-1, in particular orthogonal to the axis of rotation 106, onto the surface of the deflection unit 105. The transmission unit is also designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the second marginal ray 103-2 of the first transmission beam 102-1 impinges on a central region 113 of the surface of deflection unit 105. The light source
101-1 ist weiterhin dazu ausgebildet, das erste Sendestrahlenbündel 102-1 derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl 103-2 des ersten 101-1 is also designed to output the first transmission beam 102-1 in such a way that the second marginal beam 103-2 of the first
Sendestrahlenbündels 102-1 auf einen mittleren Bereich 113 der Fläche der Ablenkeinheit 105 auftrifft. Der zweite Randstrahl 103-2 trifft hierbei insbesondere unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Rotationsachse 106 auf die Ablenkeinheit 105 auf. Transmit beam 102-1 impinges on a central region 113 of the surface of the deflection unit 105. The second marginal ray 103-2 impinges on the deflection unit 105 in particular at an angle different from 90 ° to the axis of rotation 106.
Die Lichtquelle 101-2 erzeugt Primärlicht und gibt dieses als ein zweites The light source 101-2 generates primary light and emits it as a second
Sendestrahlenbündel 102-2 in einen zweiten Teilbereich 111-2 des ersten Winkelbereichs 111 aus. Das zweite Sendestrahlenbündel 102-2 weist die zwei Randstrahlen 104-1 und 104-2 auf. Die Sendeeinheit ist dazu ausgebildet, das zweite Sendestrahlenbündel 102-2 derart auszugeben, dass der erste Randstrahl 104-1 des zweiten Sendestrahlenbündels 102-2 auf einen zweiten Randbereich 112-2 einer Fläche einer Ablenkeinheit 105 auftrifft. Der zweite Randbereich 112- 2 ist hierbei auf der Fläche der Ablenkeinheit 105 dem ersten Randbereich 112-1 gegenüberliegend. Die Lichtquelle 101-2 ist dazu ausgebildet, das zweite Transmission beam 102-2 into a second sub-area 111-2 of the first angular area 111. The second transmission beam 102-2 has the two edge beams 104-1 and 104-2. The transmission unit is designed to output the second transmission beam 102-2 in such a way that the first edge beam 104-1 of the second transmission beam 102-2 impinges on a second edge region 112-2 of a surface of a deflection unit 105. The second edge area 112-2 is opposite the first edge area 112-1 on the surface of the deflection unit 105. The light source 101-2 is designed for the second
Sendestrahlenbündel 102-2 derart auszugeben, dass der erste Randstrahl 104-1 des zweiten Sendestrahlenbündels 102-2 auf einen zweiten Randbereich 112-2 einer Fläche einer Ablenkeinheit 105 auftrifft. Wie in Figur 1 gezeigt, trifft der erste Randstrahl 104-1 des zweiten Sendestrahlenbündels 102-2 insbesondere orthogonal zur Rotationsachse 106 auf die Fläche der Ablenkeinheit 105. Die Sendeeinheit ist weiterhin dazu ausgebildet, das zweite SendestrahlenbündelOutput beam bundles 102-2 in such a way that the first marginal beam 104-1 of the second beam bundle 102-2 strikes a second marginal area 112-2 of a surface of a deflection unit 105. As shown in FIG. 1, the first marginal ray 104-1 of the second transmission beam 102-2 hits the surface of the deflection unit 105, in particular orthogonally to the axis of rotation 106. The transmission unit is also designed to handle the second transmission beam
102-2 derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl 104-2 des zweiten 102-2 output such that the second marginal ray 104-2 of the second
Sendestrahlenbündels 102-2 auf einen mittleren Bereich 113 der Fläche der Ablenkeinheit 105 auftrifft. Die Lichtquelle 101-2 ist weiterhin dazu ausgebildet, das zweite Sendestrahlenbündel 102-2 derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl 104-2 des zweiten Sendestrahlenbündels 102-2 auf einen mittleren Bereich 113 der Fläche der Ablenkeinheit 105 auftrifft. Der zweite Randstrahl 104-2 trifft hierbei insbesondere unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Rotationsachse 106 auf die Ablenkeinheit 105 auf. Transmitting beam 102-2 impinges on a central region 113 of the surface of the deflection unit 105. The light source 101-2 is also designed to output the second transmission beam 102-2 in such a way that the second edge beam 104-2 of the second transmission beam 102-2 impinges on a central region 113 of the surface of the deflection unit 105. The second marginal ray 104 - 2 in this case strikes the deflection unit 105 in particular at an angle different from 90 ° to the axis of rotation 106.
Die Anzahl der Lichtquellen des in Figur 1 gezeigten LIDAR-Sensors 100 beträgt zwei. Dies entspricht der Anzahl der Teilbereiche (111-1 und 111-2) des ersten Winkelbereichs 111, welche ebenso zwei beträgt. Es können jedoch auch mehr als zwei Sendestrahlenbündel in mehr als zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs ausgegeben werden. Hierfür kann der LIDAR-Sensor 100 beispielsweise eine oder mehrere weitere Lichtquellen aufweisen. Eine solche weitere Lichtquelle kann zwischen der Lichtquelle 101-1 und 101-2 angeordnet sein. Die Randstrahlen des von einer weiteren Lichtquelle ausgegebenen Lichtstrahlenbündels können in diesem Fall unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Rotationsachse 106 auf die Ablenkeinheit 105 auftreffen. The number of light sources of the LIDAR sensor 100 shown in FIG. 1 is two. This corresponds to the number of partial areas (111-1 and 111-2) of the first angular area 111, which is also two. However, there can also be more than two transmission beams in more than two partial areas of the first Angular range are output. For this purpose, the LIDAR sensor 100 can have one or more additional light sources, for example. Such a further light source can be arranged between the light source 101-1 and 101-2. The edge rays of the light beam emitted by a further light source can in this case impinge on the deflection unit 105 at an angle different from 90 ° to the axis of rotation 106.
Das erzeugte Primärlicht kann in den ersten Winkelbereich 111 über eine gesamte Länge eines Austrittfensters 107 des LIDAR-Sensors 100 ausgegeben werden. Das Austrittsfenster 107 ist in einem Gehäuse 114 angeordnet. Das erzeugte Primärlicht kann in Form einer Linie ausgegeben werden. The generated primary light can be output in the first angular region 111 over an entire length of an exit window 107 of the LIDAR sensor 100. The exit window 107 is arranged in a housing 114. The generated primary light can be output in the form of a line.
Das ausgegebene Primärlicht kann im Sichtfeld des LIDAR-Sensors 100 von einem Objekt reflektiert und/oder gestreut werden. Das reflektierte und/oder gestreute Primärlicht kann als Sekundärlicht von einer Empfangseinheit 110 des LIDAR-Sensors 100 empfangen werden. Die Empfangseinheit 110 ist zwischen den Lichtquellen 101-1 und 101-2 angeordnet. Die Empfangseinheit 110 weist hierbei wenigstens eine, in Figur 1 nicht gezeigte, Detektoreinheit auf. Das Sekundärlicht kann als ein Empfangsstrahlenbündel 109 empfangen werden. Das Empfangsstrahlenbündel 109 weist die Randstrahlen 108-1 und 108-2 auf. Die Empfangseinheit 110 ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie The primary light output can be reflected and / or scattered by an object in the field of view of the LIDAR sensor 100. The reflected and / or scattered primary light can be received as secondary light by a receiving unit 110 of the LIDAR sensor 100. The receiving unit 110 is arranged between the light sources 101-1 and 101-2. The receiving unit 110 has at least one detector unit, not shown in FIG. 1. The secondary light can be received as a received beam 109. The received beam 109 has the marginal rays 108-1 and 108-2. The receiving unit 110 is preferably designed such that it
Sekundärlicht aus dem gesamten ersten Winkelbereich 111 empfangen kann. Can receive secondary light from the entire first angular range 111.
Figur 2 zeigt beispielhaft eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines LIDAR-Sensors 100. Der LIDAR-Sensor 100 aus Figur 2 entspricht hierbei im Wesentlichen dem LIDAR-Sensor aus Figur 1. Entsprechend sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 2 zeigt jedoch eine detailliertere Darstellung, bei der auch Einzelstrahlen des ersten Strahlenbündels, des zweiten Strahlenbündels und des FIG. 2 shows an example of a side view of a second exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100. The LIDAR sensor 100 from FIG. 2 essentially corresponds to the LIDAR sensor from FIG. 1. Correspondingly, elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference numerals. However, FIG. 2 shows a more detailed representation in which individual beams of the first beam, the second beam and the
Empfangsstrahlenbündels gezeigt sind. So wird auch in Figur 2 von der Receiving beams are shown. So is also in Figure 2 of the
Lichtquelle 101-1 Primärlicht erzeugt und dieses als ein erstes Light source 101-1 generates primary light and this as a first
Sendestrahlenbündel 102-1 in einen ersten Teilbereich 111-1 des ersten Winkelbereichs 111 ausgegeben. Das Primärlicht durchläuft zunächst ein optisches Element 205-1. Das optische Element 205-1 kann als optische Linse ausgebildet sein. Das erste Sendestrahlenbündel 102-1 weist wiederrum den ersten Randstrahl 103-1, der Merkmale wie bei Figur 1 beschrieben aufweist. Das erste Sendestrahlenbündel 102-1 weist wiederrum den zweiten RandstrahlTransmission beam 102-1 is output in a first partial area 111-1 of the first angular area 111. The primary light first passes through an optical element 205-1. The optical element 205-1 can be designed as an optical lens. The first transmit beam 102-1 in turn has the first marginal beam 103-1, which has features as described in FIG. The first transmission beam 102-1 in turn has the second marginal beam
103-2 auf, der Merkmale wie bei Figur 1 beschrieben aufweist. Des Weiteren sind die Einzelstrahlen 201-1 und 201-2 des ersten Sendestrahlenbündels 102-1 dargestellt. Der Einzelstrahl 201-1 trifft insbesondere orthogonal zur 103-2, which has features as described for FIG. Furthermore, the individual beams 201-1 and 201-2 of the first transmission beam 102-1 are shown. The single beam 201-1 hits in particular orthogonally to
Rotationsachse 106 auf die Fläche der Ablenkeinheit 105. Der Einzelstrahl 201-2 trifft insbesondere unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Axis of rotation 106 on the surface of the deflection unit 105. The individual beam 201-2 hits in particular at an angle different from 90 °
Rotationsachse 106 auf die Ablenkeinheit 105 auf. Axis of rotation 106 on deflection unit 105.
Auch von der Lichtquelle 101-2 wird Primärlicht erzeugt und dieses als ein zweites Sendestrahlenbündel 102-2 in einen zweiten Teilbereich 111-2 des ersten Winkelbereichs 111 ausgegeben. Das Primärlicht durchläuft zunächst ein optisches Element 205-2. Das optische Element 205-2 kann als optische Linse ausgebildet sein. Das zweite Sendestrahlenbündel 102-2 weist wiederrum den ersten Randstrahl 104-1, der Merkmale wie bei Figur 1 beschrieben aufweist. Primary light is also generated by the light source 101-2 and this is output as a second transmitted beam 102-2 into a second partial area 111-2 of the first angular area 111. The primary light first passes through an optical element 205-2. The optical element 205-2 can be designed as an optical lens. The second transmission beam 102-2 in turn has the first marginal beam 104-1, which has features as described in FIG.
Das zweite Sendestrahlenbündel 102-2 weist wiederrum den zweiten RandstrahlThe second transmission beam 102-2 in turn has the second marginal beam
104-2 auf, der Merkmale wie bei Figur 1 beschrieben aufweist. Des Weiteren sind die Einzelstrahlen 202-1 und 202-2 des zweiten Sendestrahlenbündels 102- 2 dargestellt. Der Einzelstrahl 202-1 trifft insbesondere orthogonal zur 104-2, which has features as described for FIG. Furthermore, the individual beams 202-1 and 202-2 of the second transmission beam 102-2 are shown. The single beam 202-1 hits in particular orthogonally to
Rotationsachse 106 auf die Fläche der Ablenkeinheit 105. Der Einzelstrahl 202-2 trifft insbesondere unter einem von 90° verschiedenen Winkel zur Axis of rotation 106 on the surface of the deflection unit 105. The individual beam 202-2 hits in particular at an angle different from 90 °
Rotationsachse 106 auf die Ablenkeinheit 105 auf. Axis of rotation 106 on deflection unit 105.
Weiterhin ist die Empfangseinheit 110 detaillierter dargestellt. Es ist die Furthermore, the receiving unit 110 is shown in more detail. It is the
Detektoreinheit 204 der Empfangseinheit 110 gezeigt. Das Detector unit 204 of receiving unit 110 is shown. The
Empfangsstrahlenbündel 109 wird mittels des optischen Elements 203 auf die Detektoreinheit 204 gelenkt. Das optische Element 203 kann als optische Linse ausgebildet sein. Auch für das Empfangsstrahlenbündel 109 sind zusätzlich die weiteren Einzelstrahlen 206-1 und 206-2 dargestellt. Receiving beam 109 is directed onto detector unit 204 by means of optical element 203. The optical element 203 can be designed as an optical lens. The further individual beams 206-1 and 206-2 are also shown for the received beam 109.
Figur 3 zeigt beispielhaft eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines LIDAR-Sensors 100. Dieser LIDAR-Sensor 100 ähnelt hierbei dem in Figur 1 gezeigten LIDAR-Sensor 100. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Gegensatz zu dem LIDAR-Sensor 100 aus Figur 1 weist die Sendeeinheit des in Figur 3 gezeigten LIDAR-Sensors 100 genau eine Lichtquelle 101 auf. Die Lichtquelle 101 ist dazu ausgebildet, einen ersten Teil des Primärlichts als wenigstens ein Sendestrahlenbündel 102-1 in einen ersten Teilbereich 111-1 des ersten Winkelbereichs 111 auszugeben. Die Sendeeinheit weist weiterhin einen teildurchlässigen Spiegel 301 auf. Ein zweiter Teil des von der Lichtquelle 101 ausgegebenen Primärlichts wird mittels des teildurchlässigen Spiegels 301 auf einen Umlenkspiegel 302 umgelenkt. Dies ist durch die Randstrahlen 303-1 und 303-2 verdeutlicht. Von dem Umlenkspiegel 302 aus wird der zweite Teil des Primärlichts in den zweiten Teilbereich 111-2 des ersten Winkelbereichs 111 ausgegeben. Somit sind der teildurchlässige Spiegel 301 und der zweite Umlenkspiegel 302 dazu ausgebildet, einen zweiten Teil des von der Lichtquelle 101 ausgegebenen Primärlichts in den zweiten Teilbereich 111-2 des ersten Winkelbereichs 111 auszugeben. FIG. 3 shows, by way of example, a side view of a third exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100. This LIDAR sensor 100 here is similar to the LIDAR sensor 100 shown in FIG. 1. Elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols. In contrast to the LIDAR sensor 100 from FIG. 1, the transmission unit of the LIDAR sensor 100 shown in FIG. 3 has exactly one light source 101. The light source 101 is designed to output a first part of the primary light as at least one transmission beam 102-1 in a first sub-area 111-1 of the first angular area 111. The transmission unit also has a partially transparent mirror 301. A second part of the primary light emitted by the light source 101 is deflected onto a deflecting mirror 302 by means of the partially transparent mirror 301. This is illustrated by the marginal rays 303-1 and 303-2. The second part of the primary light is output from the deflecting mirror 302 into the second partial area 111-2 of the first angular area 111. The partially transparent mirror 301 and the second deflecting mirror 302 are thus designed to output a second part of the primary light output by the light source 101 into the second partial area 111-2 of the first angular area 111.
Figur 4 zeigt beispielhaft eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines LIDAR-Sensors 100. Der LIDAR-Sensor 100 aus Figur 4 entspricht hierbei im Wesentlichen dem LIDAR-Sensor aus Figur 3. Entsprechend sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 4 zeigt jedoch wieder eine detailliertere Darstellung als Figur 3, bei der auch Einzelstrahlen des ersten Strahlenbündels, des zweiten Strahlenbündels und des Empfangsstrahlenbündels gezeigt sind. Bezüglich der Erläuterung zu diesen Einzelstrahlen sowie der detaillierteren Darstellung der Empfangseinheit 110 sei auf die Erläuterungen zu Figur 2 verwiesen. Die dort beschriebenen Merkmale gelten analog für den LIDAR-Sensor 100 aus Figur 4. FIG. 4 shows an example of a side view of a fourth exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100. The LIDAR sensor 100 from FIG. 4 essentially corresponds to the LIDAR sensor from FIG. 3. Correspondingly, elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference numerals. However, FIG. 4 again shows a more detailed illustration than FIG. 3, in which individual beams of the first beam, the second beam and the received beam are also shown. With regard to the explanation of these individual beams and the more detailed illustration of the receiving unit 110, reference is made to the explanations relating to FIG. The features described there apply analogously to the LIDAR sensor 100 from FIG. 4.
Figur 5 zeigt beispielhaft eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines LIDAR-Sensors 100. Es ist beispielhaft nur eine Lichtquelle 101, wie bei den Ausführungsbeispielen aus Figur 4 und 5, gezeigt. Die hier gezeigte Draufsicht entspricht jedoch auch einer Draufsicht auf die Ausführungsbeispiele des LIDAR- Sensors 100 gemäß den Figuren 1 und 2. Hierbei wäre statt der in Figur 5 gezeigten Lichtquelle 101 beispielsweise eine erste Lichtquelle 101-1 zu sehen. Die Lichtquelle 101-2 wäre dann in der Zeichenebene hinter der Lichtquelle 101- 1 angeordnet und somit von dieser verdeckt. FIG. 5 shows, by way of example, a top view of an exemplary embodiment of a LIDAR sensor 100. Only one light source 101, as in the exemplary embodiments from FIGS. 4 and 5, is shown by way of example. The top view shown here, however, also corresponds to a top view of the exemplary embodiments of the LIDAR sensor 100 according to FIGS. 1 and 2. Instead of the light source 101 shown in FIG. 5, a first light source 101-1 would be seen, for example. The light source 101-2 would then be arranged in the plane of the drawing behind the light source 101-1 and thus covered by it.
Der LIDAR-Sensor 100 in Figur 5 weist weiterhin die beiden ersten The LIDAR sensor 100 in Figure 5 also has the first two
Umlenkspiegel 501 und 502 auf. Die LIDAR-Sensoren 100 aus den Figuren 1 bis 4 können solch einen ersten Umlenkspiegel optional aufweisen; gezeigt ist er in den Figuren 1 bis 4 nicht. Die ersten Umlenkspiegel 501 und 502 unterscheiden sich von dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten zweiten Umlenkspiegel 302 der Sendeeinheit. Der eine erste Umlenkspiegel 501 ist ausgebildet zur Umlenkung von von der Sendeeinheit ausgesendetem Primärlicht auf die Ablenkeinheit 105. Die Ablenkeinheit 105 ist dazu ausgebildet, das auftreffende Primärlicht in einen zweiten Winkelbereichs 505 des Sichtfelds abzulenken. Das auftreffende Primärlicht kann hierbei in verschiedene Teilbereiche des zweiten Winkelbereichs 505 abgelenkt werden. Exemplarisch sind die Teilbereiche 503, 504 gekennzeichnet. Der andere erste Umlenkspiegel 502 ist ausgebildet zur Umlenkung von auf die Ablenkeinheit 105 auftreffendem Sekundärlicht auf die wenigstens eine Detektoreinheit der Empfangseinheit 110. Mittels ersten Deflecting mirrors 501 and 502. The LIDAR sensors 100 from FIGS. 1 to 4 can optionally have such a first deflecting mirror; it is not shown in FIGS. 1 to 4. The first deflecting mirrors 501 and 502 differ from the second deflecting mirror 302 of the transmitting unit shown in FIGS. 3 and 4. The first deflection mirror 501 is designed for Deflection of primary light emitted by the transmission unit onto the deflection unit 105. The deflection unit 105 is designed to deflect the incident primary light into a second angular range 505 of the field of view. The impinging primary light can be deflected into different subregions of the second angular region 505. The sub-areas 503, 504 are identified by way of example. The other first deflection mirror 502 is designed to deflect secondary light incident on deflection unit 105 onto the at least one detector unit of receiving unit 110
Umlenkspiegel 501 und 502 können ein Strahlengang des Primärlichts und ein Strahlengang des Sekundärlichts in eine Achse gebracht werden. Deflecting mirrors 501 and 502, a beam path of the primary light and a beam path of the secondary light can be brought into one axis.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 600 zur Ansteuerung eines LIDAR-Sensors zur optischen Erfassung eines FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a method 600 according to the invention for controlling a LIDAR sensor for optical detection of a
Sichtfeldes. Das Verfahren 600 startet im Schritt 601. In Schritt 602 wird Field of view. The method 600 starts in step 601. In step 602,
Primärlicht mittels einer Sendeeinheit erzeugt und ausgegeben in einen ersten Winkelbereich des Sichtfeldes. Hierbei ist der erste Winkelbereich in einer parallel einer Rotationsachse einer um die Rotationsachse rotierbaren und/oder schwenkbaren Ablenkeinheit angeordneten Ebene ausgedehnt. Das Primärlicht wird als ein erstes Sendestrahlenbündel mit zwei Randstrahlen und als wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel mit zwei Randstrahlen in wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs mittels der Sendeeinheit ausgegeben. Mittels der Sendeeinheit wird das erste Sendestrahlenbündel hierbei derart ausgegeben, dass der erste Randstrahl des ersten Primary light generated by means of a transmission unit and output in a first angular range of the field of view. Here, the first angular range is extended in a plane arranged parallel to an axis of rotation of a deflection unit that is rotatable and / or pivotable about the axis of rotation. The primary light is emitted as a first bundle of transmitted rays with two edge rays and as at least one second bundle of transmitted rays with two edge rays in at least two partial areas of the first angular range by means of the transmitter unit. By means of the transmission unit, the first bundle of transmitted rays is output in such a way that the first marginal ray of the first
Sendestrahlenbündels auf einen ersten Randbereich einer Fläche der Transmission beam onto a first edge region of a surface of the
Ablenkeinheit auftrifft; und wobei wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der erste Randstrahl des zweiten Deflector strikes; and wherein at least one second transmission beam is output in such a way that the first marginal beam of the second
Sendestrahlenbündels auf einen zweiten, dem ersten Randbereich Transmission beam on a second, the first edge area
gegenüberliegenden Randbereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft. Im Schritt 603 wird auf die Ablenkeinheit auftreffendes Primärlicht in einen zweiten Winkelbereich des Sichtfeldes mittels der um die Rotationsachse rotierbaren und/oder schwenkbaren Ablenkeinheit abgelenkt. Im Schritt 604 wird opposite edge region of the surface of the deflection unit. In step 603, primary light impinging on the deflection unit is deflected into a second angular range of the field of view by means of the deflection unit that can be rotated and / or pivoted about the axis of rotation. In step 604
Sekundärlicht, das im Sichtfeld von einem Objekt reflektiert und/oder gestreut wurde, mittels einer Empfangseinheit empfangen. Das Verfahren endet im Schritt 605. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels der Sendeeinheit das erste Sendestrahlenbündel derart ausgegeben, dass der zweite Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft; und wobei das wenigstens eine zweite Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der zweite Randstrahl dieses zweiten Secondary light that has been reflected and / or scattered in the field of view by an object is received by means of a receiving unit. The method ends in step 605. In an advantageous embodiment, the first transmission beam bundle is output by means of the transmission unit in such a way that the second edge beam of the first transmission beam bundle strikes a central area of the surface of the deflection unit; and wherein the at least one second transmission beam is output in such a way that the second marginal beam of this second
Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft. Emission beam impinges on a central area of the surface of the deflection unit.

Claims

Ansprüche Expectations
1. LIDAR-Sensor (100) zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes aufweisend 1. Having a lidar sensor (100) for optical detection of a field of view
eine Sendeeinheit mit wenigstens einer Lichtquelle (101, 101-1, 101-2) zum Erzeugen und Ausgeben von Primärlicht in einen ersten Winkelbereich (111) des Sichtfeldes; a transmitting unit with at least one light source (101, 101-1, 101-2) for generating and outputting primary light in a first angular range (111) of the field of view;
eine um eine Rotationsachse (106) rotierbare und/oder schwenkbare one rotatable and / or pivotable about an axis of rotation (106)
Ablenkeinheit (105) zur Ablenkung von auf die Ablenkeinheit (105) auftreffendem Primärlicht in einen zweiten Winkelbereich (505) des Sichtfeldes; und Deflection unit (105) for deflecting primary light impinging on the deflection unit (105) into a second angular range (505) of the field of view; and
eine Empfangseinheit (110) mit wenigstens einer Detektoreinheit (204) zum Empfangen von Sekundärlicht, das im Sichtfeld von einem Objekt reflektiert und/oder gestreut wurde; a receiving unit (110) with at least one detector unit (204) for receiving secondary light which has been reflected and / or scattered in the field of view by an object;
wobei der erste Winkelbereich (111) in einer parallel zur Rotationsache (106) der Ablenkeinheit (105) angeordneten Ebene ausgedehnt ist; wherein the first angular range (111) is extended in a plane arranged parallel to the axis of rotation (106) of the deflection unit (105);
und wobei die Sendeeinheit dazu ausgebildet ist, das Primärlicht als ein erstes Sendestrahlenbündel (102-1) mit zwei Randstrahlen (103-1, 103-2) und als wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel (102-2) mit zwei Randstrahlen (104-1, 104-2) in wenigstens zwei Teilbereiche (111-1, 111-2) des ersten Winkelbereichs (111) auszugeben; and wherein the transmission unit is designed to transmit the primary light as a first bundle of transmitted rays (102-1) with two edge rays (103-1, 103-2) and as at least one second bundle of transmitted rays (102-2) with two edge rays (104-1, 104-2) to output in at least two sub-areas (111-1, 111-2) of the first angular range (111);
und wobei die Sendeeinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, das erste and wherein the transmission unit is further designed to send the first
Sendestrahlenbündel (102-1) derart auszugeben, dass der erste Randstrahl (103-1) des ersten Sendestrahlenbündels (102-1) auf einen ersten Randbereich (112-1) einer Fläche der Ablenkeinheit (105) auftrifft; und wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel (102-2) derart auszugeben, dass der erste Randstrahl (104-1) dieses zweiten Sendestrahlenbündels (102-2) auf einen zweiten, dem ersten Randbereich gegenüberliegenden Randbereich (112-2) der Fläche der Ablenkeinheit (105) auftrifft. Outputting the transmission beam (102-1) in such a way that the first edge beam (103-1) of the first transmission beam (102-1) strikes a first edge area (112-1) of a surface of the deflection unit (105); and to output at least one second bundle of transmitted rays (102-2) in such a way that the first edge beam (104-1) of this second bundle of transmitted rays (102-2) hits a second edge region (112-2) of the surface of the deflection unit (105 ) occurs.
2. LIDAR-Sensor (100) nach Anspruch 1, wobei die Sendeeinheit weiterhin dazu 2. LIDAR sensor (100) according to claim 1, wherein the transmitting unit furthermore
ausgebildet ist, das erste Sendestrahlenbündel (102-1) derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl (103-2) des ersten Sendestrahlenbündels (102-1) auf einen mittleren Bereich (113) der Fläche der Ablenkeinheit (105) auftrifft; und das wenigstens eine zweite Sendestrahlenbündel (102-2) derart auszugeben, dass der zweite Randstrahl (104-2) dieses zweiten Sendestrahlenbündels (102-2) auf einen mittleren Bereich (113) der Fläche der Ablenkeinheit (105) auftrifft. is designed to output the first transmission beam (102-1) in such a way that the second edge beam (103-2) of the first transmission beam (102-1) impinges on a central region (113) of the surface of the deflection unit (105); and the to output at least one second bundle of transmitted rays (102-2) in such a way that the second marginal ray (104-2) of this second bundle of transmitted rays (102-2) impinges on a central region (113) of the surface of the deflection unit (105).
3. LIDAR-Sensor (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Randstrahl (103-1) des ersten Sendestrahlenbündels (102-1) und der erste Randstrahl (104-1) des zweiten Sendestrahlenbündels (102-2) orthogonal zur Rotationsachse (106) auf die Fläche der Ablenkeinheit (105) treffen. 3. LIDAR sensor (100) according to claim 1 or 2, wherein the first edge beam (103-1) of the first transmission beam (102-1) and the first edge beam (104-1) of the second transmission beam (102-2) orthogonal to The axis of rotation (106) hits the surface of the deflection unit (105).
4. LIDAR-Sensor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend wenigstens einen ersten Umlenkspiegel (501, 502) zur Umlenkung von von der Sendeeinheit ausgesendetem Primärlicht auf die Ablenkeinheit (105) und/oder zur Umlenkung von auf die Ablenkeinheit (105) auftreffendem Sekundärlicht auf die wenigstens eine Detektoreinheit (204). 4. LIDAR sensor (100) according to one of the preceding claims, further comprising at least one first deflection mirror (501, 502) for deflecting primary light emitted by the transmitter unit onto the deflection unit (105) and / or for deflecting it onto the deflection unit (105) ) secondary light impinging on the at least one detector unit (204).
5. LIDAR-Sensor (100) nach einem der vorherigen Ansprüchen, wobei die wenigstens eine Lichtquelle (101) dazu ausgebildet ist, einen ersten Teil des Primärlichts als wenigstens ein Sendestrahlenbündel (102-1) in einen ersten Teilbereich (111-1) des ersten Winkelbereichs (111) auszugeben; und wobei die Sendeeinheit weiterhin wenigstens einen teildurchlässigen Spiegel (301) und wenigstens einen zweiten Umlenkspiegel (302) aufweist; und wobei der teildurchlässige Spiegel (301) und der zweite Umlenkspiegel (302) dazu ausgebildet sind, wenigstens einen zweiten Teil des von der Lichtquelle (101) ausgegebenen Primärlichts in wenigstens einen zweiten Teilbereich (111-2) des ersten Winkelbereichs (111) auszugeben. 5. LIDAR sensor (100) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one light source (101) is designed to transmit a first part of the primary light as at least one transmission beam (102-1) in a first sub-area (111-1) of the output first angular range (111); and wherein the transmitting unit furthermore has at least one partially transparent mirror (301) and at least one second deflecting mirror (302); and wherein the partially transparent mirror (301) and the second deflecting mirror (302) are designed to output at least a second part of the primary light output by the light source (101) in at least a second sub-region (111-2) of the first angular region (111).
6. LIDAR-Sensor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sendeeinheit wenigstens zwei Lichtquellen (101-1, 101-2) aufweist. 6. LIDAR sensor (100) according to one of claims 1 to 4, wherein the transmitter unit has at least two light sources (101-1, 101-2).
7. LIDAR-Sensor (100) nach Anspruch 6, wobei eine Anzahl der Lichtquellen (101-1, 101-2) der Sendeeinheit einer Anzahl der Teilbereiche (111-1, 111-2) des ersten Winkelbereichs (111) entspricht. 7. LIDAR sensor (100) according to claim 6, wherein a number of the light sources (101-1, 101-2) of the transmitting unit corresponds to a number of the partial areas (111-1, 111-2) of the first angular range (111).
8. Verfahren (600) zur Ansteuerung eines LIDAR-Sensors zur optischen Erfassung eines Sichtfeldes aufweisend die Schritte: 8. Method (600) for controlling a LIDAR sensor for optical detection of a field of view, comprising the steps:
Erzeugen und Ausgeben (602) von Primärlicht in einen ersten Winkelbereich des Sichtfeldes mittels einer Sendeeinheit; Ablenkung (603) mittels einer um eine Rotationsachse rotierbaren und/oder schwenkbaren Ablenkeinheit von auf die Ablenkeinheit auftreffendem Primärlicht in einen zweiten Winkelbereich des Sichtfeldes; Generating and outputting (602) primary light in a first angular range of the field of view by means of a transmission unit; Deflection (603) by means of a deflection unit rotatable and / or pivotable about an axis of rotation of primary light incident on the deflection unit into a second angular range of the field of view;
Empfangen (604) von Sekundärlicht, das im Sichtfeld von einem Objekt reflektiert und/oder gestreut wurde mittels einer Empfangseinheit; Receiving (604) secondary light which has been reflected and / or scattered in the field of view from an object by means of a receiving unit;
wobei der erste Winkelbereich in einer parallel zur Rotationsache der wherein the first angular range in a parallel to the axis of rotation
Ablenkeinheit angeordneten Ebene ausgedehnt ist; Deflection unit arranged plane is extended;
und wobei das Primärlicht als ein erstes Sendestrahlenbündel mit zwei and wherein the primary light as a first transmission beam having two
Randstrahlen und als wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel mit zwei Edge rays and as at least one second bundle of transmitted rays with two
Randstrahlen in wenigstens zwei Teilbereiche des ersten Winkelbereichs mittels der Sendeeinheit ausgegeben wird; Marginal rays are output in at least two partial areas of the first angular range by means of the transmission unit;
und wobei mittels der Sendeeinheit das erste Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der erste Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels auf einen ersten Randbereich einer Fläche der Ablenkeinheit auftrifft; und wobei wenigstens ein zweites Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der erste Randstrahl dieses zweiten Sendestrahlenbündels auf einen zweiten, dem ersten Randbereich gegenüberliegenden Randbereich der Fläche der and wherein by means of the transmission unit the first transmission beam is output in such a way that the first edge beam of the first transmission beam impinges on a first edge region of a surface of the deflection unit; and wherein at least one second bundle of transmitted rays is output in such a way that the first edge beam of this second bundle of transmitted rays hits a second edge region of the surface of the surface opposite the first edge region
Ablenkeinheit auftrifft. Deflection unit hits.
9. Verfahren (600) nach Anspruch 8, wobei mittels der Sendeeinheit weiterhin das erste Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der zweite Randstrahl des ersten Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft; und wobei das wenigstens eine zweite Sendestrahlenbündel derart ausgegeben wird, dass der zweite Randstrahl dieses zweiten Sendestrahlenbündels auf einen mittleren Bereich der Fläche der Ablenkeinheit auftrifft. 9. The method (600) according to claim 8, wherein the transmission unit furthermore emits the first transmission beam bundle in such a way that the second edge beam of the first transmission beam bundle impinges on a central region of the surface of the deflection unit; and wherein the at least one second transmission beam is output in such a way that the second edge beam of this second transmission beam impinges on a central region of the surface of the deflection unit.
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