EP4004585A1 - Transmission device for an optical measurement apparatus for detecting objects, light signal deflection device, measurement apparatus and method for operating a measurement apparatus - Google Patents

Transmission device for an optical measurement apparatus for detecting objects, light signal deflection device, measurement apparatus and method for operating a measurement apparatus

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Publication number
EP4004585A1
EP4004585A1 EP20743684.1A EP20743684A EP4004585A1 EP 4004585 A1 EP4004585 A1 EP 4004585A1 EP 20743684 A EP20743684 A EP 20743684A EP 4004585 A1 EP4004585 A1 EP 4004585A1
Authority
EP
European Patent Office
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deflection
light signals
light
area
light signal
Prior art date
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Pending
Application number
EP20743684.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ho Hoai Duc NGUYEN
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.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP4004585A1 publication Critical patent/EP4004585A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates

Definitions

  • the invention relates to a transmitting device for an optical measuring device for detecting objects in a surveillance area
  • the at least one light signal deflection device for deflecting the light signals into at least one monitoring area of the measuring device, the at least one light signal deflection device having at least one deflection area which can change direction on the light signals depending on the incidence of the light signals,
  • At least one drive device with which the at least one light signal deflecting device can be moved to change the incidence of the light signals on the at least one deflecting area.
  • the invention also relates to a light signal deflecting device for an optical measuring device for detecting objects in a monitored area, the light signal deflecting device having at least one deflecting area which can change the direction of light signals depending on the incidence of the light signals.
  • the invention also relates to an optical measuring device for detecting objects in a monitoring area
  • At least one light signal deflecting device for deflecting light signals, wherein the at least one light signal deflecting device has at least one deflection area which can change the direction of the light signals depending on the incidence of the light signals, - And at least one drive device with which at least one deflection area can be moved for changing an incidence of the light signals on the at least one deflection area.
  • the invention relates to a method for operating an optical measuring device for detecting objects in a monitoring area, in which light signals are generated with at least one transmitter light source, the light signals are sent into the monitoring area and light signals reflected in the monitoring area are received with at least one receiver, wherein respective directions of at least a part of the light signals with at least one Umlenkbe rich at least one light signal deflecting device are changed depending on an incidence of the light signals on the at least one deflection area and the at least one deflection area for adjusting an incidence of the light signals on the at least one deflection area with at least one Drive device is moved.
  • the optical measuring device comprises a housing with a bottom plate.
  • a transmission window through which, for example, pulsed laser light is emitted, and a receiving window through which laser light reflected from objects in a monitored area is received are introduced in the housing.
  • a transmitter unit, a receiver unit and a deflecting mirror arrangement are arranged within the housing.
  • the deflecting mirror arrangement comprises a transmitting mirror unit with two transmitting deflecting mirrors, which are arranged in a common horizontal plane radially spaced on a carrier plate, and a receiving mirror unit with two receiving deflecting mirrors, which are each attached radially spaced on one side of a carrier body.
  • the transmitting mirror unit and the receiving mirror gel unit are arranged axially spaced from one another on a common rotatable axis.
  • a drive unit which drives the rotatable axis is essentially arranged in the space between the two deflecting mirrors.
  • the fixed optical transmitter generates pulsed laser beams, which are deflected via the rotatable transmitter mirror unit and emitted through the transmitter window into the area to be monitored.
  • the invention is based on the object of designing a transmitting device, a Lichtsignalum steering device, an optical measuring device and a method of the type mentioned, in which a deflection of the light signals in the surveillance area and / or out of the surveillance area can be simplified.
  • component expenditure, assembly expenditure and / or adjustment expenditure should be simplified and / or reliability, in particular service life, should be improved.
  • an enlargement of the field of view and / or an improvement in the resolution should be achieved.
  • this object is achieved in the transmitting device in that at least two deflection areas are arranged one behind the other in the beam path of the light signals and at least one deflection area has at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
  • the at least two deflection areas are arranged one behind the other with respect to the beam path of the light signals. In this way, depending on the incidence of the light signals on a front, first deflection area in the beam direction of the light signals, the light signals can be deflected with the front deflection area onto a rear, second deflection area.
  • At least one diffractive structure is used to break the light signals and thus change their direction and / or adjust.
  • Diffractive structures can be easily implemented and handled. Adjustment effort can be reduced compared to known deflecting mirrors. The requirements with regard to the quality of the light signals can be reduced accordingly.
  • diffractive structures can be individually adapted in order to achieve the desired direction-changing effect on the light signals.
  • Diffractive structures are known to be structures on which light beams, in particular special laser beams, can be shaped. This occurs as diffraction on optical gratings.
  • the diffractive structures can be designed individually. They can be implemented in such a way that the beam direction of an incident light beam depends on the angle of incidence and / or an incidence point on the diffractive structure with this is changed accordingly. Diffractive structures can be operated in transmission.
  • At least one deflection region can advantageously be at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
  • Optical lenses have the effect that continuous light is refracted and thus deflected towards the center of the light beam or scattered outwards. In this way, with the corresponding diffractive structure, a defined refraction of the light signals can be implemented analogously to an optical lens.
  • an optical measuring device with a long-life and maintenance-free light signal deflection device can be realized.
  • the light signal deflecting device can be designed to be simple and compact. In this way, a high degree of flexibility can be achieved without the need for a complex optical design.
  • a large field of view can be recorded with a high resolution. For example, the need for large lenses on the transmitting side or the receiving side can be reduced.
  • the at least one Lichtsignalum steering device is moved in order to change an incidence of the light signals on the at least one order steering area.
  • the incidence is characterized by the angle of incidence and / or the incidence point at which the light signal strikes the at least one deflection area.
  • To change the incidence either the angle of incidence or the incidence point or both can be changed.
  • the angle of incidence can advantageously be changed by rotating or pivoting the at least one deflection area relative to the beam direction of the incident light signal.
  • Either the at least one deflection area or the transmitter light source or both can be rotated or pivoted.
  • the point of incidence can advantageously be changed by means of displacement, in particular with the aid of a linear displacement, of the at least one deflection area relative to the beam direction of the incident light signal.
  • the shift can advantageously be transverse, in particular perpendicular, to the beam direction of the incident light signal. nals be carried out. Either the at least one deflection area or the transmitter light source or both can be shifted.
  • the incidence of the light signals on at least one deflection area can take place directly or indirectly.
  • a light signal coming from the transmitter light source can be directed indirectly to the at least one deflection area with the aid of at least one upstream optically active element.
  • the light signal can be deflected onto at least one rear deflection area with the aid of at least one front deflection area viewed in the beam direction.
  • At least one emitted light signal can be implemented as a light pulse.
  • a start and an end of a light pulse can be determined, in particular measured. In this way, light transit times in particular can be determined.
  • At least one light signal can advantageously also contain further information.
  • a light signal can in particular be encoded. In this way it can be more easily identified and / or carry corresponding information with it.
  • the optical measuring device can advantageously operate according to a light transit time method, in particular a light pulse transit time method.
  • Optical measuring devices operating according to the light pulse transit time method can be designed and designated as time-of-flight (TOF), light detection and ranging systems (LiDAR), laser detection and ranging systems (LaDAR) or the like .
  • TOF time-of-flight
  • LiDAR light detection and ranging systems
  • LaDAR laser detection and ranging systems
  • a transit time from the transmission of a light signal with the transmitting device and the receipt of the corresponding reflected light signal with a corresponding receiving device of the measuring device is measured and a distance between the measuring device and the detected object is determined from this.
  • the optical measuring device can advantageously be designed as a scanning system.
  • a monitoring area can be scanned, i.e. scanned, with light signals.
  • the beam directions of the corresponding light signals can be swiveled over the monitoring area, so to speak.
  • At least one light signal deflection device is used here.
  • the optical measuring device can advantageously be designed as a laser-based distance measuring system.
  • the laser-based distance measuring system can have at least one laser, in particular a diode laser, as the transmitter light source. With the at least one laser, in particular, pulsed laser signals can be sent as light signals. With the laser, light signals can be emitted in frequency ranges that are visible or invisible to the human eye.
  • At least one receiving device can have a detector designed for the frequency of the emitted light, in particular an (avalanche) photodiode, a diode array, a CCD array or the like.
  • the laser-based distance measuring system can advantageously be a laser scanner.
  • a laser scanner can be used to scan a monitored area with, in particular, pulsed laser signals.
  • the invention can advantageously be used in a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the invention can advantageously be used in a land vehicle, in particular a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle or the like, an aircraft and / or a watercraft.
  • the invention can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously.
  • the invention can also be used in a stationary measuring device.
  • the measuring device can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, obstacles, uneven road surfaces, in particular potholes or stones, road boundaries, free spaces, in particular parking spaces, or the like.
  • the optical measuring device can advantageously be part of a driver assistance system and / or a chassis control of a vehicle or be connected to these. In this way, the vehicle can be operated semi-autonomously or autonomously.
  • the at least two deflection areas can each have the effect of an optical lens.
  • the light signals nale be broken accordingly on both sides.
  • An imaging optical system can be implemented in this way.
  • At least one deflection area can have the effect of an optical converging lens. In this way, the light signals can be collected towards a focal point.
  • a distance between the main optical surfaces of the deflection areas can correspond to the focal lengths of the at least two deflection areas. In this way, it can be made possible that the respective focal points of the at least two deflection areas coincide.
  • At least one deflection area can have an optical main surface which is flat at least in sections. In this way, a defined main plane corresponding to an optical lens can be generated. This allows the direction of the light signals to be changed more precisely.
  • the respective focal points of the at least two deflection areas can coincide. In this way, parallel incident light signal beams can be converted into parallel emerging light signal beams.
  • respective focal points of the at least two deflection areas can lie between the at least two deflection areas. In this way, the shapes of the light signals can be maintained when the direction changes.
  • At least one diffractive structure can advantageously be configured as a diffractive optical element.
  • Diffractive optical elements DoE
  • DoE can be manufactured individually and adapted to the relevant requirements.
  • the effect of optical lenses can be achieved with diffractive optical elements.
  • At least one deflection area can have a permeable effect for the light signals.
  • the light signals can use the at least one deflection area radiate through.
  • Deflection areas that are transparent to light signals have the advantage that the light source can be arranged on the side opposite the monitored area. In this way there are no zones that are covered by the transmitter light source.
  • At least one deflection area can be implemented in, on and / or on at least one substrate that is transparent to the light signals and / or the at least two deflection areas can be realized on opposite sides of a substrate that is transparent to the light signals.
  • Mechanical stability can be increased with the substrate.
  • the substrate can also serve as a mechanical holder.
  • the substrate can be mounted on at least one corresponding axis about which it can be rotated or pivoted.
  • the substrate can advantageously be made of glass, plastic or the like, on which the respective diffractive optical element can be realized by coating or removal, in particular special etching or the like.
  • At least one substrate can advantageously be implemented as a thin layer.
  • At least one focal point of at least one deflection area can lie within at least one substrate that is permeable for the light signal, in, on and / or on which at least one deflection area is implemented.
  • the light signal deflecting device can be constructed to save space.
  • the focal points of the at least two Umlenkbe can preferably lie within the substrate.
  • At least one deflection area with the effect of an optical lens can be arranged on the light entry side of a substrate and / or at least one deflection area with the effect of an optical lens can be arranged on the light exit side of a substrate. This can either be on the light entry side or be provided on the light exit side at least one deflection area with the effect of an optical lens rule. Alternatively, at least one deflection area with the effect of an optical lens can be provided both on the light entry side and on the light exit side.
  • the light signals can be directed directly into the monitoring area.
  • the at least two deflection areas in the beam path of the light signals can be arranged in a completely overlapping manner one behind the other. In this way, the light which is deflected with the first deflection area can be completely deflected onto the second deflection area.
  • the at least two deflection areas can be designed differently or identically to have direction-changing properties.
  • the deflection of the light signals can be adapted as required.
  • At least one deflection area of at least one light signal deflection device can be moved with at least one drive device. In this way, with the at least one drive device, the incidence of the light signals on at least one of the deflection areas can be changed, in particular adjusted.
  • the at least two deflection areas can advantageously be jointly driven. In this way, the deflection areas can be moved together.
  • the at least one drive device can implement a rotating drive, a linear drive or a different type of drive or a combination of different drives. Corresponding rotation and / or displacement movements can thus be carried out.
  • At least one drive device can advantageously have at least one motor, in particular a rotary motor, a linear motor, a linear DC motor, a voice coil motor, a voice coil drive or the like, or some other type of motor or actuator.
  • An electric drive can easily be implemented with electric motors.
  • At least one drive device can advantageously be connected directly to the at least two deflection areas, in particular at least one substrate on which the at least two deflection areas are implemented. In this way, the at least two deflection areas can be accelerated and decelerated more quickly.
  • the light signal deflecting device according to the invention can be operated with a higher speed and a longer service life compared with a conventional rotating mirror which is driven to rotate by a motor.
  • the at least two deflection areas in particular the substrate on which the at least two deflection areas are implemented, can advantageously be driven to rotate or oscillate.
  • a rotation angle of the at least one drive device can advantageously be limited. In this way, the deflection of the light signals can be adjusted to the desired viewing area.
  • the at least two deflection areas in particular the substrate on which the at least two deflection areas are implemented, can advantageously be arranged so as to be rotatable and / or pivotable and / or displaceable. In this way, by appropriately moving the at least one deflection area relative to the transmitter light source, the incidence of the light signals on the at least one deflection area can be changed.
  • the at least two deflection areas in particular the substrate on which the at least two deflection areas are implemented, can advantageously be rotatable and / or pivotable in one dimension or in two dimensions. In this way, the direction of the light signals can be changed in one dimension or in two dimensions.
  • the at least two deflection areas, in particular a substrate on which the at least two deflection areas are arranged, can advantageously have at least one common axis of rotation and / or pivoting. With a common axis of rotation and / or swiveling, the incidence of light signals can be changed in one spatial dimension. With two rotating or swiveling axes, a corresponding rotating or swiveling can take place in two dimensions.
  • the incidence of the light signals can be changed in two dimensions.
  • the monitoring area can be scanned in two dimensions.
  • the at least two axes of rotation or pivoting can advantageously run perpendicular to one another. In this way, efficient two-dimensional scanning can be realized.
  • the transmitting device can advantageously have at least one optical system which is arranged between at least one transmitter light source and at least one deflection area.
  • the light signals can be shaped accordingly, in particular focused and / or expanded.
  • the at least one optical system can advantageously be designed in such a way that the light signals are expanded, in particular fanned out, with it in one spatial direction. In this way, a correspondingly larger section of the at least one deflection area can be illuminated in this spatial direction. The field of vision of the measuring device can thus be widened in this direction.
  • the expanded light signals can illuminate at least one further deflection area, which, viewed in this spatial direction, can be arranged next to the at least one deflection area used for pivoting the beam direction of the light signals.
  • This further deflection area can be a position area of a position detection device with which the position, in particular the pivot position, of the at least one deflection area can be determined. In this way, both the monitoring area can be scanned and the position, in particular the pivot position, of the at least one deflection area can be determined with only one transmitter light source.
  • the at least one optical system can be designed in such a way that it can be used to focus the light signals in one spatial direction. In this way, the resolution of the measuring devices in this spatial direction can to be improved
  • the spatial direction in which the light signals are expanded can advantageously be parallel to an axis about which the at least two deflection areas can be pivoted or rotated. In this way, the monitored area can be scanned in the spatial direction perpendicular to the axis with the aid of the light signal deflection device.
  • At least one optical system can advantageously have at least one optical lens.
  • the light signals can be shaped with an optical lens.
  • the object is achieved according to the invention in the light signal deflection device in that at least two deflection areas are arranged one behind the other in the beam path of the light signals and at least one deflection area has at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
  • the light signals are refracted with the at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
  • a beam direction of the light signals can thus be changed easily and precisely.
  • the light signal deflecting device can advantageously be assigned to at least one sending device of the optical measuring device and / or at least one receiving device of the optical measuring device.
  • a light signal deflecting device which is assigned to the at least one transmitting device light signals can be directed from the transmitting device into the monitoring area.
  • reflected light signals can be deflected from the monitoring area to the at least one receiving device.
  • the at least one transmitting device and the at least one receiving device can each be assigned a separate light signal deflecting device.
  • the light signal deflection devices can be operated separately.
  • the light signal deflecting devices for the at least one transmitting device and the at least one receiving device can control be technically and / or mechanically coupled.
  • the light signal deflecting devices can be coordinated with one another.
  • a single light signal deflecting device can advantageously be provided, which can be assigned to both the at least one transmitting device and the at least one receiving device. In this way, expenditure, in particular on components, for assembly and / or adjustment, can be reduced.
  • the object is achieved according to the invention with the optical measuring device in that at least two deflection areas are arranged one behind the other in the beam path of the light signals and at least one deflection area of the at least one transmitting device has at least one diffractive structure which acts as an optical lens.
  • the optical measuring device in particular at least one transmitting device and / or at least one receiving device, can advantageously have at least one light signal deflecting device according to the invention.
  • At least one light signal deflection device can advantageously be assigned to the at least one receiving device.
  • the at least one light signal deflection device on the receiver side can be constructed and / or act according to the same principle as the at least one light signal deflection device on the transmitter side, in particular the transmitter device according to the invention.
  • the at least one light signal deflection device on the receiver side can have at least two deflection areas which are arranged one behind the other in the beam path of the light signal, at least one deflection area having at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
  • the at least one light signal deflecting device on the receiver side can advantageously be mechanically coupled to the at least one light signal deflecting device on the transmitter side. In this way, the corresponding deflection areas can be set, in particular controlled, together.
  • At least two according to the invention can be arranged one behind the other.
  • nete deflecting areas for the transmitting device and at least two deflecting areas arranged one behind the other according to the invention for the receiving device can be realized on a common substrate.
  • the deflection areas can be produced together.
  • the deflection areas can be moved easily with the aid of the substrate and a corresponding drive device.
  • the at least one light signal deflection device on the receiver side can be operated separately from the at least one light signal deflection device on the transmitter side.
  • the at least one light signal deflecting device on the receiver side and the at least one light signal deflecting device on the transmitter side can also work according to different principles.
  • the object is achieved according to the invention in the method in that the direction of the light signals is changed with the aid of at least two deflection areas which are arranged one behind the other in the beam path of the light signals, at least one of the deflection areas having at least one diffractive structure that has the effect an optical lens.
  • At least one diffractive structure with the effect of an optical lens is used in order to change the beam direction of the light signals.
  • At least one Umlenkbe and at least one transmitter light source can be moved relative to one another in order to change the incidence of the light signals on the at least one deflection area. In this way, a corresponding change in the beam direction of the light signal can be achieved.
  • FIG. 1 shows a front view of a vehicle with an optical measuring device which is connected to a driver assistance system
  • FIG. 2 shows the optical measuring device with the driver assistance system from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a transmitter light signal deflection device according to a first exemplary embodiment of a transmitter device of the measuring device from FIG. 2, with an axis for deflecting transmitted light signals in one dimension, in a central position, in a view in the direction of an axis with which the light signal deflection device is pivoted can be;
  • FIG. 4 shows the light signal deflecting device from FIG. 3 in a deflection position
  • FIG. 5 shows a light signal deflecting device according to a second exemplary embodiment of a transmitting device of the measuring device from FIG. 2, with two axes for a deflection of transmitted light signals in two dimensions, in a view in the direction of a first axis with which the light signal deflecting device in a first dimension can be swiveled.
  • a vehicle 10 for example a passenger car, is shown in the front view.
  • the vehicle 10 has an optical measuring device 12, for example a laser scanner.
  • the optical measuring device 12 is arranged, for example, in a front bumper of the vehicle 10.
  • the vehicle 10 has a driver assistance system 14 with which the vehicle 10 is autonomous or can be operated partially autonomously.
  • the optical measuring device 12 is functionally connected to the driver assistance system 14 so that information that can be obtained with the measuring device 12 can be transmitted to the driver assistance system 14.
  • a monitoring area 16 in the exemplary embodiment shown, in the direction of travel in front of the motor vehicle 10, can be monitored for objects 18.
  • the measuring device 12 can also be arranged at another point on the vehicle 10, also oriented differently. Several measuring devices 12 can also be provided.
  • the measuring device 12 works according to a time-of-flight method.
  • light signals 20, for example in the form of laser pulses are sent into the monitoring area 16.
  • light signals 22 reflected on a possible object 18 are received by the measuring device 12.
  • a distance from the object 18 to the measuring device 12 is determined from a transit time between the transmission of the light signals 20 and the reception of the reflected light signals 22.
  • the beam direction of the light signals 20 is pivoted over the monitoring area 16 during the measurements. In this way, the monitoring area 16 is scanned.
  • a direction of the object 18 relative to the measuring device 12 is determined from the beam direction of the light signals 20, which are reflected on the object 18.
  • the measuring device 12 comprises a transmitting device 24, a receiving device 26 and an electronic control and evaluation device 28.
  • the transmitter device 24 which is shown by way of example in FIG. 2, comprises a transmitter light source 30, an optical system in the form of a transmitter lens 32 and a transmitter light signal deflection device 34.
  • the receiving device 26 comprises an optical receiver 36, a receiving lens 38 and a receiver light signal deflecting device 40.
  • the transmitter light source 30 has a laser, for example. With the transmission light source 30, pulsed laser signals can be generated as light signals 20.
  • the light signals 20 With the transmitter lens 32, the light signals 20 in a direction transverse to their Beam direction are widened. This is indicated in FIG. 2 by a dashed trapezoid. In the embodiment shown, the light signals 20 are expanded with the transmitter lens 32 in the direction of an axis 46, for example in the vertical direction. In Figures 3 to 5, the axis 46 is indicated as a circle with a cross.
  • the transmitter light signal deflector 34 is located in the beam path of the transmitter light source 30 behind the transmitter lens 32. With the aid of the transmitter light signal deflector 34, the beam direction of the light signals 20 can be pivoted in one dimension of a plane. For example, the swivel plane runs perpendicular to the direction in which the light signals 20 are expanded with the transmitter lens 32, that is to say horizontally, for example. In this way, the monitored area 16 can be scanned in the horizontal direction with successive light signals 20.
  • 16 reflected light signals 22 are deflected onto the receiver lens 38 from the monitoring area. With the Emp catcher lens 38, the reflected light signals 22 are mapped onto the receiver 36.
  • the receiver 36 is designed, for example, as a CCD chip, array, photodiode or other type of detector for receiving the reflected light signals 22 in the form of laser pulses. With the receiver 36, the received light signals 22 are converted into electronic cal signals. The electronic signals are transmitted to the control and evaluation device 28.
  • the transmitting device 24 and the receiving device 26 are controlled with the control and evaluation device 28. Furthermore, the electronic signals obtained from the received light signals 22 are evaluated with the control and evaluation device 28. With the control and evaluation devices 28, the light transit time and, from this, the distance to the object 18 on which the light signals 22 were reflected are determined. In addition, the direction of the object 18 is determined with the control and evaluation devices 28.
  • a transmitter light signal deflection device 34 is according to one first embodiment shown.
  • Figure 3 shows the transmitter light signal deflection device 34 in a central position.
  • FIG. 4 shows the transmitter light signal deflection device 34 in an exemplary deflection position.
  • the transmitter light signal deflection device 34 comprises, for example, two transmitter deflection regions 42a, each in the form of a diffractive structure. This is also shown in particular in FIGS. 3 and 4.
  • the diffractive optical structures are implemented as so-called diffractive optical elements, for example.
  • the transmitter deflection areas 42a each have the effect of optical converging lenses.
  • the transmitter deflection regions 42a are implemented, for example, on opposite sides of a rectangular, flat substrate 44.
  • the substrate 44 is, for example, a glass plate or plastic plate which is transparent to the light signals 20.
  • the substrate 44 with the transmitter deflection regions 42a can also be implemented as a thin film.
  • One of the transmitter deflection regions 42a is arranged on the side of the substrate 44 which faces away from the transmitter lens 32.
  • the other transmitter deflection region 42a is arranged on the side of the substrate 44 which faces the transmitter lens 32.
  • the transmitter deflection areas 42a each extend as a strip almost over the entire width of the substrate 44 transversely to the axis 46.
  • the two transmitter deflection areas 42a are arranged one behind the other in the beam path of the light signals 20, completely overlapping.
  • a distance 72 between optical main planes 74 of the transmitter deflection areas 42a corresponds to the sum of the focal lengths 76 of the transmitter deflection areas 42a.
  • the respective focal points 78 of the transmitter deflection areas 42a coincide.
  • the focal points 78 are located in the substrate 44 between the transmitter deflection regions 42a.
  • the focal lengths 76 of the transmitter deflection regions 42a shown are, for example, identical.
  • the focal lengths 76 can also be different.
  • the focal points 78 lie on the axis 46 in the central position of the transmission light signal deflecting device 34 shown in FIG. 3.
  • the focal points 78 can also lie outside the axis 46.
  • the substrate 44 is mounted on the axis 46.
  • the axis 46 for its part is driven by a motor 50, so that the substrate 44 and with it the transmitter deflection regions 42a can be pivoted back and forth about the axis 46.
  • the pivoting direction of the substrate 44 and thus the transmitter deflection regions 42a is shown in FIG indicated by a double arrow 48 in FIGS. 2 and 3.
  • the motor 50 is controllably connected to the control and evaluation device 28.
  • the transmitter deflection areas 42a are, as also shown in FIG. 3, in the beam path of the light signals 20 of the transmitter device 24.
  • Light signals 20 are initially dependent on their incidence on the transmitter deflection area 42a facing the transmitter lens 32 with the effect of a corresponding Refracted converging lens and deflected towards the center of the light beam of the light signal 20.
  • the light bundle of the light signals 20 is indicated by dashed lines in FIG.
  • the incidence is defined by an angle of incidence 52 indicated in FIG. 4.
  • the angle of incidence 52 is the angle between an incidence beam direction 54 of the light signals 20 and the main plane 74 of the front transmitter deflection region 42a.
  • the deflected light signals 20 shine through the substrate 44 and are deflected again with the rear transmitter deflection area 42a on the side facing away from the transmitter lens 32 with the effect of a corresponding converging lens. Overall, the light signals 20 are thus deflected by a deflection angle 58, designated in FIG. 4, between the incident beam direction 54 and an exit beam direction 56 of the deflected light signals 20.
  • the substrate 44 with the transmitter deflection regions 42 is pivoted about the axis 46, which leads to a change in the angle of incidence 52.
  • the exit beam direction 56 of the light signals 20 in the monitoring area 16 is pivoted.
  • the monitoring area 16 can be scanned with the aid of the pivotable transmitter deflection areas 42a.
  • the receiver light signal deflection device 40 is constructed analogously to the transmitter light signal deflection device 34.
  • the light signal deflection device 40 comprises two receiver deflection areas 42b.
  • the receiver deflection regions 42b are diffractive structures, for example diffractive optical elements, which each have the effect of optical converging lenses.
  • the receiver deflecting areas 42b are implemented on opposite sides of the same substrate 44 on which the transmitter deflecting areas 42a are also implemented.
  • the receiver deflection regions 42b extend almost over the entire width of the substrate 44 transversely to the axis 46.
  • the extension of the receiver deflection regions 42b in the direction of the axis 46 is greater than the corresponding extension of the transmitter deflection regions 42a.
  • the two receiver deflecting areas 42b are arranged in the beam path of the reflected light signals 22, completely overlapping one behind the other.
  • the transmission light signal deflection device 34 and the receiver light signal deflection device 40 are mechanically coupled with the aid of the common substrate 44.
  • the transmission deflection areas 42a and the receiver deflection areas 42b can be pivoted together with the axis 46. Only a single motor 50 is required for this.
  • the transmitter deflecting areas 42a and the receiver deflecting areas 42b can be implemented separately from one another, for example on separate substrates.
  • the separated substrates can be mechanically connected to one another, for example on a common axis, and driven together.
  • the transmitter deflection areas 42a and the receiver deflection areas 42b can also be mechanically separated from one another.
  • the transmitter light signal deflection device 34 comprises two transmitter deflection areas 42a and its own drive device.
  • the receiver light signal deflection device 40 also comprises two receiver deflection areas 42b and its own drive device.
  • the receiver deflection areas 42b are designed such that light signals 22 reflected by them, which come from the monitoring area 16, are directed onto the receiver lens 38 in every pivot position of the receiver deflection areas 42b or substrate 44. With the receiver lens 38, the deflected re inflected light signals 22 are focused on the receiver 36.
  • the measuring device 12 also has a position detection device 60 on. With the position detection device 60, a pivot position of the substrate 44 and thus the transmitter light signal deflection device 34 and the receiver light signal deflection device 40 can be determined.
  • the position detection device 60 comprises a position area 62, for example in the form of a diffractive structure, for example a diffractive optical element, and an optical position detector 66.
  • the position region 62 is arranged on the side of the substrate 44 which faces the transmission light source 30.
  • the position area 62 viewed in the direction of the axis 46, is located, for example, between the corresponding transmitter deflection area 42a and the corresponding receiver deflection area 42b.
  • the position area 62 extends as a strip, for example perpendicular to the axis 46, almost over the entire width of the substrate 44.
  • the position area 62 is arranged close enough to the corresponding transmitter deflection area 42 that part of the light signal 20 fanned out with the transmitter lens 32, such as shown in Figure 2, falls on the position area 62.
  • the diffractive structure of the position area 62 is designed in such a way that light signals 20 which strike the position area 62 are encoded as a function of the angle of incidence 52 of the light signals 20 on the position area 62.
  • the coding characterizes the respective angle of incidence 52.
  • the incident part of the light signals 20 is coded and reflected as position light signals 68 and sent to the position detector 66.
  • the position detector 66 is arranged, for example, at the same height next to the transmitter light source 30.
  • the position detector 66 can, for example, be designed as a single detector, line detector or area detector.
  • a CCD chip, a photodiode or the like can be used for this.
  • the coded light signals 68 are converted into electrical position signals by the position detector 66 and transmitted to the control and evaluation devices 28. With the control and evaluation devices 28, the electrical position signals are used to generate the pivoting deflection of the position area 62 and thus the pivoting deflection of the substrate 44, the transmitter deflection areas 42a and the receiver Deflection area 42b determined. A pivot position of the transmitter light signal deflector 34 and the receiver light signal deflector 40 can thus be determined with the aid of the detection device 60.
  • the position area 62 can be designed for transmission instead of for reflecting the light signals.
  • the position detector 66 is located on the opposite side of the position area 62 from the transmitter light source 30.
  • light signals 20 pulsed with the transmitter light source 30 are transmitted through the transmitter lens 32 to the transmitter deflection area 42a of the transmitter light signal deflection device 34 and the position area 62 facing this.
  • the light signals 20 are sent into the monitoring area 16 as a function of the pivot position of the substrate 44, that is to say as a function of the angle of incidence 52.
  • the light signals 22 reflected on the object 18 are deflected onto the receiver lens 38 by the receiver light signal deflection device 40.
  • the reflected light signals 22 are focused onto the receiver 36 with the receiver lens 38.
  • the receiver 36 With the receiver 36, the reflected light signals 22 are converted into electrical signals and transmitted to the control and evaluation device 28.
  • the control and evaluation device 28 With the control and evaluation device 28, the transit time of the light signals 20 and the corresponding reflected light signals 22 is determined and a distance between the detected object 18 and the measuring device 12 is determined therefrom.
  • the portion of the light signals 20 that hits it is encoded with the position area 62 and sent as position light signals 68 to the position detector 66.
  • the pivot position of the transmitter light signal deflection device 34 and the receiver light signal deflection device 40 is determined from the position light signals 68.
  • the direction of the detected object 18 relative to the measuring device 12 is determined from the pivot position.
  • the axis 46 is rotated with the motor 50 and thus the substrate 44 with the transmitter deflection areas 42a and the receiver Deflection areas 42b pivoted back and forth. In this way, pulsed light signals 20 emitted one after the other experience different deflections into the monitoring area 16. The monitoring area 16 is thus scanned with the pulsed light signals 20.
  • FIG. 5 shows a transmitter light signal deflection device 34 according to the second exemplary embodiment.
  • the transmitter light signal deflector 34 according to the second embodiment has a second axis 146 about which the substrate 44 and thus the transmitter light signal deflector 34 and the receiver light signal deflector 40 can be pivoted in a second dimension.
  • the second axis 146 extends perpendicular to the first axis 46.
  • the monitoring area 16 can be scanned in two dimensions in a spatially resolved manner with the aid of the transmitter light signal deflector 34 and the receiver light signal deflector 40.

Abstract

The invention relates to a transmission device (24) for an optical measurement apparatus (12) for detecting objects (18) in a monitored region (16), a light signal deflection device (34, 40), a measurement apparatus (12) and a method for operating a measurement apparatus (12). The transmission device (24) comprises at least one transmitter light source (30) for emitting light signals (20) and at least one light signal deflection device (34) for deflecting the light signals (20) into at least one monitored region (16) of the measurement apparatus (12). The at least one light signal deflection device (34) has at least one deflection region (42a), which can act on the light signals (20) in direction-changing fashion and depending on an incidence (52) of the light signals (20). Furthermore, the transmission device (24) has at least one driving device (50), by means of which the at least one light signal deflection device (34) can be moved to change an incidence (52) of the light signals (20) on the at least one deflection region (42a). At least two deflection regions (42a) are arranged one behind the other in the beam path of the light signals (20). At least one deflection region (42a) has at least one diffractive structure, which has the action of an optical lens. The transmitter deflection regions (42a) are implemented for example on opposite sides of a rectangular, flat substrate (44). The transmitter deflection regions (42a) each extend as strips over almost the entire width of the substrate (44) transversely to the axis (46). The receiver light signal deflection device (40) is constructed analogously to the transmitter light signal deflection device (34). A position detection device (60) comprises a position region (62) for example in the form of a diffractive structure, for example a diffractive optical element, and an optical position detector (66). A pivoted position of the substrate (44) and thus of the transmitter light signal deflection device (34) and of the receiver light signal deflection device (40) can be determined by the position detection device (60).

Description

Beschreibung description
Sendeeinrichtung für eine optische Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten, Lichtsignalumlenkeinrichtung, Messvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung Transmitting device for an optical measuring device for detecting objects, light signal deflecting device, measuring device and method for operating a measuring device
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Sendeeinrichtung für eine optische Messvorrichtung zur Er fassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, The invention relates to a transmitting device for an optical measuring device for detecting objects in a surveillance area,
- mit wenigstens einer Senderlichtquelle zur Aussendung von Lichtsignalen, - with at least one transmitter light source for the emission of light signals,
- mit wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung zur Umlenkung der Lichtsignale in wenigstens einen Überwachungsbereich der Messvorrichtung, wobei die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung wenigstens einen Umlenkbereich aufweist, welcher auf die Lichtsignale abhängig von einem Einfall der Lichtsignale richtungsändernd wir ken kann, - With at least one light signal deflection device for deflecting the light signals into at least one monitoring area of the measuring device, the at least one light signal deflection device having at least one deflection area which can change direction on the light signals depending on the incidence of the light signals,
- und mit wenigstens einer Antriebseinrichtung, mit der die wenigstens eine Lichtsig nalumlenkeinrichtung zum Verändern eines Einfalls der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich bewegt werden kann. - And with at least one drive device with which the at least one light signal deflecting device can be moved to change the incidence of the light signals on the at least one deflecting area.
Ferner betrifft die Erfindung eine Lichtsignalumlenkeinrichtung für eine optische Mess vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, wobei die Lichtsignalumlenkeinrichtung wenigstens einen Umlenkbereich aufweist, welcher auf Lichtsignale abhängig von einem Einfall der Lichtsignale richtungsändernd wirken kann. The invention also relates to a light signal deflecting device for an optical measuring device for detecting objects in a monitored area, the light signal deflecting device having at least one deflecting area which can change the direction of light signals depending on the incidence of the light signals.
Außerdem betrifft die Erfindung eine optische Messvorrichtung zur Erfassung von Ob jekten in einem Überwachungsbereich, The invention also relates to an optical measuring device for detecting objects in a monitoring area,
- mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zur Sendung von Lichtsignalen, - with at least one transmitting device for transmitting light signals,
- mit wenigstens einer Empfangseinrichtung, mit der an etwa im Überwachungsbereich vorhandenen Objekten reflektierte Lichtsignale empfangen werden können, - with at least one receiving device, with which light signals reflected from objects in the surveillance area can be received,
- mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, mit der die wenigstens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung gesteuert werden kön nen und mit der empfangene Lichtsignale ausgewertet werden können, - With at least one control and evaluation device with which the at least one transmitting device and the at least one receiving device can be controlled and with which received light signals can be evaluated,
- mit wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung zur Umlenkung von Lichtsignalen, wobei die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung wenigstens einen Umlenkbe reich aufweist, welcher auf die Lichtsignale abhängig von einem Einfall der Lichtsignale richtungsändernd wirken kann, - und wenigstens eine Antriebseinrichtung, mit der wenigstens ein Umlenkbereich zum Verändern eines Einfalls der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich be wegt werden kann. - With at least one light signal deflecting device for deflecting light signals, wherein the at least one light signal deflecting device has at least one deflection area which can change the direction of the light signals depending on the incidence of the light signals, - And at least one drive device with which at least one deflection area can be moved for changing an incidence of the light signals on the at least one deflection area.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Mess vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, bei dem mit wenigstens einer Senderlichtquelle Lichtsignale erzeugt werden, die Lichtsignale in den Überwachungsbereich gesendet werden und im Überwachungsbereich reflektierte Lichtsignale mit wenigstens einem Empfänger empfangen werden, wobei jeweilige Richtungen wenigstens eines Teils der Lichtsignale mit wenigstens einem Umlenkbe reich wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung abhängig von einem Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich geändert werden und der we nigstens eine Umlenkbereich zum Einstellen eines Einfalls der Lichtsignale auf den we nigstens einen Umlenkbereich mit wenigstens einer Antriebseinrichtung bewegt wird. Furthermore, the invention relates to a method for operating an optical measuring device for detecting objects in a monitoring area, in which light signals are generated with at least one transmitter light source, the light signals are sent into the monitoring area and light signals reflected in the monitoring area are received with at least one receiver, wherein respective directions of at least a part of the light signals with at least one Umlenkbe rich at least one light signal deflecting device are changed depending on an incidence of the light signals on the at least one deflection area and the at least one deflection area for adjusting an incidence of the light signals on the at least one deflection area with at least one Drive device is moved.
Stand der Technik State of the art
Aus der WO 2012/045603 A1 ist eine Umlenkspiegelanordnung für eine optische Mess vorrichtung bekannt. Die optische Messvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer Bo denplatte. Im Gehäuse sind ein Sendefenster, durch das beispielsweise gepulstes La serlicht abgestrahlt wird, und ein Empfangsfenster eingebracht, durch das von Objekten in einem Überwachungsbereich reflektiertes Laserlicht empfangen wird. Innerhalb des Gehäuses sind eine Sendeeinheit, eine Empfängereinheit sowie eine Umlenkspiegela nordnung angeordnet. Die Umlenkspiegelanordnung umfasst eine Sendespiegeleinheit mit zwei Sendeumlenkspiegeln, welche in einer gemeinsamen horizontalen Ebene radi al beabstandet auf einer Trägerplatte angeordnet sind, und eine Empfangsspiegelein heit mit zwei Empfangsumlenkspiegeln, welche radial beabstandet jeweils an einer Sei te eines Trägerkörpers befestigt sind. Die Sendespiegeleinheit und die Empfangsspie geleinheit sind axial beabstandet zueinander auf einer gemeinsamen drehbaren Achse angeordnet. Eine Antriebseinheit, welche die drehbare Achse antreibt, ist im Wesentli chen im Raum zwischen den beiden Sendeumlenkspiegeln angeordnet. Der festste hende optische Sender erzeugt gepulste Laserstrahlen, welche über die drehbewegli che Sendespiegeleinheit umgelenkt und durch das Sendefenster in den zu überwa chenden Bereich abgestrahlt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sendeeinrichtung, eine Lichtsignalum lenkeinrichtung, eine optische Messvorrichtung und ein Verfahren der eingangs ge nannten Art zu gestalten, bei denen eine Umlenkung der Lichtsignale in den Überwa chungsbereich und/oder aus dem Überwachungsbereich vereinfacht werden kann. Ins besondere soll ein Bauteilaufwand, ein Montageaufwand und/oder ein Justageaufwand vereinfacht werden und/oder eine Zuverlässigkeit, insbesondere Standzeit, verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich soll eine Vergrößerung des Sichtfelds und/oder eine Verbesserung der Auflösung erreicht werden. From WO 2012/045603 A1 a deflecting mirror arrangement for an optical measuring device is known. The optical measuring device comprises a housing with a bottom plate. A transmission window through which, for example, pulsed laser light is emitted, and a receiving window through which laser light reflected from objects in a monitored area is received are introduced in the housing. A transmitter unit, a receiver unit and a deflecting mirror arrangement are arranged within the housing. The deflecting mirror arrangement comprises a transmitting mirror unit with two transmitting deflecting mirrors, which are arranged in a common horizontal plane radially spaced on a carrier plate, and a receiving mirror unit with two receiving deflecting mirrors, which are each attached radially spaced on one side of a carrier body. The transmitting mirror unit and the receiving mirror gel unit are arranged axially spaced from one another on a common rotatable axis. A drive unit which drives the rotatable axis is essentially arranged in the space between the two deflecting mirrors. The fixed optical transmitter generates pulsed laser beams, which are deflected via the rotatable transmitter mirror unit and emitted through the transmitter window into the area to be monitored. The invention is based on the object of designing a transmitting device, a Lichtsignalum steering device, an optical measuring device and a method of the type mentioned, in which a deflection of the light signals in the surveillance area and / or out of the surveillance area can be simplified. In particular, component expenditure, assembly expenditure and / or adjustment expenditure should be simplified and / or reliability, in particular service life, should be improved. Alternatively or additionally, an enlargement of the field of view and / or an improvement in the resolution should be achieved.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Sendeeinrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Umlenkbereiche im Strahlengang der Lichtsignale hintereinander an geordnet sind und wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. According to the invention, this object is achieved in the transmitting device in that at least two deflection areas are arranged one behind the other in the beam path of the light signals and at least one deflection area has at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
Erfindungsgemäß sind die wenigstens zwei Umlenkbereiche bezüglich des Strahlen gangs der Lichtsignale hintereinander angeordnet. Auf diese Weise können abhängig von dem Einfall der Lichtsignale auf einen in Strahlrichtung der Lichtsignale vorderen, ersten Umlenkbereich die Lichtsignale mit dem vorderen Umlenkbereich auf einen hin teren, zweiten Umlenkbereich gelenkt werden. According to the invention, the at least two deflection areas are arranged one behind the other with respect to the beam path of the light signals. In this way, depending on the incidence of the light signals on a front, first deflection area in the beam direction of the light signals, the light signals can be deflected with the front deflection area onto a rear, second deflection area.
Erfindungsgemäß wird wenigstens eine diffraktive Struktur verwendet, um die Lichtsig nale zu brechen und damit deren Richtung zu ändern und/oder einzustellen. Diffraktive Strukturen können einfach realisiert und gehandhabt werden. Ein Justageaufwand kann im Vergleich zu bekannten Umlenkspiegeln verringert werden. Die Anforderungen in Bezug auf die Qualität der Lichtsignale können entsprechend gesenkt werden. Ferner können diffraktive Strukturen individuell angepasst werden, um die gewünschte rich tungsändernde Wirkung auf die Lichtsignale zu erreichen. According to the invention, at least one diffractive structure is used to break the light signals and thus change their direction and / or adjust. Diffractive structures can be easily implemented and handled. Adjustment effort can be reduced compared to known deflecting mirrors. The requirements with regard to the quality of the light signals can be reduced accordingly. Furthermore, diffractive structures can be individually adapted in order to achieve the desired direction-changing effect on the light signals.
Diffraktive Strukturen sind bekanntermaßen Strukturen, an denen Lichtstrahlen, insbe sondere Laserstrahlen, geformt werden können. Dies geschieht als Beugung an opti schen Gittern. Dabei können die diffraktiven Strukturen individuell ausgestaltet werden. Sie können so realisiert werden, dass die Strahlrichtung eines einfallenden Lichtstrahls abhängig von dem Einfallswinkel und/oder einer Einfallstelle auf die diffraktive Struktur mit dieser entsprechend geändert wird. Diffraktive Strukturen können in Transmission betrieben werden. Diffractive structures are known to be structures on which light beams, in particular special laser beams, can be shaped. This occurs as diffraction on optical gratings. The diffractive structures can be designed individually. They can be implemented in such a way that the beam direction of an incident light beam depends on the angle of incidence and / or an incidence point on the diffractive structure with this is changed accordingly. Diffractive structures can be operated in transmission.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens eine diffraktive Struktur sein, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. Optische Linsen haben die Wirkung, dass durchgehendes Licht gebrochen und so zur Mitte des Lichtbündels abge lenkt oder nach außen gestreut wird. Auf diese Weise kann mit der entsprechenden diffraktiven Struktur eine definierte Brechung der Lichtsignale analog zu einer optischen Linse realisiert werden. At least one deflection region can advantageously be at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens. Optical lenses have the effect that continuous light is refracted and thus deflected towards the center of the light beam or scattered outwards. In this way, with the corresponding diffractive structure, a defined refraction of the light signals can be implemented analogously to an optical lens.
Mit der Erfindung kann eine optische Messvorrichtung mit einer langlebigen und war tungsfreien Lichtsignalumlenkeinrichtung realisiert werden. Ferner kann die Lichtsig nalumlenkeinrichtung einfach und kompakt ausgestaltet sein. So kann eine hohe Flexi bilität erreicht werden, ohne ein komplexes optisches Design erforderlich ist. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ein großer Sichtbereich mit einer großen Auflösung erfasst werden kann. So kann beispielsweise ein Bedarf an großen Linsen auf der Sendeseite oder der Empfängerseite reduziert werden. With the invention, an optical measuring device with a long-life and maintenance-free light signal deflection device can be realized. Furthermore, the light signal deflecting device can be designed to be simple and compact. In this way, a high degree of flexibility can be achieved without the need for a complex optical design. Furthermore, with the measuring device according to the invention, a large field of view can be recorded with a high resolution. For example, the need for large lenses on the transmitting side or the receiving side can be reduced.
Mit der wenigstens einen Antriebseinrichtung wird die wenigstens eine Lichtsignalum lenkeinrichtung bewegt, um einen Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens einen Um lenkbereich zu verändern. Der Einfall wird durch den Einfallswinkel und/oder die Einfall stelle, in der das Lichtsignal auf den wenigstens einen Umlenkbereich trifft, charakteri siert. Zur Veränderung des Einfalls kann entweder der Einfallswinkel oder die Einfall stelle oder beides verändert werden. With the at least one drive device, the at least one Lichtsignalum steering device is moved in order to change an incidence of the light signals on the at least one order steering area. The incidence is characterized by the angle of incidence and / or the incidence point at which the light signal strikes the at least one deflection area. To change the incidence, either the angle of incidence or the incidence point or both can be changed.
Der Einfallswinkel kann vorteilhafterweise mittels rotieren oder schwenken des wenigs tens einen Umlenkbereichs relativ zu der Strahlrichtung des einfallenden Lichtsignals verändert werden. Dabei kann entweder der wenigstens eine Umlenkbereich oder die Senderlichtquelle oder beides rotiert oder geschwenkt werden. The angle of incidence can advantageously be changed by rotating or pivoting the at least one deflection area relative to the beam direction of the incident light signal. Either the at least one deflection area or the transmitter light source or both can be rotated or pivoted.
Die Einfallstelle kann vorteilhafterweise mittels Verschieben, insbesondere mithilfe einer linearen Verschiebung, des wenigstens einen Umlenkbereichs relativ zur Strahlrichtung des einfallenden Lichtsignals verändert werden. Dabei kann vorteilhafterweise die Ver schiebung quer, insbesondere senkrecht, zur Strahlrichtung des einfallenden Lichtsig- nals durchgeführt werden. Dabei kann entweder der wenigstens eine Umlenkbereich oder die Senderlichtquelle oder beides verschoben werden. The point of incidence can advantageously be changed by means of displacement, in particular with the aid of a linear displacement, of the at least one deflection area relative to the beam direction of the incident light signal. The shift can advantageously be transverse, in particular perpendicular, to the beam direction of the incident light signal. nals be carried out. Either the at least one deflection area or the transmitter light source or both can be shifted.
Der Einfall der Lichtsignale auf wenigstens einen Umlenkbereich kann direkt oder indi rekt erfolgen. Insbesondere kann ein von der Senderlichtquelle kommendes Lichtsignal indirekt mithilfe wenigstens eines vorgeschalteten optisch wirkenden Elements auf den wenigstens einen Umlenkbereich gelenkt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Lichtsignal mithilfe wenigstens eines in Strahlrichtung betrachtet vorderen Umlenkbe reichs auf wenigstens einen hinteren Umlenkbereich gelenkt werden. The incidence of the light signals on at least one deflection area can take place directly or indirectly. In particular, a light signal coming from the transmitter light source can be directed indirectly to the at least one deflection area with the aid of at least one upstream optically active element. Additionally or alternatively, the light signal can be deflected onto at least one rear deflection area with the aid of at least one front deflection area viewed in the beam direction.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein ausgesendetes Lichtsignal als Lichtpuls reali siert sein. Ein Anfang und ein Ende eines Lichtpulses kann bestimmt, insbesondere gemessen, werden. Auf diese Weise können insbesondere Lichtlaufzeiten bestimmt werden. Advantageously, at least one emitted light signal can be implemented as a light pulse. A start and an end of a light pulse can be determined, in particular measured. In this way, light transit times in particular can be determined.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Lichtsignal auch weitere Informationen enthal ten. So kann ein Lichtsignal insbesondere codiert sein. Auf diese Weise kann es einfa cher identifiziert werden und/oder entsprechende Informationen mit sich tragen. At least one light signal can advantageously also contain further information. For example, a light signal can in particular be encoded. In this way it can be more easily identified and / or carry corresponding information with it.
Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung nach einem Lichtlaufzeitverfah ren, insbesondere einem Lichtimpulslaufzeitverfahren, arbeiten. Nach dem Lichtimpuls laufzeitverfahren arbeitende optische Messvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging- Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Dabei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Lichtsignals mit der Sendeeinrichtung und dem Empfang des entsprechenden reflektierten Lichtsignals mit einer entsprechenden Emp fangseinrichtung der Messvorrichtung gemessen und daraus eine Entfernung zwischen der Messvorrichtung und dem erkannten Objekt ermittelt. The optical measuring device can advantageously operate according to a light transit time method, in particular a light pulse transit time method. Optical measuring devices operating according to the light pulse transit time method can be designed and designated as time-of-flight (TOF), light detection and ranging systems (LiDAR), laser detection and ranging systems (LaDAR) or the like . A transit time from the transmission of a light signal with the transmitting device and the receipt of the corresponding reflected light signal with a corresponding receiving device of the measuring device is measured and a distance between the measuring device and the detected object is determined from this.
Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung als scannendes System ausge staltet sein. Dabei kann mit Lichtsignalen ein Überwachungsbereich abgetastet, also abgescannt, werden. Dazu können die Strahlrichtungen der entsprechenden Lichtsigna le über den Überwachungsbereich sozusagen geschwenkt werden. Hierbei kommt we nigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung zum Einsatz. Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung als laserbasiertes Entfernungs messsystem ausgestaltet sein. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann als Senderlichtquelle wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Lasersignale als Licht signale gesendet werden. Mit dem Laser können Lichtsignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entspre chend kann wenigstens eine Empfangseinrichtung einen für die Frequenz des ausge sendeten Lichtes ausgelegten Detektor, insbesondere eine (Lawinen)fotodiode, ein Di- oden-Array, ein CCD-Array oder dergleichen, aufweisen. Das laserbasierte Entfer nungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem La serscanner kann ein Überwachungsbereich mit insbesondere gepulsten Lasersignalen abgetastet werden. The optical measuring device can advantageously be designed as a scanning system. A monitoring area can be scanned, i.e. scanned, with light signals. For this purpose, the beam directions of the corresponding light signals can be swiveled over the monitoring area, so to speak. At least one light signal deflection device is used here. The optical measuring device can advantageously be designed as a laser-based distance measuring system. The laser-based distance measuring system can have at least one laser, in particular a diode laser, as the transmitter light source. With the at least one laser, in particular, pulsed laser signals can be sent as light signals. With the laser, light signals can be emitted in frequency ranges that are visible or invisible to the human eye. Correspondingly, at least one receiving device can have a detector designed for the frequency of the emitted light, in particular an (avalanche) photodiode, a diode array, a CCD array or the like. The laser-based distance measuring system can advantageously be a laser scanner. A laser scanner can be used to scan a monitored area with, in particular, pulsed laser signals.
Die Erfindung kann vorteilhafterweise bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraft fahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Land fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung kann auch bei einer stationären Messvorrichtung eingesetzt werden. The invention can advantageously be used in a vehicle, in particular a motor vehicle. The invention can advantageously be used in a land vehicle, in particular a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle or the like, an aircraft and / or a watercraft. The invention can also be used in vehicles that can be operated autonomously or at least partially autonomously. The invention can also be used in a stationary measuring device.
Mit der Messvorrichtung können stehende oder bewegte Objekte, insbesondere Fahr zeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Freiräume, insbesondere Parklü cken, oder dergleichen, erfasst werden. The measuring device can be used to detect stationary or moving objects, in particular vehicles, people, animals, plants, obstacles, uneven road surfaces, in particular potholes or stones, road boundaries, free spaces, in particular parking spaces, or the like.
Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung Teil eines Fahrerassistenzsys tems und/oder einer Fahrwerksteuerung eines Fahrzeugs sein oder mit diesen verbun den sein. Auf diese Weise kann das Fahrzeug teilautonom oder autonom betrieben werden. The optical measuring device can advantageously be part of a driver assistance system and / or a chassis control of a vehicle or be connected to these. In this way, the vehicle can be operated semi-autonomously or autonomously.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können die wenigstens zwei Umlenkbereiche jeweils die Wirkung einer optischen Linse haben. Auf diese Weise können die Lichtsig- nale entsprechend auf beiden Seiten gebrochen werden. So kann ein abbildendes opti sches System realisiert werden. In an advantageous embodiment, the at least two deflection areas can each have the effect of an optical lens. In this way, the light signals nale be broken accordingly on both sides. An imaging optical system can be implemented in this way.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich die Wirkung einer optischen Sammellinse haben. Auf diese Weise können die Lichtsig nale zu einem Brennpunkt hin gesammelt werden. In a further advantageous embodiment, at least one deflection area can have the effect of an optical converging lens. In this way, the light signals can be collected towards a focal point.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein Abstand zwischen optischen Hauptflächen der Umlenkbereiche den Brennweiten der wenigstens zwei Umlenkberei che entsprechen. Auf diese Weise kann ermöglicht werden, dass die jeweiligen Brenn punkte der wenigstens zwei Umlenkbereiche zusammenfallen. In a further advantageous embodiment, a distance between the main optical surfaces of the deflection areas can correspond to the focal lengths of the at least two deflection areas. In this way, it can be made possible that the respective focal points of the at least two deflection areas coincide.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich eine optische Hauptfläche aufweisen, die wenigstens abschnittsweise eben ist. Auf die se Weise kann eine definierte Hauptebene entsprechend einer optischen Linse erzeugt werden. So können die Richtung der Lichtsignale genauer geändert werden. In a further advantageous embodiment, at least one deflection area can have an optical main surface which is flat at least in sections. In this way, a defined main plane corresponding to an optical lens can be generated. This allows the direction of the light signals to be changed more precisely.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können jeweilige Brennpunkte der wenigstens zwei Umlenkbereiche zusammenfallen. Auf diese Weise können parallele einfallende Lichtsignalstrahlen in parallele austretende Lichtsignalstrahlen überführt werden. In a further advantageous embodiment, the respective focal points of the at least two deflection areas can coincide. In this way, parallel incident light signal beams can be converted into parallel emerging light signal beams.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können jeweilige Brennpunkte der wenigstens zwei Umlenkbereiche zwischen den wenigstens zwei Umlenkbereichen lie gen. Auf diese Weise können die Formen der Lichtsignale bei Richtungsänderung er halten werden. In a further advantageous embodiment, respective focal points of the at least two deflection areas can lie between the at least two deflection areas. In this way, the shapes of the light signals can be maintained when the direction changes.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine diffraktive Struktur als diffraktives optisches Element ausgestaltet sein. Diffraktive optische Elemente (DoE) können individuell gefer tigt und an die entsprechenden Anforderungen angepasst werden. Mit diffraktiven opti schen Elementen kann die Wirkung von optischen Linsen realisiert werden. At least one diffractive structure can advantageously be configured as a diffractive optical element. Diffractive optical elements (DoE) can be manufactured individually and adapted to the relevant requirements. The effect of optical lenses can be achieved with diffractive optical elements.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Umlenkbereich für die Lichtsignale durchlässig wirken. Auf diese Weise können die Lichtsignale den wenigstens einen Umlenkbereich durchstrahlen. Advantageously, at least one deflection area can have a permeable effect for the light signals. In this way, the light signals can use the at least one deflection area radiate through.
Für Lichtsignale durchlässige Umlenkbereiche haben den Vorteil, dass die Lichtquelle auf der dem Überwachungsbereich gegenüberliegenden Seite angeordnet sein kann. Auf diese Weise gibt es keine Zonen, welche durch die Senderlichtquelle verdeckt wer den. Deflection areas that are transparent to light signals have the advantage that the light source can be arranged on the side opposite the monitored area. In this way there are no zones that are covered by the transmitter light source.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich in, an und/oder auf wenigstens einem für die Lichtsignale durchlässigen Substrat reali siert sein und/oder die wenigstens zwei Umlenkbereiche können auf gegenüberliegen den Seiten eines für die Lichtsignale durchlässigen Substrats realisiert sind. Mit dem Substrat kann eine mechanische Stabilität erhöht werden. Ferner kann das Substrat als mechanische Halterung dienen. So kann das Substrat insbesondere auf wenigstens einer entsprechenden Achse montiert sein, um die es gedreht oder geschwenkt werden kann. So kann der Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich verändert, insbesondere eingestellt, werden. In a further advantageous embodiment, at least one deflection area can be implemented in, on and / or on at least one substrate that is transparent to the light signals and / or the at least two deflection areas can be realized on opposite sides of a substrate that is transparent to the light signals. Mechanical stability can be increased with the substrate. The substrate can also serve as a mechanical holder. In particular, the substrate can be mounted on at least one corresponding axis about which it can be rotated or pivoted. Thus, the incidence of the light signals on the at least one deflection area can be changed, in particular adjusted.
Vorteilhafterweise kann das Substrat aus Glas, Kunststoff oder dergleichen sein, auf das das jeweilige diffraktive optische Element durch Beschichtung oder Abtrag, insbe sondere Ätzen oder dergleichen, realisiert werden kann. The substrate can advantageously be made of glass, plastic or the like, on which the respective diffractive optical element can be realized by coating or removal, in particular special etching or the like.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Substrat als Dünnschicht realisiert sein. At least one substrate can advantageously be implemented as a thin layer.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Brennpunkt we nigstens eines Umlenkbereichs innerhalb wenigstens eines für das Lichtsignal durch lässigen Substrats liegen, in, an und/oder auf welchem wenigstens ein Umlenkbereich realisiert ist. Auf diese Weise kann die Lichtsignalumlenkeinrichtung platzsparender aufgebaut werden. Bevorzugt können die Brennpunkte der wenigstens zwei Umlenkbe reiche innerhalb des Substrats liegen. In a further advantageous embodiment, at least one focal point of at least one deflection area can lie within at least one substrate that is permeable for the light signal, in, on and / or on which at least one deflection area is implemented. In this way, the light signal deflecting device can be constructed to save space. The focal points of the at least two Umlenkbe can preferably lie within the substrate.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Umlenkbereich mit der Wirkung einer optischen Linse auf der Lichteintrittsseite eines Substrats angeordnet sein und/oder wenigstens ein Umlenkbereich mit der Wirkung einer optischen Linse kann auf der Lichtaustrittssei te eines Substrats angeordnet sein. Dabei kann entweder auf der Lichteintrittsseite oder auf der Lichtaustrittsseite wenigstens ein Umlenkbereich mit der Wirkung einer opti schen Linse vorgesehen sein. Alternativ kann sowohl auf der Lichteintrittsseite als auch auf der Lichtaustrittsseite jeweils wenigstens ein Umlenkbereich mit der Wirkung einer optischen Linse vorgesehen sein. Advantageously, at least one deflection area with the effect of an optical lens can be arranged on the light entry side of a substrate and / or at least one deflection area with the effect of an optical lens can be arranged on the light exit side of a substrate. This can either be on the light entry side or be provided on the light exit side at least one deflection area with the effect of an optical lens rule. Alternatively, at least one deflection area with the effect of an optical lens can be provided both on the light entry side and on the light exit side.
Mit Umlenkbereichen mit der Wirkung einer optischen Linse auf der Lichteintrittsseite kann die entsprechende Brechung der Lichtsignale vor dem Eintritt in das Substrat er folgen. With deflection areas with the effect of an optical lens on the light entry side, the corresponding refraction of the light signals before entering the substrate can be followed.
Mit Umlenkbereichen mit der Wirkung einer optischen Linse auf der Lichtaustrittsseite können die Lichtsignale unmittelbar in den Überwachungsbereich gelenkt werden. With deflection areas with the effect of an optical lens on the light exit side, the light signals can be directed directly into the monitoring area.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die wenigstens zwei Umlenk bereiche im Strahlengang der Lichtsignale vollständig überlappend hintereinander an geordnet sein. Auf diese Weise kann das Licht, welches mit dem ersten Umlenkbereich umgelenkt wird, vollständig auf den zweiten Umlenkbereich gelenkt werden. In a further advantageous embodiment, the at least two deflection areas in the beam path of the light signals can be arranged in a completely overlapping manner one behind the other. In this way, the light which is deflected with the first deflection area can be completely deflected onto the second deflection area.
Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche unterschiedlich oder identisch ausgestaltet sein richtungsändernde Eigenschaften aufweisen. Auf diese Wei se kann die Umlenkung der Lichtsignale bedarfsgerecht angepasst werden. Advantageously, the at least two deflection areas can be designed differently or identically to have direction-changing properties. In this way, the deflection of the light signals can be adapted as required.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung mit wenigstens einer Antriebseinrichtung bewegbar sein. Auf diese Weise kann mit der wenigstens eine Antriebseinrichtung der Einfall der Lichtsignale auf wenigstens einen der Umlenkbereich verändert, insbesonde re eingestellt, werden. In a further advantageous embodiment, at least one deflection area of at least one light signal deflection device can be moved with at least one drive device. In this way, with the at least one drive device, the incidence of the light signals on at least one of the deflection areas can be changed, in particular adjusted.
Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche gemeinsam angetrie ben sein. Auf diese Weise können die Umlenkbereiche gemeinsam bewegt werden. The at least two deflection areas can advantageously be jointly driven. In this way, the deflection areas can be moved together.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Antriebseinrichtung einen rotierenden An trieb, einen linearen Antrieb oder einen andersartigen Antrieb oder eine Kombination von unterschiedlichen Antrieben realisieren. So können entsprechende Rotations und/oder Verschiebebewegungen durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Antriebseinrichtung wenigstens einen Motor, insbesondere einen Rotationsmotor, einen Linearmotor, einen linearen Gleichstrommo tor, einen Schwingspulenmotor, einen Schwingspulenantrieb oder dergleichen, oder einen andersartigen Motor oder Aktor aufweisen. Mit elektrischen Motoren kann einfach ein elektrischer Antrieb realisiert werden. Advantageously, the at least one drive device can implement a rotating drive, a linear drive or a different type of drive or a combination of different drives. Corresponding rotation and / or displacement movements can thus be carried out. At least one drive device can advantageously have at least one motor, in particular a rotary motor, a linear motor, a linear DC motor, a voice coil motor, a voice coil drive or the like, or some other type of motor or actuator. An electric drive can easily be implemented with electric motors.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Antriebseinrichtung direkt mit den wenigstens zwei Umlenkbereichen, insbesondere wenigstens einem Substrat, auf dem die wenigs tens zwei Umlenkbereiche realisiert sind, verbunden sein. Auf diese Weise können die wenigstens zwei Umlenkbereich schneller beschleunigt und abgebremst werden. So kann die erfindungsgemäße Lichtsignalumlenkeinrichtung verglichen mit einem üblichen rotierenden Spiegel, der mit einem Motor rotierend angetrieben wird, mit höherer Ge schwindigkeit und größerer Lebensdauer betrieben werden. At least one drive device can advantageously be connected directly to the at least two deflection areas, in particular at least one substrate on which the at least two deflection areas are implemented. In this way, the at least two deflection areas can be accelerated and decelerated more quickly. Thus, the light signal deflecting device according to the invention can be operated with a higher speed and a longer service life compared with a conventional rotating mirror which is driven to rotate by a motor.
Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche, insbesondere das Substrat, auf dem die wenigstens zwei Umlenkbereiche realisiert sind, rotierend oder schwingend angetrieben werden. Vorteilhafterweise kann ein Rotationswinkel der we nigstens einen Antriebseinrichtung begrenzt werden. Auf diese Weise kann die Umlen kung der Lichtsignale auf den gewünschten Sichtbereich eingestellt werden. The at least two deflection areas, in particular the substrate on which the at least two deflection areas are implemented, can advantageously be driven to rotate or oscillate. A rotation angle of the at least one drive device can advantageously be limited. In this way, the deflection of the light signals can be adjusted to the desired viewing area.
Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche, insbesondere das Substrat, auf dem die wenigstens zwei Umlenkbereiche realisiert sind, drehbar und/oder schwenkbar und/oder verschiebbar angeordnet sein. Auf diese Weise kann durch ent sprechendes Bewegen des wenigstens einen Umlenkbereichs relativ zur Senderlicht quelle der Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich verändert werden. The at least two deflection areas, in particular the substrate on which the at least two deflection areas are implemented, can advantageously be arranged so as to be rotatable and / or pivotable and / or displaceable. In this way, by appropriately moving the at least one deflection area relative to the transmitter light source, the incidence of the light signals on the at least one deflection area can be changed.
Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche, insbesondere das Substrat, auf dem die wenigstens zwei Umlenkbereiche realisiert sind, in einer Dimen sion oder in zwei Dimensionen drehbar und/oder schwenkbar sein. Auf diese Weise kann die Richtung der Lichtsignale in einer Dimension oder in zwei Dimensionen verän dert werden. Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche, insbesondere ein Sub strat, auf dem die wenigstens zwei Umlenkbereiche angeordnet sind, wenigstens eine gemeinsame Dreh- und/oder Schwenkachse aufweisen. Mit einer gemeinsamen Dreh- und/oder Schwenkachse kann der Einfall der Lichtsignale in einer Raumdimension ge ändert werden. Mit zwei Dreh- oder Schwenkachsen kann ein entsprechendes Drehen oder Schwenken in zwei Dimensionen erfolgen. So kann der Einfall der Lichtsignale in zwei Raumdimension geändert werden. Entsprechend kann der Überwachungsbereich in zwei Dimensionen abgetastet werden. Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Dreh- oder Schwenkachsen senkrecht zueinander verlaufen. Auf diese Weise kann eine effiziente zweidimensionale Abtastung realisiert werden. The at least two deflection areas, in particular the substrate on which the at least two deflection areas are implemented, can advantageously be rotatable and / or pivotable in one dimension or in two dimensions. In this way, the direction of the light signals can be changed in one dimension or in two dimensions. The at least two deflection areas, in particular a substrate on which the at least two deflection areas are arranged, can advantageously have at least one common axis of rotation and / or pivoting. With a common axis of rotation and / or swiveling, the incidence of light signals can be changed in one spatial dimension. With two rotating or swiveling axes, a corresponding rotating or swiveling can take place in two dimensions. In this way, the incidence of the light signals can be changed in two dimensions. Correspondingly, the monitoring area can be scanned in two dimensions. The at least two axes of rotation or pivoting can advantageously run perpendicular to one another. In this way, efficient two-dimensional scanning can be realized.
Vorteilhafterweise kann die Sendeeinrichtung wenigstens ein optisches System aufwei sen, welches zwischen wenigstens einer Senderlichtquelle und wenigstens einem Um lenkbereich angeordnet ist. Mit dem optischen System können die Lichtsignale entspre chend geformt, insbesondere fokussiert und/oder aufgeweitet, werden. The transmitting device can advantageously have at least one optical system which is arranged between at least one transmitter light source and at least one deflection area. With the optical system, the light signals can be shaped accordingly, in particular focused and / or expanded.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine optische Systems so ausgestaltet sein, dass mit diesem die Lichtsignale in einer Raumrichtung aufgeweitet, insbesondere auf gefächert, werden. Auf diese Weise kann eine entsprechend größere Abschnitt des we nigstens einen Umlenkbereichs in dieser Raumrichtung ausgeleuchtet werden. So kann der Sichtbereich der Messvorrichtung in dieser Richtung aufgeweitet werden. Zusätzlich können die aufgeweiteten Lichtsignale wenigstens einen weiteren Umlenkbereich, wel cher in dieser Raumrichtung betrachtet neben dem zum Schwenken der Strahlrichtung der Lichtsignale verwendeten wenigstens einen Umlenkbereich angeordnet sein kann, anstrahlen. Dieser weitere Umlenkbereich kann ein Positionsbereich einer Positionser fassungseinrichtung sein, mit der die Position, insbesondere Schwenkposition, des we nigstens einen Umlenkbereichs ermittelt werden kann. Auf diese Weise kann mit nur einer Senderlichtquelle sowohl der Überwachungsbereich abgetastet werden als auch die Position, insbesondere Schwenkposition, des wenigstens einen Umlenkbereichs bestimmt werden. The at least one optical system can advantageously be designed in such a way that the light signals are expanded, in particular fanned out, with it in one spatial direction. In this way, a correspondingly larger section of the at least one deflection area can be illuminated in this spatial direction. The field of vision of the measuring device can thus be widened in this direction. In addition, the expanded light signals can illuminate at least one further deflection area, which, viewed in this spatial direction, can be arranged next to the at least one deflection area used for pivoting the beam direction of the light signals. This further deflection area can be a position area of a position detection device with which the position, in particular the pivot position, of the at least one deflection area can be determined. In this way, both the monitoring area can be scanned and the position, in particular the pivot position, of the at least one deflection area can be determined with only one transmitter light source.
Alternativ oder zusätzlich kann das wenigstens eine optische System so ausgestaltet sein, dass mit ihm die Lichtsignale in einer Raumrichtung fokussiert werden können. Auf diese Weise kann die Auflösung der Messvorrichtungen in dieser Raumrichtung ver- bessert werden Alternatively or additionally, the at least one optical system can be designed in such a way that it can be used to focus the light signals in one spatial direction. In this way, the resolution of the measuring devices in this spatial direction can to be improved
Vorteilhafterweise kann die Raumrichtung, in der die Lichtsignale aufgeweitet werden, parallel zu einer Achse sein, um die die wenigstens zwei Umlenkbereiche geschwenkt oder rotiert werden können. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich in der Raumrichtung senkrecht zu der Achse mithilfe der Lichtsignalumlenkeinrichtung abge tastet werden. The spatial direction in which the light signals are expanded can advantageously be parallel to an axis about which the at least two deflection areas can be pivoted or rotated. In this way, the monitored area can be scanned in the spatial direction perpendicular to the axis with the aid of the light signal deflection device.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein optisches System wenigstens eine optische Lin se aufweisen. Mit einer optischen Linse können die Lichtsignale geformt werden. At least one optical system can advantageously have at least one optical lens. The light signals can be shaped with an optical lens.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Lichtsignalumlenkeinrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Umlenkbereiche im Strahlengang der Lichtsigna le hintereinander angeordnet sind und wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. Furthermore, the object is achieved according to the invention in the light signal deflection device in that at least two deflection areas are arranged one behind the other in the beam path of the light signals and at least one deflection area has at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
Erfindungsgemäß werden die Lichtsignale mit der wenigstens einen diffraktiven Struk tur, welche die Wirkung einer optischen Linse hat, gebrochen. So kann eine Strahlrich tung der Lichtsignale einfach und genau geändert werden. According to the invention, the light signals are refracted with the at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens. A beam direction of the light signals can thus be changed easily and precisely.
Vorteilhafterweise kann die Lichtsignalumlenkeinrichtung wenigstens einer Sendeein richtung der optischen Messvorrichtung und/oder wenigstens einer Empfangseinrich tung der optischen Messvorrichtung zugeordnet sein. Mit einer Lichtsignalumlenkein richtung, welche der wenigstens einen Sendeeinrichtung zugeordnet ist, können Licht signale von der Sendeeinrichtung in den Überwachungsbereich gelenkt werden. Mit einer Lichtsignalumlenkeinrichtung, welche der wenigstens einen Empfangseinrichtung zugeordnet ist, können reflektierte Lichtsignale aus dem Überwachungsbereich zu der wenigstens einen Empfangseinrichtung umgelenkt werden. The light signal deflecting device can advantageously be assigned to at least one sending device of the optical measuring device and / or at least one receiving device of the optical measuring device. With a light signal deflecting device which is assigned to the at least one transmitting device, light signals can be directed from the transmitting device into the monitoring area. With a light signal deflecting device which is assigned to the at least one receiving device, reflected light signals can be deflected from the monitoring area to the at least one receiving device.
Vorteilhafterweise können der wenigstens einen Sendeeinrichtung und der wenigstens einen Empfangseinrichtung jeweils eine separate Lichtsignalumlenkeinrichtung zuge ordnet sein. Auf diese Weise können die Lichtsignalumlenkeinrichtungen separat be trieben werden. Alternativ können die Lichtsignalumlenkeinrichtungen für die wenigs tens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung steuerungs- technisch und/oder mechanisch gekoppelt sein. Auf diese Weise können die Lichtsig nalumlenkeinrichtungen aufeinander abgestimmt werden. Vorteilhafterweise kann eine einzige Lichtsignalumlenkeinrichtung vorgesehen sein, welche sowohl der wenigstens einen Sendeeinrichtung als auch der wenigstens einen Empfangseinrichtung zugeord net sein kann. Auf diese Weise kann ein Aufwand insbesondere an Bauteilen, zur Mon tage und/oder Justage, verringert werden. Advantageously, the at least one transmitting device and the at least one receiving device can each be assigned a separate light signal deflecting device. In this way, the light signal deflection devices can be operated separately. Alternatively, the light signal deflecting devices for the at least one transmitting device and the at least one receiving device can control be technically and / or mechanically coupled. In this way, the light signal deflecting devices can be coordinated with one another. A single light signal deflecting device can advantageously be provided, which can be assigned to both the at least one transmitting device and the at least one receiving device. In this way, expenditure, in particular on components, for assembly and / or adjustment, can be reduced.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der optischen Messvorrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Umlenkbereiche im Strahlengang der Lichtsigna le hintereinander angeordnet sind und wenigstens ein Umlenkbereich der wenigstens einen Sendeeinrichtung wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist, welche die Wir kung einer optischen Linse hat. In addition, the object is achieved according to the invention with the optical measuring device in that at least two deflection areas are arranged one behind the other in the beam path of the light signals and at least one deflection area of the at least one transmitting device has at least one diffractive structure which acts as an optical lens.
Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung, insbesondere wenigstens eine Sendeeinrichtung und/oder wenigstens eine Empfangseinrichtung, wenigstens eine er findungsgemäße Lichtsignalumlenkeinrichtung aufweisen. The optical measuring device, in particular at least one transmitting device and / or at least one receiving device, can advantageously have at least one light signal deflecting device according to the invention.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens einen Empfangseinrichtung wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung zugeordnet sein. Die wenigstens eine Lichtsignalumlenk einrichtung auf der Empfängerseite kann nach dem gleichen Prinzip wie die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Senderseite, insbesondere die erfindungs gemäße Sendeeinrichtung, aufgebaut sein und/oder wirken. At least one light signal deflection device can advantageously be assigned to the at least one receiving device. The at least one light signal deflection device on the receiver side can be constructed and / or act according to the same principle as the at least one light signal deflection device on the transmitter side, in particular the transmitter device according to the invention.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Emp fängerseite wenigstens zwei Umlenkbereiche aufweisen, die im Strahlengang der Licht signal hintereinander angeordnet sind, wobei wenigstens ein Umlenkbereich wenigs tens eine diffraktive Struktur aufweist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. Advantageously, the at least one light signal deflection device on the receiver side can have at least two deflection areas which are arranged one behind the other in the beam path of the light signal, at least one deflection area having at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung aufseiten des Empfängers, mechanisch mit der wenigstens einen Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Senderseite gekoppelt sein. Auf diese Weise können die entsprechenden Umlenk bereiche gemeinsam eingestellt, insbesondere gesteuert, werden. The at least one light signal deflecting device on the receiver side can advantageously be mechanically coupled to the at least one light signal deflecting device on the transmitter side. In this way, the corresponding deflection areas can be set, in particular controlled, together.
Vorteilhafterweise können wenigstens zwei erfindungsgemäß hintereinander angeord- nete Umlenkbereiche für die Sendeeinrichtung und wenigstens zwei erfindungsgemäß hintereinander angeordnete Umlenkbereiche für die Empfangseinrichtung auf einem gemeinsamen Substrat realisiert sein. Auf diese Weise können die Umlenkbereiche gemeinsam hergestellt werden. Außerdem können die Umlenkbereiche einfach mithilfe des Substrats und einer entsprechenden Antriebseinrichtung bewegt werden. Advantageously, at least two according to the invention can be arranged one behind the other. nete deflecting areas for the transmitting device and at least two deflecting areas arranged one behind the other according to the invention for the receiving device can be realized on a common substrate. In this way, the deflection areas can be produced together. In addition, the deflection areas can be moved easily with the aid of the substrate and a corresponding drive device.
Alternativ kann die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Empfängersei te getrennt von der wenigstens einen Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Senderseite betrieben werden. Die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Empfäng erseite und die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Senderseite kön nen auch nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Alternatively, the at least one light signal deflection device on the receiver side can be operated separately from the at least one light signal deflection device on the transmitter side. The at least one light signal deflecting device on the receiver side and the at least one light signal deflecting device on the transmitter side can also work according to different principles.
Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass die Richtung der Lichtsignale mithilfe von wenigstens zwei Umlenkbereichen ver ändert wird, welche im Strahlengang der Lichtsignale hintereinander angeordnet sind, wobei wenigstens einer der Umlenkbereiche wenigstens einer diffraktiven Struktur auf weist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat . Furthermore, the object is achieved according to the invention in the method in that the direction of the light signals is changed with the aid of at least two deflection areas which are arranged one behind the other in the beam path of the light signals, at least one of the deflection areas having at least one diffractive structure that has the effect an optical lens.
Erfindungsgemäß wird wenigstens eine diffraktive Struktur mit Wirkung einer optischen Linse eingesetzt, um die Strahlrichtung der Lichtsignale zu verändern. According to the invention, at least one diffractive structure with the effect of an optical lens is used in order to change the beam direction of the light signals.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können wenigstens ein Umlenkbe reich und wenigstens eine Senderlichtquelle relativ zueinander bewegt werden, um den Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich zu verändern. Auf die se Weise kann eine entsprechende Änderung der Strahlrichtung des Lichtsignals er reicht werden. In an advantageous embodiment of the method, at least one Umlenkbe and at least one transmitter light source can be moved relative to one another in order to change the incidence of the light signals on the at least one deflection area. In this way, a corresponding change in the beam direction of the light signal can be achieved.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sendeeinrich tung, der erfindungsgemäßen Lichtsignalumlenkeinrichtung, der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteil haften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entspre chend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen In addition, the features and advantages shown in connection with the transmission device according to the invention, the light signal deflecting device according to the invention, the measuring device according to the invention and the method according to the invention and their respective advantageous configurations apply mutatis mutandis and vice versa. The individual features and advantages can of course be combined with one another, whereby further advantageous effects can arise that go beyond the sum of the individual effects. Brief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing voltage. The person skilled in the art will expediently consider the features disclosed in combination in the drawing, the description and the claims also individually and combine them into useful further combinations. It show schematically
Figur 1 eine Vorderansicht eines Fahrzeugs mit einer optischen Messvorrichtung, welche mit einem Fahrerassistenzsystem verbunden ist; FIG. 1 shows a front view of a vehicle with an optical measuring device which is connected to a driver assistance system;
Figur 2 die optische Messvorrichtung mit dem Fahrerassistenzsystem aus der Fi gur 1 ; FIG. 2 shows the optical measuring device with the driver assistance system from FIG. 1;
Figur 3 eine Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel einer Sendeeinrichtung der Messvorrichtung aus der Figur 2, mit einer Achse für eine Auslenkung von gesendeten Lichtsignalen in einer Dimension, in einer Mittelposition, in einer Ansicht in Richtung einer Achse, mit der die Lichtsignalumlenkeinrichtung geschwenkt werden kann; 3 shows a transmitter light signal deflection device according to a first exemplary embodiment of a transmitter device of the measuring device from FIG. 2, with an axis for deflecting transmitted light signals in one dimension, in a central position, in a view in the direction of an axis with which the light signal deflection device is pivoted can be;
Figur 4 die Lichtsignalumlenkeinrichtung aus der Figur 3 in einer Auslenkposition; Figur 5 eine Lichtsignalumlenkeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel einer Sendeeinrichtung der Messvorrichtung aus der Figur 2, mit zwei Achsen für eine Auslenkung von gesendeten Lichtsignalen in zwei Dimen sionen, in einer Ansicht in Richtung einer ersten Achse, mit der die Licht signalumlenkeinrichtung in einer ersten Dimension geschwenkt werden kann. FIG. 4 shows the light signal deflecting device from FIG. 3 in a deflection position; FIG. 5 shows a light signal deflecting device according to a second exemplary embodiment of a transmitting device of the measuring device from FIG. 2, with two axes for a deflection of transmitted light signals in two dimensions, in a view in the direction of a first axis with which the light signal deflecting device in a first dimension can be swiveled.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same components are provided with the same reference symbols.
Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention
In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10, beispielsweise ein Personenkraftwagen, in der Vor deransicht gezeigt. Das Fahrzeug 10 verfügt über eine optische Messvorrichtung 12, beispielsweise einen Laserscanner. Die optische Messvorrichtung 12 ist beispielsweise in einer vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Ferner verfügt das Fahr zeug 10 über ein Fahrerassistenzsystem 14, mit dem das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden kann. Die optische Messvorrichtung 12 ist funktional mit dem Fahrerassistenzsystem 14 verbunden, so dass Informationen, welche mit der Messvorrichtung 12 erlangt werden können, an das Fahrerassistenzsystem 14 übermit telt werden können. Mit der Messvorrichtung 12 kann ein Überwachungsbereich 16, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 10, auf Ob jekte 18 überwacht werden. Die Messvorrichtung 12 kann auch an anderer Stelle des Fahrzeugs 10, auch anders ausgerichtet, angeordnet sein. Es können auch mehrere Messvorrichtung 12 vorgesehen sein. In the figure 1, a vehicle 10, for example a passenger car, is shown in the front view. The vehicle 10 has an optical measuring device 12, for example a laser scanner. The optical measuring device 12 is arranged, for example, in a front bumper of the vehicle 10. Furthermore, the vehicle 10 has a driver assistance system 14 with which the vehicle 10 is autonomous or can be operated partially autonomously. The optical measuring device 12 is functionally connected to the driver assistance system 14 so that information that can be obtained with the measuring device 12 can be transmitted to the driver assistance system 14. With the measuring device 12, a monitoring area 16, in the exemplary embodiment shown, in the direction of travel in front of the motor vehicle 10, can be monitored for objects 18. The measuring device 12 can also be arranged at another point on the vehicle 10, also oriented differently. Several measuring devices 12 can also be provided.
Die Messvorrichtung 12 arbeitet nach einem Lichtlaufzeitverfahren. Flierzu werden Lichtsignale 20, beispielsweise in Form von Laserpulsen, in den Überwachungsbereich 16 gesendet. Beispielsweise an einem etwaigen Objekt 18 reflektierte Lichtsignale 22 werden von der Messvorrichtung 12 empfangen. Aus einer Laufzeit zwischen dem Aus senden der Lichtsignale 20 und dem Empfang der reflektierten Lichtsignale 22 wird eine Entfernung des Objekts 18 zu der Messvorrichtung 12 ermittelt. Die Strahlrichtung der Lichtsignale 20 wird während der Messungen über den Überwachungsbereich 16 ge schwenkt. Auf diese Weise wird der Überwachungsbereich 16 abgetastet. Aus der Strahlrichtung der Lichtsignale 20, welche an dem Objekt 18 reflektiert werden, wird eine Richtung des Objekts 18 relativ zu der Messvorrichtung 12 ermittelt. The measuring device 12 works according to a time-of-flight method. For this purpose, light signals 20, for example in the form of laser pulses, are sent into the monitoring area 16. For example, light signals 22 reflected on a possible object 18 are received by the measuring device 12. A distance from the object 18 to the measuring device 12 is determined from a transit time between the transmission of the light signals 20 and the reception of the reflected light signals 22. The beam direction of the light signals 20 is pivoted over the monitoring area 16 during the measurements. In this way, the monitoring area 16 is scanned. A direction of the object 18 relative to the measuring device 12 is determined from the beam direction of the light signals 20, which are reflected on the object 18.
Die Messvorrichtung 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 24, eine Empfangseinrichtung 26 und eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 28. The measuring device 12 comprises a transmitting device 24, a receiving device 26 and an electronic control and evaluation device 28.
Die Sendeeinrichtung 24, welche beispielhaft in der Figur 2 gezeigt ist, umfasst eine Senderlichtquelle 30, ein optisches System in Form einer Senderlinse 32 und eine Sen- der-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34. The transmitter device 24, which is shown by way of example in FIG. 2, comprises a transmitter light source 30, an optical system in the form of a transmitter lens 32 and a transmitter light signal deflection device 34.
Die Empfangseinrichtung 26 umfasst einen optischen Empfänger 36, eine Empfänger linse 38 und eine Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40. The receiving device 26 comprises an optical receiver 36, a receiving lens 38 and a receiver light signal deflecting device 40.
Die Senderlichtquelle 30 weist beispielsweise einen Laser auf. Mit der Sendlichtquelle 30 können gepulste Lasersignale als Lichtsignale 20 erzeugt werden. The transmitter light source 30 has a laser, for example. With the transmission light source 30, pulsed laser signals can be generated as light signals 20.
Mit der Senderlinse 32 können die Lichtsignale 20 in einer Richtung quer zu ihrer Strahlrichtung aufgeweitet werden. Dies ist in der Figur 2 durch ein gestricheltes Trapez angedeutet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Lichtsignale 20 mit der Senderlinse 32 in Richtung einer Achse 46, beispielhaft in vertikaler Richtung, aufge weitet. In den Figuren 3 bis 5 ist die Achse 46 als Kreis mit einem Kreuz angedeutet. With the transmitter lens 32, the light signals 20 in a direction transverse to their Beam direction are widened. This is indicated in FIG. 2 by a dashed trapezoid. In the embodiment shown, the light signals 20 are expanded with the transmitter lens 32 in the direction of an axis 46, for example in the vertical direction. In Figures 3 to 5, the axis 46 is indicated as a circle with a cross.
Die Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 befindet sich im Strahlengang der Sender lichtquelle 30 hinter der Senderlinse 32. Mithilfe der Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 kann die Strahlrichtung der Lichtsignale 20 in einer Dimension einer Ebene geschwenkt werden. Beispielsweise verläuft die Schwenkebene senkrecht zu der Richtung, in der die Lichtsignale 20 mit der Senderlinse 32 aufgeweitet werden, beispielhaft also horizontal. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich 16 mit nacheinander folgenden Lichtsignalen 20 in horizontaler Richtung abgetastet werden. The transmitter light signal deflector 34 is located in the beam path of the transmitter light source 30 behind the transmitter lens 32. With the aid of the transmitter light signal deflector 34, the beam direction of the light signals 20 can be pivoted in one dimension of a plane. For example, the swivel plane runs perpendicular to the direction in which the light signals 20 are expanded with the transmitter lens 32, that is to say horizontally, for example. In this way, the monitored area 16 can be scanned in the horizontal direction with successive light signals 20.
Mit der Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 14 werden aus dem Überwachungsbe reich 16 reflektierte Lichtsignale 22 auf die Empfängerlinse 38 umgelenkt. Mit der Emp fängerlinse 38 werden die reflektierten Lichtsignale 22 auf den Empfänger 36 abgebil det. With the receiver light signal deflection device 14, 16 reflected light signals 22 are deflected onto the receiver lens 38 from the monitoring area. With the Emp catcher lens 38, the reflected light signals 22 are mapped onto the receiver 36.
Der Empfänger 36 ist beispielsweise als CCD-Chip, Array, Fotodiode oder andersartiger Detektor zum Empfang der reflektierten Lichtsignale 22 in Form von Laserpulsen aus gestaltet. Mit dem Empfänger 36 werden die empfangenen Lichtsignale 22 in elektroni sche Signale umgewandelt. Die elektronischen Signale werden der Steuer- und Aus werteeinrichtung 28 übermittelt. The receiver 36 is designed, for example, as a CCD chip, array, photodiode or other type of detector for receiving the reflected light signals 22 in the form of laser pulses. With the receiver 36, the received light signals 22 are converted into electronic cal signals. The electronic signals are transmitted to the control and evaluation device 28.
Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 werden die Sendeeinrichtung 24 und die Empfangseinrichtung 26 gesteuert. Ferner werden mit der Steuer- und Auswerteeinrich tungen 28 die aus den empfangenen Lichtsignale 22 gewonnenen elektronischen Sig nale ausgewertet. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 wird die Lichtlaufzeit und daraus die Entfernung des Objekts 18, an dem die Lichtsignale 22 reflektiert wur den, ermittelt. Außerdem wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 die Rich tung des Objekts 18 ermittelt. The transmitting device 24 and the receiving device 26 are controlled with the control and evaluation device 28. Furthermore, the electronic signals obtained from the received light signals 22 are evaluated with the control and evaluation device 28. With the control and evaluation devices 28, the light transit time and, from this, the distance to the object 18 on which the light signals 22 were reflected are determined. In addition, the direction of the object 18 is determined with the control and evaluation devices 28.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Figur 3 zeigt die Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 in einer Mittelposition. Figur 4 zeigt die Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 in einer beispielhaften Auslenkposition. In Figures 3 and 4, a transmitter light signal deflection device 34 is according to one first embodiment shown. Figure 3 shows the transmitter light signal deflection device 34 in a central position. FIG. 4 shows the transmitter light signal deflection device 34 in an exemplary deflection position.
Die Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 umfasst beispielhaft zwei Sender- Umlenkbereiche 42a jeweils in Form einer diffraktiven Struktur. Dies ist insbesondere auch in den Figuren 3 und 4 gezeigt. Die diffraktiven optische Strukturen sind bei spielsweise als sogenannte diffraktive optische Elemente realisiert. Die Sender- Umlenkbereiche 42a haben jeweils die Wirkung von optischen Sammellinsen. Die Sen- der-Umlenkbereiche 42a sind beispielhaft auf gegenüberliegenden Seiten eines recht eckigen, flachen Substrats 44 realisiert. Das Substrat 44 ist beispielsweise eine Glas platte oder Kunststoffplatte, welche für die Lichtsignale 20 durchlässig ist. Das Substrat 44 mit den Sender-Umlenkbereichen 42a kann auch als Dünnfilm realisiert sein. Einer der Sender-Umlenkbereiche 42a ist auf der Seite des Substrats 44 angeordnet, die der Senderlinse 32 abgewandt ist. Der andere Sender-Umlenkbereich 42a auf der Seite des Substrats 44 angeordnet, die der Senderlinse 32 zugewandt ist. Die Sender- Umlenkbereiche 42a erstreckt sich jeweils als Streifen nahezu über die gesamte Breite des Substrats 44 quer zur Achse 46. Die beiden Sender-Umlenkbereiche 42a sind im Strahlengang der Lichtsignale 20 vollständig überlappend hintereinander angeordnet. The transmitter light signal deflection device 34 comprises, for example, two transmitter deflection regions 42a, each in the form of a diffractive structure. This is also shown in particular in FIGS. 3 and 4. The diffractive optical structures are implemented as so-called diffractive optical elements, for example. The transmitter deflection areas 42a each have the effect of optical converging lenses. The transmitter deflection regions 42a are implemented, for example, on opposite sides of a rectangular, flat substrate 44. The substrate 44 is, for example, a glass plate or plastic plate which is transparent to the light signals 20. The substrate 44 with the transmitter deflection regions 42a can also be implemented as a thin film. One of the transmitter deflection regions 42a is arranged on the side of the substrate 44 which faces away from the transmitter lens 32. The other transmitter deflection region 42a is arranged on the side of the substrate 44 which faces the transmitter lens 32. The transmitter deflection areas 42a each extend as a strip almost over the entire width of the substrate 44 transversely to the axis 46. The two transmitter deflection areas 42a are arranged one behind the other in the beam path of the light signals 20, completely overlapping.
Ein Abstand 72 zwischen optischen Hauptebenen 74 der Sender-Umlenkbereiche 42a entspricht der Summe der Brennweiten 76 der Sender-Umlenkbereiche 42a. Die jewei ligen Brennpunkte 78 der Sender-Umlenkbereiche 42a fallen zusammen. Die Brenn punkte 78 befinden sich in dem Substrat 44 zwischen den Sender-Umlenkbereichen 42a. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Brennweiten 76 der gezeigten Sender-Umlenkbereich 42a beispielhaft identisch. Die Brennweiten 76 können auch unterschiedlich sein. Ferner liegen die Brennpunkte 78 in der in der Figur 3 gezeigten Mittelposition der Sende-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 auf der Achse 46. Die Brenn punkte 78 können auch außerhalb der Achse 46 liegen. A distance 72 between optical main planes 74 of the transmitter deflection areas 42a corresponds to the sum of the focal lengths 76 of the transmitter deflection areas 42a. The respective focal points 78 of the transmitter deflection areas 42a coincide. The focal points 78 are located in the substrate 44 between the transmitter deflection regions 42a. In the exemplary embodiment shown, the focal lengths 76 of the transmitter deflection regions 42a shown are, for example, identical. The focal lengths 76 can also be different. Furthermore, the focal points 78 lie on the axis 46 in the central position of the transmission light signal deflecting device 34 shown in FIG. 3. The focal points 78 can also lie outside the axis 46.
Das Substrat 44 ist auf der Achse 46 befestigt. Die Achse 46 ihrerseits wird mit einem Motor 50 angetrieben, sodass das Substrat 44 und mit diesem die Sender- Umlenkbereiche 42a um die Achse 46 hin und her geschwenkt werden können. Die Schwenkrichtung des Substrats 44 und damit der Sender-Umlenkbereiche 42a ist in den Figuren 2 und 3 mit einem Doppelpfeil 48 angedeutet. The substrate 44 is mounted on the axis 46. The axis 46 for its part is driven by a motor 50, so that the substrate 44 and with it the transmitter deflection regions 42a can be pivoted back and forth about the axis 46. The pivoting direction of the substrate 44 and thus the transmitter deflection regions 42a is shown in FIG indicated by a double arrow 48 in FIGS. 2 and 3.
Der Motor 50 ist steuerbar mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 verbunden. The motor 50 is controllably connected to the control and evaluation device 28.
Die Sender-Umlenkbereiche 42a befinden sich, wie auch in der Figur 3 gezeigt ist, im Strahlengang der Lichtsignale 20 der Sendeeinrichtung 24. Lichtsignale 20 werden zu nächst abhängig von ihrem Einfall auf den der Senderlinse 32 zugewandten Sender- Umlenkbereich 42a mit der Wirkung einer entsprechenden Sammellinse gebrochen und zur Mitte des Lichtbündels der Lichtsignals 20 hin abgelenkt. Das Lichtbündel der Licht signale 20 ist in der Figur 3 gestrichelt angedeutet. Der Einfall ist definiert durch einen in der Figur 4 angedeuteten Einfallswinkel 52. Der Einfallswinkel 52 ist der Winkel zwi schen einer Einfallsstrahlrichtung 54 der Lichtsignale 20 und der Hauptebene 74 des vorderen Sender-Umlenkbereichs 42a. The transmitter deflection areas 42a are, as also shown in FIG. 3, in the beam path of the light signals 20 of the transmitter device 24. Light signals 20 are initially dependent on their incidence on the transmitter deflection area 42a facing the transmitter lens 32 with the effect of a corresponding Refracted converging lens and deflected towards the center of the light beam of the light signal 20. The light bundle of the light signals 20 is indicated by dashed lines in FIG. The incidence is defined by an angle of incidence 52 indicated in FIG. 4. The angle of incidence 52 is the angle between an incidence beam direction 54 of the light signals 20 and the main plane 74 of the front transmitter deflection region 42a.
Die abgelenkten Lichtsignale 20 durchleuchten das Substrat 44 und werden mit dem hinteren Sender-Umlenkbereich 42a auf der der Senderlinse 32 abgewandten Seite mit der Wirkung einer entsprechenden Sammellinse erneut abgelenkt. Insgesamt werden so die Lichtsignale 20 um einen in der Figur 4 bezeichneten Ablenkungswinkel 58 zwi schen der Einfallsstrahlrichtung 54 und einer Austrittsstrahlrichtung 56 der umgelenkten Lichtsignale 20 umgelenkt. The deflected light signals 20 shine through the substrate 44 and are deflected again with the rear transmitter deflection area 42a on the side facing away from the transmitter lens 32 with the effect of a corresponding converging lens. Overall, the light signals 20 are thus deflected by a deflection angle 58, designated in FIG. 4, between the incident beam direction 54 and an exit beam direction 56 of the deflected light signals 20.
Um den Ablenkungswinkel 58 zu verändern, wird das Substrat 44 mit den Sender- Umlenkbereichen 42 um die Achse 46 geschwenkt, was zur Veränderung des Einfalls winkels 52 führt. Durch das Schwenken des Substrats 44 mit den Sender- Umlenkbereichen 42 wird die Austrittsstrahlrichtung 56 der Lichtsignale 20 im Überwa chungsbereich 16 geschwenkt. Mithilfe der schwenkbaren Sender-Umlenkbereiche 42a kann der Überwachungsbereich 16 abgetastet werden. In order to change the deflection angle 58, the substrate 44 with the transmitter deflection regions 42 is pivoted about the axis 46, which leads to a change in the angle of incidence 52. By pivoting the substrate 44 with the transmitter deflection areas 42, the exit beam direction 56 of the light signals 20 in the monitoring area 16 is pivoted. The monitoring area 16 can be scanned with the aid of the pivotable transmitter deflection areas 42a.
Die Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 ist analog zur Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 aufgebaut. Die Empfänger-The receiver light signal deflection device 40 is constructed analogously to the transmitter light signal deflection device 34. The recipients-
Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 umfasst, wie in der Figur 2 gezeigt, zwei Empfänger- Umlenkbereiche 42b. Die Empfänger-Umlenkbereiche 42b sind diffraktive Strukturen, beispielsweise diffraktive optische Elemente, welche jeweils die Wirkung von optischen Sammellinse haben. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Empfänger-Umlenkbereiche 42b auf gegenüberliegenden Seiten desselben Substrats 44 realisiert, auf dem auch die Sen- der-Umlenkbereiche 42a realisiert sind. Die Empfänger-Umlenkbereiche 42b erstrecken sich nahezu über die gesamte Breite des Substrats 44 quer zur Achse 46. Die Ausdeh nung der Empfänger-Umlenkbereiche 42b in Richtung der Achse 46 ist größer als die entsprechende Ausdehnung der Sender-Umlenkbereiche 42a. Die beiden Empfänger- Umlenkbereiche 42b sind im Strahlengang der reflektierten Lichtsignale 22 vollständig überlappend hintereinander angeordnet. As shown in FIG. 2, the light signal deflection device 40 comprises two receiver deflection areas 42b. The receiver deflection regions 42b are diffractive structures, for example diffractive optical elements, which each have the effect of optical converging lenses. In the embodiment shown, the receiver deflecting areas 42b are implemented on opposite sides of the same substrate 44 on which the transmitter deflecting areas 42a are also implemented. The receiver deflection regions 42b extend almost over the entire width of the substrate 44 transversely to the axis 46. The extension of the receiver deflection regions 42b in the direction of the axis 46 is greater than the corresponding extension of the transmitter deflection regions 42a. The two receiver deflecting areas 42b are arranged in the beam path of the reflected light signals 22, completely overlapping one behind the other.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sende-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 und die Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 mithilfe des gemeinsamen Sub strats 44 mechanisch gekoppelt. So können die Sende-Umlenkbereiche 42a und die Empfänger-Umlenkbereiche 42b gemeinsam mit der Achse 46 geschwenkt werden. Hierfür ist nur ein einziger Motor 50 erforderlich. In the exemplary embodiment shown, the transmission light signal deflection device 34 and the receiver light signal deflection device 40 are mechanically coupled with the aid of the common substrate 44. Thus, the transmission deflection areas 42a and the receiver deflection areas 42b can be pivoted together with the axis 46. Only a single motor 50 is required for this.
Bei einem nicht gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel können die Sender- Umlenkbereiche 42a und die Empfänger-Umlenkbereiche 42b getrennt voneinander, beispielsweise auf getrennten Substraten realisiert sein. Die getrennten Substrate kön nen mechanisch, beispielsweise auf einer gemeinsamen Achse, miteinander verbunden sein und gemeinsam angetrieben werden. Die Sender-Umlenkbereiche 42a und die Empfänger-Umlenkbereiche 42b können auch mechanisch voneinander getrennt sein. In diesem Fall umfasst die Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 zwei Sender- Umlenkbereiche 42a und eine eigene Antriebseinrichtung. Ebenso umfasst die Emp- fänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 zwei Empfänger-Umlenkbereiche 42b und eine eigene Antriebseinrichtung. In an alternative embodiment, not shown, the transmitter deflecting areas 42a and the receiver deflecting areas 42b can be implemented separately from one another, for example on separate substrates. The separated substrates can be mechanically connected to one another, for example on a common axis, and driven together. The transmitter deflection areas 42a and the receiver deflection areas 42b can also be mechanically separated from one another. In this case, the transmitter light signal deflection device 34 comprises two transmitter deflection areas 42a and its own drive device. The receiver light signal deflection device 40 also comprises two receiver deflection areas 42b and its own drive device.
Die Empfänger-Umlenkbereiche 42b sind so ausgestaltet, dass mit diesen reflektierte Lichtsignale 22, welche aus dem Überwachungsbereich 16 kommen, in jeder Schwenk position der Empfänger-Umlenkbereiche 42b, respektive des Substrats 44, auf die Emp fängerlinse 38 gelenkt werden. Mit der Empfängerlinse 38 werden die umgelenkten re flektierten Lichtsignale 22 auf dem Empfänger 36 fokussiert. The receiver deflection areas 42b are designed such that light signals 22 reflected by them, which come from the monitoring area 16, are directed onto the receiver lens 38 in every pivot position of the receiver deflection areas 42b or substrate 44. With the receiver lens 38, the deflected re inflected light signals 22 are focused on the receiver 36.
Die Messvorrichtung 12 weist darüber hinaus eine Positionserfassungseinrichtung 60 auf. Mit der Positionserfassungseinrichtung 60 kann eine Schwenkposition des Sub strats 44 und damit der Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 und der Empfänger- Lichtsignalumlenkeinrichtungen 40 ermittelt werden. The measuring device 12 also has a position detection device 60 on. With the position detection device 60, a pivot position of the substrate 44 and thus the transmitter light signal deflection device 34 and the receiver light signal deflection device 40 can be determined.
Die Positionserfassungseinrichtung 60 umfasst einen Positionsbereich 62 beispielhaft in Form einer diffraktiven Struktur, beispielsweise einem diffraktiven optischen Element, und einen optischen Positionsdetektor 66. The position detection device 60 comprises a position area 62, for example in the form of a diffractive structure, for example a diffractive optical element, and an optical position detector 66.
Der Positionsbereich 62 ist auf der Seite des Substrats 44 angeordnet, welche der Sendlichtquelle 30 zugewandt ist. Der Positionsbereich 62 befindet sich in Richtung der Achse 46 betrachtet beispielhaft zwischen dem entsprechenden Sender-Umlenkbereich 42a und dem entsprechenden Empfänger-Umlenkbereich 42b. Der Positionsbereich 62 erstreckt sich als Streifen beispielhaft senkrecht zur Achse 46 nahezu über die gesamte Breite des Substrats 44. Der Positionsbereich 62 ist nah genug an dem entsprechenden Sender-Umlenkbereich 42 angeordnet, dass ein Teil des mit der Senderlinse 32 aufge fächerten Lichtsignals 20, wie in der Figur 2 gezeigt, auf dem Positionsbereich 62 fällt. The position region 62 is arranged on the side of the substrate 44 which faces the transmission light source 30. The position area 62, viewed in the direction of the axis 46, is located, for example, between the corresponding transmitter deflection area 42a and the corresponding receiver deflection area 42b. The position area 62 extends as a strip, for example perpendicular to the axis 46, almost over the entire width of the substrate 44. The position area 62 is arranged close enough to the corresponding transmitter deflection area 42 that part of the light signal 20 fanned out with the transmitter lens 32, such as shown in Figure 2, falls on the position area 62.
Die diffraktive Struktur des Positionsbereichs 62 ist so ausgestaltet, dass Lichtsignale 20, welche auf dem Positionsbereich 62 treffen, abhängig von dem Einfallswinkel 52 der Lichtsignale 20 auf dem Positionsbereich 62 codiert werden. Die Codierung charakteri siert dabei den jeweiligen Einfallswinkel 52. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der auftreffende Teil der Lichtsignale 20 codiert und als Positions-Lichtsignale 68 reflektiert und zu dem Positionsdetektor 66 gesendet. The diffractive structure of the position area 62 is designed in such a way that light signals 20 which strike the position area 62 are encoded as a function of the angle of incidence 52 of the light signals 20 on the position area 62. The coding characterizes the respective angle of incidence 52. In the exemplary embodiment shown, the incident part of the light signals 20 is coded and reflected as position light signals 68 and sent to the position detector 66.
Der Positionsdetektor 66 ist beispielhaft auf gleicher Höhe neben der Senderlichtquelle 30 angeordnet. Der Positionsdetektor 66 kann beispielsweise als Einzeldetektor, Zei lendetektor oder Flächendetektor ausgestaltet sein. Hierfür kann beispielsweise ein CCD-Chip, eine Fotodiode oder dergleichen verwendet werden. The position detector 66 is arranged, for example, at the same height next to the transmitter light source 30. The position detector 66 can, for example, be designed as a single detector, line detector or area detector. For example, a CCD chip, a photodiode or the like can be used for this.
Die codierten Lichtsignale 68 werden mit dem Positionsdetektor 66 in elektrische Positi onssignale umgewandelt und an die Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 übermittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 wird aus den elektrischen Positionssig nale die Schwenkauslenkung des Positionsbereichs 62 und damit die Schwenkauslen- kung des Substrats 44, der Sender-Umlenkbereiche 42a und der Empfänger- Umlenkbereich 42b ermittelt. So kann mithilfe der Erfassungseinrichtung 60 eine Schwenkposition der Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 und der Empfänger- Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 ermittelt werden. The coded light signals 68 are converted into electrical position signals by the position detector 66 and transmitted to the control and evaluation devices 28. With the control and evaluation devices 28, the electrical position signals are used to generate the pivoting deflection of the position area 62 and thus the pivoting deflection of the substrate 44, the transmitter deflection areas 42a and the receiver Deflection area 42b determined. A pivot position of the transmitter light signal deflector 34 and the receiver light signal deflector 40 can thus be determined with the aid of the detection device 60.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Positionsbereich 62 statt zur Reflexion der Lichtsignale zur Transmission ausgestaltet sein. In diesem Fall befindet sich der Positionsdetektor 66 auf der der Senderlichtquelle 30 gegenüberliegenden Sei te des Positionsbereich 62. In an exemplary embodiment not shown, the position area 62 can be designed for transmission instead of for reflecting the light signals. In this case, the position detector 66 is located on the opposite side of the position area 62 from the transmitter light source 30.
Beim Betrieb der Messvorrichtung 12 werden mit der Senderlichtquelle 30 gepulste Lichtsignale 20 durch die Senderlinse 32 auf den dieser zugewandten Sender- Umlenkbereich 42a der Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 und den Positionsbe reich 62 gesendet. During operation of the measuring device 12, light signals 20 pulsed with the transmitter light source 30 are transmitted through the transmitter lens 32 to the transmitter deflection area 42a of the transmitter light signal deflection device 34 and the position area 62 facing this.
Mit der Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 werden die Lichtsignale 20 abhängig von der Schwenkstellung des Substrats 44, also abhängig vom Einfallswinkel 52, in den Überwachungsbereich 16 gesendet. Die an dem Objekt 18 reflektierten Lichtsignale 22 werden mit der Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 auf die Empfängerlinse 38 gelenkt. Mit der Empfängerlinse 38 werden die reflektierten Lichtsignale 22 auf den Empfänger 36 fokussiert. Mit dem Empfänger 36 werden die reflektierten Lichtsignale 22 in elektrische Signale umgewandelt und an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 übermittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 wird die Laufzeit der Licht signale 20 und der entsprechenden reflektierten Lichtsignale 22 ermittelt und daraus eine Entfernung des erfassten Objekts 18 zu der Messvorrichtung 12 bestimmt. With the transmitter light signal deflection device 34, the light signals 20 are sent into the monitoring area 16 as a function of the pivot position of the substrate 44, that is to say as a function of the angle of incidence 52. The light signals 22 reflected on the object 18 are deflected onto the receiver lens 38 by the receiver light signal deflection device 40. The reflected light signals 22 are focused onto the receiver 36 with the receiver lens 38. With the receiver 36, the reflected light signals 22 are converted into electrical signals and transmitted to the control and evaluation device 28. With the control and evaluation device 28, the transit time of the light signals 20 and the corresponding reflected light signals 22 is determined and a distance between the detected object 18 and the measuring device 12 is determined therefrom.
Ferner wird mit dem Positionsbereich 62 der auf diesen treffende Anteil der Lichtsignale 20 codiert und als Positions-Lichtsignale 68 zu dem Positionsdetektor 66 gesendet. Aus den Positions-Lichtsignalen 68 wird die Schwenkposition der Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 und der Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtungen 40 bestimmt. Aus der Schwenkposition wird die Richtung des erfassten Objekts 18 relativ zum Messvorrichtung 12 ermittelt. In addition, the portion of the light signals 20 that hits it is encoded with the position area 62 and sent as position light signals 68 to the position detector 66. The pivot position of the transmitter light signal deflection device 34 and the receiver light signal deflection device 40 is determined from the position light signals 68. The direction of the detected object 18 relative to the measuring device 12 is determined from the pivot position.
Während der Messung wird mit dem Motor 50 die Achse 46 gedreht und damit das Substrat 44 mit den Sender-Umlenkbereichen 42a und den Empfänger- Umlenkbereichen 42b hin und her geschwenkt. Auf diese Weise erfahren nacheinander ausgesendete gepulste Lichtsignale 20 unterschiedliche Ablenkungen in den Überwa chungsbereich 16. So wird der Überwachungsbereich 16 mit den gepulsten Lichtsignale 20 abgescannt. During the measurement, the axis 46 is rotated with the motor 50 and thus the substrate 44 with the transmitter deflection areas 42a and the receiver Deflection areas 42b pivoted back and forth. In this way, pulsed light signals 20 emitted one after the other experience different deflections into the monitoring area 16. The monitoring area 16 is thus scanned with the pulsed light signals 20.
In der Figur 5 ist eine Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 gemäß am zweiten Aus führungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungs beispiels aus den Figuren 2 bis 4 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 gemäß den zweiten Ausführungsbeispiel eine zweite Achse 146 auf, um die das Substrat 44 und damit die Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 und die Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40, in einer zweiten Dimension geschwenkt werden kann. Die zweite Achse 146 erstreckt sich senkrecht zu der ersten Achse 46. Insgesamt kann so mithilfe der Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 und der Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 der Überwachungsbereich 16 in zwei Dimensionen ortsaufgelöst abgetastet werden. FIG. 5 shows a transmitter light signal deflection device 34 according to the second exemplary embodiment. Those elements that are similar to those of the first embodiment from Figures 2 to 4 are provided with the same reference numerals. In contrast to the first embodiment, the transmitter light signal deflector 34 according to the second embodiment has a second axis 146 about which the substrate 44 and thus the transmitter light signal deflector 34 and the receiver light signal deflector 40 can be pivoted in a second dimension. The second axis 146 extends perpendicular to the first axis 46. Overall, the monitoring area 16 can be scanned in two dimensions in a spatially resolved manner with the aid of the transmitter light signal deflector 34 and the receiver light signal deflector 40.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Sendeeinrichtung (24) für eine optische Messvorrichtung (12) zur Erfassung von Objekten (18) in einem Überwachungsbereich (16), 1. Transmitting device (24) for an optical measuring device (12) for detecting objects (18) in a monitoring area (16),
- mit wenigstens einer Senderlichtquelle (30) zur Aussendung von Lichtsignalen - With at least one transmitter light source (30) for emitting light signals
(20), (20),
- mit wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung (34) zur Umlenkung der Licht signale (20) in wenigstens einen Überwachungsbereich (16) der Messvorrichtung (12), wobei die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung (34) wenigstens einen Umlenkbereich (42a) aufweist, welcher auf die Lichtsignale (20) abhängig von ei nem Einfall (52) der Lichtsignale (20) richtungsändernd wirken kann, - With at least one light signal deflection device (34) for deflecting the light signals (20) into at least one monitoring area (16) of the measuring device (12), the at least one light signal deflection device (34) having at least one deflection area (42a) which responds to the light signals ( 20) depending on an incidence (52) of the light signals (20) can have a direction-changing effect,
- und mit wenigstens einer Antriebseinrichtung (50), mit der die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung (34) zum Verändern eines Einfalls (52) der Lichtsigna le (20) auf den wenigstens einen Umlenkbereich (42a) bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass - and with at least one drive device (50) with which the at least one light signal deflection device (34) can be moved to change an incidence (52) of the light signals (20) on the at least one deflection area (42a), characterized in that
wenigstens zwei Umlenkbereiche (42a) im Strahlengang der Lichtsignale (20) hin tereinander angeordnet sind und wenigstens ein Umlenkbereich (42a) wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. at least two deflection areas (42a) are arranged one behind the other in the beam path of the light signals (20) and at least one deflection area (42a) has at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
2. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigs tens zwei Umlenkbereiche (42a) jeweils die Wirkung einer optischen Linse haben.2. Sending device according to claim 1, characterized in that the at least two deflection areas (42a) each have the effect of an optical lens.
3. Sendeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass we nigstens ein Umlenkbereich (42a) die Wirkung einer optischen Sammellinse hat.3. Transmitting device according to claim 1 or 2, characterized in that we at least one deflection region (42a) has the effect of an optical converging lens.
4. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (72) zwischen optischen Hauptflächen (74) der Umlenkbereiche (42a) den Brennweiten (76) der wenigstens zwei Umlenkbereiche (42a) entspricht.4. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that a distance (72) between optical main surfaces (74) of the deflection areas (42a) corresponds to the focal lengths (76) of the at least two deflection areas (42a).
5. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umlenkbereich (42a) eine optische Hauptfläche (74) aufweist, die wenigstens abschnittsweise eben ist. 5. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one deflection area (42a) has an optical main surface (74) which is flat at least in sections.
6. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Brennpunkte (78) der wenigstens zwei Umlenkbereiche (42a) zu sammenfallen. 6. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective focal points (78) of the at least two deflection regions (42a) coincide.
7. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Brennpunkte (78) der wenigstens zwei Umlenkbereiche (42a) zwi schen den wenigstens zwei Umlenkbereichen (42a) liegen. 7. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that that respective focal points (78) of the at least two deflection areas (42a) lie between the at least two deflection areas (42a).
8. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umlenkbereich (42a) in, an und/oder auf wenigstens einem für die Lichtsignale (20) durchlässigen Substrat (44) realisiert ist und/oder die wenigs tens zwei Umlenkbereiche (42a) auf gegenüberliegenden Seiten eines für die Licht signale (20) durchlässigen Substrats (44) realisiert sind. 8. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one deflection area (42a) is implemented in, on and / or on at least one substrate (44) which is permeable to the light signals (20) and / or the at least two deflection areas ( 42a) are implemented on opposite sides of a substrate (44) which is transparent to the light signals (20).
9. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Brennpunkt (78) wenigstens eines Umlenkbereichs (42a) in nerhalb wenigstens eines für die Lichtsignale (20) durchlässigen Substrats (44) liegt, in, an und/oder auf welchem wenigstens ein Umlenkbereich (42a) realisiert ist. 9. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one focal point (78) of at least one deflection region (42a) lies within at least one substrate (44) which is transparent to the light signals (20), in, on and / or on which at least one deflection area (42a) is realized.
10. Sendeeinrichtung daran der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Umlenkbereiche (42a) im Strahlengang der Lichtsignale (20) vollständig überlappend hintereinander angeordnet sind. 10. Sending device on it of the preceding claims, characterized in that the at least two deflection areas (42a) are arranged in the beam path of the light signals (20) completely overlapping one behind the other.
1 1. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umlenkbereich (42a) wenigstens einer Lichtsignalumlenkein richtung (34) mit wenigstens einer Antriebseinrichtung (50) bewegbar ist. 1 1. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one deflection area (42a) of at least one Lichtsignalumlenkein direction (34) with at least one drive device (50) is movable.
12. Sendeeinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umlenkbereich (42a) in wenigstens einer Dimension drehbar und/oder schwenkbar und/oder verschiebbar angeordnet ist. 12. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one deflection area (42a) is arranged to be rotatable and / or pivotable and / or displaceable in at least one dimension.
13. Lichtsignalumlenkeinrichtung (34, 40) für eine optische Messvorrichtung (12) zur Erfassung von Objekten (18) in einem Überwachungsbereich (16), wobei die Licht signalumlenkeinrichtung (34, 40) wenigstens einen Umlenkbereich (42a, 42b) auf weist, welcher auf Lichtsignale (20, 22) abhängig von einem Einfall (52) der Licht signale (20, 22) richtungsändernd wirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Umlenkbereiche (42a, 42b) im Strahlengang der Lichtsignale (20, 22) hintereinander angeordnet sind und wenigstens ein Umlenkbereich (42a, 42b) wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. 13. Light signal deflection device (34, 40) for an optical measuring device (12) for detecting objects (18) in a monitoring area (16), the light signal deflection device (34, 40) having at least one deflection area (42a, 42b) which can act on light signals (20, 22) depending on an incidence (52) of the light signals (20, 22) changing direction, characterized in that at least two deflection areas (42a, 42b) are arranged one behind the other in the beam path of the light signals (20, 22) and at least one deflection region (42a, 42b) has at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
14. Optische Messvorrichtung (12) zur Erfassung von Objekten (18) in einem Überwa chungsbereich (16), 14. Optical measuring device (12) for detecting objects (18) in a monitoring area (16),
- mit wenigstens einer Sendeeinrichtung (24) zur Sendung von Lichtsignalen (20), - mit wenigstens einer Empfangseinrichtung (36), mit der an etwa im Überwa chungsbereich (16) vorhandenen Objekten (18) reflektierte Lichtsignale (22) emp fangen werden können, - With at least one transmitting device (24) for transmitting light signals (20), - With at least one receiving device (36), with which light signals (22) reflected on objects (18) present in the surveillance area (16) can be received,
- mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (28), mit der die wenigs tens eine Sendeeinrichtung (24) und die wenigstens eine Empfangseinrichtung (36) gesteuert werden können und mit der empfangene Lichtsignale (22) ausgewertet werden können, - With at least one control and evaluation device (28) with which the at least one transmitting device (24) and the at least one receiving device (36) can be controlled and with which received light signals (22) can be evaluated,
- und mit wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung (34, 40) zur Umlenkung von Lichtsignalen (20, 22), wobei die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung (34, 40) wenigstens einen Umlenkbereich (42a, 42b) aufweist, welcher auf die Lichtsignale (20, 22) abhängig von einem Einfall (52) der Lichtsignale (20, 22) rich tungsändernd wirken kann, - and with at least one light signal deflecting device (34, 40) for deflecting light signals (20, 22), the at least one light signal deflecting device (34, 40) having at least one deflection area (42a, 42b) which responds to the light signals (20, 22) depending on an incidence (52) of the light signals (20, 22) can have a direction-changing effect,
- und wenigstens eine Antriebseinrichtung (50), mit der wenigstens ein Umlenkbe reich (42a, 42b) zum Verändern eines Einfalls (52) der Lichtsignale (20, 22) auf den wenigstens einen Umlenkbereich (42a, 42b) bewegt werden kann, - and at least one drive device (50) with which at least one deflection area (42a, 42b) can be moved to change an incidence (52) of the light signals (20, 22) on the at least one deflection area (42a, 42b),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
wenigstens zwei Umlenkbereiche (42a, 42b) im Strahlengang der Lichtsignale (20, 22) hintereinander angeordnet sind und wenigstens ein Umlenkbereich (42a, 42b) wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. at least two deflection areas (42a, 42b) are arranged one behind the other in the beam path of the light signals (20, 22) and at least one deflection area (42a, 42b) has at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
15. Verfahren zum Betreiben einer optischen Messvorrichtung (12) zur Erfassung von Objekten (18) in einem Überwachungsbereich (16), bei dem mit wenigstens einer Senderlichtquelle (30) Lichtsignale (20) erzeugt werden, die Lichtsignale (20) in den Überwachungsbereich (16) gesendet werden und im Überwachungsbereich (16) re flektierte Lichtsignale (22) mit wenigstens einem Empfänger (36) empfangen wer den, wobei jeweilige Richtungen wenigstens eines Teils der Lichtsignale (20, 22) mit wenigstens einem Umlenkbereich (42a, 42b) wenigstens einer Lichtsignalumlenk einrichtung (34, 40) abhängig von einem Einfall (52) der Lichtsignale (20, 22) auf den wenigstens einen Umlenkbereich (42a, 42b) geändert werden, wobei der we nigstens eine Umlenkbereich (42a, 42b) zum Einstellen eines Einfalls (52) der Licht signale (20, 22) auf den wenigstens einen Umlenkbereich (42a, 42b) mit wenigstens einer Antriebseinrichtung (50) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Lichtsignale (20, 22) mithilfe von wenigstens zwei Umlenkbereichen (42a, 42b) verändert wird, welche im Strahlengang der Lichtsignale (20, 22) hinter einander angeordnet sind, wobei wenigstens einer der Umlenkbereiche (42a, 42b) wenigstens eine diffraktiven Struktur aufweist, welche die Wirkung einer optischen Linse hat. 15. A method for operating an optical measuring device (12) for detecting objects (18) in a monitoring area (16), in which light signals (20) are generated with at least one transmitter light source (30), the light signals (20) in the monitoring area ( 16) are sent and light signals (22) reflected in the monitoring area (16) are received with at least one receiver (36), with respective directions of at least some of the light signals (20, 22) having at least one deflection area (42a, 42b) at least a light signal deflection device (34, 40) can be changed depending on an incidence (52) of the light signals (20, 22) on the at least one deflection area (42a, 42b), the at least one deflection area (42a, 42b) for setting an incidence (52) the light signals (20, 22) is moved to the at least one deflection area (42a, 42b) with at least one drive device (50), characterized in that the Direction of the light signals (20, 22) is changed with the aid of at least two deflection areas (42a, 42b) which are arranged one behind the other in the beam path of the light signals (20, 22), at least one of the deflection areas (42a, 42b) having at least one diffractive structure which has the effect of an optical lens.
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