EP4689717A1 - Optische empfangseinheit für ein lidar-system, lidar-system für ein fahrzeug sowie verfahren zum betreiben eines lidar-systems - Google Patents

Optische empfangseinheit für ein lidar-system, lidar-system für ein fahrzeug sowie verfahren zum betreiben eines lidar-systems

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Publication number
EP4689717A1
EP4689717A1 EP24716386.8A EP24716386A EP4689717A1 EP 4689717 A1 EP4689717 A1 EP 4689717A1 EP 24716386 A EP24716386 A EP 24716386A EP 4689717 A1 EP4689717 A1 EP 4689717A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
receiving
plane
optical
lens element
lidar system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24716386.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten BEUTH
Bernd BERTSCHINGER
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 Detection Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Detection Systems GmbH filed Critical Valeo Detection Systems GmbH
Publication of EP4689717A1 publication Critical patent/EP4689717A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the application relates to an optical receiving unit for a lidar system for a vehicle, a lidar system for a vehicle and a method for operating such a lidar system in a vehicle.
  • Modern vehicles have a variety of sensor systems whose data is used to inform the driver and/or is made available to driver assistance systems.
  • the sensor systems record the vehicle's surroundings and other road users. Based on the recorded data, a model of the vehicle's surroundings can be created and changes in this vehicle's surroundings can be responded to.
  • a Lidar system has an optical transmitter unit and an optical receiver unit.
  • the transmitter unit can emit transmitted light, which can be pulsed.
  • laser beams in the ultraviolet, visual or infrared range can be used in particular.
  • the receiver unit can receive the transmitted light as received light after reflection from an object in a detection area in the vicinity of the Lidar system.
  • the received light can be evaluated using the transmitted signal by a computing unit of the Lidar system using a time-of-flight method and the spatial position and distance of the objects on which the reflection occurred can be determined. In addition, it is possible to determine a relative speed.
  • reflection or reflected light is understood to mean any light that is thrown back and is intended in particular to also include light reflected by scattering or absorption emission.
  • So-called time-of-flight (TOF) systems can be used in particular to determine the distance to objects.
  • the lidar system can be designed as a system that works with flashes of light, a so-called flash lidar.
  • An area of an environment can be illuminated with a flash of light and the reception signals reflected from any objects can be recorded with the receiving device.
  • Scanning lidar systems emit light beams that move in a scanning direction.
  • Point scanners illuminate areas of the surrounding area point by point.
  • Line scanners illuminate areas of the surrounding area line by line.
  • Receiving sensors of lidar systems can have several receiving elements, so-called pixels, and the pixels can be configured to receive received light from different receiving angles.
  • Lidar systems are constantly being developed for various functions, e.g. for the acquisition of environmental information in the near and far range of vehicles, such as passenger cars or commercial vehicles.
  • Lidar systems can also serve as sensor systems for driver assistance systems, in particular assistance systems for autonomous or semi-autonomous vehicle control. They can be used in particular to detect obstacles and/or other road users in the front, rear or blind spot area of a vehicle.
  • DE102020130492A1 describes a lidar system for a vehicle.
  • the receiver includes one or more light intensity sensors; and one or more lens assemblies configured with respect to the one or more light intensity sensors such that at least one sensor plane of the one or more light intensity sensors is tilted to form a non-zero angle with at least one equivalent lens plane of the one or more lens assemblies, wherein the sensor focal plane is translated to be aligned with the main light illumination direction of the light source of the lidar system and to be consistent with the direction of movement of the vehicle.
  • An optical receiving unit for a lidar system for a vehicle has a receiving sensor which is designed to receive received light on a receiving path.
  • the receiving unit also has a lens element which is arranged in the receiving path.
  • An optical receiving plane of the receiving sensor is inclined relative to an optical plane of the lens element such that a multiple reflection of the received light between the receiving sensor and the lens element strikes the receiving plane outside the receiving path.
  • the receiving sensor is designed to convert incident light into an electrical signal.
  • the lens element comprises optical elements such as one or more lenses and/or one or more optical filters, in particular an optical bandpass filter.
  • the optical plane is the (virtual) plane in which the receiving sensor is arranged. It extends as a plane beyond the receiving sensor. It can also be referred to as the image plane.
  • the received light is received by the optical receiving unit on the receiving path.
  • the received light is directed, for example, by the lens element on the receiving path, e.g. on the receiving sensor, and bundled, e.g. on the receiving sensor.
  • the described optical receiving unit can reduce blooming. Blooming is also referred to as optical crosstalk. Blooming can produce undesirable optical effects that can be caused by reflections between the receiving sensor and the lens element, in particular a bandpass filter.
  • the described inclination can direct the reflections out of the receiving path so that blooming, e.g. local overexposure, can be reduced within the receiving path.
  • the inclination is chosen in such a way that the reflections generated by the receiving sensor itself are not reflected back into the receiving path via the lens element, but intersect the image plane outside the receiving path.
  • the receiving plane of the receiving sensor is inclined relative to the optical plane of the lens element such that a multiple reflection of the received light between the receiving sensor and the lens element outside the receiving sensor hits the receiving plane. This can cause the reflections generated by the receiving sensor itself not to be reflected back onto the receiving sensor, but to intersect the image plane outside the receiving sensor.
  • the receiving sensor therefore has several receiving elements that can be activated to receive received light, wherein the receiving path for receiving received light has at least one activated receiving element.
  • the receiving elements also called pixels, can be set up to receive received light from different receiving angles.
  • Activation of a receiving element can, for example, involve switching the receiving element from a non-receiving state to a receiving state, for example by changing a bias voltage. Deactivation can accordingly be carried out by targeted control and/or by switching off automatically after a certain period of time.
  • the receiving elements are arranged in rows and can be assigned to the receiving path row by row. This can correspond to a row-by-row assignment to a corresponding, e.g. row-like, area in the detection area of the lidar system.
  • the assignment to the receiving path through the corresponding activation of the receiving elements can correspond to a targeted illumination of the corresponding, e.g. row-like, area in the detection area by transmitted light from the lidar system.
  • the lines can run longitudinally, in particular parallel, to the reception plane and/or the optical plane of the lens element. This makes it possible to combine two advantages: a focal plane of the lidar system that is inclined with respect to the ground in front of the vehicle and a deflection of Multiple reflections on non-activated receiving elements of the receiving sensor.
  • the receiving plane is inclined relative to the optical plane of the lens element such that a multiple reflection of the received light between the receiving sensor and the lens element hits non-activated receiving elements of the receiving sensor.
  • the optical plane of the lens element corresponds to its lens plane, with the lens plane forming the plane through the center of the lens element, perpendicular to the optical axis.
  • the inclination of the image plane in relation to the lens element preferably follows the Scheimpflug principle. This means that a focal plane of the lidar system is also inclined relative to the lens element.
  • the reception plane, the optical plane of the lens element and a focal plane of the reception unit intersect in a straight line.
  • a focal plane is the plane in the object space of the lens element whose points are sharply imaged by the lens element as points on the image plane, i.e. the reception plane, in the image space of the lens element.
  • the application also relates to a lidar system with one of the optical receiving units described above.
  • the object space lies in the detection range of the lidar system.
  • the lidar system can also have an optical transmission unit with a transmission light source for emitting transmitted light and a transmission lens element.
  • the transmission lens element is arranged in a transmission path of the transmitted light.
  • a transmission plane which runs vertically to the transmission direction of the transmitted light, is inclined relative to an optical plane of the transmission lens element.
  • the optical plane of the transmission lens element corresponds to its lens plane, with the lens plane forming the plane through the center of the transmission lens element, perpendicular to the optical axis.
  • the inclination of the optical plane of the transmission lens element to the transmission plane can also correspond to the Scheimpflug principle.
  • the optical receiving unit and the optical transmitting unit of such a lidar system can be designed such that in the receiving unit the angle of inclination between the receiving plane and the optical plane of the lens element essentially corresponds to the angle of inclination between the direction of the transmitted light and the optical plane of the transmitted lens element in the transmitting unit.
  • the transmitting plane and the receiving plane can run longitudinally, in particular parallel, to each other, so that the lens element and the transmitting lens element can have the same inclination.
  • the lidar system can further comprise a computing unit which is set up to activate the receiving elements of the receiving sensor in the receiving path depending on the transmitted light. This allows the receiving elements that are in the transmitted light path to be specifically activated with knowledge of the angle of inclination between the receiving sensor and the lens element. Receiving elements outside the transmitted light path can be deactivated if necessary or left non-activated so that multiple reflections hit non-activated receiving elements, i.e. hit the receiving plane outside the receiving path.
  • the computing unit of the lidar system can activate the receiving elements row by row.
  • a vehicle may include one or more of the lidar systems described above.
  • the lidar system or systems may be coupled to one or more control systems of the vehicle.
  • the control systems may be connected to, for example, the drive system, the steering system, the braking system, and control various vehicle functions, e.g., lane keeping, collision warning, and others, using information received from the lidar system.
  • the computing unit activates the receiving elements in the receiving path depending on the transmitted light.
  • Fig. 1 schematically shows a vehicle with Lidar system
  • Fig. 2 schematically shows an inclination from the receiving plane to the optical plane of the lens element
  • Fig. 3 shows a schematic of a receiving sensor with sensor elements.
  • FIG. 1 schematically shows a vehicle 100, for example a passenger car, with a lidar system 10.
  • the lidar system 10 has an optical transmitting device 12 and an optical receiving device 14 with a receiving sensor 16.
  • the optical transmitting device 12 has a transmitted light source 19, e.g. a laser or LED, by which the transmitted light 20 is generated.
  • the lidar system shown has a transmitting optical path, also called a transmitting path, and a receiving optical path, also called a receiving path.
  • the transmitted light 20 spreads over the transmitting path.
  • the received light 22 spreads over the receiving path.
  • the transmitting lens element 21 is located in the transmission path and is designed to influence the optical properties, e.g. its direction, of the transmitted light 20 after it has been emitted by the transmitted light source 19.
  • the transmitting lens element 21 can have, for example, one or more lenses and/or optical filters, in particular a bandpass filter.
  • the received light 22 is converted into its optical properties and, for example, focused on the receiving sensor 16.
  • the lens element 24 can, for example, have one or more lenses and/or optical filters for this purpose.
  • a controller can monitor and control a transmission process of transmitted light 20 and a reception process of received light 22 in the receiving unit 14.
  • the controller can evaluate transmitted light 20 and received light 22 for detection, distance determination and/or speed determination of an object 0 located in the detection area 30.
  • the controller can be arranged, for example, on a computing unit 18 with processor and memory of the lidar system 10 and implemented on such a unit, for example as software.
  • the lidar system 10 is arranged in a front area of the vehicle 100.
  • the detection area 30 is located in front of the front area of the vehicle 100. This means that in the example shown, an area in the direction of travel in front of the vehicle 100 can be monitored. It is also possible to arrange the lidar system 10 in other areas of the vehicle 100, for example in the rear area and/or in side areas. It is also possible to arrange several lidar systems 10 on the vehicle 100, in particular in corner areas of the vehicle 100.
  • the detection area 30 is scanned successively by the transmitted light 20, e.g. point by point, line by line or area by area.
  • the detection area 30 can be illuminated as a whole or in parts at the same time.
  • stationary or moving objects O in particular vehicles, people, animals, plants, obstacles, road surface irregularities, in particular potholes or stones, road markings, traffic signs, open spaces, in particular parking spaces, precipitation or the like, can be detected in the detection area 30.
  • the distance to the object O and/or the direction in which the object O is located can be determined.
  • a relative speed to the object O and/or properties of the object O can be determined.
  • Information about properties of the object O can be obtained, for example, by determining the phase shift of the received light 22 compared to the transmitted light 20.
  • Modulation methods such as AMCW (AMCW: Amplitude Modulated Continuous Wave) or FMCW (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) can be used to determine the phase shift.
  • the lidar system 10 can also be designed as a TOF system for determining distance, for example.
  • a TOF system uses the time of flight of light to determine a distance. It can thus be used as a distance measuring device for measuring the distance to an object 0.
  • a design as a direct TOF system, dTOF, or indirect TOF system, iTOF, is conceivable.
  • a direct TOF system uses a direct measurement of the time of flight of light to determine the distance to an object 0.
  • An indirect TOF system uses a measure derived from the time of flight of light, e.g. a phase difference between transmitted light 20 and received light 22, to determine the distance.
  • Reception paths via which the reception sensor 16 can receive reception light 22 can also be referred to as the FOV (field of view) of the reception sensor.
  • FOV field of view
  • the FOV of the reception sensor 16 can be changed, e.g. by targeted activation and/or deactivation of reception elements Px of the reception sensor 16.
  • the activation of the reception elements Px can be carried out, e.g., by the computing unit 18.
  • the optical transmission unit 12 is designed to adapt the emitted transmission light 20 to the FOV of the receiving sensor 16. This means that, for example, the transmission light 20 is emitted into those areas of the detection area 30 that can currently be received by the receiving sensor 16. Such control of the FOV of the receiving sensor 16 and the corresponding adaptation of the transmission light 20 can be carried out, for example, by the computing unit 18.
  • the totality of the reception paths via which the receiving sensor 16 can receive received light 22 can correspond to the detection area 30 of the lidar system 10 and is also referred to as the FOV (field of view) of the lidar system 10.
  • Figure 2 schematically shows the tilting of the optical plane 25 of the lens element 24 relative to the optical reception plane 17 of the reception sensor 16.
  • the optical plane 25 of the lens element 24 is tilted by an angle 38 relative to the optical reception plane.
  • the tilting takes place, for example, in a vertical direction as viewed from the vehicle 100, so that the plane of focus 32, also called the focal plane, of the lidar system 10 is tilted towards the road as viewed from the vehicle 100.
  • Figure 2 shows further planes of focus 34, 36 of the lidar system 10.
  • the tilting by the angle 38 follows the Scheimpflug principle.
  • This principle states that the optical plane 25 of the lens element 24 and the sensor plane 17 intersect in the straight line 28 with the plane from which a sharp image on the receiving sensor 16 is possible. This applies, for example, to the focal planes 32, 34, 36 shown.
  • the focal planes 32, 34, 36 are in the focus of the optical arrangement and are therefore also called focal planes.
  • Such an inclination of the focal planes 32, 34, 36 is very well suited to an application in the vehicle 100, where the ground conditions can play a major role.
  • a sharper image can be achieved in the near range, which can be advantageous for near-field lidar systems, for example.
  • received light 22 which is reflected at the receiving sensor 16 and reflected back by the receiving lens 24 in the direction of the receiving plane 17, hits the receiving plane 17 at a different point than received light 22 on the receiving path, which hits the receiving sensor 16 directly.
  • the inclination angle 38 can now be selected, for example, so that the multiply reflected light no longer hits the receiving sensor 16 at all. This is possible, for example, with receiving sensors 16 with a small spatial extent.
  • the light-sensitive receiving elements Px of the receiving sensor 16 can be designed in particular as CMOS chips. Other designs of the receiving elements Px are conceivable, e.g. as avalanche photodiodes (APD) or as so-called single photon avalanche diodes (SPAD).
  • the receiving elements Px can be controlled in relation to their readiness to receive. In particular, the readiness to receive can be specifically switched on and off again, e.g. by the computing unit 18. This corresponds to activation and, if necessary, deactivation. Independent deactivation of the pixels a certain time after activation is also conceivable.
  • Individual receiving elements Px of the receiving sensor 16, also called pixels, can have different FOV.
  • individual receiving elements Px can receive received light 22 from different directions.
  • the activation of the receiving elements Px of the receiving sensor 16 takes place in sections.
  • the scanning, including the recording of light and conversion into electrical signals, by the receiving sensor 16 therefore takes place in sections which correspond to the respectively activated receiving elements Px.
  • Activated receiving elements Px are shown in Figure 3 with a checkered hatching.
  • FIG 3 shows an embodiment in which the activated sections are aligned horizontally line by line.
  • the activated receiving elements Px are each located in the currently activated receiving path.
  • the angle 38 is selected such that reflections on the receiving sensor 16 and back reflections on the lens element 24 outside the activated section, vertically offset in the specific embodiment, hit the receiving sensor 16.
  • This non-activated section is not ready to receive and therefore does not produce any disruptive effects.
  • the vertical deviation depends on the inclination of the lens element 24 in the direction of the horizontal, see Figure 2.
  • the vertical inclination therefore has two advantageous effects on the lidar system 10. On the one hand, an inclination of the focal planes 32, 34, 36 relative to the ground and, on the other hand, a deflection of the multiple reflections into the vertical.
  • the angle of inclination 38 between the receiving plane 17 and the lens element 24 is selected such that a reflection at the receiving sensor 16 of the received light 22 arriving on the receiving path is matched by a back reflection at the lens element 24 passes from one (activated) receiving element 42 to another (deactivated) receiving element 40.
  • This is shown in Figure 3 with a solid line for the activated receiving element 42 and with a dashed line for the non-active receiving element 40. It is also possible to activate the pixels of the horizontal sections individually or in groups in a horizontal direction one after the other.
  • Blooming artifacts can be prevented or at least reduced using the proposed optical receiving unit 14.
  • Optical crosstalk in the form of blooming due to reflections from the receiving sensor 16 and the lens element 24 can be reduced. Falsification of measured values due to this optical crosstalk, e.g. due to falsification of phase information in indirect measurements such as FMCW and AMCW, can be reduced or false positive results can be better avoided. It is also possible to better avoid false positive results in direct TOF measurements.
  • the transmitting lens element 21 is inclined relative to the transmitting light source 19 by an angle, preferably by an angle of the same size as the angle 38. Both angles can be selected so that they satisfy the Scheimpflug principle.
  • the inclination of the transmitting lens element 21 is determined relative to a transmitting plane which is perpendicular to the transmitting light 20 at the transmitting light source 19. The transmitting plane can be selected so that it runs parallel to the receiving plane 17.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Die Anmeldung betrifft eine optische Empfangseinheit (14) für ein Lidar-System (10) für ein Fahrzeug (100). Die optische Empfangseinheit (14) weist auf: einen Empfangssensor (16), welcher zum Empfang von Empfangslicht (22) auf einem Empfangspfad ausgebildet ist, und ein Linsenelement (24), welches in dem Empfangspfad angeordnet ist, wobei eine optische Empfangsebene (17) des Empfangssensors (16) gegenüber einer optischen Ebene (25) des Linsenelements (24) so geneigt ist, dass eine Mehrfachreflexion des Empfangslichts (22) zwischen Empfangssensor (16) und Linsenelement (24) außerhalb des Empfangspfades auf die Empfangsebene (17) trifft. Die Anmeldung betrifft weiter ein Lidar-System (10) mit einer solchen optischen Empfangseinheit (14), ein Fahrzeug (100) mit einem solchen Lidar-System (10) sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Lidar-Systems (10) in dem Fahrzeug (100).

Description

OPTISCHE EMPFANGSEINHEIT FÜR EIN LIDAR-SYSTEM, LIDAR-SYS- TEM FÜR EIN FAHRZEUG SOWIE VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES LIDAR-SYSTEMS
Technisches Gebiet
Die Anmeldung betrifft eine optische Empfangseinheit für ein Lidar-System für ein Fahrzeug, ein Lidar-System für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Lidar-Systems in einem Fahrzeug.
Hintergrund
Moderne Fahrzeuge (Autos, Transporter, Lastwagen, Motorräder etc.) verfügen über eine Vielzahl an Sensorsystemen, deren Daten zur Fahrerinformation dienen und/oder Fahrerassistenzsystemen zur Verfügung gestellt werden. Über die Sensorsysteme wird die Umgebung des Fahrzeugs und es werden andere Verkehrsteilnehmer erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden.
Ein wichtiges Sensorprinzip für die Erfassung der Umgebung, z. B. von Fahrzeugen, ist dabei die Lidartechnik (Lidar engl. Light Detection and Ranging). Ein Lidar-System weist eine optische Sendeeinheit und eine optische Empfangseinheit auf. Die Sendeeinheit kann Sendelicht aussenden, das gepulst sein kann. In einem Lidar-System können insbesondere Laserstrahlen im ultravioletten, visuellen oder infraroten Bereich zum Einsatz kommen. Durch die Empfangseinheit kann das Sendelicht nach Reflexion an einem Objekt in einem Detektionsbereich in der Umgebung des Lidar-Systems als Empfangslicht empfangen werden. Das Empfangslicht kann unter Verwendung des Sendesignals durch eine Recheneinheit des Lidar-Systems nach einem Lichtlaufzeitverfahren ausgewertet werden und es können die räumliche Lage und der Abstand der Objekte, an denen die Reflexion erfolgte, ermittelt werden. Zudem ist die Ermittlung einer Relativgeschwindigkeit möglich. Unter Reflexion oder reflektiertem Licht wird vorliegend jegliches zurückgeworfenes Licht verstanden und soll insbesondere auch durch Streuung oder Absorptions-Emission zurückgeworfenes Licht umfassen. Zur Abstandsermittlung zu Objekten können insbesondere sogenannte Time-of-Flight (TOF) Systeme Anwendung finden.
Das Lidar-System kann als ein mit Lichtblitzen arbeitendes System, ein sogenanntes Flash-Lidar, ausgebildet sein. Dabei kann ein Bereich eines Umfelds mit einem Lichtblitz (engl. Flash) ausgeleuchtet und die an etwaigen Objekten reflektierten Empfangssignale können mit der Empfangseinrichtung erfasst werden.
Scannende Lidar-Systeme senden Lichtstrahlen aus, die sich in einer Scanrichtung bewegen. Punktscanner leuchten dabei Bereiche des Umfeldes punktweise an. Linienscanner leuchten Bereiche des Umfeldes linienweise an.
Empfangssensoren von Lidar-Systemen können mehrere Empfangselemente, sogenannte Pixel, aufweisen, und die Pixel können zum Empfang von Empfangslicht aus jeweils unterschiedlichen Empfangswinkeln eingerichtet sein.
Lidar-Systeme werden für verschiedene Funktionen ständig weiterentwickelt, z. B. für die Erfassung von Umgebungsinformationen im Nah- und Fernbereich von Fahrzeugen, wie Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeugen. Lidar-Systeme können auch als Sensorsysteme für Fahrerassistenzsysteme, insbesondere Assistenzsysteme zur autonomen oder teilautonomen Fahrzeugsteuerung, dienen. Sie können insbesondere zur Erkennung von Hindernissen und/oder anderen Verkehrsteilnehmern im Front-, Heck- oder im Totwinkel-Bereich eines Fahrzeuges genutzt werden.
In DE102020130492A1 wird ein Lidar-System für ein Fahrzeug beschrieben. Der Empfänger enthält einen oder mehrere Lichtintensitätssensoren; und eine oder mehrere Linsenbaugruppen, die in Bezug auf den einen oder die mehreren Lichtintensitätssensoren so konfiguriert sind, dass mindestens eine Sensorebene von dem einen oder den mehreren Lichtintensitätssensoren so geneigt ist, dass sie einen von Null verschiedenen Winkel mit mindestens einer äquivalenten Linsenebene von der einen oder den mehreren Linsenbaugruppen bildet, wobei die Sensorbrennebene so transferiert wird, dass sie mit der Hauptlichtbeleuchtungsrichtung der Lichtquelle des Lidar-Systems ausgerichtet ist und mit der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs konsistent ist. Übersicht
Eine optische Empfangseinheit für ein Lidar-System für ein Fahrzeug weist einen Empfangssensor auf, welcher zum Empfang von Empfangslicht auf einem Empfangspfad ausgebildet ist. Die Empfangseinheit weist weiter ein Linsenelement auf, welches in dem Empfangspfad angeordnet ist. Eine optische Empfangsebene des Empfangssensors ist gegenüber einer optischen Ebene des Linsenelements so geneigt, dass eine Mehrfachreflexion des Empfangslichts zwischen dem Empfangssensor und dem Linsenelement außerhalb des Empfangspfades auf die Empfangsebene trifft.
Der Empfangssensor ist eingerichtet, einfallendes Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Das Linsenelement umfasst optische Elemente wie z. B. eine o- der mehrere Linsen und/oder einen oder mehrere optische Filter, insbesondere einen optischen Bandpassfilter. Die optische Ebene ist diejenige (virtuelle) Ebene, in der der Empfangssensor angeordnet ist. Sie erstreckt sich als Ebene über den Empfangssensor hinaus. Sie kann auch als Bildebene bezeichnet werden.
Das Empfangslicht wird durch die optische Empfangseinheit auf dem Empfangspfad empfangen. Das Empfangslicht wird z. B. durch das Linsenelement auf dem Empfangspfad z. B. auf dem Empfangssensor gerichtet und z. B. auf dem Empfangssensor gebündelt.
Durch die beschriebene optische Empfangseinheit kann eine Verringerung des Blooming erreicht werden. Blooming wird auch als optisches Übersprechen bezeichnet. Blooming kann unerwünschte optische Effekt erzeugen, die durch Reflexionen zwischen Empfangssensor und Linsenelement, insbesondere einem Bandpassfilter, verursacht werden können. Durch die beschriebene Neigung können die Reflexionen aus dem Empfangspfad geleitet werden, so dass Blooming, also z. B. eine lokale Überbelichtung, innerhalb des Empfangspfads verringert werden kann.
Die Neigung ist dabei so gewählt, dass die vom Empfangssensor selbst erzeugten Reflexionen nicht über das Linsenelement wieder in den Empfangspfad zurückgeworfen werden, sondern die Bildebene außerhalb des Empfangspfads schneiden. In einer Ausführungsform ist die Empfangsebene des Empfangssensors gegenüber der optischen Ebene des Linsenelements so geneigt, dass eine Mehrfachreflexion des Empfangslichts zwischen dem Empfangssensor und dem Linsenelement außerhalb des Empfangssensors auf die Empfangsebene trifft. Die kann dabei bewirken, dass die vom Empfangssensor selbst erzeugten Reflexionen nicht auf den Empfangssensor zurückgeworfen werden, sondern die Bildebene außerhalb des Empfangssensors schneiden.
Bei flächigen Empfangssensoren kann dies jedoch schwer zu erreichen sein, da die räumliche Ausdehnung des Empfangssensors zu nicht realisierbaren Neigungswinkeln führen kann. In Ausführungsformen weist der Empfangssensor daher mehrere Empfangselemente auf, welche zum Empfang von Empfangslicht aktivierbar sind, wobei der Empfangspfad zum Empfang von Empfangslicht zumindest ein aktiviertes Empfangselement aufweist. Die Empfangselemente, auch Pixel genannt, können zum Empfang von Empfangslicht aus jeweils unterschiedlichen Empfangswinkeln eingerichtet sein.
Eine Aktivierung eines Empfangselements kann dabei z. B. umfassen, dass das Empfangselement, z. B. durch Änderung einer Vorspannung, von einem nichtempfangsbereiten Zustand in einen empfangsbereiten Zustand versetzt wird. Eine Deaktivierung kann entsprechend durch eine gezielte Ansteuerung und/oder durch nach einer gewissen Zeitdauer durch z. B. selbsttätiges Abschalten erfolgen.
In Ausführungsformen sind die Empfangselemente in Zeilen angeordnet und zeilenweise dem Empfangspfad zuordenbar. Dies kann einer zeilenweisen Zuordnung zu einem entsprechenden, z. B. zeilenartigen, Bereich im Detektionsbereich des Lidar-Systems entsprechen. Der Zuordnung zu dem Empfangspfad durch die entsprechende Aktivierung der Empfangselemente kann dabei ein gezieltes Ausleuchten des entsprechenden, z. B. zeilenartigen, Bereich im Detektionsbereich durch Sendelicht des Lidar-Systems entsprechen.
Vorliegend können die Zeilen dabei längs, insbesondere parallel, zu der Empfangsebene und/oder der optischen Ebene des Linsenelements verlaufen. Dies ermöglicht zwei Vorteile zu kombinieren: Eine in Bezug auf den Boden vor dem Fahrzeug geneigte Schärfenebene des Lidar-Systems und eine Ablenkung von Mehrfachreflexionen auf nicht-aktivierte Empfangselemente des Empfangssensors.
In einer Ausführungsform der optischen Empfangseinheit ist die Empfangsebene gegenüber der optischen Ebene des Linsenelements so geneigt, dass eine Mehrfachreflexion des Empfangslichts zwischen Empfangssensor und Linsenelement auf nicht-aktivierte Empfangselemente des Empfangssensors trifft. Die optische Ebene des Linsenelements entspricht dabei seiner Linsenebene, wobei die Linsenebene die Ebene durch die Mitte des Linsenelementes, senkrecht zur optischen Achse bildet.
Die Neigung der Bildebene in Bezug auf das Linsenelement gehorcht dabei bevorzugt dem Scheimpflug Prinzip. Dies bedeutet, dass eine Schärfenebene des Lidar-Systems ebenfalls gegenüber dem Linsenelement geneigt ist. Die Empfangsebene, die optische Ebene des Linsenelements sowie eine Schärfenebene der Empfangseinheit schneiden sich in einer Geraden.
Eine Schärfenebene ist diejenige Ebene im Objektraum des Linsenelements, deren Punkte von dem Linsenelement als Punkte auf der Bildebene, also der Empfangsebene, im Bildraum des Linsenelements scharf abgebildet werden.
Die Anmeldung betrifft weiter ein Lidar-System mit einer der zuvor beschriebenen optischen Empfangseinheiten. Der Objektraum liegt dabei für das Lidar- System in seinem Detektionsbereich.
Das Lidar-System kann außerdem eine optische Sendeeinheit mit einer Sendelichtquelle zum Aussenden von Sendelicht und einem Sende-Linsenelement aufweisen. Das Sende-Linsenelement ist in einem Sendepfad des Sendelichts angeordnet. Eine Sendeebene, welche vertikal zur Senderichtung des Sendelichts verläuft, ist gegenüber einer optischen Ebene des Sende-Linsenelements geneigt. Die optische Ebene des Sende-Linsenelements entspricht dabei seiner Linsenebene, wobei die Linsenebene die Ebene durch die Mitte des Sende-Lin- senelementes, senkrecht zur optischen Achse bildet. Die Neigung der optischen Ebene des Sende-Linsenelements zu der Sendeebene kann dabei ebenfalls dem Scheimpflug Prinzip entsprechen. Die optische Empfangseinheit und die optische Sendeeinheit eines solchen Li- dar-Systems können dabei so ausgebildet sein, dass in der Empfangseinheit der Neigungswinkel zwischen der Empfangsebene und der optischen Ebene des Linsenelements im Wesentlichen dem Neigungswinkel zwischen der Richtung des Sendelichts und der optischen Ebene des Sende-Linsenelements in der Sendeeinheit entspricht.
Die Sendeebene und die Empfangsebene können dabei längs, insbesondere parallel, zueinander verlaufen, so dass das Linsenelement und das Sende-Lin- senelement die gleiche Neigung aufweisen können.
Das Lidar-System kann dabei weiter eine Recheneinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, die Empfangselemente des Empfangssensors im Empfangspfad in Abhängigkeit von dem Sendelicht zu aktivieren. Hierdurch können mit Kenntnis des Neigungswinkels zwischen Empfangssensor und Linsenelement gezielt diejenigen Empfangselemente aktiviert werden, die im Sendelichtpfad liegen. Empfangselemente außerhalb des Sendelichtpfades können ggf. deaktiviert werden oder nicht-aktiviert belassen werden, so dass Mehrfachreflexionen auf nicht-aktivierte Empfangselemente treffen, also außerhalb des Empfangspfades auf die Empfangsebene treffen
In Ausführungsformen kann die Recheneinheit des Lidar-Systems die Empfangselemente zeilenweise aktivieren.
Ein Fahrzeug kann eines oder mehrere der zuvor beschriebenen Lidar-Systeme aufweisen. Das Lidar-System oder die Lidar-Systeme können mit einem oder mehreren Steuerungssystemen des Fahrzeugs gekoppelt sein. Die Steuerungssysteme können z. B. mit dem Antriebssystem, dem Lenksystem, dem Bremssystem verbunden sein und verschiedene Fahrzeugfunktionen, z. B. Spurhaltung, Kollisionswarnung und andere, unter Verwendung von vom Lidar-System empfangenen Informationen steuern.
In einem Verfahren zum Betreiben eines solchen Lidar-Systems in dem Fahrzeug, aktiviert die Recheneinheit die Empfangselemente im Empfangspfad in Abhängigkeit vom Sendelicht. Fiaurenliste
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele dieser Anmeldung anhand der Figuren weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug mit Lidar-System,
Fig. 2 schematisch eine Neigung von Empfangsebene zu optischer Ebene des Linsenelements und
Fig. 3 schematisch einen Empfangssensor mit Sensorelementen.
Es werden in den Figuren die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Elemente verwendet. Darstellungen in den Figuren können nicht maßstäblich sein.
Fiourenbeschreibunq
In Figur 1 ist schematisch ein Fahrzeug 100, zum Beispiel ein Personenkraftwagen, mit einem Lidar-System 10 dargestellt. Das Lidar-System 10 weist eine optische Sendeeinrichtung 12 und eine optische Empfangseinrichtung 14 mit einem Empfangssensor 16 auf. Die optische Sendeeinrichtung 12 weist eine Sendelichtquelle 19, z. B. Laser oder LED, auf, durch die das Sendelicht 20 erzeugt wird. Das dargestellte Lidar-System weist einem sendenden optischen Pfad, auch Sendepfad genannt, und einem empfangenden optischen Pfad, auch Empfangspfad genannt, auf. Das Sendelicht 20 breitet sich dabei über den Sendepfad aus. Das Empfangslicht 22 breitet sich dabei über den Empfangspfad aus.
Das Sende-Linsenelement 21 befindet sich im Sendepfad und ist dazu ausgebildet, das Sendelicht 20 nach dem Aussenden durch die Sendelichtquelle 19 in seinen optischen Eigenschaften, z. B. seiner Richtung, zu beeinflussen. Das Sende-Linsenelement 21 kann hierfür z. B. eine oder mehrere Linsen und/oder optische Filter, insbesondere einen Bandpassfilter, aufweisen.
Vor dem Empfangen durch den Empfangssensor 16 wird das Empfangslicht 22 durch das Linsenelement 24, das sich in dem Empfangspfad befindet, in seinen optischen Eigenschaften beeinflusst und z. B. auf den Empfangssensor 16 gebündelt. Das Linsenelement 24 kann hierfür z. B. eine oder mehrere Linsen und/oder optische Filter aufweisen.
Durch eine Steuerung kann ein Sendevorgang von Sendelicht 20 sowie ein Empfangsvorgang von Empfangslicht 22 in der Empfangseinheit 14 kontrolliert und gesteuert werden. Durch die Steuerung kann zur Detektion, Entfernungsermittlung und/oder Geschwindigkeitsermittlung zu einem im Detektionsbereich 30 befindlichen Objekt 0 Sendelicht 20 und Empfangslicht 22 ausgewertet werden. Die Steuerung kann z. B. auf einer Recheneinheit 18 mit Prozessor und Speicher des Lidar-Systems 10 angeordnet sein und auf einer solchen z. B. als Software implementiert sein.
Im dargestellten Beispiel ist das Lidar-System 10 in einem Frontbereich des Fahrzeuges 100 angeordnet. Der Detektionsbereich 30 befindet sich vor dem Frontbereich des Fahrzeuges 100. Dadurch kann im dargestellten Beispiel ein Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 100 überwacht werden. Es ist ebenfalls möglich, das Lidar-System 10 in anderen Bereichen des Fahrzeuges 100 anzuordnen, zum Beispiel im Heckbereich und/oder in Seitenbereichen. Es ist ebenfalls möglich, mehrere Lidar-System 10 an dem Fahrzeug 100 anzuordnen, insbesondere auch in Eckbereichen des Fahrzeuges 100.
Bei einem scannenden Lidar-System 10 wird der Detektionsbereich 30 durch das Sendelicht 20 sukzessive z. B. punktweise, zeilenweise oder bereichsweise abgetastet, engl. gescannt. Bei einem Flash-Lidar kann der Detektionsbereich 30 als Ganzes oder in Teilen gleichzeitig ausgeleuchtet werden.
Mit dem Lidar-System 10 können stehende oder bewegte Objekte O, insbesondere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, in dem Detektionsbereich 30 detektiert, also erfasst werden. Durch Auswertung des Sendelichts 20 und des Empfangslichts 22 durch die Steuerung der Recheneinheit 18 kann z. B. die Entfernung zu dem Objekt O und/oder die Richtung, in der sich das Objekt O befindet, ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Relativgeschwindigkeit zu dem Objekt O und/oder Eigenschaften des Objektes O ermittelt werden. Informationen über Eigenschaften des Objektes O können z. B. durch eine Ermittlung der Phasenverschiebung des Empfangslichts 22 gegenüber dem Sendelicht 20 gewonnen werden. Zur Ermittlung der Phasenverschiebung können z. B. Modulationsverfahren wie AMCW (AMCW: Amplitude Modulated Continuous Wave) oder FMCW (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) zum Einsatz kommen.
Das Lidar-System 10 kann beispielsweise auch als TOF-System zur Entfernungsermittlung ausgebildet sein. Ein TOF-System verwendet die Lichtlaufzeit, um eine Entfernung zu ermitteln. Es kann so als Entfernungsmessgerät zur Messung der Entfernung zu einem Objekt 0 verwendet werden. Hierbei ist eine Ausgestaltung als direktes TOF-System, dTOF, oder indirektes TOF-System, iTOF, denkbar. Ein direktes TOF-System verwendet eine direkte Messung der Lichtlaufzeit, um die Entfernung zu einem Objekt 0 zu ermitteln. Ein indirektes TOF- System verwendet ein von der Lichtlaufzeit abgeleitetes Maß, z. B. eine Phasendifferenz zwischen Sendelicht 20 und Empfangslicht 22 zur Entfernungsermittlung.
Empfangspfade, über die der Empfangssensor 16 Empfangslicht 22 empfangen kann, können auch als FOV (Field of View) des Empfangssensors bezeichnet werden. Durch aktive Steuerung des Empfangssensors 16, kann das FOV des Empfangssensors 16 verändert werden, z. B. durch gezielte Aktivierung und/oder Deaktivierung von Empfangselementen Px des Empfangssensors 16. Die Aktivierung der Empfangselemente Px kann dabei z. B. durch die Recheneinheit 18 erfolgen.
Die optische Sendeinheit 12 ist dazu eingerichtet, das ausgesendete Sendelicht 20 entsprechend auf das FOV des Empfangssensors 16 anzupassen. Dies bedeutet, dass z. B. das Sendelicht 20 in diejenigen Bereiche des Detektionsbereiches 30 abgestrahlt wird, welche aktuell durch den Empfangssensor 16 empfangen werden können. Eine solche Steuerung des FOV des Empfangssensors 16 und die entsprechende Anpassung des Sendelichts 20 kann z. B. durch die Recheneinheit 18 erfolgen.
Die Gesamtheit der Empfangspfade, über die der Empfangssensor 16 Empfangslicht 22 empfangen kann, kann dem Detektionsbereich 30 des Lidar-Systems 10 entsprechen und wird auch als FOV (Field of View) des Lidar-Systems 10 bezeichnet. In Figur 2 ist schematisch die Kippung der optischen Ebene 25 des Linsenelements 24 gegenüber der optischen Empfangsebene 17 des Empfangssensors 16 dargestellt. Die optische Ebene 25 des Linsenelements 24 ist um einen Winkel 38 gegenüber der optischen Empfangsebene geneigt. Die Kippung erfolgt dabei z. B. in vertikaler Richtung vom Fahrzeug 100 aus betrachtet, so dass die Schärfenebene 32, auch Fokusebene genannt, des Lidar-Systems 10 zur Straße hin vom Fahrzeug 100 aus betrachtet, geneigt ist. In Figur 2 sind weitere Schärfenebenen 34, 36 des Lidar-Systems 10 dargestellt.
Die Kippung um den Winkel 38 folgt dabei dem Scheimpflug-Prinzip. Dieses Prinzip besagt, dass sich die optische Ebene 25 des Linsenelements 24, die Sensorebene 17 mit derjenigen Ebene in der Geraden 28 schneiden, von der eine scharfe Abbildung auf den Empfangssensor 16 möglich ist. Dies trifft z. B. auf die dargestellten Schärfenebenen 32, 34, 36 zu. Die Schärfenebenen 32, 34, 36 liegen im Fokus der optischen Anordnung und werden daher auch Fokusebenen genannt.
Eine solche Neigung der Schärfenebenen 32, 34, 36 passt sehr gut zu einer Anwendung im Fahrzeug 100, bei der die Bodenverhältnisse ein große Rolle spielen können. Außerdem kann eine schärfere Abbildung im Nahbereich erreicht werden, was z. B. für Nahfeld-Lidar-Systeme von Vorteil sein kann.
Durch die vorgestellte Neigung um den Winkel 38 trifft Empfangslicht 22, das am Empfangssensor 16 reflektiert wird und von der Empfangslinse 24 in Richtung Empfangsebene 17 zurückreflektiert wird, an einer anderen Stelle auf die Empfangsebene 17 als Empfangslicht 22 auf dem Empfangspfad, welches direkt auf den Empfangssensor 16 trifft. Der Neigungswinkel 38 kann nun z. B. so gewählt werden, dass das mehrfachreflektierte Licht gar nicht mehr auf den Empfangssensor 16 trifft. Dies ist z. B. bei Empfangssensoren 16 mit kleiner räumlicher Ausdehnung möglich.
Bei flächigen Empfangssensoren 16 kann es schwierig sein, die Neigung mit dem Winkel 38 so große zu wählen, dass mehrfachreflektiertes Licht nicht mehr auf den Empfangssensor 16 trifft.
Hierfür wird eine weitere Ausführungsform vorgeschlagen, welche im Folgenden anhand von Figur 3 näher erläutert wird. Die lichtempfindlichen Empfangselemente Px des Empfangssensors 16 können insbesondere als CMOS Chips ausgebildet sein. Es sind weitere Ausgestaltungen der Empfangselemente Px z. B. als Lawinen-Photodioden, engl. Avalanche Photodiode APD oder als sogenannte Single Photon Avalanche Dioden SPAD denkbar. Die Empfangselemente Px können in Bezug auf Empfangsbereitschaft gesteuert werden. Insbesondere kann die Empfangsbereitschaft z. B. durch die Recheneinheit 18 gezielt an- und ggf. wieder ausgeschaltet werden. Dies entspricht einer Aktivierung und ggf. Deaktivierung. Es ist auch eine selbständige Deaktivierung der Pixel eine gewisse Zeit nach der Aktivierung denkbar.
Einzelne Empfangselemente Px des Empfangssensors 16, auch Pixel genannt, können unterschiedliche FOV aufweisen. Z. B. können einzelne Empfangselemente Px Empfangslicht 22 aus unterschiedlichen Richtungen empfangen.
Die Aktivierung der Empfangselemente Px des Empfangssensors 16 erfolgt in Abschnitten. Die Abtastung, umfassend Aufnahme von Licht und Umwandlung in elektrische Signale, durch den Empfangssensor 16 erfolgt damit Abschnitten, welche den jeweils aktivierten Empfangselementen Px entsprechen. Aktivierte Empfangselemente Px sind in Figur 3 mit einer karierten Schraffur dargestellt.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem die aktivierten Abschnitte zeilenweise horizontal ausgerichtet sind. Die aktivierten Empfangselemente Px liegen jeweils im aktuellen aktivierten Empfangspfad. Der Winkel 38 ist dabei so gewählt, dass Reflexionen am Empfangssensor 16 und Rückreflexionen am Linsenelement 24 außerhalb des aktivierten Abschnittes, im konkreten Ausführungsbeispiel vertikal versetzt, auf den Empfangssensor 16 treffen. Dieser nicht aktivierte Abschnitt ist nicht empfangsbereit und erzeugt somit keine störenden Effekte. Die vertikale Abweichung hängt dabei von der Neigung des Linsenelements 24 in Richtung der Horizontalen, vgl. Figur 2, ab. Die vertikale Neigung hat also zwei vorteilhafte Wirkungen auf das Lidar-System 10. Einerseits eine Neigung der Schärfenebenen 32, 34, 36 gegenüber dem Boden und andererseits eine Ablenkung der Mehrfachreflexionen in die Vertikale.
Der Neigungswinkel 38 zwischen Empfangsebene 17 und Linsenelement 24 wird dabei so gewählt, dass eine Reflexion am Empfangssensor 16 von auf dem Empfangspfad ankommendem Empfangslicht 22 mit einer Rückreflexion am Linsen- element 24 von einem (aktivierten) Empfangselement 42 in ein anderes (deaktiviertes) Empfangselement 40 gelangt. Dies ist in Figur 3 mit einer durchgezogenen Linie für das aktivierte Empfangselement 42 und mit einer gestrichelten Linie für das nicht-aktive Empfangselement 40 dargestellt. Es ist dabei zusätzlich möglich, die Pixel der horizontalen Abschnitte einzeln oder in sich gruppenweise in horizontaler Richtung nacheinander zu aktivieren.
Mittels der vorgeschlagenen optischen Empfangseinheit 14 lassen sich Blooming-Artefakte verhindern oder zumindest verringern werden. Das optische Übersprechen in Form von Blooming aufgrund von Reflexionen des Empfangssensors 16 und des Linsenelements 24 kann verringert werden. Eine Verfälschung von Messwerten durch dieses optische Übersprechen z. B. durch eine Verfälschung von Phaseninformation in indirekten Messungen wie FMCW und AMCW kann verringert werden öder es können falsch positive Ergebnisse besser vermieden werden. Ebenfalls ist es möglich, falsch positive Ergebnisse bei direkte TOF Messungen besser zu vermeiden.
Zusätzlich zur Neigung des Linsenelements 24 kann vorgesehen sein, das Sende-Linsenelement 21 gegenüber der Sendelichtquelle 19 um einen Winkel, vorzugsweise um einen Winkel mit der gleichen Größe wie der Winkel 38 zu neigen. Beide Winkel können dabei so gewählt werden, dass sie dem Schei- mpflug-Prinzip genügen. Die Neigung des Sende-Linsenelements 21 wird dabei gegenüber einer Sendeebene ermittelt, welche senkrecht auf dem Sendelicht 20 an der Sendelichtquelle 19 steht. Die Sendeebene kann dabei so gewählt werden, dass sie parallel zu der Empfangsebene 17 verläuft.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Optische Empfangseinheit (14) für ein Lidar-System (10) für ein Fahrzeug (100), aufweisend einen Empfangssensor (16), welcher zum Empfang von Empfangslicht (22) auf einem Empfangspfad ausgebildet ist, und ein Linsenelement (24), welches in dem Empfangspfad angeordnet ist, wobei eine optische Empfangsebene (17) des Empfangssensors (16) gegenüber einer optischen Ebene (25) des Linsenelements (24) so geneigt ist, dass eine Mehrfachreflexion des Empfangslichts (22) zwischen Empfangssensor (16) und Linsenelement (24) außerhalb des Empfangspfades auf die Empfangsebene (17) trifft.
2. Optische Empfangseinheit nach Anspruch 1, wobei die Empfangsebene (17) des Empfangssensors (16) gegenüber der optischen Ebene (25) des Linsenelements (24) so geneigt ist, dass eine Mehrfachreflexion des Empfangslichts (22) zwischen dem Empfangssensor (16) und dem Linsenelement (24) außerhalb des Empfangssensors (16) auf die Empfangsebene (17) trifft.
3. Optische Empfangseinheit nach Anspruch 1, wobei der Empfangssensor (16) Empfangselemente (Px) aufweist, welche zum Empfang von Empfangslicht (22) aktivierbar sind, wobei der Empfangspfad zum Empfang von Empfangslicht (22) zumindest ein aktiviertes Empfangselement (Px) aufweist.
4. Optische Empfangseinheit nach Anspruch 3, wobei die Empfangselemente (Px) in Zeilen angeordnet sind und zeilenweise dem Empfangspfad zuordenbar sind.
5. Optische Empfangseinheit nach Anspruch 4, wobei die Zeilen längs, insbesondere parallel, zu der Empfangsebene (17) und/oder der optischen Ebene (25) des Linsenelements (24) verlaufen.
6. Optische Empfangseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Empfangsebene (17) gegenüber der optischen Ebene (25) des Linsenelements (24) so geneigt ist, dass eine Mehrfachreflexion des Empfangslichts (22) zwischen Empfangssensor (16) und Linsenelement (24) auf nicht-aktivierte Empfangselemente (Px) des Empfangssensors (16) trifft.
7. Optische Empfangseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Neigungswinkel (38) zwischen der Empfangsebene (17) und der optischen Ebene (25) des Linsenelements (24) so gewählt ist, dass sich die Empfangsebene (17), die optische Ebene (25) des Linsenelements (24) sowie eine Schärfenebene (32, 34, 36) der Empfangseinheit (14) in einer Geraden (28) schneiden.
8. Lidar-System (10) mit einer optischen Empfangseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Lidar-System nach Anspruch 8, aufweisend eine optische Sendeeinheit (12) mit einer Sendelichtquelle (19) zum Aussenden von Sendelicht (20) und einem Sende-Linsenelement (21), welches in einem Sendepfad des Sendelichts (20) angeordnet ist, wobei eine Sendeebene, welche vertikal zur Senderichtung des Sendelichts (20) verläuft, gegenüber einer optischen Ebene des Sende-Linsen- elements (21) geneigt ist.
10. Lidar-System nach Anspruch 9, wobei der Neigungswinkel (38) zwischen der Empfangsebene (17) und der optischen Ebene (25) des Linsenelements (24) im Wesentlichen dem Neigungswinkel zwischen der Richtung des Sendelichts (20) und der optischen Ebene des Sende-Linsenelements (21) entspricht.
11. Lidar-System nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Sendeebene und die Empfangsebene (17) parallel zueinander verlaufen.
12. Lidar-System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, weiter aufweisend eine Recheneinheit (18), welche eingerichtet ist, die Empfangselemente (Px) des Empfangssensors (16) im Empfangspfad in Abhängigkeit von dem Sendelicht (20) zu aktivieren.
13. Lidar-System nach Anspruch 12, wobei die Recheneinheit eingerichtet ist, Empfangselemente (Px) zeilenweise zu aktivieren.
14. Fahrzeug (100) mit einem Lidar-System (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
15. Verfahren zum Betreiben eines Lidar-Systems (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13 in einem Fahrzeug (100), wobei die Recheneinheit (18) die Empfangselemente (Px) im Empfangspfad in Abhängigkeit vom Sendelicht (20) aktiviert.
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