EP4702375A1 - Vorrichtung zum testen und/oder einstellen und/oder kalibrieren mindestens eines bildgebenden systems - Google Patents

Vorrichtung zum testen und/oder einstellen und/oder kalibrieren mindestens eines bildgebenden systems

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Publication number
EP4702375A1
EP4702375A1 EP24723711.8A EP24723711A EP4702375A1 EP 4702375 A1 EP4702375 A1 EP 4702375A1 EP 24723711 A EP24723711 A EP 24723711A EP 4702375 A1 EP4702375 A1 EP 4702375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
kaleidoscope
bundling
detection field
reflection
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
EP24723711.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mirvais Yousefi
Simon Viets
Torsten Vahrenkamp
Matthias Trinker
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.)
Scramblux GmbH
Original Assignee
Scramblux 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 Scramblux GmbH filed Critical Scramblux GmbH
Publication of EP4702375A1 publication Critical patent/EP4702375A1/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
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • the invention relates to a device for testing and/or adjusting and/or calibrating at least one imaging system, in particular a lidar system, wherein at least one radiation-emitting unit is assigned to the imaging system and wherein a detection field can be formed by means of the emitted radiation.
  • Imaging systems of the type mentioned at the beginning in particular lidar systems (light detection and ranging), are used, for example, for optical distance and speed measurement, for remote measurement of atmospheric parameters or in a variety of other fields of application.
  • Imaging systems can be active or passive imaging systems. Passive imaging systems can, for example, have a radiation receiver.
  • Active imaging systems can, for example, have a radiation transmitter, i.e. a radiation-emitting unit and a radiation receiver.
  • Imaging systems can also be, for example, headlights, flashlights, structured light scanners, time of flight cameras or the like.
  • the radiation can be coherent or non-coherent light.
  • a radiation-emitting unit can be a laser, a light source or other radiation sources.
  • a three-dimensional space can be scanned using radiation.
  • the space that can be scanned by the imaging system is the field of view.
  • Imaging systems, especially lidar systems are used, for example, in the control and navigation of autonomous vehicles. Precise setting, calibration and testing of imaging systems is essential to enable accurate measurements using lidar.
  • the invention is based on the object of proposing a device and a method for testing and adjusting an imaging system, wherein the test setup has compact dimensions and is designed for the end of line test of a mass production.
  • a device for testing and/or adjusting and/or calibrating at least one imaging system, in particular a lidar system, wherein at least one radiation-emitting unit is assigned to the imaging system, wherein a detection field can be formed by means of the emitted radiation, wherein the device has at least one bundling device for bundling the detection field formed by the radiation, wherein the bundling device has at least one optical element set at a certain angle to the imaging system and bundling the detection field, wherein the device has at least one of the
  • the device has a radiation directing unit arranged downstream of the bundling device for directing the radiation onto an entry area of a kaleidoscope, the kaleidoscope having mutually facing reflection surfaces which deflect the radiation within the kaleidoscope depending on a specific entry angle of the radiation into the kaleidoscope, and the device has at least one measuring device connected to an exit area of the radiation from the kaleidoscope for detecting the radiation emerging from the kaleidoscope.
  • the device can have at least one test holder which can accommodate the imaging system to be tested.
  • the test holder can be adapted to the type of system to be tested, in particular the imaging system, and can be interchangeable so that different systems can be tested with the device.
  • the device can also be placed in front of a system to be tested without a test holder.
  • the device can have a radiation-emitting unit, for example a laser or a similar radiation source. The emitted radiation can be used to test the passive imaging system to be examined.
  • the imaging system itself has the radiation-emitting unit.
  • the device has at least one bundling device that is provided for bundling the detection field formed by the radiation emitted by the imaging system.
  • the detection field can be formed by scanning an area using the radiation-emitting unit of the imaging system in the X and Y directions.
  • the detection field can also be formed, for example, by the radiation received from an area. In this case, it can be laser radiation in particular.
  • the radiation can also be infrared radiation, coherent or non-coherent light or the like, for example.
  • the detection field can be bundled by the bundling device, in particular reduced in the X direction and in the Y direction. The detection field is thus reduced to a smaller area. focused. This makes it possible to examine a larger detection field of the system to be tested in a compact space.
  • the bundling in the horizontal and vertical planes can take place independently of one another, in particular one after the other.
  • the bundling device has optical elements, for example lenses, parabolic mirrors or metamaterial-based surfaces. Moldable mirrors, reflectors or curved surfaces can also be used.
  • Downstream of the bundling device in the beam path is a radiation directing unit with which the radiation emerging from the bundling device can be directed, in particular aligned.
  • the radiation that forms the bundled detection field is directed to the entrance area of a kaleidoscope by the radiation directing unit.
  • the radiation directing unit can, for example, be a controllable mirror so that the radiation can be directed at the entrance area of the kaleidoscope at different angles.
  • the radiation directing unit can also function as a diaphragm, for example, by making the mirror of the radiation directing unit small compared to the cross-section of the emitted radiation, so that unwanted parts of the radiation are not directed into the kaleidoscope.
  • the kaleidoscope has reflective surfaces facing each other, through which the beam path of the emitted radiation in the kaleidoscope can be extended by reflections on the reflective surfaces. The length of the radiation path within the kaleidoscope depends on the angle of entry of the radiation into the kaleidoscope.
  • a kaleidoscope can be formed by a two-dimensional polygonal, for example triangular or quadrangular imaginary base area, which is stretched along the third dimension.
  • the kaleidoscope therefore has a polygonal cross-section.
  • the inward-facing inner sides of the lateral surfaces created by the stretching are designed to be reflective, and the front sides can be open.
  • a cavity is formed between the lateral surfaces.
  • the kaleidoscope can in particular be formed by a geometric body known as a prism, i.e. a plane polygon formed by parallel displacement in a straight line not in this plane.
  • the geometric body is only formed by the lateral surfaces. There are no physical base surfaces, so the front sides are open and the volume enclosed by the lateral surfaces is formed as a hollow space. The smaller the angle between the imaginary base surface of the kaleidoscope and the incoming radiation, the more reflections occur inside the kaleidoscope and the longer the radiation path, i.e.
  • the device has at least one measuring device for detecting the radiation emerging from the kaleidoscope at an exit area of the radiation from the kaleidoscope.
  • the measuring device can detect various parameters of the system to be tested, such as properties of the detection area, properties of the radiation, determination areas of the imaging system or the like.
  • the measuring device can have optical measuring cells, reflectors and the like for this purpose.
  • a reflection device can be provided which reflects the radiation emerging from the kaleidoscope back for further evaluation.
  • An evaluation device in particular a computing device or the like, can be provided for evaluating the radiation detected by the measuring device. The evaluated data can be used for testing and/or adjusting and/or calibrating the imaging system.
  • the device has at least one test holder for receiving the imaging system to be tested.
  • the device has at least one test holder from which the imaging system to be tested imaging system can be accommodated, in particular the test holder can have connecting means such as clamps or mounting points corresponding to the imaging system, so that the imaging system is held firmly by the test holder.
  • the test holder can be adapted to the type of system to be tested, in particular the imaging system, and can be exchangeable so that different systems can be tested with the device.
  • the test holder has a bearing for carrying out a translational movement or a rotational movement.
  • the test holder has at least one clamping device that is arranged so that it can move translationally, rotates or both translationally and rotates relative to other components of the device.
  • the translationally and rotationally movable arrangement ensures precise alignment of the system to be tested, in particular the lidar system, for example, with the bundling device in the device.
  • the test holder can have a mechanical, electronic and/or data-conducting interface to the system to be tested.
  • At least one sensor is assigned to the test holder, the bundling device, the radiation directing unit, the kaleidoscope and/or the measuring device, with which environmental influences on the device or its components can be determined.
  • the sensor or sensors can be designed, for example, to measure temperature, air pressure, vibration or other environmental conditions in order to be able to incorporate the measured values of these environmental conditions into, for example, a calibration or setting of the system to be tested.
  • the bundling device has at least one reflection surface, a lens or a metamaterial as an optical element.
  • the bundling device has, for example, curved reflection surfaces which can bundle the detection field in the horizontal and vertical planes, in particular independently of one another. Something similar can be achieved, for example, by using lenses or metamaterials.
  • Deformable mirrors in particular controllably deformable mirrors, or parabolic mirrors or the like can also be provided.
  • At least one reflection surface is a parabolic mirror.
  • a parabolic mirror can be used to bundle the radiation forming the detection field, which is emitted by the system to be tested, in both the horizontal and vertical planes.
  • the reflection surfaces of the bundling device are aligned with one another in such a way that they each act on the detection field formed by the emitted radiation in different planes, in particular at least one reflection surface is assigned to a horizontal axis of the detection field and at least one reflection surface is assigned to a vertical axis of the detection field.
  • the detection field can be bundled by a first reflection surface in a horizontal plane and bundled by a second reflection surface in a vertical plane.
  • the horizontal and vertical bundling being decoupled from one another reduces the requirements for the optical elements compared to, for example, bundling by a single optical element, for example by a parabolic mirror.
  • the radiation After leaving the system to be tested, the light is first directed to one reflection surface and then reflected onto the second reflection surface.
  • the reflection surfaces of the bundling device are each focused and at least partially essentially cylindrical in shape, in particular rotated 90° to each other to align the incident radiation.
  • Reflection surfaces of the bundling device can be formed by focusing, in particular concave, essentially cylindrical, in particular hollow cylindrical, shaped bodies.
  • the lateral surface sections of the reflection surface are rotated essentially 90° to each other in their longitudinal extension.
  • the detection field is bundled in a horizontal plane by one reflection surface and then bundled by the other reflection surface in a vertical plane. This provides independent bundling of the dimensions of the detection field.
  • the bundling device has an internal calibration device, in particular an automatically adjusting self-calibration device.
  • the calibration device enables precise alignment and adjustment of the bundling device.
  • the radiation directing unit is composed of at least one mirror, at least one scanning mechanism and at least one control unit.
  • the scanning mechanism enables the radiation directing unit to direct the radiation emerging from the bundling device at different angles onto the entry area in the kaleidoscope. This makes it possible to achieve different path lengths of the radiation in the kaleidoscope.
  • the control mirror of the radiation directing unit is pivoted about at least one axis by the scanning mechanism.
  • the scanning mechanism can for example, by piezoelectric actuators, servomotors or similar.
  • the control mirror of the radiation directing unit can, for example, be constructed using a layer structure made of dielectric material or other layer arrangements in order to achieve optimization for different angles of attack and different wavelengths.
  • control mirror can be constructed from metamaterials.
  • the scanning speed at which the control mirror is pivoted must be lower than that of the internal scanner of the system to be tested, in particular the laser scanner of a lidar system to be tested, with which the detection field is scanned by the imaging system.
  • the radiation directing unit is rotatable about at least one axis. By rotating the control mirror, different angles of attack to the kaleidoscope and thus different radiation path lengths within the kaleidoscope can be achieved.
  • the radiation directing unit acts as a diaphragm between the bundling device and the kaleidoscope.
  • the effect as a diaphragm can be achieved by the size of the control mirror, for example by preventing edge regions of the radiation emerging from the bundling device from being passed on by the control mirror into the kaleidoscope.
  • the kaleidoscope has a polygon as an imaginary base surface, the sides of the imaginary base surface are adjoined by lateral surfaces, the lateral surfaces together enclose a cavity at least in sections, the lateral surfaces have reflection surfaces and the reflection surfaces are arranged on the inward-facing inner sides of the lateral surfaces.
  • a kaleidoscope can be formed by an imaginary two-dimensional base surface, which can be a polygon, which is stretched along the third dimension.
  • the base surface can be triangular or square, the Kaleidoscopes therefore have a triangular or square cross-section.
  • the inward-facing inner sides of the lateral surfaces created by stretching are designed to be reflective.
  • a cavity is formed between the almond surfaces, and the front sides of the kaleidoscope can be open.
  • the bundling device, the radiation directing unit and/or the kaleidoscope have alignment markings.
  • the alignment markings enable precise alignment of the various components in order to achieve precise guidance of the beam path.
  • the measuring device has at least one retroreflector.
  • the radiation emerging from the kaleidoscope can be reflected back by the retroreflector and can be detected, for example, by a radiation receiver of the imaging system. This allows various parameters and functions of the system to be tested to be tested.
  • the measuring device has at least one optical detection element.
  • An optical detection element can be, for example, a photodiode, a photosensor or the like.
  • This plurality of optical detection elements which can be arranged on a grid, for example, can be provided in order to check the formation of the detection field, for example.
  • the device has at least one evaluation device for evaluating the radiation detected by the measuring device.
  • the evaluation device can be, for example, a computing device, such as a computing core or the like.
  • the evaluation device can detected radiation can be evaluated, in particular various parameters of the imaging system and the radiation emitted by the imaging system can be recorded.
  • the surface structure of the reflection surfaces of the kaleidoscope is defined by a mathematical function f(x,y), where x and y lie in a range limited by the horizontal and vertical length of the reflection surfaces and where f(x,y) is the height profile describing the surface structure of the reflection surfaces.
  • the reflective surfaces facing each other i.e. the reflection surfaces of the kaleidoscope, can be formed by different surface structures.
  • the reflective surfaces, in particular the mirror surfaces, of the kaleidoscope can be formed as free-form surfaces, curved surfaces or similar surface shapes.
  • the height profile of the reflective surfaces can be described by a mathematical function f(x,y).
  • variable x can be limited by the horizontal length of the reflection surfaces of the kaleidoscope
  • variable y can be limited by the vertical length of the reflection surfaces.
  • the function f(x,y) can be a flat, constant function. However, the function f(x,y) can also be a polynomial function, a series of harmonic functions or something similar.
  • the reflective surfaces of the kaleidoscope can, for example, be mirrors.
  • the measuring device has a reflective, movable target, the target is arranged on a rotating holder, wherein the tangential movement component of the target can be detected by a movement of the radiation.
  • the measuring device has a rotating holder with a reflective target.
  • the radiation in particular the laser radiation, hits the rotating target and is deflected by it.
  • the deflection and the movement of the deflected laser beam can determine the tangential component of the movement of the movable holder.
  • a movement component of the target can be detected by a movement of the deflected radiation towards the emitted radiation or away from the emitted radiation.
  • a movement of a laser spot generated by the deflected radiation can be detected.
  • Doppler Lidar systems Doppler shift Lidar
  • FCMW Lidar systems or RMCW Lidar systems Doppler shift Lidar
  • a reflective target is a hologram written using laser radiation.
  • the hologram is designed to resonate with the incident laser radiation, the resonance leading to a three-dimensional reflection that is recognizable by the incident laser radiation.
  • a hologram can be recorded using light of one wavelength and thus also detected by a laser of the same wavelength.
  • the light reflection of the hologram has a three-dimensional structure.
  • These can be provided as a target, for example as a reflective target in the measuring device.
  • a vehicle or a person can be recorded as a hologram and serve as a reflective target.
  • a reflective hologram can thus serve as a three-dimensional reflector for the laser radiation, although the hologram is essentially flat.
  • a beam splitter is arranged in the beam path after at least one module to divert at least a portion of the radiation, and each beam splitter is assigned a detection device and/or an evaluation device and/or a reflection element. Beam splitters can divert portions of the radiation after a module of the measuring device, such as after the bundling device or the kaleidoscope, in order to characterize the radiation, for example.
  • At least one material is arranged in the beam path within the kaleidoscope, wherein the material is transparent to the radiation, the material having light scattering elements for scattering the laser light.
  • a material or an object made of the material can be arranged in the beam path of the radiation, in particular the laser radiation, in the kaleidoscope.
  • the material is designed to be transparent to the radiation, in particular the laser radiation. It can be, for example, glass plates processed using laser radiation.
  • Scattering elements are arranged in the material volume, which can be generated, for example, by means of a laser. The scattering elements can be microscopically designed and distributed according to a predetermined pattern or randomly in the material volume.
  • the incident radiation is scattered by the scattering elements so that a controlled backscattering of the radiation in the direction of the radiation source can be achieved.
  • This makes it possible to simulate various weather conditions in which, for example, a lidar system to be tested is operated.
  • the scattering elements can thus simulate raindrops, snow or even fog.
  • the invention further relates to a method for testing and/or adjusting and/or calibrating at least one imaging system, in particular a lidar system, wherein at least one radiation-emitting unit is assigned to the system, wherein a detection field can be formed by means of the emitted radiation, wherein the length of the radiation path of the radiation forming the detection field is extended and wherein the extension of the radiation path can be described by at least one iterated function.
  • the method is designed to be carried out with the previously described device of the preceding claims.
  • the method is intended for testing and/or adjusting and/or calibrating an imaging system, such as a headlight, a flashlight, a structured light scanner, a time of flight camera, a lidar system or the like.
  • An active imaging system can be used to emit radiation, for example coherent or non-coherent light, by means of a radiation-emitting unit.
  • the device can have a radiation-emitting unit, for example a laser or a similar radiation source.
  • the emitted radiation can be used to test the passive imaging system to be examined.
  • the imaging system itself has the radiation-emitting unit.
  • a detection field is formed by the emitted radiation.
  • the radiation forming the detection field can be bundled by a device according to the invention which has a bundling device.
  • the bundling device can reduce the detection field in particular in the X direction and in the Y direction. The detection field is therefore focused on a smaller space.
  • the radiation forming the bundled detection field is passed on, for example by means of a radiation directing unit.
  • the radiation path for example of the radiation emitted by the system to be tested, is extended in a small space.
  • the extension of the beam path is intended to be describable by at least one iterated function.
  • An iterated function is a function that is obtained by combining another function with itself a certain number of times. Starting from an initial function, the result of applying a certain function is used again as input to the function and this process is repeated accordingly.
  • the number of iterations can be used to describe an extension of the radiation path due to reflections, in particular multiple reflections, of the radiation on reflected surfaces.
  • the radiation path extension based on iterated functions enables an examination of the emitted radiation to examine the system to be tested at different radiation path lengths in a small space.
  • the detection field formed by the emitted radiation is bundled by means of at least one bundling device.
  • the bundling device has, for example, curved reflection surfaces which can bundle the detection field in horizontal and vertical planes, in particular independently of one another. Something similar can be achieved, for example, by using lenses or metamaterials.
  • Deformable mirrors in particular controllable, deformable mirrors or parabolic mirrors, can also be provided.
  • the bundling of the detection field takes place by means of the bundling device in succession in different planes, in particular bundling takes place in a horizontal axis of the detection field and in a vertical axis of the detection field independently of one another.
  • a reflection surface can be assigned to a horizontal axis of the detection field and a reflection surface to the vertical axis of the detection field.
  • the detection field can be bundled, for example, by a first reflection surface in a horizontal plane and by a second reflection surface in a vertical plane.
  • the decoupled horizontal and vertical bundling reduces the requirements for the optical elements, for example bundling by a single optical element.
  • the radiation is first guided to one reflection surface and reflected from this to the second reflection surface in order to achieve bundling first in a horizontal and then in a vertical plane.
  • the length of the radiation path of the radiation forming the detection field is extended by means of at least one kaleidoscope and the length of the radiation path is set by the angle of entry of the radiation into the kaleidoscope.
  • the radiation that forms the bundled detection field is guided to the entry area of a kaleidoscope by a radiation directing unit.
  • the kaleidoscope has reflective surfaces facing each other, through which the radiation path of the emitted radiation in the kaleidoscope can be extended by reflections on the reflected surfaces.
  • the length of the radiation path within the kaleidoscope depends on the angle of entry of the radiation into the kaleidoscope.
  • a kaleidoscope can be formed by a two-dimensional polygon, for example triangular or square imaginary base area, which is stretched along the third dimension.
  • the inward-facing inner sides of the lateral surfaces created by the stretching are designed to be reflective.
  • a cavity is formed between the lateral surfaces.
  • the smaller the angle between the imaginary base of the kaleidoscope and the incoming radiation the more reflections occur inside the kaleidoscope and the longer the radiation path, i.e. the length of the path traveled by the kaleidoscope.
  • the angle at which the radiation enters the kaleidoscope therefore determines the length of the radiation path in the kaleidoscope.
  • Figure 1 a schematic representation of essential components of a device according to the invention
  • Figure 2 a schematic representation of a bundling device of the device according to the invention according to Figure 1 in a perspective view;
  • Figure 3 a schematic representation of a bundling device of the device according to the invention according to Figure 1 in side view;
  • Figure 4 a schematic representation of a kaleidoscope of the device according to the invention.
  • Figure 5 a schematic representation for calculating a distance to be covered within the kaleidoscope according to Figure 4.
  • Figure 1 shows a device according to the invention comprising a test holder 1, a bundling device 2, a radiation directing unit 3, a kaleidoscope 4, a measuring device 5 and an evaluation unit 6.
  • the test holder 1 is designed and provided for a laser beam emitting unit 7 of an imaging system to be tested, in particular a lidar system, to be clamped into it.
  • the laser beam emitting unit 7 is arranged in relation to the other components in such a way that the emitted radiation first passes the bundling device 2, then the radiation directing unit 3 and then the kaleidoscope 4, the radiation A strikes the measuring device 5.
  • the measuring device 5 is formed in the illustration by a number n of measuring cells 8, 8', each of the measuring cells 8, 8' being coupled to the evaluation unit 6, i.e. measurement data is forwarded accordingly to the evaluation unit 6.
  • Figures 2 and 3 show the bundling device 2 in detail, which is shown in perspective view in Figure 2 and in a side view in Figure 3.
  • the bundling device in Figure 2 is formed by a lens system 9 arranged upstream in the direction of the beam and two cylindrical, concavely curved reflection surfaces 10, 10'.
  • the cylindrical, concavely curved reflection surfaces 10, 10' are aligned with one another in such a way that the center axes assigned to the cylindrical curvatures are set at a right angle to one another.
  • the reflection surfaces 10, 10' thus bundle the incident radiation A in different planes and focus the detection field of the imaging system formed by the radiation onto a smaller area.
  • the radiation A can be guided past a camera detector 11, 12 after the output.
  • the correct alignment of the reflection surfaces 10, 10' relative to one another can be checked using the camera detectors 11, 12 and adjusted using the determined values.
  • the camera detector 12 arranged at the output of the bundling device 2 is connected to the radiation directing unit 3, to which the laser beam A is fed.
  • the illustration in Figure 3 also shows that the radiation A strikes the reflection surface 10 at an angle between 45° and 90°, is bundled in a first plane and is projected onto the second reflection surface 10', onto which the laser beam A strikes at an angle of approximately 45° and is bundled again in a further plane perpendicular to the previous plane.
  • the detection field of the imaging system formed by the emitted radiation A is then focused on a smaller area and the radiation is fed to the radiation directing unit 3.
  • Figure 4 shows a detailed view of the function of the kaleidoscope 4.
  • the kaleidoscope 4 points at right angles to each other arranged lateral surfaces 16, 16', 16", 16'", which form mirrored reflection surfaces on the inside, on which the incident radiation A is reflected and deflected depending on a certain angle of incidence.
  • the radiation A shown forms a total of four complete spirals, with the radiation A per spiral hitting each of the lateral surfaces 16, 16', 16", 16'” once before the radiation A is guided out of the kaleidoscope 4 at a predetermined exit region 15. Both the exit region 15 and the entry region 14 of the radiation A are assigned to the imaginary base surfaces of the kaleidoscope 4 that lie opposite one another.
  • Figure 5 shows an example of how the path length of the radiation A striking the lateral surfaces 16, 16', 16", 16'” is calculated.
  • the total path length GL can then be calculated using the path length I and a factor n corresponding to the number of path lengths within the kaleidoscope 4.

Landscapes

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Abstract

Erfindungswesentlich vorgesehen ist eine Vorrichtung zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren mindestens eines bildgebenden Systems, insbesondere eines Lidar-Systems, wobei dem bildgebenden System mindestens eine Strahlung emittierende Einheit zugeordnet ist, wobei mittels der emittierten Strahlung ein Erfassungsfeld ausbildbar ist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Bündelungseinrichtung zur Bündelung des durch die Strahlung ausgebildeten Erfassungsfeldes aufweist, wobei die Bündelungseinrichtung mindestens ein, in einem bestimmten Winkel zu dem bildgebenden System angestelltes, das Erfassungsfeld bündelndes optisches Element aufweist, wobei die Vorrichtung mindestens eine der Bündelungseinrichtung nachgeordnete Strahlungsrichteinheit zur Ausrichtung der Strahlung auf einen Eintrittsbereich eines Kaleidoskops aufweist, wobei das Kaleidoskop einander zugewandte Reflexionsflächen aufweist, die die Strahlung in Abhängigkeit von einem bestimmten Eintrittswinkel der Strahlung in das Kaleidoskop innerhalb des Kaleidoskops umlenken, und wobei die Vorrichtung mindestens eine sich an einen Austrittsbereichs der Strahlung aus dem Kaleidoskop anschließende Messeinrichtung zur Erfassung der aus dem Kaleidoskop austretenden Strahlung und/oder mindestens eine Reflexionseinrichtung zur Reflexion der aus dem Kaleidoskop austretenden Strahlung aufweist.

Description

Vorrichtung zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren mindestens eines bildgebenden Systems
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren mindestens eines bildgebenden Systems, insbesondere eines Lidar-Systems, wobei dem bildgebenden System mindestens eine Strahlung emittierende Einheit zugeordnet ist und wobei mittels der emittierten Strahlung ein Erfassungsfeld ausbildbar ist. Bildgebende Systeme (engl. imaging systems) der eingangs genannten Art, insbesondere Lidar-Systeme (Light Detection and Ranging) werden beispielsweise zur optischen Abstandsund Geschwindigkeitsmessung, zur Fernmessung atmosphärischer Parameter oder auch in einer Vielzahl weiterer Anwendungsfelder eingesetzt. Bei bildgebenden Systemen kann es sich um aktive oder passive bildgebende Systeme handeln. Passive bildgebende Systeme können beispielsweise einen Strahlungsempfänger aufweisen. Aktive bildgebende Systeme können beispielsweise einen Strahlungssender, also eine strahlungsemittierende Einheit und einen Strahlungsempfänger aufweisen. Bei bildgebenden Systemen kann es sich beispielsweise auch um Scheinwerfer, Blitzlichter, structured light scanner, time of flight cameras oder ähnliches handeln. Bei der Strahlung kann es sich beispielsweise um kohärentes oder nicht kohärentes Licht handeln. Bei einer strahlungsemittierenden Einheit kann es sich beispielsweise um einen Laser, eine Lichtquelle oder andere Strahlungsquellen handeln. Beispielsweise kann mittels Strahlung ein dreidimensionaler Raum abgescannt werden. Der durch das bildgebende System abtastbare Raum ist hierbei das Erfassungsfeld (Field of View). Bildgebende Systeme, insbesondere Lidar-Systeme finden beispielsweise bei der Steuerung und Navigation autonom fahrender Fahrzeuge Verwendung. Eine genaue Einstellung, Kalibration und Testung von bildgebenden Systemen ist essentiell, um genaue Messungen mittels Lidar zu ermöglichen. Zum Testen bildgebender Systeme nach der Herstellung (End of Line Testing) können beispielsweise weitläufige Testfelder genutzt werden, die beispielsweise den realen Bedingungen eines autonom fahrenden Fahrzeuges nachempfunden sind. Hierzu sind mitunter große Versuchsfelder und Versuchsaufbauten notwendig. Hierdurch ergibt sich ein hoher Testaufwand, so dass dies nicht für Massenproduktion, also zur Überprüfung eines jeden hergestellten bildgebenden Systems, einsetzbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen und Einstellen eines bildgebenden Systems vorzuschlagen, wobei der Versuchsaufbau kompakte Maße aufweist und für den End of Line Test einer Massenproduktion ausgebildet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungswesentlich vorgesehen ist eine Vorrichtung zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren mindestens eines bildgebenden Systems, insbesondere eines Lidar-Systems, wobei dem bildgebenden System mindestens eine Strahlung emittierende Einheit zugeordnet ist, wobei mittels der emittierten Strahlung ein Erfassungsfeld ausbildbar ist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Bündelungseinrichtung zur Bündelung des durch die Strahlung ausgebildeten Erfassungsfeldes aufweist, wobei die Bündelungseinrichtung mindestens ein, in einem bestimmten Winkel zu dem bildgebenden System angestelltes, das Erfassungsfeld bündelndes optisches Element aufweist, wobei die Vorrichtung mindestens eine der Bündelungseinrichtung nachgeordnete Strahlungsrichteinheit zur Ausrichtung der Strahlung auf einen Eintrittsbereich eines Kaleidoskops aufweist, wobei das Kaleidoskop einander zugewandte Reflexionsflächen aufweist, die die Strahlung in Abhängigkeit von einem bestimmten Eintrittswinkel der Strahlung in das Kaleidoskop innerhalb des Kaleidoskops umlenken, und wobei die Vorrichtung mindestens eine sich an einen Austrittsbereichs der Strahlung aus dem Kaleidoskop anschließende Messeinrichtung zur Erfassung der aus dem Kaleidoskop austretenden Strahlung aufweist. Die Vorrichtung kann mindestens eine Testhalterung aufweisen, von der das zu testende bildgebende System aufgenommen werden kann. Die Testhalterung kann an die Art des zu testenden Systems, insbesondere des bildgebenden Systems angepasst sein und kann austauschbar sein, so dass mit der Vorrichtung verschiedene Systeme getestet werden können. Die Vorrichtung kann allerdings auch ohne eine Testhalterung vor einem zu testenden System platziert werden. Zum Testen eines passiven bildgebenden Systems kann die Vorrichtung eine strahlungsemittierende Einheit, beispielsweise einen Laser oder eine ähnliche Strahlungsquelle, aufweisen. Die emittierte Strahlung kann zum Testen des zu untersuchenden passiven bildgebenden System genutzt werden. Bei einem aktiven bildgebenden System weist das bildgebende System selber die strahlungsemittierende Einheit auf. Die Vorrichtung weist mindestens eine Bündelungseinrichtung auf, die zur Bündelung des durch die von dem bildgebenden System ausgesendete Strahlung ausgebildeten Erfassungsfeldes vorgesehen ist. Beispielsweise kann das Erfassungsfeld durch ein Abscannen eines Bereiches mittels der Strahlung emittierenden Einheit des bildgebenden Systems in X- und Y-Richtung ausgebildet sein. Das Erfassungsfeld kann beispielsweise auch durch die aus einem Bereich empfangene Strahlung ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich in diesem Fall um Laserstrahlung handeln. Bei der Strahlung kann es sich beispielsweise auch um Infrarot-Strahlung, kohärentes oder nicht kohärentes Licht oder ähnliches handeln. Durch die Bündelungseinrichtung kann das Erfassungsfeld gebündelt, insbesondere in X-Richtung und in Y-Richtung verkleinert werden. Das Erfassungsfeld wird also auf einen kleineren Bereich fokussiert. Somit ist es ermöglicht ein eigentlich größeres Erfassungsfeld des zu testenden Systems auf kompakten Raum zu untersuchen. Die Bündelung in horizontaler und vertikaler Ebene kann hierbei unabhängig voneinander, insbesondere nacheinander, erfolgen. Hierzu weist die Bündelungseinrichtung optische Elemente, beispielsweise Linsen, Parabolspiegel oder auf Metamaterial basierende Oberflächen auf. Auch können formbare Spiegel, Reflektoren oder gebogene Oberflächen zum Einsatz kommen. Der Bündelungseinrichtung im Strahlengang nachgeordnet ist eine Strahlungsrichteinheit mit der die aus der Bündelungseinrichtung austretende Strahlung geleitet, insbesondere ausgerichtet werden kann. Durch die Strahlungsrichteinheit wird die Strahlung, die das gebündelte Erfassungsfeld ausbildet, auf den Eintrittsbereich eines Kaleidoskopes geleitet. Bei der Strahlungsrichteinheit kann es sich beispielsweise um einen ansteuerbaren Spiegel handeln, so dass die Strahlung in verschiedenen Winkeln auf den Eintrittsbereich des Kaleidoskops gerichtet werden kann. Die Strahlungsrichteinheit kann hierbei auch als Blende fungieren, indem der Spiegel der Strahlungsrichteinheit beispielsweise klein gegenüber dem Querschnitt der emittierten Strahlung ist und somit unerwünschte Teile der Strahlung nicht in das Kaleidoskop gerichtet werden. Das Kaleidoskop weist einander zugewandte reflektierende Oberflächen auf, durch die der Strahlengang der ausgesendeten Strahlung in dem Kaleidoskop durch Reflexionen an den reflektierenden Oberflächen verlängert werden kann. Die Länge des Strahlungspfades innerhalb des Kaleidoskops hängt hierbei vom Eintrittswinkel der Strahlung in das Kaleidoskop ab. Insbesondere kann ein Kaleidoskop durch eine zweidimensionale polygone, beispielsweise dreieckige oder viereckige imaginäre Grundfläche ausgebildet sein, die entlang der dritten Dimension gestreckt ist. Das Kaleidoskop weist also einen polygonenförmigen Querschnitt auf. Die nach innen gerichteten Innenseiten der durch die Streckung entstehenden Mantelflächen sind reflektierend ausgebildet, wobei die Stirnseiten offen sein können. Zwischen den Mantelflächen ist ein Hohlraum ausgebildet. Das Kaleidoskop kann insbesondere durch einen als Prisma bezeichneten geometrischen Körper, also einen durch Parallelverschiebung eines ebenen Polygons in einer nicht in dieser Ebene liegende Gerade, im Raum ausgebildet sein. Der geometrische Körper ist hierbei nur durch die Mantelflächen ausgebildet. Es gibt keine körperlichen Grundflächen, die Stirnseiten sind also offen und das durch die Mantelflächen umschlossene Volumen ist als ein Hohlraum ausgebildet. Je kleiner der Winkel zwischen der imaginären Grundfläche des Kaleidoskops und der eintretenden Strahlung ist, desto mehr Reflexionen treten im Inneren des Kaleidoskops auf und desto länger wird der Strahlungspfad, also die Länge des im Kaleidoskop zurück gelegten Weges. Der Winkel, mit dem die Strahlung in das Kaleidoskop eintritt, bestimmt die Länge des Strahlungspfades im Kaleidoskop. Die Strahlungspfadlänge kann also durch die Strahlungsrichteinheit festgelegt werden. Durch die Verwendung des Kaleidoskops können unterschiedliche zurückgelegte Pfadlängen der durch das zu testende System ausgesendeten Strahlung auf kleinem Raum untersucht werden. Die Vorrichtung weist an einem Austrittsbereich der Strahlung aus dem Kaleidoskop mindestens eine Messeinrichtung zur Erfassung der aus dem Kaleidoskop austretenden Strahlung auf. Durch die Messeinrichtung können verschiedene Parameter des zu testenden Systems, wie Eigenschaften des Erfassungsbereiches, Eigenschaften der Strahlung, Bestimmungsbereiche des bildgebenden Systems oder Ähnliches, erfasst werden. Beispielsweise kann die Messeinrichtung hierfür optische Messzellen, Reflektoren und Ähnliches aufweisen. Weiterhin kann eine Reflexionseinrichtung vorgesehen sein, die die aus dem Kaleidoskop austretende Strahlung zur weiteren Auswertung zurück reflektiert. Zur Auswertung der mittels der Messeinrichtung erfassten Strahlung kann eine Auswerteeinrichtung, insbesondere eine Recheneinrichtung oder Ähnliches vorgesehen sein. Die ausgewerteten Daten können zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren des bildgebenden Systems eingesetzt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens eine Testhalterung zur Aufnahme des zu testenden bildgebenden Systems auf. Die Vorrichtung weist mindestens eine Testhalterung auf, von der das zu testende bildgebende System aufgenommen werden kann, insbesondere kann die Testhalterung hierfür Verbindungsmittel wie Klammern oder zu dem bildgebenden System korrespondierende Aufnahmepunkte aufweisen, so dass das bildgebende System fest von der Testhalterung gehalten wird. Die Testhalterung kann an die Art des zu testenden Systems, insbesondere des bildgebenden Systems angepasst sein und kann austauschbar sein, so dass mit der Vorrichtung verschiedene Systeme getestet werden können. Insbesondere weist die Testhalterung eine Lagerung zur Ausführung einer Translationsbewegung oder einer Rotationsbewegung auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Testhalterung wenigstens eine Einspannvorrichtung auf, die translationsbeweglich, rotationsbeweglich oder translations- und rotationsbeweglich zu weiteren Komponenten der Vorrichtung angeordnet ist. Durch die translations- und rotationsbewegliche Anordnung ist eine genaue Ausrichtung des zu testenden Systems, insbesondere des Lidar-Systems, beispielsweise zur Bündelungseinrichtung in der Vorrichtung gegeben. Die Testhalterung kann eine mechanische, elektronische und/oder datenleitende Schnittstelle zu dem zu testenden System aufweisen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Testhalterung, der Bündelungseinrichtung, der Strahlungsrichteinheit, dem Kaleidoskop und/oder der Messeinrichtung mindestens ein Sensor zugeordnet, mit dem Umgebungseinflüsse auf die Vorrichtung oder deren Komponenten ermittelt werden können. Der Sensor oder die Sensoren können beispielsweise zur Temperaturmessung, Luftdruckmessung, Schwingungsmessung oder Messung anderer Umgebungsbedingungen ausgebildet sein, um die Messwerte dieser Umgebungsbedingungen in beispielsweise eine Kalibrierung oder Einstellung des zu testenden System einfließen lassen zu können. In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Bündelungseinrichtung als optisches Element wenigstens eine Reflexionsfläche, eine Linse oder ein Metamaterial auf. Zur Bündelung des Erfassungsfeldes, das von der durch das zu testende System emittierten Strahlung ausgebildet ist, weist die Bündelungseinrichtung beispielsweise gekrümmte Reflexionsflächen auf, die insbesondere unabhängig voneinander das Erfassungsfeld in horizontaler und vertikaler Ebene bündeln können. Ähnliches kann beispielsweise durch Einsatz von Linsen oder Metamaterialien erreicht werden. Auch können verformbare Spiegel, insbesondere steuerbar verformbare Spiegel, oder Parabolspiegel oder Ähnliches vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei wenigstens einer Reflexionsfläche um einen Parabolspiegel. Durch einen Parabolspiegel kann die das Erfassungsfeld ausbildende Strahlung, die von dem zu testenden System emittiert wird, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene gebündelt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Reflexionsflächen der Bündelungseinrichtung derart zu einander ausgerichtet, dass diese jeweils in unterschiedlichen Ebenen auf das durch die ausgesendete Strahlung ausgebildete Erfassungsfeld wirken, insbesondere jeweils wenigstens eine Reflexionsfläche einer horizontalen Achse des Erfassungsfeldes und wenigstens eine Reflexionsfläche einer vertikalen Achse des Erfassungsfeldes zugeordnet ist. Durch beispielsweise zwei Reflexionsflächen, die insbesondere zumindest abschnittsweise halbzylindrisch konkav ausgebildet sein können, kann das Erfassungsfeld beispielsweise von einer ersten Reflexionsfläche in horizontaler Ebene gebündelt werden und von einer zweiten Reflexionsfläche in vertikaler Ebene gebündelt werden. Durch die voneinander entkoppelte horizontale und vertikale Bündelung sind die Anforderungen an die optischen Elemente gegenüber beispielsweise bei einer Bündelung durch ein einziges optisches Element, beispielsweise durch einen Parabolspiegel, verringert. Die Strahlung wird hierbei nach ihrem Austritt aus dem zu testenden System zunächst auf die eine Reflexionsfläche geleitet und von dieser auf die zweite Reflexionsfläche reflektiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Reflexionsflächen der Bündelungseinrichtung jeweils fokussierend und zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisch geformt, insbesondere zur Ausrichtung der auftreffenden Strahlung um 90° zueinander versetzt gedreht. Reflexionsflächen der Bündelungseinrichtung können durch fokussierende, insbesondere konkave, im Wesentlichen zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch, geformte Körper ausgebildet sein. Die Mantelflächenabschnitte der Reflexionsfläche sind hierbei in ihrer Längserstreckung im Wesentlichen um 90° zueinander gedreht. Durch die eine Reflexionsfläche wird das Erfassungsfeld in horizontaler Ebene gebündelt und im Folgenden vom der weiteren Reflexionsfläche in vertikaler Ebene gebündelt. Somit ist eine unabhängige Bündelung der Dimensionen des Erfassungsfeldes gegeben.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Bündelungseinrichtung eine interne Kalibrationseinrichtung auf, insbesondere eine automatisch nachsteuernde Selbstkalibration. Durch die Kalibrationseinrichtung ist eine genaue Ausrichtung und Einstellung der Bündelungseinrichtung erreicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung setzt sich die Strahlungsrichteinheit aus mindestens einem Spiegel, mindestens einem Scanmechanismus und mindestens einer Steuereinheit zusammen. Durch den Scanmechanismus ist es ermöglicht, dass die Strahlungsrichteinheit, die aus der Bündelungseinrichtung austretende Strahlung in verschiedenen Winkeln auf den Eintrittsbereich in das Kaleidoskop lenkt. Somit können unterschiedliche Pfadlängen der Strahlung in dem Kaleidoskop erreicht werden. Hierzu wird der Steuerspiegel der Strahlungsrichteinheit um mindestens eine Achse durch den Scanmechanismus geschwenkt. Der Scanmechanismus kann beispielsweise durch piezoelektrische Aktuatoren, Stellmotoren oder Ähnliches ausgebildet sein. Der Steuerspiegel der Strahlungsrichteinheit kann beispielsweise durch einen Schichtaufbau aus dielektrischem Material oder anderen Schichtanordnungen aufgebaut sein, um eine Optimierung für verschiedene Anstellwinkel und verschiedene Wellenlängen zu erreichen. Weiterhin kann der Steuerspiegel aus Metamaterialien aufgebaut sein. Die Scangeschwindigkeit, mit der Steuerspiegel geschwenkt wird, muss hierbei kleiner sein als die des internen Scanners des zu testenden Systems, insbesondere des Laserscanners eines zu testenden Lidar-Systems, mit dem das Erfassungsfeld durch das bildgebende System abgescannt wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Strahlungsrichteinheit um wenigstens eine Achse rotierbar. Durch die Rotation des Steuerspiegels können verschiedene Anstellwinkel zum Kaleidoskop und somit verschiedene Strahlungspfadlängen innerhalb des Kaleidoskopes erreicht werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung fungiert die Strahlungsrichteinheit als eine Blende zwischen der Bündelungseinrichtung und dem Kaleidoskop. Die Wirkung als Blende kann durch die Größe des Steuerspiegels erreicht werden, indem beispielsweise Randbereiche der Strahlung, die aus der Bündelungseinrichtung austreten, nicht von dem Steuerspiegel in das Kaleidoskop weitergeleitet werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Kaleidoskop ein Polygon als imaginäre Grundfläche auf, an die Seiten der imaginären Grundfläche schließen Mantelflächen an, die Mantelflächen umschließen zusammen einen Hohlraum zumindest abschnittsweise, die Mantelflächen weisen Reflexionsflächen auf und die Reflexionsflächen sind an den nach innen gewandten Innenseiten der Mantelflächen angeordnet. Ein Kaleidoskop kann durch eine imaginäre zweidimensionale Grundfläche, die ein Polygon sein kann, ausgebildet sein, die entlang der dritten Dimension gestreckt ist. Beispielsweise kann die Grundfläche dreieckig oder viereckig sein, das Kaleidoskop also einen dreieckigen oder viereckigen Querschnitt aufweisen. Die nach innen gerichteten Innenseiten der durch die Streckung entstehenden Mantelflächen sind reflektierend ausgebildet. Zwischen den Mandelflächen ist ein Hohlraum ausgebildet, die Stirnseiten des Kaleidoskops können offen sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Bündelungseinrichtung, die Strahlungsrichteinheit und/oder das Kaleidoskop Ausrichtmarkierungen auf. Durch die Ausrichtmarkierungen ist eine genaue Ausrichtung der verschiedenen Komponenten ermöglicht, um eine präzise Leitung des Strahlengangs zu erreichen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Messeinrichtung mindestens einen Retroreflektor auf. Durch den Retroreflektor kann die aus dem Kaleidoskop austretende Strahlung zurück reflektiert werden und beispielsweise von einem Strahlungsempfänger des bildgebenden Systems erfasst werden. Hierdurch können verschiedene Parameter und Funktionen des zu testenden Systems getestet werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die die Messeinrichtung mindestens ein optisches Erfassungselement auf. Bei einem optischen Erfassungselement kann es sich beispielsweise um eine Photodiode, einen Photosensor oder Ähnliches handeln. Diese Vielzahl von optischen Erfassungselementen, die beispielsweise an einem Raster angeordnet sein können, können vorgesehen sein, um beispielsweise die Ausbildung des Erfassungsfeldes zu überprüfen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung der mittels der Messeinrichtung erfassten Strahlung auf. Bei der Auswerteeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Recheneinrichtung, wie beispielsweise einen Rechenkern oder Ähnliches, handeln. Mit der Auswerteeinrichtung kann die erfasste Strahlung ausgewertet werden, insbesondere können verschiedene Parameter des bildgebenden Systems und der von dem bildgebenden System ausgesendeten Strahlung erfasst werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Oberflächenstruktur der Reflexionsflächen des Kaleidoskops durch eine mathematische Funktion f(x,y) definiert, wobei x und y in einem durch die horizontale und vertikale Länge der Reflexionsflächen begrenzten Bereich liegen und wobei f(x,y) das Höhenprofil die Oberflächenstruktur der Reflexionsflächen beschreibt. Die einander zugewandten reflektierenden Oberflächen, also die Reflexionsflächen des Kaleidoskops können durch unterschiedliche Oberflächenstrukturen ausgebildet sein. Beispielsweise können die reflektierenden Oberflächen, insbesondere die Spiegelflächen, des Kaleidoskops als Freiformflächen, gebogene Flächen oder ähnliche Oberflächen Formen ausgebildet sein. Das Höhenprofil der reflektierenden Oberflächen können hierbei durch eine mathematische Funktion f(x,y) beschrieben sein. Die Variable x kann durch die horizontale Länge der Reflexionsflächen des Kaleidoskops begrenzt sein, die Variable y kann durch die vertikale Länge der Reflexionsflächen limitiert sein. Die Funktion f(x,y) kann eine flache, konstante Funktion sein. Die Funktion f(x,y) kann aber auch eine Polynomfunktion, eine Serie von harmonischen Funktionen oder ähnliches sein. Bei den Reflexionsflächen des Kaleidoskops kann es sich beispielsweise um Spiegel handeln.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Messeinrichtung ein reflektierendes bewegliches Ziel aufweist, das Ziel ist auf einer rotierenden Halterung angeordnet, wobei die tangentiale Bewegungskomponente des Ziels durch eine Bewegung der Strahlung erfassbar ist. Die Messeinrichtung weist eine rotierende Halterung mit einem reflektierenden Ziel auf. Die Strahlung, insbesondere die Laserstrahlung, trifft auf das rotierende Ziel und wird von diesem abgelenkt. Durch die Ablenkung und die Bewegung des abgelenkten Laserstrahls kann die tangentiale Komponente der Bewegung der beweglichen Halterung ermittelt werden. Insbesondere kann hierbei durch eine Bewegung der abgelenkten Strahlung auf die ausgesendete Strahlung zu oder von der ausgesendeten Strahlung weg eine Bewegungskomponente des Ziels erfasst werden. Beispielsweise kann eine Bewegung eines von der abgelenkten Strahlung erzeugten Laserspots erfasst werden. Hierdurch können Doppler Lidar Systeme (engl. Doppler shift Lidar) wie FCMW Lidar Systeme oder RMCW Lidar Systeme vermessen werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei einem reflektierenden Ziel um ein mittels Laserstrahlung geschriebenes Hologramm, das Hologramm ist resonant zu der einfallenden Laserstrahlung ausgebildet, wobei die Resonanz zu einer dreidimensionalen Reflexion führt, die von der einfallenden Laserstrahlung erkennbar ist. Ein Hologramm kann mittels Licht einer Wellenlänge aufgenommen werden und somit auch durch einen Laser gleicher Wellenlänge erfasst werden. Die Lichtreflexion des Hologramms hat eine dreidimensionale Struktur. Diese können als Ziel, beispielsweise als reflektierendes Ziel in der Messeinrichtung, vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Fahrzeug oder eine Person als Hologramm aufgenommen werden, und als reflektierendes Ziel dienen. Ein reflektierendes Hologramm kann somit als dreidimensionaler Reflektor für die Laserstrahlung dienen, obwohl das Hologramm im Wesentlichen flach ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist in dem Strahlengang nach mindestens einem Modul ein Strahlungsteiler zur Ausleitung zumindest eines Anteils der Strahlung angeordnet und jedem Strahlungsteiler ist eine Erfassungseinrichtung und/oder eine Auswerteeinrichtung und/oder ein Reflexionselement zugeordnet. Durch Strahlungsteiler können Anteile der Strahlung nach einem Modul der Messvorrichtung wie beispielsweise nach der Bündelungsvorrichtung oder dem Kaleidoskop ausgeleitet werden, um die Strahlung beispielsweise zu charakterisieren.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Material in dem Strahlengang innerhalb des Kaleidoskops angeordnet ist, wobei das Material transparent für die Strahlung ist, wobei das Material Lichtstreuelemente zur Streuung des Laserlichts aufweist. In dem Strahlengang der Strahlung, insbesondere der Laserstrahlung, in dem Kaleidoskop, kann ein Material bzw. ein aus dem Material bestehendes Objekt, angeordnet werden. Das Material ist für die Strahlung, insbesondere für die Laserstrahlung, transparent ausgebildet. Es kann sich beispielsweise um mittels Laserstrahlung bearbeitete Glasplatten handeln. In dem Materialvolumen sind Streuelemente angeordnet, die beispielsweise mittels Laser erzeugt sein können. Die Streuelemente können mikroskopisch ausgebildet sein und gemäß einem vorgegebenen Muster oder auch zufällig in dem Materialvolumen verteilt sein. An den Streuelementen wird die einfallende Strahlung gestreut, so dass eine kontrollierte Rückstreuung der Strahlung in Richtung der Strahlungsquelle erreicht werden kann. Hierdurch können verschiedene Wetterbedingungen in denen beispielsweise ein zu testendes Lidar-System betrieben wird, simuliert werden. Durch die Streuelemente können so Regentropfen, Schnee oder auch Nebel simuliert werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren mindestens eines bildgebenden Systems, insbesondere eines Lidar-Systems, wobei dem System mindestens eine Strahlung emittierende Einheit zugeordnet ist, wobei mittels der emittierten Strahlung ein Erfassungsfeld ausbildbar ist, wobei die Länge des Strahlungspfades der das Erfassungsfeld ausbildenden Strahlung verlängert wird und wobei die Verlängerung des Strahlungspfades durch mindestens eine iterierte Funktion beschreibbar ist. Insbesondere ist das Verfahren dazu ausgebildet mit der vorhergehend beschriebenen Vorrichtung der vorangehenden Ansprüche durchgeführt zu werden. Das Verfahren ist zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren eines bildgebenden Systems, wie beispielsweise eines Scheinwerfers, eines Blitzlichtes, eines structured light scanners, einer time of flight camera, eines Lidar-Systems oder ähnlichem vorgesehen. Ein aktives bildgebendes System kann hierbei zur Aussendung von Strahlung, beispielsweise von kohärentem oder nicht kohärentem Licht, mittels einer strahlungsemittierenden Einheit ausgebildet sein. Zum Testen eines passiven bildgebenden Systems kann die Vorrichtung eine strahlungsemittierende Einheit, beispielsweise einen Laser oder eine ähnliche Strahlungsquelle, aufweisen. Die emittierte Strahlung kann zum Testen des zu untersuchenden passiven bildgebenden System genutzt werden. Bei einem aktiven bildgebenden System weist das bildgebende System selber die strahlungsemittierende Einheit auf. Durch die ausgesendete Strahlung wird ein Erfassungsfeld ausgebildet. Durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die eine Bündelungseinrichtung aufweist, kann die das Erfassungsfeld ausbildende Strahlung gebündelt werden. Durch die Bündelungseinrichtung kann das Erfassungsfeld insbesondere in X-Richtung und in Y-Richtung verkleinert werden. Das Erfassungsfeld wird also auf einen kleineren Raum fokussiert. Somit ist es ermöglicht, ein eigentlich größeres Erfassungsfeld des zu testenden Systems auf einem kompakten Raum zu untersuchen. Nach der Bündelung wird die das gebündelte Erfassungsfeld ausbildende Strahlung, beispielsweise mittels einer Strahlungsrichteinheit, weitergeleitet. Um verschiedene Strahlungspfadlängen der emittierten Strahlung untersuchen zu können, wird der Strahlungspfad, der beispielsweise durch das zu testende System ausgesendeten Strahlung auf kleinem Raum verlängert. Hierbei ist vorgesehen, dass die Verlängerung des Strahlpfades durch mindestens eine iterierte Funktion (engl. iterated function) beschreibbar ist. Eine iterierte Funktion ist eine Funktion, die man erhält, indem man eine andere Funktion eine bestimmte Anzahl von Malen mit sich selbst kombiniert. Ausgehend von einer Ausgangsfunktion wird das Ergebnis der Anwendung einer bestimmten Funktion erneut als Eingabe in die Funktion eingesetzt und dieser Vorgang wird entsprechend wiederholt. Beispielsweise lässt sich durch die Anzahl der Iterationen eine Verlängerung des Strahlungspfades durch Spiegelungen, insbesondere durch Mehrfachspiegelungen, der Strahlung an reflektierten Flächen beschreiben. Durch die auf iterierte Funktionen basierende Strahlungspfadverlängerung ist eine Untersuchung der emittierten Strahlung zur Untersuchung des zu testenden Systems bei verschiedenen Strahlungspfadlängen auf kleinem Raum ermöglicht. In einer Weiterbildung der Erfindung wird das durch die emittierte Strahlung ausgebildete Erfassungsfeld mittels mindestens einer Bündelungseinrichtung gebündelt. Zur Bündelung des Erfassungsfeldes, das von der durch das zu testende System emittierten Strahlung ausgebildet ist, weist die Bündelungseinrichtung beispielsweise gekrümmte Reflexionsflächen auf, die insbesondere unabhängig voneinander das Erfassungsfeld in horizontaler und vertikaler Ebene bündeln können. Ähnliches kann beispielsweise durch Einsatz von Linsen oder Metamaterialien erreicht werden. Auch können verformbare Spiegel, insbesondere steuerbare, verformbare Spiegel oder auch Parabolspiegel, vorgesehen sein.
In einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Bündelung des Erfassungsfeldes mittels der Bündelungseinrichtung nacheinander in unterschiedlichen Ebenen, insbesondere erfolgt eine Bündelung in einer horizontalen Achse des Erfassungsfeldes und in einer vertikalen Achse des Erfassungsfeldes unabhängig voneinander. Beispielsweise kann eine Reflexionsfläche einer horizontalen Achse des Erfassungsfeldes und eine Reflexionsfläche der vertikalen Achse des Erfassungsfeldes zugeordnet sein. Durch zwei Reflexionsflächen, die insbesondere zumindest abschnittsweise hohl zylindrisch konkav ausgebildet sein können, kann das Erfassungsfeld beispielsweise von einer ersten Reflexionsfläche in horizontaler Ebene gebündelt werden und von einer zweiten Reflexionsfläche in vertikaler Ebene gebündelt werden. Durch die voneinander entkoppelte horizontale und vertikale Bündelung sind die Anforderungen an die optischen Elemente, beispielsweise einer Bündelung durch ein einziges optisches Element, verringert. Die Strahlung wird nach dem Austritt aus dem zu testenden System zunächst auf die eine Reflexionsfläche geleitet und von dieser auf die zweite Reflexionsfläche reflektiert, um eine Bündelung zunächst in horizontaler und dann in vertikaler Ebene zu erreichen. In einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Länge des Strahlungspfades der das Erfassungsfeld ausbildenden Strahlung mittels mindestens eines Kaleidoskops verlängert und die Länge des Strahlungspfades wird durch den Eintrittswinkel der Strahlung in das Kaleidoskop eingestellt. Durch die eine Strahlungsrichteinheit wird die Strahlung, die das gebündelte Erfassungsfeld ausbildet, auf den Eintrittsbereich eines Kaleidoskops geleitet. Das Kaleidoskop weist hierbei einander zugewandte reflektierende Oberflächen auf, durch die der Strahlungspfad der ausgesendeten Strahlung in dem Kaleidoskop durch Reflexionen an den reflektierten Oberflächen verlängert werden kann. Die Länge des Strahlungspfades innerhalb des Kaleidoskops hängt hierbei vom Eintrittswinkel der Strahlung in das Kaleidoskop ab. Insbesondere kann ein Kaleidoskop durch eine zweidimensionale polygone, beispielsweise dreieckige oder viereckige imaginäre Grundfläche, ausgebildet sein, die entlang der dritten Dimension gestreckt ist. Die nach Innen gerichteten Innenseiten der durch die Streckung entstehenden Mantelflächen sind reflektierend ausgebildet. Zwischen den Mantelflächen ist ein Hohlraum ausgebildet. Je kleiner der Winkel zwischen der imaginären Grundfläche des Kaleidoskops und der eintretenden Strahlung ist, desto mehr Reflexionen treten im Inneren des Kaleidoskops auf und desto länger wird der Strahlungspfad, also die Länge des Kaleidoskop zurückgelegten Weges. Der Winkel, mit dem die Strahlung in das Kaleidoskop eintritt, bestimmt also die Länge des Strahlungspfades im Kaleidoskop.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, aus dem sich weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben können. Gleiche Teile sind dabei in allen Figuren der Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Darstellung wesentlicher Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figur 2: eine schematische Darstellung einer Bündelungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 1 in perspektivischer Ansicht;
Figur 3: eine schematische Darstellung einer Bündelungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 1 in Seitenansicht;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines Kaleidoskops der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Figur 5: eine schematische Darstellung zur Berechnung einer zurückzulegenden Wegstrecke innerhalb des Kaleidoskops gemäß Figur 4.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung bestehend aus einer Testhalterung 1 , einer Bündelungseinrichtung 2, einer Strahlungsrichteinheit 3, einem Kaleidoskop 4, einer Messeinrichtung 5 und einer Auswerteeinheit 6. Die Testhalterung 1 ist dafür ausgelegt und vorgesehen, dass eine laserstrahlemittierende Einheit 7 eines zu testenden bildgebenden Systems, insbesondere ein Lidar-System, in diese eingespannt wird. Die laserstrahlemittierende Einheit 7 ist dabei derart zu den übrigen Komponenten angeordnet, dass die ausgesendete Strahlung aufeinander folgend zunächst die Bündelungseinrichtung 2, dann die Strahlungsrichteinheit 3 und anschließend das Kaleidoskop 4 passiert, die Strahlung A auf die Messeinrichtung 5 trifft. Die Messeinrichtung 5 ist in der Darstellung durch eine Anzahl n Messzellen 8, 8‘ gebildet, wobei jede der Messzellen 8, 8‘ mit der Auswerteeinheit 6 gekoppelt ist, das heißt Messdaten entsprechend an die Auswerteeinheit 6 weitergeleitet werden.
Für die Erfindung wesentlich ist dabei die Kombination der Bündelungseinrichtung 2 mit der Strahlungsrichteinheit 3 und dem Kaleidoskop 4, durch die größere Entfernungen für den Laserstrahl A entsprechend realen Bedingungen, nachgebildet werden können.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die Bündelungseinrichtung 2 im Detail, welche in Figur 2 in perspektivischer Ansicht und in Figur 3 in einer Seitenansicht dargestellt ist. Die Bündelungseinrichtung in Figur 2 ist durch ein in Strahlrichtung vorgeschaltetes Linsensystem 9 sowie zwei zylindrisch, konkav gekrümmte Reflexionsflächen 10, 10' gebildet. Die zylindrisch, konkav gekrümmten Reflexionsflächen 10, 10' sind dabei derart zueinander ausgerichtet, dass den zylindrischen Krümmungen zugeordnete Mittenachsen in einem rechten Winkel zueinander angestellt sind. Die Reflexionsflächen 10, 10' bündeln die auftreffende Strahlung A damit in unterschiedlichen Ebenen und fokussieren das von der Strahlung ausgebildete Erfassungsfeld des bildgebende Systems auf eine geringere Fläche. Die Strahlung A kann dabei sowohl nach dem Ausgangs an jeweils einem Kameradetektor 11 , 12 vorbeigeführt. Mittels der Kameradetektoren 11 , 12 kann die korrekte Einstellung der Reflexionsflächen 10, 10' zueinander überprüft und anhand ermittelter Werte nachgestellt werden. An den ausgangs der Bündelungseinrichtung 2 angeordneten Kameradetektor 12 schließt die Strahlungsrichteinheit 3 an, welcher der Laserstrahl A zugeführt wird.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist weiter zu entnehmen, dass die Strahlung A in einem Winkel zwischen 45° und 90° auf die Reflexionsfläche 10 trifft, in einer ersten Ebene gebündelt wird und auf die zweite Reflexionsfläche 10' geworfen wird, auf die der Laserstrahl A in einem Winkel von ca. 45° trifft und in einer weiteren Ebene senkrecht zu der vorherigen Ebene nochmals gebündelt wird. Das von der ausgesendeten Strahlung A ausgebildete Erfassungsfeld des bildgebende Systems ist dann auf eine kleinere Fläche fokussiert und die Strahlung wird der Strahlungsrichteinheit 3 zugeführt.
Figur 4 zeigt schließlich eine detaillierte Ansicht der Funktion des Kaleidoskops 4. Das Kaleidoskop 4 weist rechtwinklig zueinander angeordnete Mantelflächen 16, 16‘, 16“, 16‘“ auf, welche innenseitig verspiegelte Reflexionsflächen ausbilden, an denen die auftreffende Strahlung A zurückgeworfen und in Abhängigkeit von einem bestimmten Eintrittswinkel umgelenkt wird. In Figur 4 bildet die dargestellte Strahlung A insgesamt vier vollständige Wendel aus, wobei die Strahlung A je Wendel jede auf jede der Mantelflächen 16, 16‘, 16“, 16‘“ einmal trifft, bevor die Strahlung A an einem vorbestimmten Austrittsbereich 15 aus dem Kaleidoskop 4 herausgeführt wird. Sowohl der Austrittsbereich 15 als auch der Eintrittsbereich 14 der Strahlung A sind dabei den aneinander gegenüberliegenden imaginären Grundflächen des Kaleidoskops 4 zugeordnet.
Figur 5 zeigt beispielhaft wie die Weglänge der auf die Mantelflächen 16, 16‘, 16“, 16‘“ treffenden Strahlung A berechnet wird. Die einzelnen Mantelflächen 16, 16‘, 16“, 16‘“ weisen dabei eine Breite a auf, wobei die Strahlung jeweils mittig auf die Mantelflächen 16, 16‘, 16“, 16‘“ trifft und zwischen zwei Mantelflächen 16, 16‘, 16“, 16‘“ jeweils eine Weglänge I = a / 2 zurücklegt. Daraus folgt dann, dass die Weglänge pro Wendel sich berechnet aus I = 4a / 2 = a x 2 x 2. Daraus ergibt sich eine Weglänge pro Wendel von ~ 2,83a. In einem nächsten Schritt kann dann mit der Weglänge I und einem Faktor n entsprechend der Anzahl der Weglängen innerhalb des Kaleidoskops 4 die Gesamtweglänge GL berechnet werden. Zugrunde liegt dabei die Formel, dass Faktor n = (Gesamtweglänge GL) / (Weglänge I). Bei angenommenen Abmessungen der Mantelflächen 16, 16‘, 16“, 16‘“ des Kaleidoskops 4 von a = 60 cm und n = 18 ergibt sich beispielsweise eine Gesamtweglänge GL > 30 m.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren mindestens eines bildgebenden Systems, insbesondere eines Lidar-Systems, wobei dem bildgebenden System mindestens eine Strahlung emittierende Einheit zugeordnet ist, wobei mittels der emittierten Strahlung ein Erfassungsfeld ausbildbar ist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Bündelungseinrichtung (2) zur Bündelung des durch die Strahlung (A) ausgebildeten Erfassungsfeldes aufweist, wobei die Bündelungseinrichtung (2) mindestens ein, in einem bestimmten Winkel zu dem bildgebenden System angestelltes, das Erfassungsfeld bündelndes optisches Element aufweist, wobei die Vorrichtung mindestens eine der Bündelungseinrichtung (2) nachgeordnete Strahlungsrichteinheit (3) zur Ausrichtung der Strahlung (A) auf einen Eintrittsbereich (14) eines Kaleidoskops (4) aufweist, wobei das Kaleidoskop (4) einander zugewandte Reflexionsflächen (16, 16‘. 16“, 16‘“) aufweist, die die Strahlung (A) in Abhängigkeit von einem bestimmten Eintrittswinkel der Strahlung (A) in das Kaleidoskop (4) innerhalb des Kaleidoskops (4) umlenken, und wobei die Vorrichtung mindestens eine sich an einen Austrittsbereichs (15) der Strahlung (A) aus dem Kaleidoskop (4) anschließende Messeinrichtung (5) zur Erfassung der aus dem Kaleidoskop (4) austretenden Strahlung (A) und/oder mindestens eine Reflexionseinrichtung zur Reflexion der aus dem Kaleidoskop (4) austretenden Strahlung (A) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Testhalterung (1) zur Aufnahme des zu testenden, bildgebenden Systems aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Testhalterung (1) wenigstens eine Einspannvorrichtung aufweist, die translationsbeweglich, rotationsbeweglich oder translations- und rotationsbeweglich zu weiteren Komponenten der Vorrichtung angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Testhalterung (1), der Bündelungseinrichtung (2), der Strahlungsrichteinheit (3), dem Kaleidoskop (4) oder der Messeinrichtung (5), wenigstens ein Sensor zugeordnet ist, mit dem Umgebungseinflüsse auf die Vorrichtung oder deren Komponenten ermittelt werden können.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelungseinrichtung (2) als optisches Element wenigstens eine Reflexionsfläche (10, 10‘), eine Linse oder ein Metamaterial aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei wenigstens einer Reflexionsfläche (10, 10‘) um einen Parabolspiegel handelt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (10, 10‘) der Bündelungseinrichtung (2) derart zu einander ausgerichtet sind, dass diese jeweils in unterschiedlichen Ebenen auf das durch die ausgesendete Strahlung ausgebildete Erfassungsfeld wirken, insbesondere jeweils wenigstens eine Reflexionsfläche (10) einer horizontalen Achse des Erfassungsfeldes und wenigstens eine Reflexionsfläche (10‘) einer vertikalen Achse des Erfassungsfeldes zugeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (10, 10‘) der Bündelungseinrichtung (2) jeweils fokussierend und zumindest abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisch geformt sind, insbesondere zur Ausrichtung der auftreffenden Strahlung um 90° zueinander versetzt gedreht sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelungseinrichtung (2) mindestens eine interne Kalibrationseinrichtung aufweist, insbesondere eine automatisch nachsteuernde Selbstkalibration aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strahlungsrichteinheit (3) aus mindestens einem Spiegel, mindestens einem Scanmechanismus und mindestens einer Steuereinheit zusammensetzt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsrichteinheit (3) um wenigstens eine Achse rotierbar ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsrichteinheit (3) als eine Blende zwischen der Bündelungseinrichtung (2) und dem Kaleidoskop (4) fungiert.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaleidoskop (4) ein Polygon als imaginäre Grundfläche aufweist, dass an die Seiten der imaginären Grundfläche Mantelflächen anschließen, dass die Mantelflächen zusammen einen Hohlraum zumindest abschnittsweise umschließen, dass die Mantelflächen Reflexionsflächen (16, 16‘. 16“, 16‘“) aufweisen und dass die Reflexionsflächen (16, 16‘. 16“, 16‘“) an den nach innen gewandten Innenseiten der Mantelflächen angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelungseinrichtung (2), die Strahlungsrichteinheit (3) und/oder das Kaleidoskop (4) Ausrichtmarkierungen aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) mindestens einen Retroreflektor aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch dass die Messeinrichtung (5) mindestens ein optisches Erfassungselement aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Auswerteeinrichtung (6) zur Auswertung der mittels der Messeinrichtung (5) erfassten Strahlung (A) aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur der Reflexionsflächen (16, 16‘. 16“, 16‘“) des Kaleidoskops (4) durch eine mathematische Funktion f(x,y) definiert ist, wobei x und y in einem durch die horizontale und vertikale Länge der Reflexionsflächen (16, 16‘. 16“, 16‘“) begrenzten Bereich liegen und wobei f(x,y) das Höhenprofil die Oberflächenstruktur der Reflexionsflächen (16, 16‘. 16“, 16‘“) beschreibt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) ein reflektierendes bewegliches Ziel aufweist, dass das Ziel auf einer rotierenden Halterung angeordnet ist, wobei die tangentiale Bewegungskomponente des Ziels durch eine Bewegung der Strahlung (A) erfassbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einem reflektierenden Ziel um ein mittels Laserstrahlung geschriebenes Hologramm handelt, dass das Hologramm resonant zu der Wellenlänge der einfallenden Laserstrahlung ausgebildet ist, wobei die Resonanz zu einer dreidimensionalen Reflexion führt, die von der einfallenden Laserstrahlung erkennbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlengang nach mindestens einem Modul ein Strahlungsteiler zur Ausleitung zumindest eines Anteils der Strahlung angeordnet ist und dass jedem Strahlungsteiler eine Erfassungseinrichtung und/oder eine Auswerteeinrichtung und/oder ein Reflexionselement zugeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Material in dem Strahlengang innerhalb des Kaleidoskops (4) angeordnet ist, wobei das Material transparent für die Strahlung (A) ist, wobei das Material Lichtstreuelemente zur Streuung der Strahlung (A) aufweist.
23. Verfahren zum Testen und/oder Einstellen und/oder Kalibrieren mindestens eines bildgebenden Systems, insbesondere eines Lidar-Systems, wobei dem bildgebenden System mindestens eine Strahlung (A) emittierende Einheit (3) zugeordnet ist, wobei mittels der emittierten Strahlung (A) ein Erfassungsfeld ausbildbar ist, wobei die Länge des Strahlungspfades der das Erfassungsfeld ausbildenden Strahlung (A) verlängert wird und wobei die Verlängerung des Strahlungspfades durch mindestens eine iterierte Funktion beschreibbar ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die emittierte Strahlung (A) ausgebildete Erfassungsfeld mittels mindestens einer Bündelungseinrichtung (2) gebündelt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelung des
Erfassungsfeldes mittels der Bündelungseinrichtung (2) nacheinander in unterschiedlichen Ebenen erfolgt, insbesondere dass eine Bündelung in einer horizontalen Achse des Erfassungsfeldes und in einer vertikalen Achse des Erfassungsfeldes unabhängig voneinander erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Strahlungspfades der das Erfassungsfeld ausbildenden Strahlung (A) mittels mindestens eines Kaleidoskops (4) verlängert wird und dass die Länge des Strahlungspfades durch den Eintrittswinkel der Strahlung (A) in das Kaleidoskop (4) eingestellt wird.
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