WO2018153748A1 - Sendesignal-umlenkanordnung für eine optische sendeeinrichtung einer optischen detektionsvorrichtung eines fahrzeugs, sendeeinrichtung, optische detektionsvorrichtung und fahrerassistenzsystem - Google Patents

Sendesignal-umlenkanordnung für eine optische sendeeinrichtung einer optischen detektionsvorrichtung eines fahrzeugs, sendeeinrichtung, optische detektionsvorrichtung und fahrerassistenzsystem Download PDF

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WO2018153748A1
WO2018153748A1 PCT/EP2018/053671 EP2018053671W WO2018153748A1 WO 2018153748 A1 WO2018153748 A1 WO 2018153748A1 EP 2018053671 W EP2018053671 W EP 2018053671W WO 2018153748 A1 WO2018153748 A1 WO 2018153748A1
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WO
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transmission signal
axis
optical
deflection arrangement
detection device
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PCT/EP2018/053671
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Inventor
Jan Simon
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
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    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Definitions

  • the invention relates to a transmission signal deflection arrangement for an optical transmission device of an optical detection device of a vehicle, for deflecting at least one optical transmission signal for the purpose of monitoring at least one monitoring area with the detection device, with at least one reflecting the at least one transmission signal surface, which in a beam path of at least a transmission signal can be arranged.
  • the invention relates to a transmission device for an optical detection device of a vehicle, comprising at least one optical signal source with which at least one optical transmission signal can be generated, and at least one transmission signal deflection arrangement for deflecting at least one optical transmission signal for the purpose of monitoring at least one monitoring area with the Detection device, wherein the at least one transmission signal deflection arrangement has at least one surface reflecting the at least one transmission signal, which surface can be arranged in a beam path of the at least one transmission signal.
  • the invention relates to an optical detection device for a vehicle, comprising at least one transmitting device, the at least one optical signal source with which at least one optical transmission signal can be generated, and at least one transmission signal deflection arrangement for deflecting at least one optical transmission signal for the purpose of monitoring a monitoring area with the detection device, wherein the at least one Sendesignal- deflection arrangement comprises at least one at least one transmission signal reflecting surface which can be arranged in the beam path of the at least one transmission signal, and wherein the detection device comprises at least one receiving device, with the at least one received signal from a transmission signal , which is reflected at a in the beam path of the transmission signal behind the at least one Sendesignal- deflection arrangement approximately existing object, can be received.
  • the invention relates to a driver assistance system for a vehicle, with at least one optical detection device and at least one electronic control device which on the one hand with the at least one detection device and on the other hand with at least one functional device of the vehicle control and / or control technology is connected or can be, at least one optical detection device comprises at least one transmission device which has at least one optical signal source with which at least one optical transmission signal can be generated, and at least one transmission signal deflection arrangement for deflecting at least one optical transmission signal for the purpose of monitoring a monitoring region with the detection device, wherein the at least one Sendesignal- deflecting at least one at least one transmission signal reflecting surface, which are arranged in the beam path of the at least one transmission signal can, and wherein the detection device comprises at least one receiving device, with the at least one received signal from a transmission signal, which is reflected at a in the beam path of the transmission signal behind the at least one Sendesignal- deflection arrangement approximately existing object can be received.
  • the invention has for its object to design a transmission signal deflection device, a transmitting device, an optical detection device and a driver assistance system of the type mentioned, with which a monitoring area, which can be monitored with the detection device using the at least one transmission signal, can be increased.
  • the deflection unit in that a plurality of reflective surfaces with respect to an imaginary axis circumferentially side by side, facing the axis in each case, and is arranged at a distance from one another such that in each case a radiolucent gap is realized between adjacent reflected surfaces through which the at least one transmission signal can pass.
  • a reflecting surface and a gap are thus alternately arranged so that, with the circumferential movement of the transmission signal deflection arrangement with respect to the axis, it can alternately reflect or pass unhindered with at least one transmission signal.
  • a front monitoring area which is defined in the original propagation direction of the at least one transmission signal, which is defined by the travel range of the passing at least one transmit signal, can be supplemented by a rear surveillance area, which is supplemented by the transmit signal reflected and reflected by the reflective areas.
  • An entire surveillance area is composed of the front surveillance area and the rear surveillance area.
  • the entire surveillance area can be increased without the at least one transmission signal having to travel a larger opening angle.
  • the entire surveillance area can easily be doubled from the front surveillance area.
  • a 360 ° monitoring area can be realized.
  • the reflective surfaces can be fixed relative to each other. In this way it can be prevented that their position and / or their orientation can change during operation.
  • a base body may be provided, in particular in the form of a frame.
  • the main body may be part of the transmission signal deflection arrangement.
  • At least one transmission signal can be realized as a light beam, in particular as a pulsed light beam.
  • the reflecting surfaces can be realized as light-reflecting, in particular reflecting surfaces or mirror surfaces.
  • the detection device may be a scanning system.
  • a monitoring area can be traversed with at least one transmission signal, that is, scanned or scanned.
  • This can be at least one corresponding Transmitting signal, in particular in the form of a light beam, are pivoted with respect to its propagation direction along the surveillance area.
  • at least one of the at least one transmission signal reflective rotary element, in particular a deflection mirror, are used.
  • the detection device can be designed to monitor a spatially horizontal monitoring area.
  • the transmission signal deflection arrangement can be provided for expanding the horizontal opening angle of the detection device.
  • the invention can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the invention can be used in a land vehicle, in particular a passenger car, truck, bus, motorcycle or the like, a watercraft, an aircraft or a combined land, water and / or aircraft.
  • the invention can also be used in autonomous or at least partially autonomous vehicles.
  • a reflective surface and a gap can alternately be arranged over a circumference circumferential angle of up to 180 ° and more relative to the axis.
  • the at least one transmission signal can leave the circumferential angle of 180 ° and be reflected or pass accordingly.
  • a total surveillance area with an opening angle of up to 360 ° can be realized.
  • a circumferential width of at least one reflective surface about its axial height can be constant and / or a circumferential width of at least one reflective surface can vary over its axial height.
  • Reflective surfaces with constant width have the advantage that the at least one transmission signal, regardless of the axial height, in which it meets the at least one reflective surface, the same width finds.
  • a dwell time of a transmission signal traveling in the circumferential direction can be varied as a function of an axial height at which the at least one transmission signal strikes the at least one reflecting surface.
  • At least two reflective surfaces may be circumferentially identical with respect to their respective shape and / or dimension at least with respect to the axis, and / or at least two reflective surfaces may be different in shape and / or dimension.
  • a transmission signal traveling the monitoring area can find identical reflection conditions for each of these areas and / or realize dwell times. In the case of different areas, influencing of the at least one transmission signal, which can occur when the transmission signal deflection arrangement is shut down, can be compensated.
  • At least two gaps may be circumferentially identical with respect to their respective shape and / or dimension at least with respect to the axis and / or at least two gaps may be different with respect to their shape and / or dimension.
  • the at least one transmission signal finds correspondingly identical conditions.
  • any influencing of the at least one transmission signal when the transmission signal deflection device is shut down can be compensated.
  • At least one reflective surface and at least one adjacent gap may be identical in their circumferential extent with respect to the axis, at least in a same axial height.
  • the transmission signal deflection arrangement can be used particularly advantageously in conjunction with pulsed transmission signals.
  • a pulse length of the at least one transmission signal, a departure speed or a step speed of the at least one transmission signal Signal and the corresponding circumferential dimensions of the reflected surfaces and the gaps to be coordinated.
  • the transmission signal deflection arrangement can be traversed stepwise with at least one transmission signal such that a reflective surface and a gap are alternately hit at each step with the at least one transmission signal.
  • a frequency of the driving steps of the at least one transmission signal and pulse frequency of the at least one transmission signal can be matched to one another.
  • At least one reflective surface may be aligned at least in sections to the axis and / or a focal point of at least one reflective surface may lie on an imaginary plane with the axis crossing the at least one reflective surface.
  • the at least one reflecting surface can thus be aligned with the imaginary axis.
  • the at least one transmission signal can be reflected by the at least one reflecting surface in a plane with the imaginary axis.
  • all reflective surfaces may be aligned with the axis. In this way, all the transmission signals which cross the axis or whose optical path in the extension opposite to their direction of propagation crosses the axis, are reflected with the reflective surfaces to the axis.
  • At least one reflective surface may be planar and / or at least one reflective surface may be bent at least in sections.
  • Flat surfaces can be more easily realized and adjusted.
  • Curved surfaces can be adapted to a signal profile of the at least one transmission signal. Thus, a corresponding reflection can be improved.
  • the reflecting surfaces can be arranged along an imaginary cylinder with a round, elliptical, parabolic or hyperbolic basic curve. In this way, the reflected surfaces can be arranged uniformly. Thus, a uniform course of the reflection properties along the transmission signal deflection arrangement can be achieved.
  • the Sendesignal- deflecting at least one for the at least one transmission signal reflective rotary element which is arranged in the beam path of the at least one transmission signal and pivotable about an imaginary axis of rotation or rotatable.
  • the at least one transmission signal can be pivoted by turning or pivoting and so alternately the reflective surfaces and the gaps are traversed.
  • the at least one rotary element in particular, can be continuously pivoted back and forth over a pivoting angle of up to 90 ° and more or rotated through 360 °.
  • the axis of rotation can be arranged parallel or coaxial with the imaginary axis of the transmission signal deflection arrangement.
  • the object is achieved in the transmitting device in that a plurality of reflecting surfaces are arranged circumferentially next to one another, facing the axis, and spaced apart from one another in such a way that in each case a radiolucent gap is realized between adjacent reflected surfaces, through which the at least one transmission signal can pass.
  • At least one optical transmission signal is generated with the optical signal source, which can be deflected by the transmission signal deflection arrangement.
  • the optical signal source may be suitable for transmitting pulsed signals.
  • the optical signal source may be a light source.
  • the at least one optical transmission signal can be realized as a light signal.
  • the object is achieved according to the invention in the detection device in that a plurality of reflective surfaces with respect to an imaginary axis se circumferentially next to each other, the axis respectively facing, and is arranged spaced from each other so that between adjacent reflected surfaces each have a radiolucent gap is realized, through which the at least one transmission signal can pass.
  • a corresponding object can be detected.
  • a position in particular a distance and / or a direction, and / or a speed of the detected object relative to the detection device can be determined.
  • the receiver device can have at least one receiver with which the at least one received signal can be received.
  • the receiver may advantageously be a photodiode or an array or the like. With such receivers, receive signals in the form of light can be received and converted into corresponding electrical signals, which can be evaluated with a corresponding evaluation.
  • the receiver device can have at least one receiver which can receive received signals coming from a front monitoring area. These received signals are transmission signals which have passed through the gaps of the at least one transmission signal deflection arrangement and have been reflected on a corresponding object.
  • the receiver device may comprise at least one receiver which can receive received signals coming from a rear monitoring area. These received signals are transmission signals which have been reflected on at least one reflecting surface and transmitted to the rear monitoring area and reflected back from a corresponding object.
  • the receiver device can have at least one receiver, which can receive over an area at least partially circumferential with respect to the imaginary axis.
  • the detection device for transmission signals in the form of coherent light beams in particular laser beams, be designed.
  • coherent light beams a transit time, in particular of pulsed transmission signals, can be determined more accurately.
  • the detection device may be a laser-based distance measuring system.
  • the laser-based distance measuring system has as an optical signal source at least one laser, in particular a diode laser.
  • pulsed transmission beams can be transmitted as transmission signals with the at least one laser.
  • the detection device may have a receiver designed for the frequency of the emitted light.
  • the laser-based distance measuring system may advantageously be a laser scanner. With a laser scanner, a monitoring area can be scanned, scanned or scanned with a particularly pulsed laser beam.
  • the at least one detection device can operate according to a light transit time method.
  • Optical pulse detection optical time-of-flight (TOF), light-detection-and-ranging (LiDAR), laser-detection-and-ranging (LaDAR), or the like may be configured and referred to.
  • TOF optical pulse detection optical time-of-flight
  • LiDAR light-detection-and-ranging
  • LaDAR laser-detection-and-ranging
  • a transit time from the emission of a transmission signal, in particular a light pulse, with at least one transmitter and the reception of the corresponding reflected reception signal with at least one receiver is measured and from this a distance between the detection device and the detected object is determined.
  • the object is achieved in that a plurality of reflecting surfaces with respect to an imaginary axis circumferentially next to each other, facing the axis, and so to each other is arranged spaced, that between adjacent reflected surfaces in each case a beam-permeable gap is realized, through which the at least one transmission signal can pass.
  • At least one optical detection device may be part of or associated with a driver assistance system of a vehicle.
  • the information of the at least one optical detection device can be used to control at least one functional component of the vehicle.
  • driving functions and / or signaling devices of the vehicle in particular a steering, a brake system and / or a motor, can be controlled with the functional components.
  • the vehicle upon detection of an object with the at least one optical detection device, the vehicle is steered with the corresponding functional components and / or its speed changed, in particular the vehicle stopped, and / or at least one warning or notification signal, in particular an optical and / or acoustic signal , are issued.
  • At least one optical detection device may be part of a chassis control of a vehicle or connected thereto.
  • a chassis of the vehicle can be adapted to a driving surface.
  • an active suspension or an active chassis can be controlled.
  • the running gear, in particular the suspension can be adapted accordingly.
  • the chassis control the chassis can be actively adjusted to an upcoming situation, in particular unevenness of the driving surface.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle in front view, which has a driver assistance system with a laser scanner
  • FIG. 2 is a functional diagram of the motor vehicle with the driver assistance system of Figure 1;
  • Figure 3 is an isometric view of a portion of the laser scanner of the driver assistance system of Figures 1 and 2, viewed obliquely from above, during a monitoring phase for monitoring a front monitoring area;
  • FIG. 4 shows the part of the laser scanner from FIG. 3 in isometric view from the front
  • FIG. 5 shows the part of the laser scanner from FIGS. 3 and 4, viewed obliquely from above, during a monitoring phase of a rear monitoring area;
  • FIG. 6 shows the part of the laser scanner from FIG. 5, viewed obliquely from behind.
  • the same components are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 10 in the form of a passenger car in front view.
  • the motor vehicle 10 has an optical detection device in the form of a laser scanner 12.
  • the laser scanner 12 is arranged, for example, on the underside of the motor vehicle 10.
  • the monitoring area 14 is composed, as will be explained in more detail below, together from a front monitoring area 14a and a rear monitoring area 14b.
  • the objects 18 may be, for example, other vehicles or other obstacles.
  • FIG. 2 is otherwise merely a functional diagram of some of the components of the motor vehicle 10 which does not serve for spatial orientation.
  • the laser scanner 12 operates according to a light pulse transit time method. With it, a distance and a direction of a detected object 18 relative to the motor vehicle 10 can be determined.
  • the laser scanner 12 is part of a driver assistance system 20.
  • the driver assistance system 20 can support a driver of the motor vehicle 10.
  • the motor vehicle 10 can drive at least partially autonomously with the aid of the driver assistance system 20.
  • driving functions of the motor vehicle 10 for example a motor control, a brake function and / or a steering function can be influenced and / or instructions or warning signals can be output.
  • the driver assistance system 20 is connected to functional devices 22 in a regulating and / or controlling manner.
  • FIG. 2 shows by way of example two functional devices 22.
  • the functional devices 22 may be, for example, an engine control system, a brake system, a steering system, a chassis control or a signal output system.
  • the driver assistance system 20 has an electronic control device 24 with which corresponding electronic control and regulating signals can be transmitted to the functional devices 22 and / or received and processed by them.
  • the laser scanner 12 comprises a transmitting device 26, a receiving device 28 and an electronic control and evaluation device 30.
  • the transmitting device 26 includes, as shown in Figures 3 to 6, a transmitter 32, for example in the form of a laser diode with a corresponding transmitter optics, and a transmission signal deflection arrangement 34th
  • the receiving device 28 comprises a total of two receivers 36, for example in the form of photodiode arrays, each with a corresponding receiver optics 38.
  • pulsed optical transmission signals 40 in the form of laser beams can be transmitted via the transmission signal deflection arrangement 34 into the monitoring area 14.
  • the transmission signals 40 are reflected at the object 18 and sent back to the laser scanner 12 as correspondingly pulsed optical reception signals 42. From the time of light, that is, from the time between sending a transmission signal 40 and receiving the corresponding reception signal 42, the distance of the object 18 is determined with the control and evaluation device 30.
  • FIGS. 3 to 6 for better orientation, an imaginary orthogonal x-y-z coordinate system is shown.
  • the x-y plane extends spatially horizontally in the normal operating orientation of the motor vehicle 10 and the laser scanner 12.
  • the z-axis is spatially vertical.
  • the x-axis is aligned parallel to the direction of travel 1 6.
  • the transmission signal deflection arrangement 34 has a deflection mirror 44 and a deflection unit 46.
  • the deflection mirror 44 is equipped, for example, with a flat reflecting surface 48.
  • the reflecting surface 48 is inclined with respect to the x-y plane.
  • the deflecting mirror 44 is pivotable overall about an imaginary axis 50 of the laser scanner 12 over a pivot angle 52 of 90 °.
  • the axis e 50 is aligned parallel to the z-axis.
  • the reflecting surface 48 of the deflection mirror 44 is aligned so that it can pivot symmetrically about an imaginary main axis of direction 53, which is parallel to the direction of travel 1 6, that is aligned parallel to the x-axis and the axis 50 crosses.
  • the transmitter 32 is located in a plane with the main direction axis 53 and the axis 50 on the reflective surface 48 facing side of the deflection mirror 44.
  • a transmission direction of the transmitter 32 is directed to the reflective surface 48, for example on the axis 50.
  • the deflecting unit 46 comprises a base body 54, which extends symmetrically over a circumference of the circumferential axis 70 of 180 ° along a jacket of an imaginary circular cylinder coaxial with the axis 50 relative to the main directional axis 56.
  • the main body 54 is arranged axially offset with respect to the axis 50 to the transmitter 32.
  • the base body 54 has two mutually parallel, with respect to the axis 50 circumferentially extending peripheral webs 56.
  • the ends of the peripheral webs 56 and thus of the main body 54 are in an imaginary plane which extends parallel to the yz plane and in which in the shown Embodiment also extends the axis 50.
  • axial webs 58 each extend parallel to the axis 50.
  • Each axial web 58 forms on its axis 50 radially facing side a reflective surface 60th
  • the reflective surfaces 60 and the reflective surface 48 of the deflection mirror 44 are designed so that they act as well as possible reflecting the light of the transmission signals 44.
  • the reflective surfaces 60 are identical in their respective shape and dimension.
  • the gaps 62 are identical in their respective shape and dimension.
  • a circumferential width 64 of the reflective surface 60 with respect to the axis is constant over its axial height 66.
  • the reflective surfaces 60 are curved in accordance with the curvature of the base body 54 in the circumferential direction. In the axial direction with respect to the axis 50, the reflected surfaces 60 are straight. In this way, a focal point of each of the reflective surfaces 60 is each an imaginary one Plane with the axis 50, which crosses the respective reflective surface 60 respectively.
  • a width 68 of the gaps 62 is defined by the circumferential spacing of the axial webs 58 and corresponds to the width 64 of the reflective surface 60 on the side facing the axis 50. Accordingly, the widths of the gaps 68 are about their axial height, that of the height 66 of the reflective Areas 60 corresponds to, constant.
  • the reflected surfaces 60 and the gaps 62 are arranged along a coaxial with the axis 50 circular cylinder.
  • the receivers 36 with their respective receiving optics 38 are arranged on the transmitter 32 with respect to the axis 50 axially opposite side of the deflection unit 46.
  • the receivers 36 are in each case in the vicinity of the axis 50 on radially opposite sides.
  • One of the receivers 36 is aligned parallel to the main direction of axis 53, ie in the direction of travel 16. It has a horizontal opening angle of 180 ° in a plane perpendicular to the axis 50, ie parallel to the x-y plane, wherein the opening angle extends symmetrically on both sides of the main direction axis 53.
  • the other receiver 36 is correspondingly opposite, ie opposite to the direction of travel 1 6, aligned. It also has a horizontal opening angle of 180 ° in a plane parallel to the x-y plane, which is symmetrical with respect to the main directional axis 53.
  • the two receivers 36 with their corresponding receiving optics 38 detect an entire horizontal opening angle of 360 ° about the axis 50.
  • pulsed transmission signals 40 are transmitted to the reflecting surface 48 of the deflecting mirror 44 with the transmitter 32. From the reflecting surface 48, the transmission signals 40 are reflected to the deflection unit 46.
  • a circumferential width 72 of the transmission signal 40 which is designated, for example, in FIG. 6 with respect to the axis 50, is smaller than the width 68 of the gap 62 and smaller than the width 64 of the reflective surfaces 60. In the direction of the imaginary axis 50, the transmission signals 40 expanded so that they can radiate the largest possible vertical field of view.
  • the corresponding transmission signal 40 either as shown in Figures 3 and 4, undisturbed sent through one of the gaps 62 in the front monitoring area 14a or, as shown in Figures 5 and 6, at one of the reflective Areas 60 of the deflection unit 46 is reflected and sent to the rear monitoring area 14b. Accordingly, the received beams 42 reflected from any object 18 are detected by the front receiving optics 38 and the front receiver 36 or, in the case of a rearward object 18, by the rear receiving optics 38 and the rear receiver 36.
  • the deflecting mirror 44 is gradually pivoted so that alternately with him coming from the transmitter 32 transmission signals 40 strikes a reflective surface 60 or a gap 62 with him.
  • the deflection mirror 44 is thereby pivoted back and forth within its pivot angle 52.
  • the control of the transmitter 32 and the deflecting mirror 44, as well as the detection and evaluation of the reception signals 42 received with the receivers 36 takes place in a manner not of further interest with the control and evaluation device 30.
  • the information acquired by the laser scanner 12 about the objects 18 in the monitoring area 14 is forwarded by the control and evaluation device 30 to the control device 24 of the driver assistance system 20. With this, the functional devices 22 are controlled accordingly.

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Abstract

Es werden eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) für eine optische Sendeeinrichtung (26) einer optischen Detektionsvorrichtung (12) eines Fahrzeugs, eine Sendeeinrichtung (26), eine optische Detektionsvorrichtung (12) und ein Fahrerassistenzsystem beschrieben. Die Sendesignal-Umlenkanordnung (34) dient zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12). Die Sendesignal-Umlenkanordnung (34) umfasst wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60), welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann. Eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) ist bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt und so zueinander beabstandet angeordnet, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.

Description

Sendesignal-Umlenkanordnung für eine optische Sendeeinrichtung einer optischen Detektionsvorrichtung eines Fahrzeugs, Sendeeinrichtung, optische Detek- tionsvorrichtung und Fahrerassistenzsystem
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Sendesignal-Umlenkanordnung für eine optische Sendeeinrichtung einer optischen Detektionsvorrichtung eines Fahrzeugs, zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung, mit wenigstens einer das wenigstens eine Sendesignal reflektierenden Fläche, welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung eine Sendeeinrichtung für eine optische Detektionsvorrichtung eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine optische Signalquelle, mit der wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal reflektierende Fläche aufweist, welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann.
Außerdem betrifft die Erfindung eine optische Detektionsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend wenigstens eine Sendeeinrichtung, die wenigstens eine optische Signalquelle, mit der wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal- Umlenkanordnung wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal reflektierende Fläche aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Empfangseinrichtung umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal aus einem Sendesignal, das an einem im Strahlengang des Sendesignals hinter der wenigstens einen Sendesignal- Umlenkanordnung etwa vorhandenen Objekt reflektiert wird, empfangen werden kann. Im Übrigen betrifft die Erfindung ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, mit wenigstens einer optischen Detektionsvorrichtung und wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung, welche einerseits mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung und andererseits mit wenigstens einer Funktionseinrichtung des Fahrzeugs Steuer- und/oder regeltechnisch verbunden ist oder werden kann, wobei wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung wenigstens eine Sendeeinrichtung umfasst, die wenigstens eine optische Signalquelle, mit der wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs mit der Detektionsvorrichtung aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal- Umlenkanordnung wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal reflektierende Fläche aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung wenigstens eine Empfangseinrichtung umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal aus einem Sendesignal, das an einem im Strahlengang des Sendesignals hinter der wenigstens einen Sendesignal- Umlenkanordnung etwa vorhandenen Objekt reflektiert wird, empfangen werden kann.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2010 047 984 A1 ist eine Umlenkspiegelanordnung für eine optische Messvorrichtung mit mindestens einer Spiegeleinheit bekannt, welche auf einer drehbaren Achse angeordnet ist und mindestens einen Umlenkspiegel umfasst, und einer Antriebseinheit, welche die drehbare Achse antreibt, sowie eine optische Messvorrichtung mit einer solchen Umlenkspiegelanordnung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sendesignal-Umlenkanordnung, eine Sendeeinrichtung, eine optische Detektionsvorrichtung und ein Fahrerassistenzsystem der eingangs genannten Art zu gestalten, mit denen ein Überwachungsbereich, welcher mit der Detektionsvorrichtung mithilfe des wenigstens einen Sendesignals überwacht werden kann, vergrößert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Umlenkeinheit dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.
Erfindungsgemäß sind also wechselweise jeweils eine reflektierende Fläche und eine Lücke angeordnet, sodass beim bezüglich der Achse umfangsmäßigen Abfahren der Sendesignal-Umlenkanordnung mit wenigstens einem Sendesignal dieses wechselweise reflektiert oder ungehindert passieren kann. Auf diese Weise kann ein in der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung des wenigstens einen Sendesignals vorderer Überwachungsbereich, welcher durch den Fahrbereich des passierenden wenigstens einen Sendesignals definiert wird, ergänzt werden durch einen rückwärtigen Überwachungsbereich, welcher durch das abfahrende und an den reflektierenden Flächen reflektierte Sendesignal ergänzt wird. Ein gesamter Überwachungsbereich ist zusammengesetzt aus dem vorderen Überwachungsbereich und dem rückwärtigen Überwachungsbereich.
Vorteilhafterweise kann der gesamte Überwachungsbereich vergrößert werden, ohne dass das wenigstens eine Sendesignal einen größeren Öffnungswinkel abfahren muss. Der gesamte Überwachungsbereich kann so einfach gegenüber dem vorderen Überwachungsbereich verdoppelt werden. Mit der erfindungsgemäßen Sendesignal- Umlenkanordnung kann ein 360°-Überwachungsbereich r ealisiert werden.
Vorteilhafterweise können die reflektierenden Flächen relativ zueinander fixiert sein. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich ihre Position und/oder ihre Orientierung beim Betrieb verändern kann. Zur Fixierung kann insbesondere ein Grundkörper insbesondere in Form eines Rahmens vorgesehen sein. Der Grundkörper kann Teil der Sendesignal-Umlenkanordnung sein.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Sendesignal als Lichtstrahl, insbesondere als gepulster Lichtstrahl, realisiert werden. Die reflektierenden Flächen können als lichtreflektierende, insbesondere spiegelnde Flächen oder Spiegelflächen realisiert sein.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ein scannendes System sein. Dabei kann mit wenigstens einem Sendesignal ein Überwachungsbereich abgefahren, also abgetastet oder abgescannt, werden. Dazu kann das wenigstens eine entsprechende Sendesignal, insbesondere in Form eines Lichtstrahls, bezüglich seiner Ausbreitungsrichtung entlang des Überwachungsbereichs geschwenkt werden. Hierbei kann wenigstens ein das wenigstens eine Sendesignal reflektierendes Drehelement, insbesondere ein Umlenkspiegel, zum Einsatz kommen.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ausgestaltet sein zur Überwachung eines räumlich horizontalen Überwachungsbereichs. Die Sendesignal- Umlenkanordnung kann zur Erweiterung des horizontalen Öffnungswinkels der Detektionsvorrichtung vorgesehen sein.
Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Wasserfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem kombinierten Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei autonomen oder wenigstens teilweise autonomen Fahrzeugen eingesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können über einen bezüglich der Achse um- fangsmäßigen Umfangswinkel von bis zu 180° und mehr wechselweise eine reflektierte Fläche und eine Lücke angeordnet sein. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Sendesignal den Umfangswinkel von 180° abfahren und entsprechend reflektiert werden oder passieren. So kann insgesamt ein Überwachungsbereich mit einem Öffnungswinkel von bis zu 360° realisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine bezüglich der Achse um- fangsmäßige Breite wenigstens einer reflektierenden Fläche über ihre axiale Höhe konstant sein und/oder eine umfangsmäßige Breite wenigstens einer reflektierenden Fläche kann über ihre axiale Höhe variieren.
Reflektierende Flächen mit konstanter Breite haben den Vorteil, dass das wenigstens eine Sendesignal unabhängig von der axialen Höhe, in der es auf die wenigstens eine reflektierende Fläche trifft, die gleiche Breite vorfindet. Durch variierende Breiten kann eine Verweildauer eines in Umfangsrichtung abfahrenden Sendesignals abhängig von einer axialen Höhe, in der das wenigstens eine Sendesignal auf die wenigstens eine reflektierende Fläche trifft, variiert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform können wenigstens zwei reflektierende Flächen bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung wenigstens bezüglich der Achse umfangsmäßig identisch sein und/oder wenigstens zwei reflektierende Flächen können bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sein. Bei identischen reflektierenden Flächen kann ein den Überwachungsbereich abfahrendes Sendesignal bei jeder dieser Flächen gleiche Reflexionsbedingungen vorfinden und/oder Verweildauern realisieren. Bei unterschiedlichen Flächen können Beeinflussungen des wenigstens einen Sendesignals, welche beim Abfahren der Sendesignal-Umlenkanordnung entstehen können, kompensiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens zwei Lücken bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung wenigstens bezüglich der Achse umfangsmäßig identisch sein und/oder wenigstens zwei Lücken können bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sein. Bei bezüglich der Form und/oder Abmessung identischen Lücken findet das wenigstens eine Sendesignal entsprechend gleiche Bedingungen vor. Bei unterschiedlichen Lücken können etwaige Beeinflussungen des wenigstens einen Sendesignals beim Abfahren der Sendesignal- Umlenkanordnung kompensiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens eine reflektierende Fläche und wenigstens eine benachbarte Lücke in ihrer bezüglich der Achse umfangs- mäßigen Ausdehnung zumindest in einer gleichen axialen Höhe identisch sein. Auf diese Weise kann bei einer gleichmäßigen Abfahrgeschwindigkeit wenigstens eines Sendesignals entlang der Sendesignal-Umlenkanordnung an den reflektierenden Flächen und den benachbarten Lücken die gleiche Verweildauer erreicht werden. So kann die Sendesignal-Umlenkanordnung besonders vorteilhaft in Verbindung mit gepulsten Sendesignalen verwendet werden.
Vorteilhafterweise können eine Pulslänge des wenigstens einen Sendesignals, eine Abfahrgeschwindigkeit oder eine Schrittgeschwindigkeit des wenigstens einen Sende- Signals und die entsprechenden umfangsmäßigen Ausdehnungen der reflektierten Flächen und der Lücken aufeinander abgestimmt sein.
Vorteilhafterweise kann die Sendesignal-Umlenkanordnung mit wenigstens einem Sendesignal schrittweise so abgefahren werden, dass bei jedem Schritt mit dem wenigstens einen Sendesignal wechselweise eine reflektierende Fläche und eine Lücke getroffen wird. Dabei kann eine Frequenz der Fahrschritte des wenigstens einen Sendesignals und Pulsfrequenz des wenigstens einen Sendesignals aufeinander abgestimmt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine reflektierende Fläche wenigstens abschnittsweise zur Achse hin ausgerichtet sein und/oder ein Brennpunkt wenigstens einer reflektierenden Fläche kann auf einer gedachten Ebene mit der Achse liegen, welche die wenigstens eine reflektierende Fläche kreuzt. Die wenigstens eine reflektierende Fläche kann so an der gedachten Achse ausgerichtet sein. So kann das wenigstens eine Sendesignal von der wenigstens einen reflektierenden Fläche in einer Ebene mit der gedachten Achse reflektiert werden.
Vorteilhafterweise können alle reflektierenden Flächen zur Achse hin ausgerichtet sein. Auf diese Weise können alle Sendesignale, welche die Achse kreuzen oder deren Strahlengang in der Verlängerung entgegen ihrer Ausbreitungsrichtung die Achse kreuzt, mit den reflektierenden Flächen zur Achse hin reflektiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine reflektierende Fläche eben sein und/oder wenigstens eine reflektierende Fläche kann wenigstens abschnittsweise gebogen sein. Ebene Flächen können einfacher realisiert und justiert werden. Gebogene Flächen können an einen Signalverlauf des wenigstens einen Sendesignals angepasst werden. So kann eine entsprechende Reflexion verbessert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die reflektierenden Flächen entlang eines gedachten Zylinders mit einer runden, elliptischen, parabolischen oder hyperbolischen Grundkurve angeordnet sein. Auf diese Weise können die reflektierten Flächen gleichmäßig angeordnet werden. So kann ein gleichmäßiger Verlauf der Reflexionseigenschaften entlang der Sendesignal-Umlenkanordnung erreicht werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Sendesignal- Umlenkanordnung wenigstens ein für das wenigstens eine Sendesignal reflektierendes Drehelement aufweisen, welches im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals angeordnet und um eine gedachte Drehachse schwenkbar oder drehbar ist.
Mit dem wenigstens einen Drehelement kann das wenigstens eine Sendesignal durch Drehen oder Schwenken geschwenkt werden und so wechselweise die reflektierenden Flächen und die Lücken abgefahren werden. Dabei kann das wenigstens eine Drehelement insbesondere kontinuierlich über einen Schwenkwinkel von bis zu 90° und mehr hin und her geschwenkt oder um 360°gedreht we rden.
Vorteilhafterweise kann die Drehachse parallel oder koaxial zu der gedachten Achse der Sendesignal-Umlenkanordnung angeordnet sein.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Sendeeinrichtung dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Achse um- fangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.
Erfindungsgemäß wird mit der optischen Signalquelle wenigstens ein optisches Sendesignal erzeugt, welches mit der Sendesignal-Umlenkanordnung umgelenkt werden kann.
Vorteilhafterweise kann die optische Signalquelle geeignet sein, um gepulste Signale auszusenden.
Vorteilhafterweise kann die optische Signalquelle eine Lichtquelle sein. So kann das wenigstens eine optische Sendesignal als Lichtsignal realisiert werden.
Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Ach- se umfangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.
Erfindungsgemäß können mit der Empfängereinrichtung an einem Objekt reflektierte und als Empfangssignale zurückgesendete Sendesignale empfangen werden. So kann ein entsprechendes Objekt erfasst werden. Mithilfe einer geeigneten Auswertung können eine Position, insbesondere eine Entfernung und/oder eine Richtung, und/oder eine Geschwindigkeit des erfassten Objekts relativ zu der Detektionsvorrichtung ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, mit dem das wenigstens eine Empfangssignal empfangen werden kann. Bei dem Empfänger kann es sich vorteilhafterweise um eine Fotodiode oder ein Array oder dergleichen handeln. Mit derartigen Empfängern können Empfangssignale in Form von Licht empfangen und in entsprechende elektrische Signale umgewandelt werden, welche mit einer entsprechenden Auswerteelektronik ausgewertet werden können.
Vorteilhafterweise kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, welcher Empfangssignale empfangen kann, die aus einem vorderen Überwachungsbereich kommen. Bei diesen Empfangssignalen handelt es sich um Sendesignale, welche die Lücken der wenigstens einen Sendesignal-Umlenkanordnung passiert haben und an einem entsprechenden Objekt reflektiert wurden.
Zusätzlich kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, welcher Empfangssignale empfangen kann, die aus einem rückwärtigen Überwachungsbereich kommen. Bei diesen Empfangssignalen handelt es sich um Sendesignale, welche an wenigstens einer reflektierenden Fläche reflektiert und in den rückwärtigen Überwachungsbereich gesendet wurden und von einem entsprechenden Objekt zurück reflektiert wurden. Vorteilhafterweise kann die Empfängereinrichtung wenigstens einen Empfänger aufweisen, welcher über einen bezüglich der gedachten Achse wenigstens teilweise um- fangsmäßigen Bereich empfangen kann.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung für Sendesignale in Form von kohärenten Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, ausgestaltet sein. Mit kohärenten Lichtstrahlen kann eine Laufzeit insbesondere von gepulsten Sendesignalen genauer ermittelt werden.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung ein laserbasiertes Entfernungsmesssystem sein. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem weist als optische Signalquelle wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Sendestrahlen als Sendesignale gesendet werden. Mit dem Laser können Sendesignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entsprechend kann die Detektionsvorrichtung einen für die Frequenz des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Empfänger aufweisen Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Überwachungsbereich mit einem insbesondere gepulsten Laserstrahl abgefahren, abgetastet oder abgescannt werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Detektionsvorrichtung nach einem Lichtlaufzeitverfahren arbeiten. Nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren arbeitende optische Detektionsvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and- Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging-Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Dabei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Sendesignals, insbesondere eines Lichtpulses, mit wenigstens einem Sender und dem Empfang des entsprechenden reflektierten Empfangssignals mit wenigstens einem Empfänger gemessen und daraus eine Entfernung zwischen der Detektionsvorrichtung und dem erfassten Objekt ermittelt.
Im Übrigen wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrerassistenzsystem dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen bezüglich einer gedachten Achse umfangsmäßig nebeneinander, der Achse jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen jeweils eine strahldurchlässige Lücke realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal passieren kann.
Erfindungsgemäß kann wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung Teil eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeugs oder mit diesem verbunden sein. Die Informationen der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung können zur Steuerung von wenigstens einer Funktionskomponente des Fahrzeugs herangezogen werden. Mit den Funktionskomponenten können insbesondere Fahrfunktionen und/oder Signalisie- rungseinrichtungen des Fahrzeugs, insbesondere eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder ein Motor, gesteuert werden. So kann bei Erfassung eines Objekts mit der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung das Fahrzeug mit den entsprechenden Funktionskomponenten gelenkt und/oder seine Geschwindigkeit geändert, insbesondere das Fahrzeug gestoppt, werden und/oder wenigstens ein Warn- oder Hinweissignal, insbesondere ein optisches und/oder akustisches Signal, ausgegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhafterweise wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung Teil einer Fahrwerksteuerung eines Fahrzeugs sein oder mit dieser verbunden sein. Mit der Fahrwerksteuerung kann ein Fahrwerk des Fahrzeugs an eine Fahroberfläche angepasst werden. Mit der Fahrwerksteuerung kann eine aktive Federung oder ein aktives Fahrwerk gesteuert werden. So kann bei Erfassung eines Objekts, insbesondere einer Erhöhung auf oder einer Vertiefung in der Fahroberfläche, mit der wenigstens einen optischen Detektionsvorrichtung in einem Überwachungsbereich das Fahrwerk, insbesondere die Federung, entsprechend angepasst werden. Mit der Fahr- werksregelung kann das Fahrwerk aktiv auf eine kommende Situation, insbesondere Unebenheiten der Fahroberfläche, eingestellt werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sendesignal- Umlenkanordnung, der erfindungsgemäßen Sendeeinrichtung, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
Figur 1 ein Kraftfahrzeug in der Vorderansicht, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einem Laserscanner aufweist;
Figur 2 ein Funktionsschaubild des Kraftfahrzeugs mit dem Fahrerassistenzsystem aus der Figur 1 ;
Figur 3 eine isometrische Ansicht eines Teils des Laserscanners des Fahrerassistenzsystems aus den Figuren 1 und 2, von schräg oben betrachtet, während einer Überwachungsphase zu Überwachung eines vorderen Überwachungsbereichs;
Figur 4 den Teil des Laserscanners aus der Figur 3 in isometrisch von vorne betrachtet;
Figur 5 den Teil des Laserscanners aus den Figuren 3 und 4, von schräg oben betrachtet, während einer Überwachungsphase eines rückwärtigen Überwachungsbereichs;
Figur 6 den Teil des Laserscanners aus der Figur 5, von schräg hinten betrachtet. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 verfügt über eine optische Detektionsvorrich- tung in Form eines Laserscanners 12. Der Laserscanner 12 ist beispielhaft an der Unterseite des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Mit dem Laserscanner 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrichtung 1 6 vor, hinter und neben dem Kraftfahrzeug 10 auf Objekte 18 hin überwacht werden. Der Überwachungsbereich 14 setzt sich, wie weiter unten noch näher erläutert wird, zusammen aus einem vorderen Überwachungsbereich 14a und einem hinteren Überwachungsbereich 14b. Bei den Objekten 18 kann es sich beispielsweise um andere Fahrzeuge oder sonstige Hindernisse handeln. In der Figur 2 sind beispielhaft zwei Objekte 18 angedeutet. Die Figur 2 ist ansonsten lediglich ein Funktionsschaubild einiger der Bauteile des Kraftfahrzeugs 10, das nicht der räumlichen Orientierung dient.
Der Laserscanner 12 arbeitet nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren. Mit ihm können eine Entfernung und eine Richtung eines erfassten Objekts 18 relativ zum Kraftfahrzeug 10 ermittelt werden.
Der Laserscanner 12 ist Teil eines Fahrerassistenzsystems 20. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 unterstützt werden. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug 10 mithilfe des Fahrerassistenzsystem 20 wenigstens teilweise autonom fahren. Mit dem Fahrerassistenzsystem 20 können Fahrfunktionen des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise eine Motorsteuerung, eine Bremsfunktion und/oder eine Lenkfunktion beeinflusst und/oder Hinweise oder Warnsignale ausgegeben werden. Hierzu ist das Fahrerassistenzsystem 20 mit Funktionseinrichtungen 22 regelnd und/oder steuernd verbunden. In der Figur 2 sind beispielhaft zwei Funktionseinrichtungen 22 dargestellt. Bei den Funktionseinrichtungen 22 kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuerungssystem, ein Bremssystem, ein Lenksystem, eine Fahrwerksteuerung oder ein Signalausgabesystem handeln.
Das Fahrerassistenzsystem 20 weist eine elektronische Steuereinrichtung 24 auf, mit der entsprechende elektronische Steuer- und Regelsignale an die Funktionseinrichtungen 22 übermittelt und/oder von diesen empfangen und verarbeitet werden können.
Der Laserscanner 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 26, eine Empfangseinrichtung 28 und eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 30.
Die Sendeeinrichtung 26 umfasst, wie in den Figuren 3 bis 6 gezeigt, einen Sender 32, beispielsweise in Form einer Laserdiode mit einer entsprechenden Senderoptik, und eine Sendesignal-Umlenkanordnung 34. Die Empfangseinrichtung 28 umfasst insgesamt zwei Empfänger 36, beispielsweise in Form von Fotodioden-Arrays, jeweils mit einer entsprechenden Empfängeroptik 38.
Mit dem Sender 32 können gepulste optische Sendesignale 40 in Form von Laserstrahlen über die Sendesignal-Umlenkanordnung 34 in den Überwachungsbereich 14 gesendet werden. Die Sendesignale 40 werden an dem Objekt 18 reflektiert und als entsprechend gepulste optische Empfangssignale 42 zu dem Laserscanner 12 zurückgesendet. Aus der Lichtlaufzeit, also aus der Zeit zwischen dem Versenden eines Sendesignals 40 und dem Empfangen des entsprechenden Empfangssignals 42, wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 die Entfernung des Objekts 18 ermittelt.
In den Figuren 3 bis 6 ist der besseren Orientierung wegen ein gedachtes orthogonales x-y-z-Koordinatensystem gezeigt. Die x-y-Ebene erstreckt sich bei der normalen Betriebsorientierung des Kraftfahrzeugs 10 und des Laserscanners 12 räumlich horizontal. Die z-Achse verläuft räumlich vertikal. Die x-Achse ist parallel zur Fahrtrichtung 1 6 ausgerichtet.
Die Sendesignal-Umlenkanordnung 34 weist einen Umlenkspiegel 44 und eine Umlenkeinheit 46 auf.
Der Umlenkspiegel 44 ist beispielhaft mit einer ebenen reflektierenden Fläche 48 ausgestattet. Die reflektierende Fläche 48 ist gegenüber der x-y-Ebene geneigt. Der Umlenkspiegel 44 ist insgesamt um eine gedachte Achse 50 des Laserscanners 12 über einen Schwenkwinkel 52 von 90° schwenkbar. Die Achs e 50 ist parallel zur z-Achse ausgerichtet. Die reflektierende Fläche 48 des Umlenkspiegel 44 ist so ausgerichtet, dass sie symmetrisch um eine gedachte Hauptrichtungsachse 53 schwenken kann, welche parallel zur Fahrtrichtung 1 6, also parallel zur x-Achse, ausgerichtet ist und die Achse 50 kreuzt.
Der Sender 32 befindet sich in einer Ebene mit der Hauptrichtungsachse 53 und der Achse 50 auf der der reflektierenden Fläche 48 zugewandten Seite des Umlenkspiegels 44. Eine Senderichtung des Senders 32 ist auf die reflektierende Fläche 48, beispielhaft auf die Achse 50 gerichtet. Die Umlenkeinheit 46 umfasst einen Grundkörper 54, welcher sich entlang eines Mantels eines gedachten, zur Achse 50 koaxialen Kreiszylinders bezüglich der Hauptrichtungsachse 56 symmetrisch über einen bezüglich der Achse 50 umfangsmäßigen Um- fangswinkel 70 von 180° erstreckt. Der Grundkörper 54 ist bezüglich der Achse 50 axial versetzt zu dem Sender 32 angeordnet. Der Grundkörper 54 verfügt über zwei zueinander parallele, bezüglich der Achse 50 umfangsmäßig verlaufende Umfangsstege 56. Die Enden der Umfangsstege 56 und damit des Grundkörpers 54 befinden sich in einer gedachten Ebene, welche sich parallel zur y-z-Ebene erstreckt und in der sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Achse 50 erstreckt.
Zwischen den Umfangsstegen 56 erstreckt sich eine Vielzahl von Axialstegen 58 jeweils parallel zur Achse 50. Jeder Axialsteg 58 bildet auf seiner der Achse 50 radial zugewandten Seite eine reflektierende Fläche 60.
Die reflektierenden Flächen 60 und die reflektierende Fläche 48 des Umlenkspiegels 44 sind so ausgestaltet, dass sie für das Licht der Sendesignale 44 möglichst gut reflektierend wirken.
Insgesamt ist also eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen 60 bezüglich der Achse 50 umfangsmäßig nebeneinander, der Achse 50 jeweils zugewandt, so zueinander beabstandet angeordnet, dass zwischen benachbarten Flächen 60 jeweils eine für den die Sendesignale 40 strahldurchlässige Lücke 62 realisiert ist. Durch die Lücken 62 können die Sendesignale 40 passieren. Über den Umfangswinkel 70 sind also wechselweise eine reflektierende Fläche 60 und eine Lücke 62 angeordnet.
Die reflektierenden Flächen 60 sind bezüglich ihrer jeweiligen Form und Abmessung identisch. Ebenso sind die Lücken 62 bezüglich ihrer jeweiligen Form und Abmessung identisch.
Eine bezüglich der Achse umfangsmäßige Breite 64 der reflektierenden Fläche 60 ist über ihre axiale Höhe 66 konstant. Die reflektierenden Flächen 60 sind entsprechend der Krümmung der Grundkörper 54 in Umfangsrichtung gewölbt. In axialer Richtung bezüglich der Achse 50 sind die reflektierten Flächen 60 gerade. Auf diese Weise liegt ein Brennpunkt einer jeden der reflektierenden Flächen 60 jeweils auf einer gedachten Ebene mit der Achse 50, welche die entsprechende reflektierende Fläche 60 jeweils kreuzt.
Eine Breite 68 der Lücken 62 wird durch den umfangsmäßigen Abstand der Axialstege 58 definiert und entspricht auf der der Achse 50 zugewandten Seite der Breite 64 der reflektierenden Fläche 60. Entsprechend sind die Breiten der Lücken 68 über ihre axiale Höhe, welche der Höhe 66 der reflektierenden Flächen 60 entspricht, konstant.
Insgesamt sind die reflektierten Flächen 60 und die Lücken 62 entlang eines zur Achse 50 koaxialen Kreiszylinders angeordnet.
Die Empfänger 36 mit ihren jeweiligen Empfangsoptiken 38 sind auf der dem Sender 32 bezüglich der Achse 50 axial gegenüberliegenden Seite der Umlenkeinheit 46 angeordnet. Die Empfänger 36 befinden sich dabei jeweils in der Nähe der Achse 50 auf radial gegenüberliegenden Seiten.
Einer der Empfänger 36 ist parallel zur Hauptrichtungsachse 53, also in Fahrtrichtung 16, ausgerichtet. Er hat einen horizontalen Öffnungswinkel von 180° in einer Ebene senkrecht zur Achse 50, also parallel zur x-y-Ebene, wobei sich der Öffnungswinkel symmetrisch beidseitig der Hauptrichtungsachse 53 erstreckt.
Der andere Empfänger 36 ist entsprechend entgegengesetzt, also entgegen der Fahrtrichtung 1 6, ausgerichtet. Er hat ebenfalls einen horizontalen Öffnungswinkel von 180° in einer Ebene parallel zur x-y-Ebene, der bezüglich der der Hauptrichtungsachse 53 symmetrisch ist.
Insgesamt erfassen die beiden Empfänger 36 mit ihren entsprechenden Empfangsoptiken 38 einem gesamten horizontalen Öffnungswinkel von 360°um die Achse 50.
Beim Betrieb des Laserscanners 12 werden mit dem Sender 32 gepulste Sendesignale 40 auf die reflektierende Fläche 48 des Umlenkspiegels 44 gesendet. Von der reflektierenden Fläche 48 werden die Sendesignale 40 zu der Umlenkeinheit 46 reflektiert. Eine bezüglich der Achse 50 umfangsmäßige Breite 72 des Sendesignals 40, welche beispielsweise in der Figur 6 bezeichnet ist, ist kleiner als die Breite 68 der Lücke 62 und kleiner als die Breite 64 der reflektierenden Flächen 60. In Richtung der gedachten Achse 50 werden die Sendesignale 40 aufgeweitet, sodass sie ein möglichst großes vertikales Sichtfeld ausstrahlen können.
Abhängig von der Winkelstellung des Umlenkspiegels 44 wird das entsprechende Sendesignal 40 entweder, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, ungestört durch eine der Lücken 62 in den vorderen Überwachungsbereich 14a gesendet oder, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt, an einer der reflektierenden Flächen 60 der Umlenkeinheit 46 reflektiert und in den rückwärtigen Überwachungsbereich 14b gesendet. Entsprechend werden die von einem etwaigen Objekt 18 reflektierten Empfangsstrahlen 42 von der vorderen Empfangsoptik 38 und dem vorderen Empfänger 36 oder im Falle eines rückwärtigen Objekts 18 von der hinteren Empfangsoptik 38 und dem hinteren Empfänger 36 erfasst.
Abgestimmt mit der Pulssteuerung des Senders 32 wird der Umlenkspiegel 44 schrittweise so geschwenkt, dass mit ihm wechselweise die von dem Sender 32 kommenden Sendesignale 40 auf eine reflektierende Fläche 60 oder eine Lücke 62 trifft. Der Umlenkspiegel 44 wird dabei innerhalb seines Schwenkwinkels 52 hin und her geschwenkt.
Die Steuerung des Senders 32 und des Umlenkspiegels 44, sowie die Erfassung und Auswertung der mit den Empfängern 36 empfangenen Empfangssignale 42 erfolgt in hier nicht weiter interessierender Weise mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30.
Die mit dem Laserscanner 12 erfassten Informationen über die Objekte 18 im Überwachungsbereich 14 werden von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 an die Steuereinrichtung 24 des Fahrerassistenzsystems 20 weitergeleitet. Mit diesem werden die Funktionseinrichtungen 22 entsprechend gesteuert.

Claims

Ansprüche
Sendesignal-Umlenkanordnung (34) für eine optische Sendeeinrichtung (26) einer optischen Detektionsvorrichtung (12) eines Fahrzeugs (10), zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12), mit wenigstens einer das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierenden Fläche (60), welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.
Sendesignal-Umlenkanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass über einen bezüglich der Achse (50) umfangsmäßigen Umfangswinkel (70) von bis zu 180° und mehr wechselweise eine reflektierte Flä che (60) und eine Lücke (62) angeordnet sind.
Sendesignal-Umlenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezüglich der Achse (50) umfangsmäßige Breite (64) wenigstens einer reflektierenden Fläche (60) über ihre axiale Höhe (66) konstant ist und/oder eine umfangsmäßige Breite wenigstens einer reflektierenden Fläche über ihre axiale Höhe variiert.
Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei reflektierende Flächen (60) bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung (64, 66) wenigstens bezüglich der Achse (50) umfangsmäßig identisch sind und/oder wenigstens zwei reflektierende Flächen bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sind.
Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lücken (62) bezüglich ihrer jeweiligen Form und/oder ihrer Abmessung (66, 68) wenigstens bezüglich der Achse (50) umfangs- mäßig identisch sind und/oder wenigstens zwei Lücken bezüglich ihrer Form und/oder Abmessung unterschiedlich sind.
6. Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine reflektierende Fläche (60) und wenigstens eine benachbarte Lücke (62) in ihrer bezüglich der Achse (50) umfangsmäßigen Ausdehnung (64, 68) zumindest in einer gleichen axialen Höhe identisch sind.
7. Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine reflektierende Fläche (60) wenigstens abschnittsweise zur Achse (50) hin ausgerichtet ist und/oder ein Brennpunkt wenigstens einer reflektierenden Fläche (60) auf einer gedachten Ebene mit der Achse (50) liegt, welche die wenigstens eine reflektierende Fläche (60) kreuzt.
8. Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine reflektierende Fläche eben ist und/oder wenigstens eine reflektierende Fläche (60) wenigstens abschnittsweise gebogen ist.
9. Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Flächen (60) entlang eines gedachten Zylinders mit einer runden, elliptischen, parabolischen oder hyperbolischen Grundkurve angeordnet sind.
10. Sendesignal-Umlenkanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens ein für das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierendes Drehelement (44) aufweist, welches im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet und um eine gedachte Drehachse (50) schwenkbar oder drehbar ist.
1 1 . Sendeeinrichtung (26) für eine optische Detektionsvorrichtung (12) eines Fahrzeugs (10), aufweisend wenigstens eine optische Signalquelle (32), mit der wenigstens ein optisches Sendesignal (40) erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung wenigstens eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12), wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60) aufweist, welche in einem Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.
12. Optische Detektionsvorrichtung (12) für ein Fahrzeug (10), umfassend wenigstens eine Sendeeinrichtung (26), die wenigstens eine optische Signalquelle (32), mit der wenigstens ein optisches Sendesignal (40) erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12) aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60) aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal (42) aus einem Sendesignal (40), das an einem im Strahlengang des Sendesignals (40) hinter der wenigstens einen Sendesignal- Umlenkanordnung (34) etwa vorhandenen Objekt (18) reflektiert wird, empfangen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.
13. Fahrassistenzsystem (20) für ein Fahrzeug (10), mit wenigstens einer optischen Detektionsvorrichtung (12) und wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung (24), welche einerseits mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung (12) und andererseits mit wenigstens einer Funktionseinrichtung (22) des Fahrzeugs (10) Steuer- und/oder regeltechnisch verbunden ist oder werden kann, wobei wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung (12) wenigstens eine Sendeeinrichtung (26) umfasst, die wenigstens eine optische Signalquelle (32), mit der wenigstens ein optisches Sendesignal (40) erzeugt werden kann, und wenigstens eine Sendesignal- Umlenkanordnung (34) zur Umlenkung wenigstens eines optischen Sendesignals (40) zum Zwecke der Überwachung eines Überwachungsbereichs (14, 14a, 14b) mit der Detektionsvorrichtung (12) aufweist, wobei die wenigstens eine Sendesignal-Umlenkanordnung (34) wenigstens eine das wenigstens eine Sendesignal (40) reflektierende Fläche (60) aufweist, welche im Strahlengang des wenigstens einen Sendesignals (40) angeordnet werden kann, und wobei die Detektionsvorrichtung (12) wenigstens eine Empfangseinrichtung (28) umfasst, mit der wenigstens ein Empfangssignal (42) aus einem Sendesignal (40), das an einem im Strahlengang des Sendesignals (40) hinter der wenigstens einen Sendesignal-Umlenkanordnung (34) etwa vorhandenen Objekt (18) reflektiert wird, empfangen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (60) bezüglich einer gedachten Achse (50) umfangsmäßig nebeneinander, der Achse (50) jeweils zugewandt, und so zueinander beabstandet angeordnet ist, dass zwischen benachbarten reflektierten Flächen (60) jeweils eine strahldurchlässige Lücke (62) realisiert ist, durch die das wenigstens eine Sendesignal (40) passieren kann.
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