WO2018184913A1 - Lidar-system und verfahren zum betreiben eines lidar-systems - Google Patents

Lidar-system und verfahren zum betreiben eines lidar-systems Download PDF

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WO2018184913A1
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polarization
lidar system
scanning beam
reflected
point
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PCT/EP2018/057763
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Annemarie Holleczek
Nico Heussner
Tobias PETERSEIM
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to US16/499,905 priority patent/US11435478B2/en
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    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a LiDAR system and a method for operating a LiDAR system.
  • Current LiDAR systems in the automotive environment do not perform material recognition and thus do not allow any conclusions to be drawn about the surface properties of objects that are detected by the LiDAR system.
  • DE102013219344A1 discloses a LiDAR system with a polarization-modulated scanning beam.
  • the LiDAR system comprises a transmitting unit, which has a
  • Polarization device comprises, wherein the polarization device is adapted to set a polarization of a scanning beam, a
  • a receiving unit configured to receive the scanning beam after it has been reflected at a point in an environment of the LiDAR system, the receiving unit having a
  • a polarization detection device which is adapted to detect a polarization of the reflected scanning beam
  • a Evaluation unit which is adapted to a polarization difference based on a difference between the polarization defined by the transmitting unit and that detected by the receiving unit
  • the method according to the invention for operating a LiDAR system comprises determining a polarization of a scanning beam of the LiDAR system, receiving the scanning beam after it has been at a point in a scanning beam
  • the LiDAR system detecting a polarization of the reflective scanning beam, and determining a
  • Polarization difference based on a difference between the predetermined polarization of the scanning beam and the detected polarization of the scanning beam which the scanning beam has after being reflected at a point in the vicinity of the LiDAR system.
  • the polarization device is thus a device which influences a polarization of a scanning beam so that the polarization of the scanning beam is set to a certain state which is known.
  • Polarization device is either traversed by the scanning beam or generates the scanning beam.
  • the polarization detection device is a
  • Polarization detection device is adapted to receive the scanning beam, if this from the environment of the LiDAR system
  • Polarization detection device thus outputs a value which describes the polarization of the reflected scanning beam.
  • the evaluation unit is preferably an analog or digital electronics. This determines one
  • the evaluation unit is further configured to determine a surface property based on the polarization difference.
  • Surface property is any parameter that characterizes a surface of the object where the scan beam was reflected in the environment of the LiDAR system.
  • a surface property is a surface texture. In this way it is possible, inter alia, to recognize a material from which an object is formed, which comprises the point at which the scanning beam was reflected.
  • the transmitting unit sets the polarization of the scanning beam in time sequence to a first polarization and to a second polarization. This means that the polarization device varies the polarization of the scanning beam. In this way, additional information about the
  • the evaluation unit is further configured to associate with the point in the vicinity of the LiDAR system, to which the scanning beam has been reflected, a polarization parameter which describes the polarization difference.
  • a so-called point cloud is detected by a LiDAR system, which describes a location of reflection points and thus objects in the vicinity of the LiDAR system.
  • Each point is defined by its position. Such a definition takes place, for example, in a coordinate system.
  • Each of these points is assigned a polarization parameter in addition to its position. This additional parameter makes it possible, for example, to identify individual objects from the environment of the LiDAR system.
  • the evaluation unit is preferably set up to
  • Scan beam has set. Since it can be assumed that adjacent points are highly likely to belong to a common object, additional information can thus be obtained which describes a surface property of the object particularly well.
  • the polarization device comprises a polarization filter, a Pockels cell or a quarter-wave plate to determine the polarization of the scan beam.
  • the polarization device can thus be made particularly cost effective and robust.
  • the polarization device comprises a movable element, which is traversed by the scanning beam, wherein the movable element is moved relative to the scanning beam in order to determine the polarization of the scanning beam. So it is especially advantageous if one
  • Polarization filter is passed through by the scanning beam and the polarizing filter rotates.
  • the polarization of the scanning beam can be determined in a simple manner by means of the movement. It is particularly possible to select a variety of possible polarizations and thus set.
  • the polarization device is a component which has an alternating thickness, wherein a region having a first thickness and a region having a second thickness are arranged next to one another.
  • the polarization device is preferably arranged such that the
  • Polarization device pivots. In this way it is made possible that the polarization of the scanning beam is set to different values without the need for any mechanical movement in the polarizing device.
  • the polarization device is a component which has different coatings, wherein, in addition to an area with a first coating, an area with a second coating or an uncoated area is arranged.
  • the coating is in this case a coating which influences a polarization of the scanning beam.
  • Polarization device is preferably arranged so that the scanning beam is moved during a scan of the LiDAR system on the polarization device. In this way, a variable polarization of the
  • Scan beam can be created without a mechanical movement of the polarizing device is necessary.
  • the polarization of the scanning beam is set to a first polarization and to a second polarization in time sequence. Also can be ensured in this way that for adjacent points from the
  • Scanning beam is set so that the scan beam thus has the first polarization when hits one of the juxtaposed points and the scan beam thus has the second polarization when the other meets the adjacent points. Since the scanning beam is usually swiveled in current LiDAR systems anyway for the scanning process, which is achieved in particular by means of a rotating or oscillating mirror, thus a particularly simple implementation of the polarization device is possible.
  • the reflected scanning beam is separated into a first portion and a second portion, wherein the two portions are each shares with a predetermined polarization, wherein the polarizations of the two portions are preferably orthogonal to each other. It is thus sufficient to measure a signal strength of the two components in order to conclude the polarization of the reflected scanning beam.
  • the evaluation unit is set up to perform a grouping of points detected in the surroundings of the LiDAR system, based on the polarization parameters associated with the points. So it is possible, for example, points with
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a LiDAR system according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is an exemplary illustration of a polarization
  • Figure 3 is a schematic representation of a polarizing device with a movable element
  • Figure 4 is a schematic representation of a polarizing device with a Pockels cell.
  • FIG. 1 shows a LiDAR system 1 according to the invention in accordance with a first embodiment of the invention.
  • the LiDAR system 1 comprises a
  • the Transmitting unit 20 a receiving unit 30.
  • the receiving unit 30 includes an evaluation unit 32nd
  • the transmitting unit 20 comprises a beam source 22 which generates a scanning beam 20.
  • the beam source 22 is a laser. Accordingly, the scanning beam 2 is a laser beam.
  • the transmitting unit 20 further comprises a mirror 23.
  • the mirror 23 is an oscillating micromirror.
  • the beam source 22 is aligned such that the scanning beam 2 falls on the mirror 23.
  • the scanning beam 2 is deflected in different directions.
  • the scanning beam 2 is Thus, an environment of the LiDAR system 1 moves and scans as soon as it exits the LiDAR system 1.
  • the transmitting unit 20 further includes a polarizing device 21.
  • the polarization device 21 is adapted to a polarization of the
  • the polarization device 21 is a component which has an alternating thickness, wherein a region having a first thickness and a region having a second thickness are arranged next to one another.
  • the polarization device 21 is designed as a disk which has mutually parallel regions of different thickness. This can also be seen in FIG.
  • the thickness is a distance between two surfaces of a
  • Thickness is achieved, for example, by arranging a plurality of quarter-wave plates at an intermediate distance on a surface of a disc or plate of constant thickness. In each case, a thin region adjoins a thick region of the polarization device 21.
  • the polarization device 21 shown in FIG. 1 has three thin regions and four thick regions. It is thus alternately a region of first thickness and a second thickness region arranged side by side.
  • Polarization device 21 is aligned with respect to the scanning beam 2 such that it alternately passes through a region of first thickness and a region of second thickness in a scanning process.
  • the beam source 22 is a laser, polarized light is emitted therefrom. This evenly polarized
  • plate-shaped polarizing device 21 passes, polarized differently. This is indirectly dependent on a position of the mirror 23.
  • the beam source 22 is not a laser or does not emit polarized light for any reason, it is further advantageous to distinguish between the
  • a polarizing filter 24th is arranged, which allows a uniform polarization of the scanning beam 2 before it enters the polarizing device 21.
  • regions with a first coating and regions with a second coating may also be arranged on the plate-shaped polarization device 21.
  • the coating is chosen so that they
  • Polarization of the scanning beam 2 changed. It is also possible that the different coatings on a surface of a
  • Polarizing device 21 are applied, which also areas first
  • Thickness and areas of the second thickness could be designed in such a way that the areas of large thickness have a coating and the areas of small thickness have a different coating or no coating.
  • the scanning beam 2 pivots due to a movement of the mirror 23 via the polarization device 21.
  • this alternately applies to areas which change the polarization of the scanning beam 2 differently.
  • the transmitting unit 20 determines the polarization of the scanning beam 2 in time sequence alternately to a first polarization and then to a second polarization.
  • the polarization of the scanning beam 2 is set to a first polarization in the thick regions, for example, and to a second polarization in the thin regions of the polarization device 21
  • the scanning beam 2 is reflected by an object 40 in the vicinity of the LiDAR system 1 and thrown back to the LiDAR system 1.
  • the reflected scanning beam 2 is received by the receiving unit 30 of the LiDAR system 1.
  • the reflected scanning beam 2 is focused by a lens 33 onto a polarizing beam splitter 34.
  • the scanning beam 2 is divided into a first portion 3 and a second portion 4.
  • the first portion 3 and the second portion 4 each have a different polarization.
  • the first portion 3 is directed to a first sensor 35.
  • the second portion 4 is directed to a second sensor 36.
  • the first sensor 36 and the second sensor 35 measure one
  • the polarization of the reflected scanning beam 2 can be detected.
  • the two sensors 35, 36 together with the polarizing beam splitter 34 form a polarization detection device 31.
  • Evaluation unit 32 transmit, which is thus the polarization of the reflected scanning beam 2 is known. Furthermore, the evaluation unit 32 is provided with a current position of the mirror 23, which is detected, for example, by means of a position sensor. The polarization of the scanning beam 2, to which this was determined by means of the polarization device 21, is dependent on the position of the mirror 23. Thus, the evaluation unit 32 can determine the polarization of the scanning beam 2 based on the position of the mirror 23, if this is detected by the LiDAR. System 1 is sent. At the same time, the evaluation unit 32 determines the polarization of the reflected scanning beam based on output signals of the sensors 35, 36.
  • the evaluation unit 32 determines a difference between the polarization defined by the transmitting unit 20 and the polarization detected by the receiving unit 30.
  • the evaluation unit 32 thus calculates the manner in which the polarization of the scanning beam 2 has been changed by a reflection at the object 40. Since the object 40 is scanned point by point by the LiDAR system 1, the evaluation unit 32 calculates, when the scan beam 2 is swung over the object 40 for each point of the object 40 at which the scanning beam 2 has been reflected, a difference between that transmitted by the transmitting unit 20 fixed polarization and detected by the receiving unit 30 polarization.
  • the scanning beam 2 has been reflected at a first point 41, a second point 42, a third point 43, a fourth point 44 and a fifth point 45 on the object 40.
  • the distance between the points 31 - 45 results from an operating frequency of the
  • the LiDAR system 1 is adapted to perform a time-of-flight measurement to determine a distance of the first to fifth points 41 to 45 to the LiDAR system 1 and further to determine a direction in which the first to fifth point 41 to 45 of the object 40 relative to the LiDAR system 1 is arranged. In other words, thus becomes a position of the first to fifth point 41 to 45 compared to the LiDAR system 1 determined.
  • the evaluation unit 32 is set up to associate with each of the points 41 to 45 from the environment of the LiDAR system 1 a polarization parameter which describes the polarization difference. It is thus stored in which way the polarization of the scanning beam 2 has been changed at each of the points 41 to 45 located on the object 40.
  • the polarization parameter is in this first embodiment, a digital value, which is provided by the evaluation unit 32.
  • a synchronization of a transmission of the scanning beam 2 by the beam source 22 is preferably carried out, wherein the times of the emission of the scanning beam
  • the beam source is driven, for example based on output values of the position sensor of the mirror 23, so that the scanning beam 2 during a transmission pulse only a first thickness region or only one
  • FIG. 1 shows only a single object 40 in the vicinity of the LiDAR system 1.
  • the scanning beam 2 is reflected at a plurality of different objects and is reflected back to the receiving unit 30 of the LiDAR system 1.
  • a so-called point cloud is detected by the LiDAR system 1, which describes a position of a plurality of points in the vicinity of the LiDAR system 1 relative to the LiDAR system 1.
  • Each of the points in this point cloud is assigned a polarization parameter which describes how the polarization of the scanning beam 2 has changed during the reflection of the scanning beam 2 at the respective point.
  • Points are grouped which have a similar polarization parameter. Thus, for example, those points are grouped which lie next to one another and whose polarization parameters deviate from one another less than a predetermined threshold value. There is thus a grouping based on associated polarization parameters of the points. For such points, which are grouped in a common group, it will be assumed that they belong to a common object. Based on the polarization parameter and thus based on the
  • FIG. 2 shows an upper diagram 100 and a lower diagram 101.
  • a polarization of the reflected transmission beam 2 is shown in the upper diagram 100 and the lower diagram 101.
  • the Y-axis represents an intensity of the scanning beam 2 for different polarization angles, which are imaged over an x-axis.
  • a polarization of the scanning beam 2 is not changed.
  • Diagram 100 illustrated first curve 102 thus forms a polarization of the scanning beam 2 at the transmitting unit 20 and at the same time at the receiving unit 30 from. However, it is understood that an amplitude of the signal shown at the receiving unit 30 is lower than at the transmitting unit 20. This applies in a similar manner for a second curve 103, which is also shown in the upper diagram 100.
  • the first curve 102 and the second curve 103 differ in that a different reflection angle was present in the reflection of the scanning beam 2 on the indicator. It can be seen that the polarization of the reflected scanning beam 2 is not dependent on this angle.
  • a third curve 104 shown in the first diagram 100 thus depicts a polarization of the scanning beam 2 at the transmitting unit 2. This applies correspondingly to a fourth curve 105, which is also shown in the lower diagram 101.
  • Curve 104 and the fourth curve 105 differ in that a different reflection angle in the reflection of the scanning beam 2 at the Road sign existed. It can be seen that the polarization of the reflected scanning beam 2 has been changed in both cases.
  • a plurality of data records are stored in the evaluation unit 32 in which an object property is assigned to a polarization difference, that is to say a difference between the polarization defined by the transmitting unit 20 and the polarization detected by the receiving unit (30).
  • a polarization difference that is to say a difference between the polarization defined by the transmitting unit 20 and the polarization detected by the receiving unit (30).
  • detected polarization differences are compared with the polarization differences stored in the data sets and a data set is selected which contains this
  • Polarization difference includes. The associated with this record
  • the evaluation unit 32 is further adapted to the
  • the scanning beam 2 alternately has one in the detection of the first to fifth points 41 to 45
  • each such point of the object 40 side by side which were scanned with different polarization of the scanning beam 2. Since the adjacent points are close to each other, they can be considered to belong to a common object 40. For example, the first point 41 and the second point 42 will be grouped together at a point for which a single point 41
  • Polarization parameter is determined. This results from the Polarization difference of the first point 41 and the
  • the polarization parameter can also be a two-dimensional value, for example a vector.
  • information regarding a polarization difference for the region of the first point 41 and the second point 42 is detected, whereby reflection properties with respect to different polarization directions for this common region are detected. In this way, a surface property of the object 40 can be described particularly accurately by the polarization parameter.
  • FIG. 3 shows the polarization device 21 according to a second
  • the polarization device 21 comprises a movable element 25, which is traversed by the scanning beam 2.
  • the movable element 25 is a rotating polarization filter 24, which rotates about an axis 26. It is thus achieved that a
  • Polarization of the scanning beam 2 changes continuously.
  • FIG. 4 shows a polarization device 21 according to a third
  • the polarization device 21 comprises a Pockels cell 27.
  • a first contact 27 and a second contact 27 are about a first contact 27 and a second contact 27.
  • a control voltage is applied to the Pockels cell 29.
  • the scanning beam 2 passes through the Pockels cell 29 and its polarization is changed in accordance with the voltage applied between the first contact 27 and the second contact 28.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LiDAR-System (1), umfassend eine Sendeeinheit (20), welche eine Polarisationsvorrichtung (21) umfasst, wobei die Polarisationsvorrichtung (21) dazu eingerichtet ist, eine Polarisation eines Scanstrahls (2) festzulegen, eine Empfangseinheit (30), welche dazu eingerichtet ist, den Scanstrahl (2) zu empfangen, nachdem dieser an einem Punkt (41) in einer Umgebung des LiDAR-System (1) reflektiert wurde, wobei die Empfangseinheit (30) eine Polarisationserkennungsvorrichtung (31) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Polarisation des reflektierten Scanstrahls (2) zu erkennen, und eine Auswertungseinheit (32), welche dazu eingerichtet ist, einen Polarisationsunterschied basierend auf einem Unterschied zwischen der durch die Sendeeinheit (20) festgelegten Polarisation und der von der Empfangseinheit (30) erkannten Polarisation zu ermitteln.

Description

Beschreibung
Titel
LiDAR-System und Verfahren zum Betreiben eines LiDAR-Systems Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LiDAR-System und ein Verfahren zum Betreiben eines LiDAR-Systems. Aktuelle LiDAR-Systeme im automobilen Umfeld führen keine Materialerkennung durch und lassen damit keine Rückschlüsse auf Oberflächenbeschaffenheiten von Objekten zu, welche von dem LiDAR-System erfasst werden.
Eine Untersuchung einer Oberflächenbeschaffenheit von Objekten als
Zusatzinformation zur Objekterkennung selbst konnte bislang nicht zuverlässig erreicht werden. Informationen über die Oberflächenbeschaffenheit von Objekten wären jedoch hilfreich, um eine erweiterte Objekterkennung zu ermöglichen und/oder eine Plausibilisierung von Objekten durchzuführen. Die DE102013219344A1 offenbart dazu ein LiDAR-System, mit einem polarisationsmodulierten Scanstrahl.
Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße LiDAR-System umfasst eine Sendeeinheit, welche eine
Polarisationsvorrichtung umfasst, wobei die Polarisationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Polarisation eines Scanstrahls festzulegen, eine
Empfangseinheit, welche dazu eingerichtet ist, den Scanstrahl zu empfangen, nachdem dieser an einem Punkt in einer Umgebung des LiDAR-Systems reflektiert wurde, wobei die Empfangseinheit eine
Polarisationserkennungsvorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Polarisation des reflektierten Scanstrahls zu erkennen, und eine Auswertungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, einen Polarisationsunterschied basierend auf einem Unterschied zwischen der durch die Sendeeinheit festgelegten Polarisation und der von der Empfangseinheit erkannten
Polarisation zu ermitteln.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines LiDAR-Systems umfasst ein Festlegen einer Polarisation eines Scanstrahls des LiDAR-Systems, ein Empfangen des Scanstrahls, nachdem dieser an einem Punkt in einer
Umgebung des LiDAR-Systems reflektiert wurde, ein Erkennen einer Polarisation des reflektierenden Scanstrahls, und ein Ermitteln eines
Polarisationsunterschiedes basierend auf einem Unterschied zwischen der festgelegten Polarisation des Scanstrahls und der erkannten Polarisation des Scanstrahls, welche der Scanstrahl aufweist, nachdem dieser an einem Punkt in der Umgebung des LiDAR-Systems reflektiert wurde.
Die Polarisationsvorrichtung ist somit eine Vorrichtung, welche eine Polarisation eines Scanstrahls so beeinflusst, dass die Polarisation des Scanstrahls auf einen bestimmten Zustand festgelegt wird, welcher bekannt ist. Die
Polarisationsvorrichtung wird dazu entweder von dem Scanstrahl durchlaufen oder erzeugt den Scanstrahl. Die Polarisationserkennungsvorrichtung ist eine
Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Polarisation des reflektierten Scanstrahls zu erkennen. Das bedeutet, dass die
Polarisationserkennungsvorrichtung dazu geeignet ist, den Scanstrahl zu empfangen, wenn dieser aus der Umgebung des LiDAR-Systems
zurückgeworfen wird, um dann die Polarisation des Scanstrahls zu ermitteln. Die
Polarisationserkennungsvorrichtung gibt somit einen Wert aus, welcher die Polarisation des reflektierten Scanstrahls beschreibt. Die Auswertungseinheit ist bevorzugt eine analoge oder digitale Elektronik. Diese ermittelt einen
Unterschied zwischen der durch die Sendeeinheit festgelegten Polarisation und der von der Empfangseinheit erkannten Polarisation. Dies bedeutet mit anderen
Worten, dass der Polarisationsunterschied eine Veränderung der Polarisation des Scanstrahls beschreibt, welchen der Scanstrahl durch seine Reflexion an dem Punkt in der Umgebung des LiDAR-Systems erfährt.
Es wird somit durch das LiDAR-System ein zusätzlicher Parameter erfasst, welcher ein Objekt beschreibt, welches den Punkt in der Umgebung des LiDAR- Systems an dem der Scanstrahl reflektiert wurde beschreibt. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugt ist die Auswertungseinheit ferner dazu eingerichtet, basierend auf dem Polarisationsunterschied eine Oberflächeneigenschaft zu ermitteln. Eine
Oberflächeneigenschaft ist dabei jeglicher Parameter, der eine Oberfläche des Objektes charakterisiert, an dem der Scanstrahl in der Umgebung des LiDAR- Systems reflektiert wurde. So ist eine Oberflächeneigenschaft beispielsweise eine Oberflächenbeschaffenheit. Auf diese Weise ist es unter Anderem möglich, ein Material zu erkennen, aus welchem ein Objekt geformt ist, welches den Punkt umfasst, an dem der Scanstrahl reflektiert wurde.
Weiter bevorzugt legt die Sendeeinheit die Polarisation des Scanstrahls in zeitlicher Abfolge auf eine erste Polarisation und auf eine zweite Polarisation fest. Das bedeutet, dass die Polarisationsvorrichtung die Polarisation des Scanstrahls variiert. Auf diese Weise können zusätzliche Informationen über die
Oberflächeneigenschaft gewonnen werden, da ein Einfluss des Objekts, an welchem der Scanstrahl in der Umgebung des LiDAR-systems reflektiert wird, auf unterschiedliche Polarisierungen erfasst werden kann.
Bevorzugt ist die Auswertungseinheit ferner dazu eingerichtet, dem Punkt in der Umgebung des LiDAR-Systems, an welchem der Scanstrahl reflektiert wurde, einen Polarisationsparameter zuzuordnen, der den Polarisationsunterschied beschreibt. In typischer Weise wird durch ein LiDAR-System eine sogenannte Punktewolke erfasst, welche eine Lage von Reflexionspunkten und somit Objekten in der Umgebung des LiDAR-Systems beschreibt. Das bedeutet, dass eine Vielzahl von Punkten erfasst wird, welche die Umgebung des LiDAR- Systems beschreiben. Jeder Punkt ist dabei durch seine Position definiert. Eine solche Definition erfolgt beispielsweise in einem Koordinatensystem. Jedem dieser Punkte wird neben seiner Position ein Polarisationsparameter zugeordnet. Durch diesen zusätzlichen Parameter wird es beispielsweise ermöglicht, einzelne Objekte aus der Umgebung des LiDAR-Systems zu identifizieren.
Die Auswertungseinheit ist bevorzugt dazu eingerichtet, den
Polarisationsparameter basierend auf dem Polarisationsunterschieden zweier nebeneinanderliegender Punkte aus der Umgebung des LiDAR-Systems zu ermitteln. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die nebeneinanderliegenden Punkte in zeitlicher Abfolge erfasst wurden, wobei ein erster Punkt mittels einer festgelegten ersten Polarisation und ein zweiter Punkt mittels einer festgelegten zweiten Polarisation gescannt wurde. Das bedeutet also, dass die Polarisationsvorrichtung beim Scannen des ersten Punktes und beim Scannend des zweiten Punktes eine unterschiedliche Polarisation des
Scanstrahls festgelegt hat. Da davon ausgegangen werden kann, dass nebeneinanderliegende Punkte mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem gemeinsamen Objekt gehören, kann somit eine zusätzliche Information gewonnen werden, welche eine Oberflächeneigenschaft des Objektes besonders gut beschreibt.
Weiter bevorzugt umfasst die Polarisationsvorrichtung einen Polarisationsfilter, eine Pockels-Zelle oder ein Lambda-Viertel-Plättchen, um die Polarisation des Scanstrahls festzulegen. Die Polarisationsvorrichtung kann somit besonders kostengünstig und robust gestaltet werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Polarisationsvorrichtung ein bewegliches Element umfasst, welches von dem Scanstrahl durchlaufen wird, wobei das bewegliche Element gegenüber dem Scanstrahl bewegt wird, um die Polarisation des Scanstrahls festzulegen. So ist es besonders vorteilhaft, wenn ein
Polarisationsfilter von dem Scanstrahl durchlaufen wird und der Polarisationsfilter dabei rotiert. Durch ein bewegliches Element kann mittels der Bewegung in einfacher Weise die Polarisation des Scanstrahls festgelegt werden. Dabei ist es insbesondere möglich, eine Vielzahl möglicher Polarisationen auszuwählen und somit festzulegen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Polarisationsvorrichtung ein Bauelement ist, welches eine wechselnde Dicke aufweist, wobei ein Bereich mit einer ersten Dicke und ein Bereich mit einer zweiten Dicke nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist die Polarisationsvorrichtung bevorzugt so angeordnet, dass der
Scanstrahl bei einem Scanvorgang des LiDAR-Systems über die
Polarisationsvorrichtung schwenkt. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass die Polarisation des Scanstrahls auf unterschiedliche Werte festgelegt wird, ohne dass eine mechanische Bewegung in der Polarisationsvorrichtung notwendig ist.
Es ist vorteilhaft, wenn die Polarisationsvorrichtung ein Bauelement ist, welches unterschiedliche Beschichtungen aufweist, wobei neben einem Bereich mit einer ersten Beschichtung ein Bereich mit einer zweiten Beschichtung oder ein unbeschichteter Bereich angeordnet ist. Die Beschichtung ist dabei eine solche Beschichtung, welche eine Polarisation des Scanstrahls beeinflusst. Die
Polarisationsvorrichtung ist dabei bevorzugt so angeordnet, dass der Scanstrahl bei einem Scanvorgang des LiDAR-Systems über die Polarisationsvorrichtung bewegt wird. Auf diese Weise kann eine veränderliche Polarisation des
Scanstrahls geschaffen werden, ohne dass eine mechanische Bewegung der Polarisationsvorrichtung notwendig ist. Zudem wird es ermöglicht, dass in zeitlicher Abfolge die Polarisation des Scanstrahls auf eine erste Polarisation und auf eine zweite Polarisation festgelegt wird. Auch kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass für nebeneinanderliegende Punkte aus der
Umgebung des LiDAR-Systems eine unterschiedliche Polarisation des
Scanstrahls festgelegt wird, dass der Scanstrahl also die erste Polarisation aufweist, wenn auf einen der nebeneinanderliegende Punkte trifft und der Scanstrahl also die zweite Polarisation aufweist, wenn auf den anderen der nebeneinanderliegende Punkte trifft. Da der Scanstrahl in aktuellen LiDAR- Systemen ohnehin zumeist für den Scanvorgang geschwenkt wird, was insbesondere mittels eines rotierenden oder oszillierenden Spiegels erreicht wird, ist somit eine besonders einfache Implementierung der Polarisationsvorrichtung möglich.
Es ist vorteilhaft, wenn die Polarisationserkennungsvorrichtung einen
polarisierenden Strahlteiler umfasst. Auf diese Weise kann die Polarisation des Scanstrahls besonders einfach erkannt werden. Insbesondere wird dabei der reflektierte Scanstrahl in einen ersten Anteil und in einen zweiten Anteil getrennt, wobei die beiden Anteile jeweils Anteile mit einer vorgegebenen Polarisation sind, wobei die Polarisationen der beiden Anteile bevorzugt orthogonal zueinander sind. Es ist somit ausreichend, eine Signalstärke der beiden Anteile zu messen, um auf die Polarisation des reflektierten Scanstrahls zu schließen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Auswertungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Gruppierung von in der Umgebung des LiDAR-Systems erfassten Punkten basierend auf dem den Punkten zugehörigen Polarisationsparametern durchzuführen. So ist es beispielsweise möglich, Punkte mit
Polarisationsparametern in einem ähnlichen Wertebereich zusammenzufassen.
Es wird dadurch ermöglicht, Bereiche mit gleichen Oberflächeneigenschaften zu definieren, woraus sich auf eine Zugehörigkeit zu einem bestimmten Objekt schließen lässt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines LiDAR-Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 eine beispielhafte Darstellung einer Polarisation des
reflektierten Scanstrahls, wenn dieser an unterschiedlichen Objekten reflektiert wurde,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Polarisationsvorrichtung mit einem beweglichen Element, und
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Polarisationsvorrichtung mit einer Pockels-Zelle.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes LiDAR-System 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das LiDAR-System 1 umfasst eine
Sendeeinheit 20, eine Empfangseinheit 30. Die Empfangseinheit 30 umfasst dabei eine Auswertungseinheit 32.
Die Sendeeinheit 20 umfasst eine Strahlquelle 22, welche einen Scanstrahl 20 erzeugt. Die Strahlquelle 22 ist ein Laser. Entsprechend ist der Scanstrahl 2 ein Laserstrahl.
Die Sendeeinheit 20 umfasst ferner einen Spiegel 23. Der Spiegel 23 ist ein oszillierender Mikrospiegel. Die Strahlquelle 22 ist derart ausgerichtet, dass der Scanstrahl 2 auf den Spiegel 23 fällt. Da der Spiegel 23 oszilliert, wird der Scanstrahl 2 in unterschiedliche Richtungen abgelenkt. Der Scanstrahl 2 wird somit bewegt und scannt ein Umfeld des LiDAR-Systems 1 , sobald dieser aus dem LiDAR-System 1 austritt.
Die Sendeeinheit 20 umfasst ferner eine Polarisationsvorrichtung 21 . Die Polarisationsvorrichtung 21 ist dazu eingerichtet, eine Polarisation des
Scanstrahls 2 festzulegen. Die Polarisationsvorrichtung 21 ist in dieser ersten Ausführungsform ein Bauelement, welches eine wechselnde Dicke aufweist, wobei ein Bereich mit einer ersten Dicke und ein Bereich mit einer zweiten Dicke nebeneinander angeordnet sind. Dazu ist die Polarisationsvorrichtung 21 als eine Scheibe ausgeführt, welche parallel zueinander verlaufende Bereiche mit unterschiedlicher Dicke aufweist. Dies ist auch in Figur 1 ersichtlich.
Die Dicke ist dabei ein Abstand zwischen zwei Oberflächen einer
scheibenförmigen Polarisationsvorrichtung 21 , welche gegenüberliegende Seiten der scheibenförmigen Polarisationsvorrichtung 21 sind. Die unterschiedliche
Dicke wird beispielsweise dadurch erreicht, dass mehrere Lamda-Viertel- Plättchen mit einem zwischenliegenden Abstand auf einer Oberfläche einer Scheibe oder Platte konstanter Dicke angeordnet werden. So schließt jeweils ein dünner Bereich an einen dicken Bereich der Polarisationsvorrichtung 21 an. Die in Figur 1 gezeigte Polarisationsvorrichtung 21 weist drei dünne Bereiche und vier dicke Bereiche auf. Es ist somit jeweils wechselweise ein Bereich erster Dicke und ein Bereich zweiter Dicke nebeneinander angeordnet. Die
Polarisationsvorrichtung 21 ist gegenüber dem Scanstrahl 2 derart ausgerichtet, dass dieser bei einem Scanvorgang abwechselnd einen Bereich erster Dicke und einen Bereich zweiter Dicke durchläuft.
Durch die Bereiche unterschiedlicher Dicke kommt es zu einer unterschiedlichen Polarisationsänderung des Scanstrahls 2 in den Bereichen erster Dicke gegenüber den Bereichen zweiter Dicke. Da die Strahlquelle 22 ein Laser ist, wird von dieser polarisiertes Licht abgegeben. Dieses gleichmäßig polarisierte
Licht wird somit abhängig von einer Stelle, an dem der Scanstrahl die
plattenförmige Polarisationsvorrichtung 21 durchläuft, unterschiedlich polarisiert. Dies ist indirekt abhängig von einer Stellung des Spiegels 23.
Ist die Strahlquelle 22 kein Laser oder gibt aus einem beliebigen Grund kein polarisiertes Licht ab, so ist es ferner vorteilhaft, wenn zwischen der
Strahlquelle 22 und der Polarisationsvorrichtung 21 ein Polarisationsfilter 24 angeordnet ist, welcher eine gleichmäßige Polarisierung des Scanstrahls 2 ermöglicht, bevor dieser in die Polarisationsvorrichtung 21 eintritt.
Alternativ zu den Bereichen erster Dicke und den Bereichen zweiter Dicke können auch Bereiche mit einer ersten Beschichtung und Bereiche mit einer zweiten Beschichtung auf der plattenförmigen Polarisationsvorrichtung 21 angeordnet sein. Dabei ist die Beschichtung so gewählt, dass diese die
Polarisierung des Scanstrahls 2 verändert. Dabei ist es ebenfalls möglich, dass die unterschiedlichen Beschichtungen auf einer Oberfläche einer
Polarisationsvorrichtung 21 aufgebracht sind, welche ebenfalls Bereiche erster
Dicke und Bereiche zweiter Dicke aufweist. So konnte beispielsweise die in Figur 1 dargestellte Polarisationsvorrichtung 21 derart ausgeführt sein, dass die Bereiche mit großer Dicke eine Beschichtung aufweisen und die Bereiche mit geringer Dicke eine andere Beschichtung oder keine Beschichtung aufweisen.
Der der Scanstrahl 2 schwenkt aufgrund einer Bewegung des Spiegels 23 über die Polarisationsvorrichtung 21 . Somit trifft dieser wechselweise auf Bereiche, welche die Polarisation des Scanstrahls 2 unterschiedlich verändern. Es wird somit erreicht, dass die Sendeeinheit 20 die Polarisation des Scanstrahls 2 in zeitlicher Abfolge abwechselnd auf eine erste Polarisation und dann auf eine zweite Polarisation festlegt. So wird die Polarisation des Scanstrahls 2 beispielsweise in den dicken Bereichen auf eine erste Polarisation festgelegt und in den dünnen Bereichen der Polarisationsvorrichtung 21 auf eine zweite
Polarisation festgelegt.
In Figur 1 wird der Scanstrahl 2 von einem Objekt 40 in der Umgebung des LiDAR-Systems 1 reflektiert und zu dem LiDAR-Systems 1 zurückgeworfen. Der reflektierte Scanstrahl 2 wird von der Empfangseinheit 30 des LiDAR-Systems 1 empfangen. Dabei wird der reflektierte Scanstrahl 2 von einer Linse 33 auf einen polarisierenden Strahlteiler 34 fokussiert. Durch den polarisierenden
Strahlteiler 34 wird der Scanstrahl 2 in einen ersten Anteil 3 und in einen zweiten Anteil 4 aufgeteilt. Dabei weist der erste Anteil 3 und der zweite Anteil 4 eine jeweils unterschiedliche Polarisierung auf. Der erste Anteil 3 wird auf einen ersten Sensor 35 gelenkt. Der zweite Anteil 4 wird auf einen zweiten Sensor 36 gelenkt. Der erste Sensor 36 und der zweite Sensor 35 messen eine
Signalstärke des jeweiligen Anteils des Scanstrahls 2. Aus einem Verhältnis der Signalstärken, welche durch die beiden Sensoren 35, 36 gemessen werden, kann die Polarisation des reflektierten Scanstrahls 2 erkannt werden. Die beiden Sensoren 35, 36 bilden zusammen mit dem polarisierenden Strahlteiler 34 eine Polarisationserkennungsvorrichtung 31 .
Die Ausgangswerte der beiden Sensoren 35, 36 werden an die
Auswertungseinheit 32 übertragen, welcher somit die Polarisation des reflektierten Scanstrahls 2 bekannt ist. Ferner wird der Auswertungseinheit 32 eine aktuelle Stellung des Spiegels 23 bereitgestellt, welche beispielsweise mittels eines Positionssensors erfasst wird. Die Polarisation des Scanstrahls 2, auf weiche dieser mittels der Polarisationsvorrichtung 21 festgelegt wurde, ist abhängig von der Stellung des Spiegels 23. Somit kann die Auswertungseinheit 32 basierend auf der Stellung des Spiegels 23 die Polarisation des Scanstrahls 2 ermitteln, wenn dieser von dem LiDAR-System 1 ausgesandt wird. Gleichzeitig stellt die Auswertungseinheit 32 basierend auf Ausgangssignalen der Sensoren 35, 36 die Polarisation des reflektierten Scanstrahls fest. Die Auswertungseinheit 32 ermittelt einen Unterschied zwischen der durch die Sendeeinheit 20 festgelegten Polarisation und der von der Empfangseinheit 30 erkannten Polarisation. Der Auswertungseinheit 32 errechnet somit, in welcher Weise die Polarisation des Scanstrahls 2 durch eine Reflexion an dem Objekt 40 verändert wurde. Da das Objekt 40 von dem LiDAR-System 1 punktweise abgetastet wird, errechnet die Auswertungseinheit 32 bei einem Schwenk des Scanstrahls 2 über das Objekt 40 für jeden Punkt des Objektes 40, an dem der Scanstrahl 2 reflektiert wurde, ein Unterschied zwischen der durch die Sendeeinheit 20 festgelegten Polarisation und der von der Empfangseinheit 30 erkannten Polarisation.
In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel wurde der Scanstrahl 2 an einem ersten Punkt 41 , einem zweiten Punkt 42, einem dritten Punkt 43, einem vierten Punkt 44 und einem fünften Punkt 45 an dem Objekt 40 reflektiert. Der Abstand zwischen den Punkten 31 - 45 ergibt sich dabei aus einer Arbeitsfrequenz der
Empfangseinheit 30.
Das LiDAR-System 1 ist dazu geeignet, eine Time-Of-Flight-Messung auszuführen, um einen Abstand des ersten bis fünften Punktes 41 bis 45 zu dem LiDAR-System 1 zu ermitteln und ferner eine Richtung zu ermitteln, in welcher der erste bis fünfte Punkt 41 bis 45 des Objektes 40 gegenüber dem LiDAR- System 1 angeordnet ist. Mit anderen Worten wird somit eine Position des ersten bis fünften Punktes 41 bis 45 gegenüber dem LiDAR-System 1 ermittelt. Die Auswertungseinheit 32 ist dazu eingerichtet, jedem der Punkte 41 bis 45 aus der Umgebung des LiDAR-Systems 1 einen Polarisationsparameter zuzuordnen, der den Polarisationsunterschied beschreibt. Es wird somit gespeichert, in welcher Weise die Polarisation des Scanstrahls 2 an jedem der auf dem Objekt 40 befindlichen Punkte 41 bis 45 verändert wurde. Der Polarisationsparameter ist dabei in dieser ersten Ausführungsform ein digitaler Wert, welcher durch die Auswertungseinheit 32 bereitgestellt wird. Bevorzugt erfolgt für die Time-Of- Flight-Messung eine Synchronisierung eines Aussendens des Scanstrahls 2 durch die Strahlquelle 22, wobei die Zeitpunkte des Aussendens des Scanstrahls
2 so festgelegt werden, dass der Scanstrahl 2 jeweils so abgegeben wird, dass dieser für die Zeitdauer des Aussendens eine konstante Polarisierung aufweist. Dazu wird die Strahlquelle beispielsweise basierend auf Ausgangswerten des Positionssensors des Spiegels 23 angesteuert, so dass der Scanstrahl 2 während eines Sendeimpulses nur einen Bereich erster Dicke oder nur einen
Bereich zweiter Dicke der Polarisationsvorrichtung 21 durchläuft.
In Figur 1 ist lediglich ein einziges Objekt 40 in der Umgebung des LiDAR- Systems 1 dargestellt. In der Praxis ergibt sich, dass der Scanstrahl 2 an einer Vielzahl unterschiedlicher Objekte reflektiert wird und zu der Empfangseinheit 30 des LiDAR-Systems 1 zurückgeworfen wird. Es ergibt sich, dass durch das LiDAR-System 1 eine sogenannte Punktewolke erfasst wird, welche eine Position einer Vielzahl von Punkten in der Umgebung des LiDAR-Systems 1 gegenüber dem LiDAR-System 1 beschreibt. Jedem der Punkte in dieser Punktewolke wird ein Polarisationsparameter zugeordnet, welcher beschreibt, wie sich die Polarisation des Scanstrahls 2 bei der Reflexion des Scanstrahls 2 an dem jeweiligen Punkt verändert hat.
Bei einer weiteren Auswertung dieser Punktewolke erfolgt eine Gruppierung von Punkten der Punktewolke. Dabei werden durch die Auswertungseinheit solche
Punkte gruppiert, welche einen ähnlichen Polarisationsparameter aufweisen. So werden beispielsweise solche Punkte gruppiert, welche nebeneinanderliegen und deren Polarisationsparameter weniger als ein vorgegebener Schwellenwert voneinander abweichen. Es erfolgt somit eine Gruppierung basierend auf zugehörigen Polarisationsparametern der Punkte. Für solche Punkte, welche in einer gemeinsamen Gruppe gruppiert wurden, wird davon ausgegangen werden, dass diese zu einem gemeinsamen Objekt gehören. Basierend auf dem Polarisationsparameter und somit basierend auf dem
Polarisationsunterschied werden durch die Auswertungseinheit 32
Oberflächeneigenschaften ermittelt, welche das Objekt 40 beschreiben, an dem der Scanstrahl 2 reflektiert wurde. Es wird dazu auf Figur 2 verwiesen.
Figur 2 zeigt ein oberes Diagramm 100 und ein unteres Diagramm 101 . In dem oberen Diagramm 100 und dem unteren Diagramm 101 ist eine Polarisierung des reflektierten Sendestrahls 2 dargestellt. Dabei stellt die Y-Achse eine Intensität des Scanstrahls 2 für unterschiedliche Polarisationswinkel dar, welche über eine x-Achse abgebildet werden.
In dem oberen Diagramm 100 ist einen Polarisierung des reflektierten
Sendestrahls 2 dargestellt, wenn dieser an einem Kennzeichen eines Fahrzeugs reflektiert wurde. Bei der Reflexion des Scanstrahles 2 an dem Kennzeichen wird eine Polarisation des Scanstrahls 2 nicht verändert. Eine in dem ersten
Diagramm 100 dargestellte erste Kurve 102 bildet somit eine Polarisierung des Scanstrahls 2 an der Sendeeinheit 20 und zugleich an der Empfangseinheit 30 ab. Es versteht sich jedoch, dass eine Amplitude des dargestellten Signals an der Empfangseinheit 30 geringer ist als an der Sendeeinheit 20. Dies gilt in entsprechender Weise für eine zweite Kurve 103, welche ebenfalls in dem oberen Diagramm 100 dargestellt ist. Die erste Kurve 102 und die zweite Kurve 103 unterscheiden sich darin, dass ein unterschiedlicher Reflektionswinkel bei der Reflektion des Scanstrahls 2 an dem Kennzeichen vorlag. Es ist ersichtlich, dass die Polarisierung des reflektierten Scanstrahls 2 nicht von diesem Winkel abhängig ist.
In dem unteren Diagramm 101 ist einen Polarisierung des reflektierten
Sendestrahls 2 dargestellt, wenn dieser an einem Kennzeichen einem
Verkersschild reflektiert wurde. Bei der Reflexion des Scanstrahles 2 an dem Kennzeichen wird eine Polarisation des Scanstrahls 2 verändert. Dabei wies der
Scanstrahl 2 an der Sendeeinheit 20 dieselbe Polarisierung auf, wie diese auch durch das obere Diagramm 100 dargestellt ist. Eine in dem ersten Diagramm 100 dargestellte dritte Kurve 104 bildet somit eine Polarisierung des Scanstrahls 2 an der Sendeeinheit 2 ab. Dies gilt in entsprechender Weise für eine vierte Kurve 105, welche ebenfalls in dem unteren Diagramm 101 dargestellt ist. Die dritte
Kurve 104 und die vierte Kurve 105 unterscheiden sich darin, dass ein unterschiedlicher Reflektionswinkel bei der Reflektion des Scanstrahls 2 an dem Verkehrsschild vorlag. Es ist ersichtlich, dass die Polarisierung des reflektierten Scanstrahls 2 in beiden Fällen verändert wurde.
Im Falle des unteren Diagramms 101 ist ersichtlich, dass es zu einer
Polarisationsverschiebung gekommen ist. So liegt ein Polarisationsmaximum
106, 107 in dem unteren Diagramm 101 an einer unterschiedlichen Stelle der X- Achse, als dies in dem oberen Diagramm 100 der Fall ist. Diese Verschiebung ist für die erste Kurve 102 durch einen ersten Pfeil 108 dargestellt und für die zweite Kurve 103 durch einen zweiten Pfeil 109 dargestellt.
Es ist somit ersichtlich, dass basierend auf der Polarisierung des reflektierten Scanstrahls 2 erkannt werden kann, ob das reflektierende Objekt ein
Kennzeichen, wie im Falle des oberen Diagramms 100, oder ein Verkehrsschild, wie im Falle des unteren Diagramms 101 , ist.
Um die Objekteigenschaft zu ermitteln, sind in der Auswertungseinheit 32 eine Vielzahl von Datensätzen hinterlegt, in denen einem Polarisierungsunterschied, also einem Unterschied zwischen der durch die Sendeeinheit 20 festgelegten Polarisation und der von der Empfangseinheit (30) erkannten Polarisation, eine Objekteigenschaft zugeordnet ist. Aktuell erfasste Polarisierungsunterschiede werden mit den in den Datensätzen hinterlegt Polarisierungsunterschieden verglichen und ein Datensatz wird ausgewählt, welcher diesen
Polarisierungsunterschied umfasst. Die diesem Datensatz zugehörige
Objekteigenschaft wird bereitgestellt.
Die Auswertungseinheit 32 ist ferner dazu eingerichtet, den
Polarisationsparameter basierend auf den Polarisationsunterschieden zweier nebeneinanderliegender Punkte 41 , 42 aus der Umgebung des LiDAR-Systems 1 zu ermitteln. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist der Scanstrahl 2 bei dem Erfassen des ersten bis fünften Punktes 41 bis 45 abwechselnd eine
unterschiedliche Polarisation auf. Es liegen jeweils solche Punkte des Objektes 40 nebeneinander, welche mit unterschiedlicher Polarisation des Scanstrahls 2 gescannt wurden. Da die benachbarten Punkte nahe aneinander liegen, kann davon ausgegangen werden, dass diese zu einem gemeinsamen Objekt 40 gehören. So wird beispielsweise der erste Punkt 41 und der zweite Punkt 42 zu einem Punkt zusammengefasst werden, für welchen ein einziger
Polarisationsparameter bestimmt wird. Dieser ergibt sich aus dem Polarisationsunterschied des ersten Punktes 41 und dem
Polarisationsunterschied des zweiten Punktes 42. Der Polarisationsparameter kann dabei auch ein zweidimensionaler Wert, beispielsweise ein Vektor sein. Es werden somit Informationen bezüglich eines Polarisierungsunterschiedes für den Bereich des ersten Punktes 41 und des zweiten Punktes 42 erfasst, wobei Reflexionseigenschaften bezüglich unterschiedlicher Polarisationsrichtungen für diesen gemeinsamen Bereich erfasst werden. Auf diese Weise kann durch den Polarisationsparameter eine Oberflächeneigenschaft des Objektes 40 besonders genau beschrieben werden.
Figur 3 zeigt die Polarisationsvorrichtung 21 gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung. Dabei umfasst die Polarisationsvorrichtung 21 ein bewegliches Element 25, welches von dem Scanstrahl 2 durchlaufen wird. Das bewegliche Element 25 ist dabei ein rotierender Polarisationsfilter 24, welcher um eine Achse 26 rotiert. Es wird somit erreicht, dass sich eine
Polarisation des Scanstrahles 2 kontinuierlich ändert.
Figur 4 zeigt eine Polarisationsvorrichtung 21 gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung. Dabei umfasst die Polarisationsvorrichtung 21 eine Pockels-Zelle 27. Über einen ersten Kontakt 27 und einen zweiten
Kontakt 28 wird eine Steuerspannung an die Pockels-Zelle 29 angelegt. Der Scanstrahl 2 durchläuft die Pockels-Zelle 29 und dessen Polarisation wird gemäß der zwischen dem ersten Kontakt 27 und dem zweiten Kontakt 28 angelegten Spannung verändert.
Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der Figuren 1 bis 4 verwiesen.

Claims

Ansprüche
1 . LiDAR-System (1 ), umfassend:
eine Sendeeinheit (20), welche eine Polarisationsvorrichtung (21 ) umfasst, wobei die Polarisationsvorrichtung (21 ) dazu eingerichtet ist, eine Polarisation eines Scanstrahls (2) festzulegen,
eine Empfangseinheit (30), welche dazu eingerichtet ist, den
Scanstrahl (2) zu empfangen, nachdem dieser an einem Punkt (41 ) in einer Umgebung des LiDAR-System (1 ) reflektiert wurde, wobei die Empfangseinheit (30) eine
Polarisationserkennungsvorrichtung (31 ) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Polarisation des reflektierten Scanstrahls (2) zu erkennen, und
eine Auswertungseinheit (32), welche dazu eingerichtet ist, einen Polarisationsunterschied basierend auf einem Unterschied zwischen der durch die Sendeeinheit (20) festgelegten Polarisation und der von der Empfangseinheit (30) erkannten Polarisation zu ermitteln.
2. LiDAR-System (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit dazu eingerichtet ist, basierend auf dem
Polarisationsunterschied eine Oberflächeneigenschaft zu ermitteln.
3. LiDAR-System (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (20) die Polarisation des
Scanstrahls (2) in zeitlicher Abfolge auf eine erste Polarisation und auf eine zweite Polarisation festlegt.
4. LiDAR-System (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (32) dazu eingerichtet ist, dem Punkt (41 ) in der Umgebung des LiDAR-Systems (1 ), an welchem der Scanstrahl (2) reflektiert wurde, einen Polarisationsparameter zuzuordnen, der den Polarisationsunterschied beschreibt. LiDAR-System (1 ) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (32) dazu eingerichtet ist, den Polarisationsparameter basierend auf den Polarisierungsunterschieden zweier
nebeneinanderliegender Punkte (41 , 42) aus der Umgebung des LiDAR- Systems (1 ) zu ermitteln.
LiDAR-System (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsvorrichtung (21 ) einen
Polarisationsfilter (24), eine Pockels-Zelle (27) oder ein Lambda-Viertel- Plättchen umfasst, um die Polarisation des Scanstrahls (2) festzulegen.
LiDAR-System (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsvorrichtung (21 ) ein bewegliches Element (25) umfasst, welches von dem Scanstrahl (2) durchlaufen wird, wobei das bewegliche Element (25) gegenüber dem Scanstrahl (2) bewegt wird, um die Polarisation des Scanstrahls (2) festzulegen.
LiDAR-System (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Polarisationsvorrichtung (21 ) ein Bauelement ist, welches eine wechselnde Dicke aufweist, wobei ein Bereich mit einer ersten Dicke und ein Bereich mit einer zweiten Dicke nebeneinander angeordnet sind, und/oder
die Polarisationsvorrichtung (21 ) ein Bauelement ist, welches unterschiedliche Beschichtungen aufweist, wobei neben einem Bereich mit einer ersten Beschichtung, ein Bereich mit einer zweiten Beschichtung oder ein unbeschichteter Bereich angeordnet ist.
LiDAR-System (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationserkennungsvorrichtung (31 ) einen polarisierenden Strahlteiler (34) umfasst.
LiDAR-System (1 ) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit dazu eingerichtet ist, eine Gruppierung von in der Umgebung des LiDAR-System (1 ) erfassten Punkten basierend auf dem den Punkten zugehörigen
Polarisationsparameter durchzuführen. ren zum Betreiben eines LiDAR-Systems (1 ), umfassend:
Festlegen einer Polarisation eines Scanstrahls (2) des LiDAR- Systems (1 ),
Empfangen des Scanstrahls (2), nachdem dieser an einem Punkt (41 ) in einer Umgebung des LiDAR-System (1 ) reflektiert wurde, Erkennen einer Polarisation des reflektierten Scanstrahls (2), und Ermitteln eines Polarisationsunterschiedes basierend auf einem Unterschied zwischen der festgelegten Polarisation des Scanstrahls (2) und der erkannten Polarisation des Scanstrahls (2), welche der Scanstrahls (2) aufweist, nachdem dieser an einem Punkt (41 ) in der Umgebung des LiDAR-System (1 ) reflektiert wurde.
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