WO2019020532A1 - Lidar device and method with improved deflecting device - Google Patents

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WO2019020532A1
WO2019020532A1 PCT/EP2018/069823 EP2018069823W WO2019020532A1 WO 2019020532 A1 WO2019020532 A1 WO 2019020532A1 EP 2018069823 W EP2018069823 W EP 2018069823W WO 2019020532 A1 WO2019020532 A1 WO 2019020532A1
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WO
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optical waveguide
detector
glass fibers
laser
deflection device
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PCT/EP2018/069823
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Axel Buettner
Jan MERTENS
Annette Frederiksen
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01S7/4817Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning

Definitions

  • the invention relates to a LIDAR device for scanning a
  • a distance between the LIDAR device and an object is determined.
  • a beam is generated by a laser and emitted into a scanning region.
  • the beam can be deflected distributed over the scanning area.
  • the reflected beam on an object can then be received by a receiving optical system and directed to a detector.
  • different concepts are pursued. In addition to the so-called
  • Macroscanners may be constructed such that the laser and the detector are statically arranged.
  • the deflection device consists here of a pivotable mirror which deflects the generated beam into the scanning region.
  • the deflection unit also directs the rays reflected by an object onto the detector.
  • no energy and data transmission to the rotating parts is needed.
  • LIDAR device which uses a rotating mirror for deflecting the generated beams. In these concepts, however, is the horizontal
  • the object underlying the invention can be seen to suggest a LIDAR device and a method for scanning as large a scanning as possible with reduced complexity.
  • a LIDAR device for scanning a scan area.
  • the LIDAR device comprises a statically arranged laser for producing at least one steel, a deflection device rotatable along an axis of rotation for deflecting the at least one generated beam into the scanning region and one
  • the deflection device has an optical waveguide with at least two parallel glass fibers, wherein the at least two parallel glass fibers are arranged offset from one another at an exit side of the optical waveguide.
  • the optical waveguide here consists of at least two glass fibers that can guide or deflect the beam generated.
  • the at least two glass fibers can be one
  • the glass fibers may for example consist of a plastic or a glass and alternatively have no sheath.
  • Glass fibers may be uncoated or at least partially coated.
  • An optical waveguide may comprise one or more glass fibers which form a common core or a plurality of separate cores of the optical waveguide.
  • the respective cores or glass fibers can over a length of the Optical waveguide be arranged constant or have a variable arrangement along the length of the optical waveguide.
  • the glass fibers may be arranged side by side at one entrance side and be spaced apart on an exit side of the optical waveguide and form a so-called "bi-furcated fiber” or "multi-furcated fiber".
  • the respective optical fibers of the optical waveguide can carry light in any form loss.
  • the optical waveguide On a side facing the laser, the optical waveguide has an entry side.
  • the generated beam can be coupled into the optical waveguide. Coupling means here that the generated beam transmits as completely as possible into the glass fibers of the optical waveguide.
  • the generated beam is simultaneously in the
  • the at least one beam is divided into at least two partial beams, which can be guided in each case by a glass fiber at least two glass fibers of the optical waveguide.
  • Optical waveguides can be bent, for example, at a 90 ° angle and be positioned in a rotating housing or in the rotatable deflection device.
  • the generated beam split into at least two sub-beams may be directed to one side toward the scanning area.
  • the partial beams leading glass fibers are arranged vertically one above the other, so that the at least two partial beams can vertically decouple from each other from the optical waveguide.
  • the generated beam leaves the glass fibers of the optical waveguide according to the orientation of the glass fibers. In this way, depending on the number of partial beams or glass fibers, a larger vertical range can be scanned or a vertical resolution can be increased.
  • the individual optical waveguide On the exit side of the optical waveguide, the individual
  • the optical waveguide may for example be a so-called “multi-branch-fiber” or a “multi-furcated fiber”. In this way, a multiplicity of glass fibers can be arranged one above the other or offset relative to one another on the exit side of the optical waveguide.
  • the glass fibers can also be arranged horizontally or diagonally next to one another on the outlet side, so that, in addition to a larger vertical scanning region, a horizontal scanning region is faster can be sampled.
  • the optical waveguide can deflect the at least one generated beam along the scanning region.
  • the entrance side of the optical waveguide forms the axis of rotation.
  • the laser generates a beam that passes through the axis of rotation.
  • the structure of the LIDAR device can be simplified and downsized. The generated beam or
  • Laser beam is as well as the entrance side of the optical waveguide in the axis of rotation, so that the generated beam can be coupled without further technical aids in the optical waveguide.
  • the beam can be independent of a
  • Rotation direction and speed are coupled into the optical waveguide.
  • the glass fibers are arranged bundled on the inlet side of the optical waveguide.
  • a laser may be stationary or not rotatable positioned and the at least one beam generated a lens or directly into the
  • the at least one generated beam can be coupled into all optical fibers simultaneously.
  • a cross section of the respective glass fibers on the inlet side of the optical waveguide Due to the bundled arrangement of the glass fibers on the inlet side of the optical waveguide, the at least one generated beam can be coupled into all optical fibers simultaneously.
  • Fiber optic reduced or enlarged Preferably, the
  • Fiber optic cables are coupled.
  • the cross section can in this case be varied both by a distributed or bundled arrangement of the respective glass fibers and by a cross section of the respective glass fibers.
  • the glass fibers each have their own transmitting optics on the exit side of the optical waveguide.
  • the individual or selected glass fibers can be used with a micro-lens directly be printed or equipped on a fiber facet. This can
  • These lenses printed on the fiber facet may have a
  • a printing of such an objective can be realized, for example, by 2-photon lithography.
  • the glass fibers on the outlet side of the optical waveguide on a common transmission optics can be of a particularly simple design, since only one common transmission optics is required. As a result, less
  • LIDAR device can be designed to save space.
  • Deflection device rotatable along a 360 ° angle. By rotating the deflection device through 360 °, light or the at least one generated beam can be emitted in all directions, so that a horizontal scanning range of 360 ° is made possible.
  • the vertical scanning area or field of view can be defined by the number of optical fibers, their orientation or spacing from one another and in conjunction with the transmitting optics and the detector resolution.
  • the vertically stacked glass fibers on the exit side of the optical waveguide form a linear laser beam.
  • Fiber optics in the scanning decoupled beams are combined by suitable transmission optics to a vertically aligned line so that a divergence of the line defines the vertical scanning angle or field of view.
  • the line can be realized either by expanding at least one beam using optical elements such as cylindrical lenses or by positioning a plurality of optical fibers on top of each other.
  • the detector is designed annular and arranged statically around the laser.
  • the deflection device can thus serve both to guide and deflect at least one generated beam and to receive and deflect at least one reflected beam.
  • the detector is arranged statically next to the laser or on a side of the device opposite the laser.
  • the detector may be implemented as a 2D array.
  • the detector may be arranged parallel to the laser.
  • a receiving optics which has a mirror and on the rotatable
  • the detector may be disposed in the axis of rotation and positioned on a side of the LIDAR device opposite the laser. Thereby, the reflected beams can be received and detected unrestrictedly along a horizontal 360 ° scanning range. According to a further embodiment, the detector is in the
  • the detector can be rotatably arranged or integrated in the deflection device.
  • the detector can be constructed technically simpler, since a line detector is already sufficient. The received beams are imaged on the line detector, so that an optimal use of the available detection pixels can be ensured.
  • the at least one beam is deflected by the deflection device and along a
  • the at least one generated beam is coupled into a deflected device arranged in the optical waveguide with at least two glass fibers for deflecting.
  • a deflected device arranged in the optical waveguide with at least two glass fibers for deflecting.
  • the at least one generated beam can be coupled out of the at least two glass fibers as at least two offset partial beams.
  • the deflection device in this case has an optical waveguide with at least two
  • the beams can be coupled into the respective glass fibers, which can form a common core or separate cores of the optical waveguide.
  • the glass fibers guide the coupled beams over a defined angular range and thus deflect at least one generated beam.
  • the at least one coupled beam can leave the optical waveguide.
  • the optical waveguide is also rotatable as part of the deflection device and can thus deflect the at least one generated beam along a scanning region.
  • an entry region of the optical waveguide is positioned in an axis of rotation of the deflection device.
  • the laser is in this case arranged such that a generated beam also extends through the axis of rotation and can be coupled into the optical waveguide.
  • the optical waveguide with the at least two glass fibers as one or more cores of the optical waveguide fulfills the function of a beam splitter which can receive, guide and divide at least one generated beam.
  • the respective glass fibers can be spaced from each other and / or angularly offset from each other.
  • Scanning area can be used.
  • a vertical resolution of a LIDAR device can be increased or a larger vertical range can be scanned without additional control effort.
  • Fig. 1a is a schematic representation of an optical waveguide of a
  • Fig. 1 b is a schematic representation of the optical waveguide a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a transmission optical system of the optical waveguide of a deflection device according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a LIDAR device according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 4 is a schematic representation of a LIDAR device according to a second embodiment
  • Fig. 5 is a schematic representation of a LIDAR device according to a third embodiment.
  • FIGS. 1 a and 1 b each show optical waveguides 1.
  • the optical waveguides 1 are arranged in a deflecting device shown in FIG. 3 and numbered.
  • the optical waveguides 1 have an entrance side 2 for coupling in of rays and an exit side 4 for decoupling of rays.
  • the optical waveguide 1 has two glass fibers 6 and is a so-called "bifurcated fiber.”
  • the glass fibers 6 each form a core of the optical waveguide 1.
  • the glass fibers 6 are arranged bundled on the inlet side 2.
  • On the outlet side 4 are the Glass fibers 6 from each other spaced and have an angle to each other.
  • a coupled into the optical waveguide 1 beam can be divided by the two glass fibers 6 into two sub-beams and fanned out at a decoupling.
  • the optical waveguide 1 according to the second exemplary embodiment has a large number of glass fibers 6.
  • the optical waveguide 1 is designed in the form of a so-called "multi-branch fiber".
  • FIG. 2 shows a glass fiber 6 of an optical waveguide 1.
  • the outlet side 4 of the optical waveguide 1 is shown enlarged.
  • a glass fiber 6 of an optical waveguide 1 is shown enlarged.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a LIDAR device 10 according to a first exemplary embodiment.
  • the LIDAR device 10 has a laser 12 which generates a beam 14.
  • the generated beam 14 is coupled on the inlet side 2 in the optical waveguide 1.
  • the optical waveguide 1 is positioned in the rotatable deflection device 16 and has a bend of 90 °.
  • the deflection device 16 can by not shown actuators or
  • the optical waveguide 1 is arranged in the deflection device 16 such that the entry side 2 lies in the axis of rotation R. Since the laser 12 is also located in the axis of rotation R, generated beams 14, regardless of rotation of the
  • Deflection device are coupled into the optical waveguide 1.
  • An objective 18 focuses the generated beam 14 on the bundled glass fibers 6 on the inlet side 2 of the optical waveguide 1.
  • the deflection device 16 also has a receiving optics 22.
  • the reflected at an object 24 partial beams 26 are received by the receiving optics 22 and Reflected via a also positioned in the deflector 16 mirror 28 to a detector 30.
  • the reflected beams 20 become received beams 32, which are directed onto the detector 30.
  • the detector 30 according to the embodiment is a ring detector, which is arranged around the laser 12 around and is carried out with the laser 12 stationary or immovable.
  • FIG 4 is a LIDAR device 10 according to a second
  • the LIDAR device 10 has a detector 30, which is designed in the form of a 2D array 30.
  • the detector 30 is arranged according to the embodiment on an opposite side of the laser 12.
  • the deflection device 16 to a receiving optics 22 and a mirror 28, which are arranged to deflect the reflected beams 26 of the laser 12 from.
  • the detector 30 is located in the axis of rotation R and may be rotationally symmetrical.
  • reflected rays 26 and subsequently received rays 32 may be directed to the detector 30.
  • only the orientation of the received beams 32 on the detector 30 varies since this is located outside of the deflection device 16 and thus stationary.
  • FIG. 5 illustrates a LIDAR device 10 according to a third exemplary embodiment. Unlike the ones already mentioned
  • the detector 30 is in or on the rotatable
  • the detector 30 is a line detector

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Abstract

The invention relates to a LIDAR device for scanning a scanning area with a statically arranged laser for producing at least one beam, comprising a deflecting device that can be rotated along an axis of rotation, for deflecting the at least one produced beam into the scanning area, and a receiving optical element for receiving and deflecting the at least one beam reflected by an object onto a detector, the deflecting device comprising an optical waveguide with at least two parallel glass fibres, the at least two parallel glass fibres being arranged such that they are staggered in relation to each other on an output side of the optical waveguide. The invention further relates to a method for operating a LIDAR device.

Description

Beschreibung Titel  Description title
LIDAR-Vorrichtung und Verfahren mit einer verbesserten Ablenkvorrichtung  LIDAR device and method with an improved deflection device
Die Erfindung betrifft eine LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines The invention relates to a LIDAR device for scanning a
Abtastbereiches sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen LIDAR- Vorrichtung. Scanning area and a method for operating such a LIDAR device.
Stand der Technik State of the art
Bei LIDAR (Light detection and ranging) - Vorrichtungen wird insbesondere ein Abstand zwischen der LIDAR-Vorrichtung und einem Objekt ermittelt. Hierzu wird ein Strahl von einem Laser erzeugt und in einen Abtastbereich emittiert. Durch eine Ablenkvorrichtung kann der Strahl über den Abtastbereich verteilt abgelenkt werden. Der an einem Objekt reflektierte Strahl kann anschließend von einer Empfangsoptik empfangen und auf einen Detektor geleitet werden. Hierzu werden unterschiedliche Konzepte verfolgt. Neben den sogenannten In LIDAR (light detection and ranging) devices, in particular, a distance between the LIDAR device and an object is determined. For this purpose, a beam is generated by a laser and emitted into a scanning region. By means of a deflection device, the beam can be deflected distributed over the scanning area. The reflected beam on an object can then be received by a receiving optical system and directed to a detector. For this purpose, different concepts are pursued. In addition to the so-called
„Microscannern" werden auch„Macroscanner" verwendet. Rotierende "Microscanners" are also used as "macroscanners". rotating
Macroscanner können derart aufgebaut sein, dass der Laser und der Detektor statisch angeordnet sind. Die Ablenkvorrichtung besteht hierbei aus einem schwenkbaren Spiegel, der den erzeugten Strahl in den Abtastbereich ablenkt. Die Ablenkeinheit leitet hierbei auch die an einem Objekt reflektierten Strahlen auf den Detektor. Hierdurch wird keine Energie- und Datenübertragung auf die rotierenden Teile benötigt. Aus der DE 10 201 1 107 594 ist eine derartige LIDAR-Vorrichtung bekannt, die einen rotierenden Spiegel zur Ablenkung der erzeugten Strahlen nutz. Bei diesen Konzepten ist jedoch der horizontale Macroscanners may be constructed such that the laser and the detector are statically arranged. The deflection device consists here of a pivotable mirror which deflects the generated beam into the scanning region. In this case, the deflection unit also directs the rays reflected by an object onto the detector. As a result, no energy and data transmission to the rotating parts is needed. From DE 10 201 1 107 594, such a LIDAR device is known which uses a rotating mirror for deflecting the generated beams. In these concepts, however, is the horizontal
Sichtbereich, sogenannte„Field of View", beschränkt, sodass eine Abdeckung von 360° nur durch mehrere optische Elemente realisiert werden kann, was zu einem komplexen Aufbau und Justage führt. Zudem ist die Auflösung in vertikaler Richtung durch die Anzahl diskreter Laser beschränkt. Offenbarung der Erfindung Field of View, so that 360 ° coverage can only be realized with multiple optical elements, resulting in a complex setup and adjustment, and the resolution in the vertical direction is limited by the number of discrete lasers. Disclosure of the invention
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine LIDAR-Vorrichtung und ein Verfahren zum Abtasten eines möglichst großen Abtastbereiches mit verringerter Komplexität vorzuschlagen. The object underlying the invention can be seen to suggest a LIDAR device and a method for scanning as large a scanning as possible with reduced complexity.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen. This object is achieved by means of the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of each dependent subclaims.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine LIDAR-Vorrichtung zum Abtasten eines Abtastbereiches vorgeschlagen. Die LIDAR-Vorrichtung weist einen statisch angeordneten Laser zum Erzeugen mindestens eines Stahls, eine entlang einer Rotationsachse drehbare Ablenkvorrichtung zum Ablenken des mindestens einen erzeugten Strahls in den Abtastbereich und eine According to one aspect of the invention, a LIDAR device for scanning a scan area is proposed. The LIDAR device comprises a statically arranged laser for producing at least one steel, a deflection device rotatable along an axis of rotation for deflecting the at least one generated beam into the scanning region and one
Empfangsoptik zum Empfangen und zum Ablenken des mindestens einen an einem Objekt reflektierten Strahls auf einen Detektor auf. Erfindungsgemäß weist die Ablenkvorrichtung einen Lichtwellenleiter mit mindestens zwei parallelen Glasfasern auf, wobei die mindestens zwei parallelen Glasfasern an einer Austrittseite des Lichtwellenleiters zueinander versetzt angeordnet sind. Receiving optics for receiving and deflecting the at least one beam reflected at an object on a detector. According to the invention, the deflection device has an optical waveguide with at least two parallel glass fibers, wherein the at least two parallel glass fibers are arranged offset from one another at an exit side of the optical waveguide.
Durch die Verwendung eines Lichtwellenleiters als Ablenkvorrichtung oder als Bestandteil der Ablenkvorrichtung im Sendepfad des erzeugten Strahls, kann die Komplexität einer LIDAR-Vorrichtung reduziert werden. Der Lichtwellenleiter besteht hierbei aus mindestens zwei Glasfasern, die den erzeugten Strahl führen bzw. ablenken können. Die mindestens zwei Glasfasern können eine By using an optical waveguide as a deflector or as part of the deflector in the transmit path of the generated beam, the complexity of a LIDAR device can be reduced. The optical waveguide here consists of at least two glass fibers that can guide or deflect the beam generated. The at least two glass fibers can be one
Ummantelung aufweisen sowie nebeneinander oder gebündelt angeordnet sein. Die Glasfasern können beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem Glas bestehen und alternativ keine Ummantelung aufweisen. Die jeweiligen Have shell and arranged side by side or bundled. The glass fibers may for example consist of a plastic or a glass and alternatively have no sheath. The respective ones
Glasfasern können unbeschichtet oder zumindest teilweise beschichtet sein. Ein Lichtwellenleiter kann eine oder mehrere Glasfasern aufweisen, welche einen gemeinsamen Kern oder mehrere separate Kerne des Lichtwellenleiters bilden. Die jeweiligen Kerne bzw. Glasfasern können über eine Länge des Lichtwellenleiters konstant angeordnet sein oder eine variable Anordnung entlang der Länge des Lichtwellenleiters aufweisen. Beispielsweise können die Glasfasern an einer Eintrittsseite nebeneinander gebündelt angeordnet sein und an einer Austrittsseite des Lichtwellenleiters voneinander beabstandet sein und eine sogenannte„bi-furcated fibre" oder„multi-furcated fibre" bilden. Glass fibers may be uncoated or at least partially coated. An optical waveguide may comprise one or more glass fibers which form a common core or a plurality of separate cores of the optical waveguide. The respective cores or glass fibers can over a length of the Optical waveguide be arranged constant or have a variable arrangement along the length of the optical waveguide. For example, the glass fibers may be arranged side by side at one entrance side and be spaced apart on an exit side of the optical waveguide and form a so-called "bi-furcated fiber" or "multi-furcated fiber".
Vorzugsweise können die jeweiligen Glasfasern des Lichtwellenleiters Licht in beliebiger Form verlustarm führen. Auf einer dem Laser zugewandten Seite weist der Lichtwellenleiter eine Eintrittsseite auf. Hier kann der erzeugte Strahl in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Einkoppeln bedeutet hierbei, dass der erzeugte Strahl möglichst vollständig in die Glasfasern des Lichtwellenleiters transmittiert. Vorzugsweise wird der erzeugte Strahl gleichzeitig in die  Preferably, the respective optical fibers of the optical waveguide can carry light in any form loss. On a side facing the laser, the optical waveguide has an entry side. Here, the generated beam can be coupled into the optical waveguide. Coupling means here that the generated beam transmits as completely as possible into the glass fibers of the optical waveguide. Preferably, the generated beam is simultaneously in the
mindestens zwei Glasfasern des Lichtwellenleiters eingekoppelt.. Durch das Einkoppeln wird der mindestens eine Strahl in mindestens zwei Teilstrahlen geteilt, die jeweils durch eine Glasfaser geführt werden können. Der By coupling the at least one beam is divided into at least two partial beams, which can be guided in each case by a glass fiber at least two glass fibers of the optical waveguide. The
Lichtwellenleiter kann beispielsweise in einem 90° Winkel gebogen sein und in einem rotierenden Gehäuse bzw. in der rotierbaren Ablenkvorrichtung positioniert sein. Somit kann der in mindestens zwei Teilstrahlen geteilte erzeugte Strahl zu einer Seite in Richtung des Abtastbereiches gelenkt werden. Auf der Austrittseite des Lichtwellenleiters sind die die Teilstrahlen führenden Glasfasern vertikal übereinander angeordnet, sodass die mindestens zwei Teilstrahlen vertikal übereinander aus dem Lichtwellenleiter entkoppeln können. Durch das Optical waveguides can be bent, for example, at a 90 ° angle and be positioned in a rotating housing or in the rotatable deflection device. Thus, the generated beam split into at least two sub-beams may be directed to one side toward the scanning area. On the exit side of the optical waveguide, the partial beams leading glass fibers are arranged vertically one above the other, so that the at least two partial beams can vertically decouple from each other from the optical waveguide. By the
Entkoppeln aus dem Lichtwellenleiter verlässt der erzeugte Strahl die Glasfasern des Lichtwellenleiters entsprechend der Ausrichtung der Glasfasern. Hierdurch kann abhängig von der Anzahl an Teilstrahlen bzw. Glasfasern ein größerer vertikaler Bereich abgetastet werden oder eine vertikale Auflösung erhöht werden. Auf der Austrittseite des Lichtwellenleiters können die einzelnen Decoupling from the optical waveguide, the generated beam leaves the glass fibers of the optical waveguide according to the orientation of the glass fibers. In this way, depending on the number of partial beams or glass fibers, a larger vertical range can be scanned or a vertical resolution can be increased. On the exit side of the optical waveguide, the individual
Glasfasern einen Winkel zueinander aufweisen oder voneinander beabstandet sein. Hierdurch kann eine vertikale Auflösung oder ein vertikaler Abtastwinkel eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Lichtwellenleiter beispielsweise eine sogenannte„multi-branch-fibre" oder eine„multi-furcated fibre" sein. Hierdurch kann auf der Austrittseite des Lichtwellenleiters eine Vielzahl an Glasfasern übereinander oder versetzt zueinander angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Glasfasern an der Austrittseite auch horizontal oder diagonal nebeneinander angeordnet sein, sodass neben einem größeren vertikalen Abtastbereich ein horizontaler Abtastbereich schneller abgetastet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Lichtwellenleiter durch eine Verbiegung eines Bereiches des Lichwellenleiters anstelle einer Rotation des gesamten Lichtwellenleiters den mindestens einen erzeugten Strahl entlang des Abtastbereichs ablenken. Glass fibers at an angle to each other or be spaced from each other. As a result, a vertical resolution or a vertical scanning angle can be set. Alternatively or additionally, the optical waveguide may for example be a so-called "multi-branch-fiber" or a "multi-furcated fiber". In this way, a multiplicity of glass fibers can be arranged one above the other or offset relative to one another on the exit side of the optical waveguide. Alternatively or additionally, the glass fibers can also be arranged horizontally or diagonally next to one another on the outlet side, so that, in addition to a larger vertical scanning region, a horizontal scanning region is faster can be sampled. Alternatively or additionally, by bending a region of the optical waveguide instead of rotating the entire optical waveguide, the optical waveguide can deflect the at least one generated beam along the scanning region.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung bildet die Eintrittsseite des Lichtwellenleiters die Rotationsachse. Der Laser erzeugt hierbei einen Strahl, der durch die Rotationsachse verläuft. Hierdurch kann der Aufbau der LIDAR- Vorrichtung vereinfacht und verkleinert werden. Der erzeugte Strahl bzw. According to an embodiment of the LIDAR device, the entrance side of the optical waveguide forms the axis of rotation. The laser generates a beam that passes through the axis of rotation. As a result, the structure of the LIDAR device can be simplified and downsized. The generated beam or
Laserstrahl liegt ebenso wie die Eintrittsseite des Lichtwellenleiters in der Rotationsachse, sodass der erzeugte Strahl ohne weitere technische Hilfsmittel in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden kann. Alternativ kann zum Laser beam is as well as the entrance side of the optical waveguide in the axis of rotation, so that the generated beam can be coupled without further technical aids in the optical waveguide. Alternatively, to
Einkoppeln des erzeugten Strahls in den Lichtwellenleiter eine Optik bzw. ein Objektiv verwendet werden. Somit kann der Strahl unabhängig von einer Coupling the generated beam in the optical waveguide optics or a lens are used. Thus, the beam can be independent of a
Rotationsrichtung und -geschwindigkeit in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Rotation direction and speed are coupled into the optical waveguide.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung sind die Glasfasern auf der Eintrittsseite des Lichtwellenleiters gebündelt angeordnet. Somit kann ein Laser stationär bzw. nicht rotierbar positioniert sein und den mindestens einen erzeugten Strahl ein Objektiv oder direkt in den According to a further embodiment of the LIDAR device, the glass fibers are arranged bundled on the inlet side of the optical waveguide. Thus, a laser may be stationary or not rotatable positioned and the at least one beam generated a lens or directly into the
Lichtwellenleiter einkoppeln. Durch die gebündelte Anordnung der Glasfasern auf der Eintrittsseite des Lichtwellenleiters kann der mindestens eine erzeugte Strahl in alle Glasfasern gleichzeitig eingekoppelt werden kann. Zusätzlich kann hierbei ein Querschnitt der jeweiligen Glasfasern auf der Eintrittsseite des Coupling in the optical waveguide. Due to the bundled arrangement of the glass fibers on the inlet side of the optical waveguide, the at least one generated beam can be coupled into all optical fibers simultaneously. In addition, in this case, a cross section of the respective glass fibers on the inlet side of the
Lichtwellenleiters verkleinert oder vergrößert sein. Vorzugsweise sind die Fiber optic reduced or enlarged. Preferably, the
Glasfasern rotationssymmetrisch gebündelt an der Eintrittsseite angeordnet. Dadurch kann der mindestens eine Strahl jederzeit in einen rotierenden Glass fibers bundled rotationally symmetrically arranged at the inlet side. This allows the at least one beam at any time in a rotating
Lichtwellenleiter eingekoppelt werden. Der Querschnitt kann hierbei sowohl durch eine verteilte oder gebündelte Anordnung der jeweiligen Glasfasern als auch durch einen Querschnitt der jeweiligen Glasfasern variiert werden. Fiber optic cables are coupled. The cross section can in this case be varied both by a distributed or bundled arrangement of the respective glass fibers and by a cross section of the respective glass fibers.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Glasfasern an der Austrittsseite des Lichtwellenleiters jeweils eine eigene Sendeoptik auf. Die einzelnen oder ausgewählten Glasfasern können mit einem Mikroobjektiv direkt auf einer Faserfacette bedruckt oder bestückt sein. Hierdurch kann According to a further embodiment, the glass fibers each have their own transmitting optics on the exit side of the optical waveguide. The individual or selected glass fibers can be used with a micro-lens directly be printed or equipped on a fiber facet. This can
beispielsweise eine Abbildung in einem Fernfeld als Punkt oder Linie ermöglicht werden. Diese auf die Faserfacette gedruckten Objektive können eine For example, an image in a far field as a point or line allows. These lenses printed on the fiber facet may have a
Sendeoptik ersetzen. Ein Druck eines derartigen Objektivs kann zum Beispiel durch 2-photonen Lithographie realisiert werden. Replace transmission optics. A printing of such an objective can be realized, for example, by 2-photon lithography.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Glasfasern an der Austrittseite des Lichtwellenleiters eine gemeinsame Sendeoptik auf. Hierdurch kann eine LIDAR-Vorrichtung technisch besonders einfach aufgebaut sein, da nur eine gemeinsame Sendeoptik benötigt wird. Da hierdurch weniger According to a further embodiment, the glass fibers on the outlet side of the optical waveguide on a common transmission optics. As a result, a LIDAR device can be of a particularly simple design, since only one common transmission optics is required. As a result, less
Komponenten notwendig sind kann eine derartige LIDAR-Vorrichtung platzsparender ausgeführt sein. Components are necessary, such a LIDAR device can be designed to save space.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung ist die According to another embodiment of the LIDAR device is the
Ablenkvorrichtung entlang eines 360° Winkels rotierbar. Durch eine Rotation der Ablenkvorrichtung um 360° kann Licht bzw. der mindestens eine erzeugte Strahl in alle Richtungen ausgestrahlt werden, sodass ein horizontaler Abtastbereich von 360° ermöglicht wird. Der vertikale Abtastbereich bzw. Field of View kann durch die Anzahl der Glasfasern, deren Ausrichtung oder Beabstandung zueinander und in Verbindung mit der Sendeoptik sowie der Detektorauflösung definiert werden. Deflection device rotatable along a 360 ° angle. By rotating the deflection device through 360 °, light or the at least one generated beam can be emitted in all directions, so that a horizontal scanning range of 360 ° is made possible. The vertical scanning area or field of view can be defined by the number of optical fibers, their orientation or spacing from one another and in conjunction with the transmitting optics and the detector resolution.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel formen die vertikal übereinander angeordneten Glasfasern auf der Austrittseite des Lichtwellenleiters einen linienförmigen Laserstrahl. Vorzugsweise können die einzelnen aus dem According to a further embodiment, the vertically stacked glass fibers on the exit side of the optical waveguide form a linear laser beam. Preferably, the individual from the
Lichtwellenleiter in den Abtastbereich entkoppelten Strahlen durch geeignete Sendeoptiken zu einer vertikal ausgerichteten Linie vereint werden, sodass eine Divergenz der Linie den vertikalen Abtastwinkel bzw. Field of View definiert. Die Line kann entweder durch Aufweiten mindestens eines Strahls mithilfe optischer Elemente wie beispielsweise Zylinderlinsen oder durch Positionierung mehrerer Glasfasern übereinander realisiert werden. Hierdurch kann eine hohe vertikale Auflösung des Abtastbereichs auf dem Detektor realisiert werden. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der LIDAR-Vorrichtung ist der Detektor ringförmig ausgeführt und statisch um den Laser angeordnet. Hier wird der Fiber optics in the scanning decoupled beams are combined by suitable transmission optics to a vertically aligned line so that a divergence of the line defines the vertical scanning angle or field of view. The line can be realized either by expanding at least one beam using optical elements such as cylindrical lenses or by positioning a plurality of optical fibers on top of each other. As a result, a high vertical resolution of the scanning area can be realized on the detector. According to a further embodiment of the LIDAR device, the detector is designed annular and arranged statically around the laser. Here is the
Detektor ringförmig um den Laser angeordnet und optisch isoliert. Von einem Objekt reflektierte oder gestreute Strahlen werden mit einer in der rotierenden Ablenkvorrichtung angebrachten Empfangsoptik eingesammelt und durch einen ebenfalls in der Ablenkvorrichtung angeordneten Spiegel auf den ringförmigen Detektor abgelenkt. Die so empfangenen Strahlen werden linienförmig mit einer Rotationsgeschwindigkeit der Ablenkvorrichtung auf den Detektor abgebildet. Basierend auf der Bewegung der Ablenkvorrichtung kann ein aktiver Bereich auf dem Detektor ebenfalls variable angesteuert werden, ohne den Detektor selbst bewegen zu müssen. Alternativ ist eine Integration des Lichtwellenleiters in die Empfangsoptik möglich, wodurch zwar ein vertikal  Detector annularly arranged around the laser and optically isolated. Rays reflected or scattered by an object are collected by a receiving optic mounted in the rotating deflector and deflected by a mirror also disposed in the deflector onto the annular detector. The rays thus received are imaged linearly on the detector at a rotational speed of the deflection device. Based on the movement of the deflection device, an active area on the detector can also be controlled in a variable manner without having to move the detector itself. Alternatively, an integration of the optical waveguide in the receiving optics is possible, although a vertical
ausgerichteter„blinder Fleck" in der Detektion entsteht, der aber durch eine Drehung der Ablenkvorrichtung kompensiert werden kann. Eine solche aligned "blind spot" arises in the detection, but which can be compensated by a rotation of the deflection device
Integration ermöglicht einen nahezu koaxialen Aufbau der LIDAR-Vorrichtung, wodurch die Bauhöhe der LIDAR-Vorrichtung verringert und optische Integration allows a nearly coaxial design of the LIDAR device, which reduces the height of the LIDAR device and optical
Parallaxenfehler minimiert werden können. Die Ablenkvorrichtung kann somit sowohl zum Führen und Ablenken mindestens eines erzeugten Strahls als auch zum Empfangen und Ablenken mindestens eines reflektierten Strahls dienen. Parallax errors can be minimized. The deflection device can thus serve both to guide and deflect at least one generated beam and to receive and deflect at least one reflected beam.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Detektor statisch neben dem Laser oder auf einer dem Laser gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung angeordnet. Der Detektor kann beispielsweise als ein 2D-Array ausgeführt sein. According to a further embodiment, the detector is arranged statically next to the laser or on a side of the device opposite the laser. For example, the detector may be implemented as a 2D array.
Hierzu kann der Detektor parallel neben dem Laser angeordnet sein. Über eine Empfangsoptik, die einen Spiegel aufweist und auf der rotierbaren For this purpose, the detector may be arranged parallel to the laser. About a receiving optics, which has a mirror and on the rotatable
Ablenkvorrichtung angeordnet ist, können reflektierte Strahlen entlang eines begrenzten Abtastbereiches auf den Detektor gelenkt werden. Alternativ kann der Detektor in der Rotationsachse angeordnet sein und auf einer dem Laser gegenüberliegenden Seite der LIDAR-Vorrichtung positioniert sein. Hierdurch können die reflektierten Strahlen uneingeschränkt entlang eines horizontalen 360° Abtastbereiches empfangen und detektiert werden. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Detektor in der Ablenkvorrichtung is arranged, reflected rays along a limited scanning range can be directed to the detector. Alternatively, the detector may be disposed in the axis of rotation and positioned on a side of the LIDAR device opposite the laser. Thereby, the reflected beams can be received and detected unrestrictedly along a horizontal 360 ° scanning range. According to a further embodiment, the detector is in the
Ablenkvorrichtung angeordnet. Alternativ zu einer stationären Ausführung eines Detektors, kann der Detektor in der Ablenkvorrichtung rotierbar angeordnet bzw. integriert sein. Hierbei kann der Detektor technisch einfacher aufgebaut sein, da ein Zeilendetektor bereits ausreichend ist. Die empfangenen Strahlen werden auf den Zeilendetektor abgebildet, sodass eine optimale Nutzung der zur Verfügung stehenden Detektionspixel gewährleistet werden kann. Deflecting arranged. As an alternative to a stationary embodiment of a detector, the detector can be rotatably arranged or integrated in the deflection device. In this case, the detector can be constructed technically simpler, since a line detector is already sufficient. The received beams are imaged on the line detector, so that an optimal use of the available detection pixels can be ensured.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer LI DAR- Vorrichtung bereitgestellt. Hierbei wird mindestens ein Strahl von einemAccording to another aspect of the invention, there is provided a method of operating a LI DAR device. Here, at least one beam of one
Laser erzeugt und in eine Ablenkvorrichtung eingekoppelt. Der mindestens eine Strahl wird durch die Ablenkvorrichtung umgelenkt und entlang eines Laser generated and coupled into a deflector. The at least one beam is deflected by the deflection device and along a
Abtastwinkels abgestrahlt. Es wird hierfür der mindestens eine erzeugte Strahl in einen in der Ablenkvorrichtung angeordneten Lichtwellenleiter mit mindestens zwei Glasfasern zum Umlenken eingekoppelt. An einer Austrittseite des Scanned angle emitted. For this purpose, the at least one generated beam is coupled into a deflected device arranged in the optical waveguide with at least two glass fibers for deflecting. On an exit side of the
Lichtwellenleiters kann der mindestens eine erzeugte Strahl aus den mindestens zwei Glasfasern als mindestens zwei versetzte Teilstrahlen ausgekoppelt werden. Die Ablenkvorrichtung weist hierbei einen Lichtwellenleiter mit mindestens zwei Optical waveguide, the at least one generated beam can be coupled out of the at least two glass fibers as at least two offset partial beams. The deflection device in this case has an optical waveguide with at least two
Glasfasern auf. Die Strahlen können in die jeweiligen Glasfasern, welche einen gemeinsamen Kern oder jeweils separate Kerne des Lichtwellenleiters bilden können, eingekoppelt werden. Die Glasfasern leiten die eingekoppelten Strahlen über einen definierten Winkelbereich und lenken damit mindestens einen erzeugten Strahl um. An einer Austrittseite des Lichtwellenleiters kann der mindestens eine eingekoppelte Strahl den Lichtwellenleiter verlassen. Der Lichtwellenleiter ist als Teil der Ablenkvorrichtung ebenfalls rotierbar und kann somit den mindestens einen erzeugten Strahl entlang eines Abtastbereiches ablenken. Vorzugsweise ist ein Eintrittsbereich des Lichtwellenleiters in einer Rotationsachse der Ablenkvorrichtung positioniert. Der Laser ist hierbei derart angeordnet, dass ein erzeugter Strahl ebenfalls durch die Rotationsachse verläuft und in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden kann. Hierbei erfüllt der Lichtwellenleiter mit den mindestens zwei Glasfasern als ein oder mehrere Kerne des Lichtwellenleiters die Funktion eines Strahlteilers, der mindestens einen erzeugten Strahl aufnehmen, führen und aufteilen kann. An der Austrittseite des Lichtwellenleiters können die jeweiligen Glasfasern zueinander beabstandet und/oder winkelversetzt zu einander angeordnet sein. Hierdurch werden mehrere Teilstrahlen erzeugt, die zum vertikalen oder horizontalen Abtasten des Glass fibers on. The beams can be coupled into the respective glass fibers, which can form a common core or separate cores of the optical waveguide. The glass fibers guide the coupled beams over a defined angular range and thus deflect at least one generated beam. At an exit side of the optical waveguide, the at least one coupled beam can leave the optical waveguide. The optical waveguide is also rotatable as part of the deflection device and can thus deflect the at least one generated beam along a scanning region. Preferably, an entry region of the optical waveguide is positioned in an axis of rotation of the deflection device. The laser is in this case arranged such that a generated beam also extends through the axis of rotation and can be coupled into the optical waveguide. In this case, the optical waveguide with the at least two glass fibers as one or more cores of the optical waveguide fulfills the function of a beam splitter which can receive, guide and divide at least one generated beam. At the exit side of the Optical waveguide, the respective glass fibers can be spaced from each other and / or angularly offset from each other. As a result, several partial beams are generated, which are used for vertical or horizontal scanning of
Abtastbereiches verwendet werden können. Somit kann eine vertikale Auflösung einer LIDAR-Vorrichtung erhöht werden oder ein größerer vertikaler Bereich ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand abgetastet werden. Scanning area can be used. Thus, a vertical resolution of a LIDAR device can be increased or a larger vertical range can be scanned without additional control effort.
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen The following are based on highly simplified schematic
Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen Representations preferred embodiments of the invention explained in more detail. Show here
Fig. 1a eine schematische Darstellung eines Lichtwellenleiters einer Fig. 1a is a schematic representation of an optical waveguide of a
Ablenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,  Deflection device according to a first embodiment,
Fig. 1 b eine schematische Darstellung des Lichtwellenleiters einer Fig. 1 b is a schematic representation of the optical waveguide a
Ablenkvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,  Deflection device according to a second embodiment,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sendeoptik des Lichtwellenleiters einer Ablenkvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 shows a schematic representation of a transmission optical system of the optical waveguide of a deflection device according to a third exemplary embodiment, FIG. 3 shows a schematic illustration of a LIDAR device according to a first exemplary embodiment,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und Fig. 4 is a schematic representation of a LIDAR device according to a second embodiment and
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Fig. 5 is a schematic representation of a LIDAR device according to a third embodiment.
In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf. In the figures, the same constructive elements each have the same reference numerals.
Die Figuren 1a und 1 b zeigen jeweils Lichtwellenleiter 1. Die Lichtwellenleiter 1 sind in einer in Figur 3 gezeigten und bezifferten Ablenkvorrichtung angeordnet. Die Lichtwellenleiter 1 weisen eine Eintrittsseite 2 zum Einkoppeln von Strahlen und eine Austrittseite 4 zum Auskoppeln von Strahlen auf. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist der Lichtwellenleiter 1 zwei Glasfasern 6 auf und ist eine sogenannte„Bifurcated Fibre". Die Glasfasern 6 bilden hier jeweils einen Kern des Lichtwellenleiters 1. Auf der Eintrittsseite 2 sind die Glasfasern 6 gebündelt angeordnet. Auf der Austrittseite 4 sind die Glasfasern 6 voneinander beabstand und weisen einen Winkel zueinander auf. Somit kann ein in den Lichtwellenleiter 1 eingekoppelter Strahl durch die zwei Glasfasern 6 in zwei Teilstrahlen aufgeteilt werden und bei einem Auskoppeln aufgefächert werden. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel, weist der Lichtwellenleiter 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl an Glasfasern 6 auf.FIGS. 1 a and 1 b each show optical waveguides 1. The optical waveguides 1 are arranged in a deflecting device shown in FIG. 3 and numbered. The optical waveguides 1 have an entrance side 2 for coupling in of rays and an exit side 4 for decoupling of rays. According to a first exemplary embodiment, the optical waveguide 1 has two glass fibers 6 and is a so-called "bifurcated fiber." The glass fibers 6 each form a core of the optical waveguide 1. The glass fibers 6 are arranged bundled on the inlet side 2. On the outlet side 4 are the Glass fibers 6 from each other spaced and have an angle to each other. Thus, a coupled into the optical waveguide 1 beam can be divided by the two glass fibers 6 into two sub-beams and fanned out at a decoupling. In contrast to the first exemplary embodiment, the optical waveguide 1 according to the second exemplary embodiment has a large number of glass fibers 6.
Hierbei ist der Lichtwellenleiter 1 in Form eines sogenannten„Multi-Branch Fibre" ausgeführt. In this case, the optical waveguide 1 is designed in the form of a so-called "multi-branch fiber".
In der Figur 2 ist eine Glasfaser 6 eines Lichtwellenleiters 1 gezeigt. Hierbei ist die Austrittseite 4 des Lichtwellenleiters 1 vergrößert dargestellt. Auf einerFIG. 2 shows a glass fiber 6 of an optical waveguide 1. Here, the outlet side 4 of the optical waveguide 1 is shown enlarged. On a
Glasfaserfacette ist eine Sendeoptik 8 aufgedruckt, die einen Strahl bei einem Auskoppeln fokussieren oder aufweiten kann. Jede Glasfaser 6 kann jeweils eine derartige Sendeoptik 6 aufweisen. Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer LIDAR-Vorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die LIDAR-Vorrichtung 10 weist einen Laser 12 auf, der einen Strahl 14 erzeugt. Der erzeugte Strahl 14 wird auf der Eintrittsseite 2 in den Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt. Der Lichtwellenleiter 1 ist in der rotierbaren Ablenkvorrichtung 16 positioniert und weist eine Biegung um 90° auf. Die Ablenkvorrichtung 16 kann durch nicht dargestellte Aktuatoren bzw.Glasfaserfacette is printed on a transmission optics 8, which can focus or expand a beam at a decoupling. Each optical fiber 6 may each have such a transmission optical system 6. FIG. 3 shows a schematic representation of a LIDAR device 10 according to a first exemplary embodiment. The LIDAR device 10 has a laser 12 which generates a beam 14. The generated beam 14 is coupled on the inlet side 2 in the optical waveguide 1. The optical waveguide 1 is positioned in the rotatable deflection device 16 and has a bend of 90 °. The deflection device 16 can by not shown actuators or
Motoren um eine Rotationsachse R gedreht werden. Der Lichtwellenleiter 1 ist hierbei derart in der Ablenkvorrichtung 16 angeordnet, dass die Eintrittsseite 2 in der Rotationsachse R liegt. Da der Laser 12 ebenfalls in der Rotationsachse R liegt, können erzeugte Strahlen 14 unabhängig von einer Rotation der Motors are rotated about a rotation axis R. In this case, the optical waveguide 1 is arranged in the deflection device 16 such that the entry side 2 lies in the axis of rotation R. Since the laser 12 is also located in the axis of rotation R, generated beams 14, regardless of rotation of the
Ablenkvorrichtung in den Lichtwellenleiter 1 eingekoppelt werden. Ein Objektiv 18 fokussiert den erzeugten Strahl 14 auf die gebündelten Glasfasern 6 auf der Eintrittsseite 2 des Lichtwellenleiters 1. Durch die Biegung des Lichtwellenleiters 1 folgen eingekoppelte Strahlen der Form des Lichtwellenleiters 1 und werden ebenfalls um 90° umgelenkt auf der Austrittseite 4 aus dem Lichtwellenleiter 1 entkoppelt. Da die Glasfasern 6 auf der Austrittseite 4 vertikal übereinander angeordnet sind, wird der erzeugte Strahl 14 in mehrere Teilstrahlen 20 gespalten, die über einen vertikalen Abtastbereich gefächert sind. Somit kann ein größerer vertikaler Abtastbereich belichtet werden. Die Ablenkvorrichtung 16 weist darüber hinaus eine Empfangsoptik 22 auf. Die an einem Objekt 24 reflektierten Teilstrahlen 26 werden von der Empfangsoptik 22 empfangen und über einen ebenfalls in der Ablenkvorrichtung 16 positionierten Spiegel 28 zu einem Detektor 30 reflektiert. Die reflektierten Strahlen 20 werden hierbei zu empfangenen Strahlen 32, die auf den Detektor 30 gelenkt werden. Der Detektor 30 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Ringdetektor, der um den Laser 12 herum angeordnet ist und mit dem Laser 12 stationär bzw. unbeweglich ausgeführt ist. Deflection device are coupled into the optical waveguide 1. An objective 18 focuses the generated beam 14 on the bundled glass fibers 6 on the inlet side 2 of the optical waveguide 1. By the bending of the optical waveguide 1 coupled beams follow the shape of the optical waveguide 1 and are also deflected by 90 ° on the exit side 4 of the optical waveguide. 1 decoupled. Since the glass fibers 6 on the exit side 4 are arranged vertically one above the other, the generated beam 14 is split into a plurality of partial beams 20, which are fanned over a vertical scanning area. Thus, a larger vertical scanning area can be exposed. The deflection device 16 also has a receiving optics 22. The reflected at an object 24 partial beams 26 are received by the receiving optics 22 and Reflected via a also positioned in the deflector 16 mirror 28 to a detector 30. In this case, the reflected beams 20 become received beams 32, which are directed onto the detector 30. The detector 30 according to the embodiment is a ring detector, which is arranged around the laser 12 around and is carried out with the laser 12 stationary or immovable.
In der Figur 4 ist eine LIDAR-Vorrichtung 10 gemäß einem zweiten In the figure 4 is a LIDAR device 10 according to a second
Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die LIDAR-Vorrichtung 10 einen Detektor 30 auf, der in Form eines 2D- Arrays 30 ausgeführt ist. Der Detektor 30 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel auf einer dem Laser 12 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Hierzu weist die Ablenkvorrichtung 16 eine Empfangsoptik 22 und einen Spiegel 28 auf, die entsprechend angeordnet sind, um die reflektierten Strahlen 26 von dem Laser 12 ab zu lenken. Der Detektor 30 liegt in der Rotationsachse R und kann rotationssymmetrisch geformt sein. Somit können reflektierte Strahlen 26 und anschließend empfangene Strahlen 32 auf den Detektor 30 geleitet werden. Hierbei variiert lediglich die Orientierung der empfangenen Strahlen 32 auf dem Detektor 30, da dieser außerhalb der Ablenkvorrichtung 16 und somit stationär aufgestellt ist. Embodiment shown. In contrast to the first exemplary embodiment, the LIDAR device 10 has a detector 30, which is designed in the form of a 2D array 30. The detector 30 is arranged according to the embodiment on an opposite side of the laser 12. For this purpose, the deflection device 16 to a receiving optics 22 and a mirror 28, which are arranged to deflect the reflected beams 26 of the laser 12 from. The detector 30 is located in the axis of rotation R and may be rotationally symmetrical. Thus, reflected rays 26 and subsequently received rays 32 may be directed to the detector 30. In this case, only the orientation of the received beams 32 on the detector 30 varies since this is located outside of the deflection device 16 and thus stationary.
Die Figur 5 veranschaulicht eine LIDAR-Vorrichtung 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den bereits erwähnten FIG. 5 illustrates a LIDAR device 10 according to a third exemplary embodiment. Unlike the ones already mentioned
Ausführungsbeispielen ist der Detektor 30 in bzw. an der drehbaren Embodiments, the detector 30 is in or on the rotatable
Ablenkvorrichtung 16 angeordnet. Hierbei ist der Detektor 30 ein ZeilendetektorDeflection device 16 is arranged. Here, the detector 30 is a line detector
30, der die empfangenen Strahlen 32 in-situ bzw. während der Rotation der Ablenkvorrichtung 16 detektiert. 30, which detects the received beams 32 in situ and during rotation of the deflection device 16, respectively.

Claims

Ansprüche claims
1. LIDAR-Vorrichtung (10) zum Abtasten eines Abtastbereiches mit einem statisch angeordneten Laser (12) zum Erzeugen mindestens eines Stahls (14), mit einer entlang einer Rotationsachse (R) drehbaren Ablenkvorrichtung (16) zum Ablenken des mindestens einen erzeugten Strahls (14) in den Abtastbereich und mit einer Empfangsoptik (22) zum Empfangen und zum Ablenken des mindestens einen an einem Objekt (24) reflektierten Strahls (26) auf einen Detektor (30), dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkvorrichtung (16) einen Lichtwellenleiter (1) mit mindestens zwei parallelen Glasfasern (6) als mindestens ein Kern des Lichtwellenleiters (1) aufweist und dass die LIDAR device (10) for scanning a scanning area with a statically arranged laser (12) for producing at least one steel (14), with a deflection device (16) rotatable along an axis of rotation (R) for deflecting the at least one generated beam ( 14) in the scanning region and with a receiving optical system (22) for receiving and deflecting the at least one beam (26) reflected at an object (24) onto a detector (30), characterized in that the deflection device (16) comprises an optical waveguide (16). 1) with at least two parallel glass fibers (6) as at least one core of the optical waveguide (1) and that the
mindestens zwei parallelen Glasfasern (6) an einer Austrittseite (4) des  at least two parallel glass fibers (6) on an exit side (4) of the
Lichtwellenleiters (1) zueinander versetzt angeordnet sind.  Optical waveguide (1) are arranged offset from each other.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine Eintrittsseite (2) des Lichtwellenleiters (1) die Rotationsachse (R) bildet und der Laser (12) einen Strahl (14) erzeugt, der durch die Rotationsachse (R) verläuft. 2. Device according to claim 1, wherein an inlet side (2) of the optical waveguide (1) forms the axis of rotation (R) and the laser (12) generates a beam (14) which passes through the axis of rotation (R).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Glasfaser (6) auf der 3. Device according to claim 1 or 2, wherein the glass fiber (6) on the
Eintrittsseite (2) des Lichtwellenleiters (1) gebündelt angeordnet sind.  Entry side (2) of the optical waveguide (1) are arranged bundled.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Glasfaser (6) an der Austrittseite (4) des Lichtwellenleiters (1) jeweils eine eigene Sendeoptik (8) aufweisen. 4. Device according to one of claims 1 to 3, wherein the glass fiber (6) on the outlet side (4) of the optical waveguide (1) each have their own transmitting optics (8).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Glasfaser (6) an der Austrittseite (4) des Lichtwellenleiters (1) eine gemeinsame Sendeoptik (8) aufweisen. 5. Device according to one of claims 1 to 4, wherein the glass fiber (6) on the outlet side (4) of the optical waveguide (1) have a common transmission optics (8).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ablenkvorrichtung (16) entlang eines 360° Winkels rotierbar ist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the deflection device (16) is rotatable along a 360 ° angle.
. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die vertikal übereinander angeordneten Glasfasern (6) auf der Austrittseite (4) des Lichtwellenleiters (1) einen linienförmigen Strahl (20) formen. , Device according to one of claims 1 to 6, wherein the vertically stacked glass fibers (6) on the outlet side (4) of the optical waveguide (1) form a linear beam (20).
. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Detektor (30) ringförmig geformt ist und statisch um den Laser (12) angeordnet ist. , Apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the detector (30) is annular shaped and statically disposed about the laser (12).
. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Detektor (30) statisch neben dem Laser (12) oder auf einer dem Laser (12) gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung (10) angeordnet ist. , Device according to one of claims 1 to 8, wherein the detector (30) is arranged statically next to the laser (12) or on a side of the device (10) opposite the laser (12).
0. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Detektor (30) in der Ablenkvorrichtung (16) angeordnet ist. Device according to one of claims 1 to 9, wherein the detector (30) in the deflection device (16) is arranged.
1. Verfahren zum Betreiben einer LI DAR- Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei A method of operating a LI DAR device (10) according to any one of the preceding claims, wherein
mindestens ein Strahl (14) von einem Laser (12) erzeugt und in eine Ablenkvorrichtung (16) eingekoppelt wird,  at least one beam (14) is generated by a laser (12) and coupled into a deflection device (16),
der mindestens eine Strahl (14) durch die Ablenkvorrichtung (16) entlang eines Abtastwinkels umgelenkt und abgestrahlt wird, mindestens ein an einem Objekt (24) reflektierter Strahl (26) von einer Empfangsoptik (22) auf einen Detektor (30) gelenkt wird,  the at least one beam (14) is deflected and radiated by the deflection device (16) along a scanning angle, at least one beam (26) reflected by an object (24) is directed by a receiving optical system (22) onto a detector (30),
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erzeugte Strahl (14) in einen in der Ablenkvorrichtung (16) angeordneten Lichtwellenleiter (1) mit mindestens zwei Glasfasern (6) zum Umlenken des erzeugten Strahls (14) eingekoppelt wird und an einer Austrittseite (4) des Lichtwellenleiters (1) der mindestens eine erzeugte Strahl (14) aus den mindestens zwei Glasfasern (6) als mindestens zwei zueinander versetzte Teilstrahlen (20) ausgekoppelt wird.  characterized in that the at least one generated beam (14) is coupled into an optical waveguide (1) arranged in the deflection device (16) with at least two glass fibers (6) for redirecting the generated beam (14) and at an exit side (4) of the Optical waveguide (1) of the at least one generated beam (14) from the at least two glass fibers (6) as at least two mutually offset partial beams (20) is coupled out.
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