WO2019141646A1 - Optical sensor system, in particular for a lidar system in a vehicle, and method for operating same - Google Patents

Optical sensor system, in particular for a lidar system in a vehicle, and method for operating same Download PDF

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Fabian Utermoehlen
Stefan Leidich
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Robert Bosch Gmbh
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Abstract

The invention relates to an optical sensor system (100), in particular for a LIDAR system in a vehicle, comprising a light source (112), a deflecting device (114), a receiving optical system (108), and a detecting device (110). The sensor system (100) is characterized in that the light source (112) is designed to provide light (102) with an adjustable wavelength, and the deflecting device (114) is designed to deflect the light (102) depending on the wavelength.

Description

Beschreibung  description
Optisches Sensorsystem, insbesondere für ein LIDAR-System in einem Optical sensor system, in particular for a LIDAR system in one
Fahrzeug, und Verfahren zum Betreiben desselben  Vehicle, and method of operating the same
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein optisches Sensorsystem, insbesondere für ein LIDAR- System in einem Fahrzeug, und ein Verfahren zum Betreiben des The invention relates to an optical sensor system, in particular for a LIDAR system in a vehicle, and a method for operating the
Sensorsystems.  Sensor system.
Stand der Technik State of the art
Ein optisches Sensorsystem kann einen Erfassungsbereich unter Verwendung eines Lichtstrahls abtasten. Beispielsweise kann ein LIDAR-System (Light Detection And Ranging) in einem Fahrzeug dazu eingesetzt werden, Abstände zu Objekten oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs mithilfe eines geeignet ausgestalteten optischen Sensorsystems optisch zu messen. Dazu kann der Lichtstrahl beispielsweise zeilenweise durch den Erfassungsbereich geschwenkt werden. Wenn der Lichtstrahl auf Objekte trifft, kann über eine Laufzeit des Lichts eine Entfernung zu den Objekten bestimmt werden. Zum Bewegen des Lichtstrahls kann eine Quelle des Lichtstrahls oder ein Spiegel um eine quer zu dem Lichtstrahl ausgerichtete Rotationsachse gedreht werden. Über die An optical sensor system may scan a detection area using a light beam. For example, a LIDAR system (Light Detection And Ranging) in a vehicle can be used to optically measure distances to objects or a speed of the vehicle by means of a suitably designed optical sensor system. For this purpose, the light beam can be pivoted, for example, line by line through the detection area. When the light beam strikes objects, a distance to the objects can be determined over a running time of the light. To move the light beam, a source of the light beam or a mirror can be rotated about an axis of rotation aligned transversely to the light beam. About the
Entfernung und eine Winkelstellung der Lichtquelle oder des Spiegels kann eine Position des Objekts im Erfassungsbereich bestimmt werden.  Distance and an angular position of the light source or the mirror, a position of the object in the detection area can be determined.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
KU:GR Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein optisches Sensorsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Sensorsystems gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. KU: GR Against this background, an optical sensor system and a method for operating an optical sensor system according to the independent claims are presented with the approach presented here. Advantageous developments and improvements of the approach presented here emerge from the description and are described in the dependent claims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein optisches Sensorsystem ohne bewegliche Teile bereitzustellen. Das Sensorsystem kann klein ausgeführt werden und seinen abtastenden Lichtstrahl schnell schwenken. Eine Abtastrichtung kann schnell geändert werden, da keine Massenträgheit beweglicher Teile zu überwinden ist. Embodiments of the present invention may advantageously enable to provide an optical sensor system without moving parts. The sensor system can be made small and swivel its scanning light beam quickly. A scanning direction can be changed quickly because no inertia of moving parts has to be overcome.
Es wird ein optisches Sensorsystem, insbesondere für ein LIDAR-System in einem Fahrzeug, vorgeschlagen, welches eine Lichtquelle, eine It is an optical sensor system, in particular for a LIDAR system in a vehicle, proposed which a light source, a
Ablenkeinrichtung, eine Empfangsoptik und eine Erfassungseinrichtung aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lichtquelle dazu ausgebildet ist, Licht mit einer einstellbaren Wellenlänge bereitzustellen und die Ablenkeinrichtung dazu ausgebildet ist, das Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge abzulenken. Deflection device, a receiving optical system and a detection means and characterized in that the light source is adapted to provide light with an adjustable wavelength and the deflection device is adapted to deflect the light as a function of the wavelength.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Sensorsystems, insbesondere in einem LIDAR-System eines Fahrzeugs, gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lichtquelle dazu angesteuert wird, Licht mit einer bestimmten Wellenlänge bereitzustellen, die Ablenkeinrichtung das Licht in Abhängigkeit von der Furthermore, a method for operating an optical sensor system, in particular in a LIDAR system of a vehicle, presented according to the approach presented here, which is characterized in that the light source is driven to provide light with a certain wavelength, the deflection device, the light in Dependence on the
Wellenlänge ablenkt, eine Reflexion des Lichts unter Verwendung der Distracting wavelength, a reflection of the light using the
Erfassungseinrichtung erfasst und in einem elektrischen Signal abgebildet wird, und eine Entfernung zu einem das Licht reflektierenden Objekt über eine Zeitdauer zwischen dem Bereitstellen des Lichts und dem Empfangen der Reflexion bestimmt wird, wobei eine Richtung zu dem Objekt unter Verwendung der Wellenlänge des Lichts und einer Ablenkungscharakteristik der Detecting means is detected and imaged in an electrical signal, and a distance to a light-reflecting object over a period between the provision of the light and the reception of the reflection is determined, wherein a direction to the object using the wavelength of the light and a deflection characteristic the
Ablenkeinrichtung bestimmt wird. Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Deflection is determined. Ideas for embodiments of the present invention may be considered, inter alia, as being based on the thoughts and findings described below.
Bei einem abtastenden optischen Sensorsystem wird Licht in Form eines winkelbeweglichen Lichtstrahls, beispielsweise als Laserstrahl oder als gebündeltes Licht in einen Erfassungsbereich des Sensorsystems emittiert. Der Lichtstrahl projiziert einen Lichtpunkt auf zumindest die erste Oberfläche auf die er trifft. Das Licht wird in dem Lichtpunkt gestreut. Der Lichtpunkt ist dadurch selbst eine passive Lichtquelle. Der Lichtpunkt reflektiert ungerichtetes Licht auch entgegen einer Richtung des Lichtstrahls, also zurück zu dem Sensorsystem. Am Sensorsystem wird das reflektierte Licht aufgefangen und eine Laufzeit des Lichts erfasst. Aus der Laufzeit kann eine Entfernung zu dem Lichtpunkt bestimmt werden. Trifft der Lichtstrahl keine Oberfläche wird auch kein In a scanning optical sensor system, light in the form of an angularly movable light beam, for example as a laser beam or as collimated light, is emitted into a detection area of the sensor system. The light beam projects a spot of light onto at least the first surface it encounters. The light is scattered in the spot of light. The point of light is thereby itself a passive light source. The light spot also reflects undirected light against a direction of the light beam, ie back to the sensor system. At the sensor system, the reflected light is collected and detected a duration of the light. From the runtime, a distance to the light spot can be determined. If the light beam does not hit any surface, it will not
Lichtpunkt projiziert. Der Lichtstrahl kann gepulst emittiert werden. Point of light projected. The light beam can be emitted pulsed.
Durch Schwenken des Lichtstrahls verändert sich die ein Auftreffpunkt des Lichtstrahls im Erfassungsbereich. Trifft der Lichtstrahl dabei auf ein zu erfassendes Objekt, wird die Entfernung zu dem Lichtpunkt auf dem Objekt bestimmt. Das Objekt kann nacheinander an mehreren Orten getroffen werden und jeweils die Entfernung bestimmt werden. Dadurch ergibt sich eine By pivoting the light beam, the one impact point of the light beam changes in the detection area. If the light beam hits an object to be detected, the distance to the light spot on the object is determined. The object can be hit in succession at several locations and the distance can be determined. This results in a
Punktewolke aus Entfernungswerten und Richtungswerten. Point cloud of distance values and directional values.
Bei dem hierin vorgestellten Konzept wird der Strahl zumindest in einer In the concept presented herein, the beam is at least in one
Raumrichtung ohne eine Bewegung eines Bauteils geschwenkt. Die Richtung des Lichtstrahls wird hierbei durch Einstellen der Wellenlänge des durch die Lichtquelle emittierten Lichts beziehungsweise einer Frequenz des Lichts eingestellt. Spaced spatial direction without a movement of a component. The direction of the light beam is set by adjusting the wavelength of the light emitted by the light source or a frequency of the light.
Die Ablenkeinrichtung kann ein diffraktives Element zum The deflection device may be a diffractive element for
wellenlängenabhängigen Beugen des Lichts aufweisen. Beispielsweise kann das diffraktive Element ein optisches Gitter sein, das dazu ausgebildet ist, das Licht in einer Beugungsrichtung um einen wellenlängenabhängigen Beugungswinkel zu beugen. In einem diffraktiven Element wird das Licht aufgrund seiner Have wavelength-dependent bending of the light. For example, the diffractive element may be an optical grating configured to diffract the light in a diffraction direction by a wavelength-dependent diffraction angle. In a diffractive element, the light is due to its
Welleneigenschaft gebeugt. Bei Mischlicht mit mehreren Wellenlängen werden die einzelnen Wellenlängenanteile in unterschiedliche Beugungswinkel beziehungsweise Richtungen gebeugt und so ein Spektrum des Lichts sichtbar. Das diffraktive Element kann das Licht eindimensional ablenken. So können Punkte auf einer Linie abgetastet werden. Wave property bent. In mixed light with multiple wavelengths, the individual wavelength components are diffracted into different diffraction angles or directions and thus a spectrum of light visible. The diffractive element can deflect the light one-dimensionally. So points can be scanned on a line.
Die Ablenkeinrichtung kann ferner ein winkelbewegliches Element zum Einstellen eines Ablenkwinkels quer zu einer Beugungsrichtung des diffraktiven Elements aufweisen. Ein winkelbewegliches Element kann ein beweglicher Spiegel und/oder ein bewegliches diffraktives Element sein. Das winkelbewegliche Element kann quer zu der Beugungsrichtung winkelbeweglich sein. Das diffraktive Element kann beispielsweise auf dem beweglichen Spiegel angeordnet sein. Das diffraktive Element kann auch räumlich getrennt von dem Spiegel sein. Durch eine zweidimensionale Ablenkung des Lichts können mehrere nebeneinander liegende Linien in dem Erfassungsbereich abgetastet werden. The deflection device may further comprise an angularly movable element for adjusting a deflection angle transverse to a diffraction direction of the diffractive element. An angularly movable element may be a movable mirror and / or a movable diffractive element. The angularly movable element can be angularly movable transversely to the diffraction direction. The diffractive element can be arranged, for example, on the movable mirror. The diffractive element may also be spatially separate from the mirror. By two-dimensional deflection of the light, several adjacent lines in the detection area can be scanned.
Die Erfassungseinrichtung kann ein Array aus auf unterschiedliche The detector may be an array of different ones
Wellenlängenbereiche abgestimmten Empfangsstrukturen aufweisen. Die Reflexion kann unter Verwendung der auf die Wellenlänge des emittierten Lichts abgestimmten Empfangsstruktur der Erfassungseinrichtung erfasst werden. Eine Empfangsstruktur kann nur Licht in ihrem bestimmungsgemäßen Wavelengths have tuned receiving structures. The reflection can be detected by using the reception structure of the detection means tuned to the wavelength of the emitted light. A receiving structure can only light in its intended
Wellenlängenbereich empfangen. Die Empfangsstruktur weist ein auf die jeweilige Wellenlänge abgestimmtes Filterelement und einen Detektor auf. Die Empfangsstruktur kann Licht aus einem großen Winkelbereich empfangen. Fremdlicht mit anderen Wellenlängen wird zuverlässig abgehalten. Dadurch kann ein sehr empfindlicher Detektor verwendet werden. Da immer nur eine Wavelength range received. The receiving structure has a matched to the respective wavelength filter element and a detector. The receiving structure can receive light from a wide angle range. Extraneous light with other wavelengths is reliably prevented. This allows a very sensitive detector to be used. Because only one
Wellenlänge emittiert wird, kann auch immer nur das Signal einer Wavelength is emitted, always only the signal of a
Empfangsstruktur ausgewertet werden. Das verringert die erforderliche Receiving structure are evaluated. This reduces the required
Rechenleistung und von einer Empfangsstruktur mit anderer Computing power and from one receiving structure to another
Abstimmungswellenlänge empfangenes Fremdlicht kann ignoriert werden. Tuning wavelength received extraneous light can be ignored.
Das Array kann im Wesentlichen eindimensional sein. Die Empfangsoptik kann dazu ausgebildet sein, reflektiertes Licht auf einen an dem Array ausgerichteten Fokusbereich zu konzentrieren. Der Fokusbereich kann im Wesentlichen einer Form des Arrays entsprechen. Der Fokusbereich kann insbesondere linienförmig sein und das reflektierte Licht entlang des Arrays konzentrieren. Dadurch wird das ganze Array belichtet. Die Empfangsoptik kann beispielsweise eine The array can be essentially one-dimensional. The receiving optics may be configured to concentrate reflected light onto a focus area aligned with the array. The focus area may substantially correspond to a shape of the array. In particular, the focus area may be line-shaped and concentrate the reflected light along the array. This will expose the whole array. The receiving optics can, for example, a
Zylinderlinse aufweisen. Eine Empfangsstruktur kann zumindest einen auf den jeweiligen Cylindrical lens have. A receiving structure can be at least one on the respective
Wellenlängenbereich abgestimmten Resonator zum Filtern des Wavelength tuned resonator for filtering the
Wellenlängenbereichs aus dem reflektierten Licht aufweisen. Ein Resonator lässt nur einen bestimmten Wellenlängenbereich um seine Resonanzwellenlänge durch. Der Wellenlängenbereich kann den Resonator näherungsweise verlustfrei passieren. Der Resonator kann beispielsweise ein Ringresonator sein. Der Resonator kann eine Einkoppelstruktur zum Einkoppeln des Lichts und eine Auskoppelstruktur zum Auskoppeln des Lichts aufweisen. Die Wavelength range of the reflected light. A resonator only passes a certain wavelength range around its resonance wavelength. The wavelength range can pass through the resonator approximately lossless. The resonator may be, for example, a ring resonator. The resonator may have a coupling-in structure for coupling in the light and a coupling-out structure for coupling out the light. The
Resonanzwellenlänge kann über eine Länge des Resonators eingestellt werden. Insbesondere kann ein Umfang des Ringresonators seine Resonanzwellenlänge bestimmen. Der Resonator kann auch zwischen zwei reflektierenden Flächen ausgebildet sein. Resonant wavelength can be adjusted over a length of the resonator. In particular, a circumference of the ring resonator can determine its resonance wavelength. The resonator can also be formed between two reflective surfaces.
Der Resonator kann dotiert sein, insbesondere kann der Resonator mit einem dotierten Festkörper ausgebildet sein. Aufgrund der Dotierung kann Licht bestimmter Wellenlängen verstärkt werden. Dadurch kann der Resonator Licht mit dem abgestimmten Wellenlängenbereich verstärken. Die Verstärkung kann abgesehen von dem in den Resonator eingekoppelten Licht ohne äußere Energiezufuhr, insbesondere ohne externes Pumpen, erfolgen. Die Verstärkung kann einen Rauschabstand des Detektors verbessern. So können auch schwache Reflexionen erfasst werden. The resonator may be doped, in particular, the resonator may be formed with a doped solid. Due to the doping light of certain wavelengths can be amplified. Thereby, the resonator can amplify light with the tuned wavelength range. The amplification can be done without the external energy input, in particular without external pumping, apart from the light coupled into the resonator. The gain can improve a signal-to-noise ratio of the detector. So even weak reflections can be detected.
Eine Empfangsstruktur kann einen Trichter zum Konzentrieren des reflektierten Lichts aufweisen. In einem Trichter wird das Licht einer großen Einfallsfläche auf einer kleinen Austrittsfläche gesammelt und so eine Beleuchtungsstärke an der Austrittsfläche erhöht. Der Trichter kann aus lichtreflektierendem Material bestehen bzw. Oberflächen des Trichters können mit lichtreflektierendem A receiving structure may include a funnel for concentrating the reflected light. In a funnel, the light of a large incident surface is collected on a small exit surface, thus increasing illuminance at the exit surface. The funnel can consist of light-reflecting material or surfaces of the funnel can with light-reflecting
Material beschichtet sein. Be coated material.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen als Sensorsystem und als Verfahren zum Betreiben des Sensorsystems beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren It should be noted that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments as a sensor system and as a method of operating the sensor system. One skilled in the art will recognize that the features may be suitably combined, adapted, or interchanged to others
Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. To arrive embodiments of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Brief description of the drawings Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which neither the drawings nor the description are to be construed as limiting the invention.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines optischen Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel; und FIG. 1 shows an illustration of an optical sensor system according to an embodiment; FIG. and
Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Sensorsystems mit einer zweidimensionalen Ablenkeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. FIG. 2 shows an illustration of a sensor system with a two-dimensional deflection device according to an exemplary embodiment.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals in the figures designate the same or equivalent
Merkmale. Characteristics.
Bekannt sind LiDAR Makroscanner, bei denen alle benötigten optischen Well known LiDAR macroscanners, where all the required optical
Elemente sowie der Laser und der Detektor auf einem Rotor sitzen, aber auch Scanner, bei denen nur ein Spiegel zur Strahlablenkung rotiert. In beiden Fällen wird mit einer gepulsten Lichtquelle (z.B. Laser) ein Strahl ausgesandt und dessen Reflexion detektiert, um eine Abstandsmessung zu realisieren und ein „Bild“ der Szene aufzunehmen. Herkömmliche Systeme können eine sogenannte koaxiale Anordnung verwenden. Dabei wird auch das reflektierte Licht über den Lichtpfad der aussendenden Optik geleitet. Um ausreichend Licht im Empfänger zu sammeln, sind die Komponenten des Lichtpfads entsprechend groß. Elements as well as the laser and the detector sit on a rotor, but also scanners, in which only one mirror rotates for beam deflection. In either case, a beam is emitted by a pulsed light source (e.g., laser) and its reflection is detected to provide a distance measurement and capture a "picture" of the scene. Conventional systems can use a so-called coaxial arrangement. At the same time, the reflected light is guided via the light path of the emitting optics. In order to collect enough light in the receiver, the components of the light path are correspondingly large.
Mikrospiegel werden bisher für den Empfangspfad nicht verwendet. Die Micromirrors have not been used for the receive path so far. The
Verwendung von biaxialen Anordnungen erfordert aufgrund der Linsengröße und des Abbildungsmaßstabs einen großen Detektor. Da dieser zum einen nicht schnell genug für eine Pulsmessung wäre und zum anderen die optische Rauschleistung beispielsweise von der Sonne oder anderen Fremdlichtquellen der Gesamtszene sammeln würde, wird in derartigen Anordnungen ein Use of biaxial arrays requires a large detector due to lens size and magnification. Since this one would not be fast enough for a pulse measurement and on the other hand would collect the optical noise power, for example, from the sun or other extraneous light sources of the overall scene, is in such arrangements
Detektorarray eingesetzt. In beiden Ausführungsformen wird der gepulste Strahl sowohl horizontal als auch vertikal ausgelenkt, um ein Objekt abzurastern. Zum Auslenken des Strahls können Mikrospiegel verwendet werden. Mikrospiegel benötigen nur wenig Bauraum, liefern aber mindestens in einer Achse eine begrenzte Ablenkung des Strahls. Ausführungsformen der Erfindung Detector array used. In both embodiments, the pulsed beam is deflected both horizontally and vertically to scan an object. Micromirrors can be used to deflect the beam. Micromirrors require little space, but provide at least in one axis a limited deflection of the beam. Embodiments of the invention
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines optischen Sensorsystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Sensorsystem 100 ist dazu ausgebildet einen 1 shows a representation of an optical sensor system 100 according to one exemplary embodiment. The sensor system 100 is designed to a
Erfassungsbereich des Sensorsystems 100 mit Licht 102 abzutasten. Wenn das Licht 102 auf ein Objekt 104 trifft wird das Licht 102 als Reflexion 106 an dem Objekt 104 gestreut. Ein Anteil der Reflexion 106 wird zu dem Sensorsystem 100 zurückgeworfen. Das am Sensorsystem 100 ankommende Licht der Reflexion 106 wird durch eine Empfangsoptik 108 des Sensorsystems 100 auf eine Erfassungseinrichtung 110 des Sensorsystems 100 konzentriert. In der Detection range of the sensor system 100 with light 102 to scan. When the light 102 strikes an object 104, the light 102 is scattered as a reflection 106 on the object 104. A portion of the reflection 106 is reflected back to the sensor system 100. The light arriving at the sensor system 100 of the reflection 106 is concentrated by a receiving optical system 108 of the sensor system 100 to a detection device 110 of the sensor system 100. In the
Erfassungseinrichtung 110 wird ein elektrisches Empfangssignal erzeugt, wenn eine Lichtstärke der Reflexion 106 größer als ein Schwellenwert ist. Eine Detector 110, an electrical received signal is generated when a light intensity of the reflection 106 is greater than a threshold value. A
Entfernung zwischen dem Sensorsystem 100 und dem Objekt 104 kann unter Verwendung der Laufzeit des Lichts 102 zu dem Objekt 104 und der Laufzeit der Reflexion 106 von dem Objekt 104 zu der Erfassungseinrichtung 110 berechnet werden. Distance between the sensor system 100 and the object 104 may be calculated using the transit time of the light 102 to the object 104 and the transit time of the reflection 106 from the object 104 to the detector 110.
Das Licht 102 kann beispielsweise Laserlicht sein. Insbesondere kann das Licht 102 von eine Lichtquelle 112 beispielsweise in Form eines Lasers oder einer Laserdiode emittiert werden, welche hinsichtlich der Wellenlänge des emittierten Lichts variierbar, d.h. trimmbar, ist. Vorzugsweise kann die Wellenlänge des emittierten Lichts über mehrere Nanometer, mehrere zehn Nanometer oder sogar bis zu mehreren hundert Nanometern variiert werden. Beispielsweise kann das Licht im sichtbaren Bereich, UV, NI R und/oder I R emittiert werden. The light 102 may be, for example, laser light. In particular, the light 102 may be emitted from a light source 112, for example in the form of a laser or a laser diode, which is variable with respect to the wavelength of the emitted light, i. trimmable, is. Preferably, the wavelength of the emitted light can be varied over several nanometers, several tens of nanometers or even up to several hundred nanometers. For example, the light may be emitted in the visible range, UV, NI R and / or I R.
Nachdem das Licht 102 von der Lichtquelle 112 des Sensorsystems 100 emittiert worden ist, wird das Licht 102 in einer Ablenkeinrichtung 114 des Sensorsystems 100 seitlich abgelenkt, um den Erfassungsbereich abzutasten. Hier erzeugt die Lichtquelle 112 Licht 102 mit einer wählbaren Wellenlänge. Das Licht 102 trifft auf die Ablenkeinrichtung 114, von der es wellenlängenabhängig in einer Beugungsrichtung seitlich abgelenkt wird. Licht 102 mit einer ersten Wellenlänge wird um einen ersten Winkel abgelenkt. Licht 102 mit einer zweiten Wellenlänge wird um einen zweiten Winkel abgelenkt. Durch eine Veränderung der After the light 102 has been emitted from the light source 112 of the sensor system 100, the light 102 is laterally deflected in a deflector 114 of the sensor system 100 to scan the detection area. Here, the light source 112 generates light 102 having a selectable wavelength. The light 102 strikes the deflection device 114, from which it is deflected laterally depending on the wavelength in a diffraction direction. Light 102 having a first wavelength is deflected by a first angle. Light 102 having a second wavelength is deflected by a second angle. Through a change in the
Wellenlänge wird eine Veränderung des Winkels erreicht. Das Licht 102 wird dabei eindimensional abgelenkt. Eine Ablenkungscharakteristik der Wavelength is achieved by changing the angle. The light 102 is deflected one-dimensionally. A deflection characteristic of
Ablenkeinrichtung 114 sowie ein von der Lichtquelle 112 bereitstellbarer Deflector 114 and one of the light source 112 bereitstellbarer
Wellenlängenbereich definieren seitliche Grenzen des Erfassungsbereichs. Eine von der Lichtquelle 112 bereitgestellte Lichtleistung und eine Empfindlichkeit der Erfassungseinrichtung 110 bestimmen eine Erfassungsreichweite des Wavelength range define lateral limits of the detection range. A light output provided by the light source 112 and a sensitivity of the Detector 110 determines a detection range of the
Sensorsystems 100. Sensor system 100.
In einem Ausführungsbeispiel wird das Licht 102 an einem diffraktiven Element 116 der Ablenkeinrichtung 114 wellenlängenabhängig in der Beugungsrichtung gebeugt. Das diffraktive Element 116 ist beispielsweise ein optisches Gitter. Die Ablenkeinrichtung 114 weist keine beweglichen Teile auf. Quer zu der In one embodiment, the light 102 is diffracted at a diffractive element 116 of the deflector 114 wavelength-dependent in the diffraction direction. The diffractive element 116 is, for example, an optical grating. The deflector 114 has no moving parts. Cross to the
Beugungsrichtung wird das Licht 102 wellenlängenunabhängig nicht abgelenkt. Diffraction direction, the light 102 is not deflected wavelength independent.
Die Empfangsoptik 108 sammelt das von dem Objekt 104 zurückgeworfene Licht. In einem Fokus der Empfangsoptik 108 wird das zurückgeworfene Licht konzentriert. Die Erfassungseinrichtung 110 ist im Bereich des Fokus The receiving optics 108 collects the light reflected from the object 104. In a focus of the receiving optics 108, the reflected light is concentrated. The detection device 110 is in the range of the focus
angeordnet. arranged.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Erfassungseinrichtung 110 mehrere Empfangsstrukturen 118 auf. Die Empfangsstrukturen 118 sind auf In one embodiment, the detection device 110 has a plurality of reception structures 118. The receiving structures 118 are on
unterschiedliche Auslegungswellenlängen abgestimmt. Somit lässt jede tuned different design wavelengths. Thus, each leaves
Empfangsstruktur 118 nur Licht innerhalb eines schmalbandigen Receive structure 118 only light within a narrowband
Wellenlängenbereichs um die abgestimmte Auslegungswellenlänge zu einem Detektor 120 durch. Wavelength range by the tuned design wavelength to a detector 120 through.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Lichtquelle 112 zum Betreiben des Sensorsystems 100 so angesteuert, dass sie in einer zeitlichen Abfolge Licht 102 mit Wellenlängen bereitstellt, auf welche die Empfangsstrukturen 118 In one embodiment, the light source 112 for driving the sensor system 100 is driven to provide, in a temporal sequence, light 102 having wavelengths to which the receive structures 118
abgestimmt sind. Alternativ dazu sind die Empfangsstrukturen 118 auf are coordinated. Alternatively, the receiving structures 118 are on
Auslegungswellenlängen abgestimmt, welche die Lichtquelle 112 bereitstellen kann. So kann das Empfangssignal an derjenigen Empfangsstruktur 118 abgegriffen werden, die auf die aktuell bereitgestellte Wellenlänge abgestimmt ist, da einerseits von den anderen Empfangsstrukturen 118 kein Nutzsignal bereitgestellt wird und andererseits so störende Einflüsse durch Fremdlicht verringert werden. Tuned design wavelengths, which can provide the light source 112. Thus, the received signal at that receiving structure 118 can be tapped, which is tuned to the currently provided wavelength, since on the one hand by the other receiving structures 118 no useful signal is provided and on the other hand so disturbing influences are reduced by extraneous light.
Da aufgrund der Ablenkungscharakteristik der Ablenkeinrichtung 114 und der Wellenlänge des bereitgestellten Lichts 102 bekannt ist, in welche Richtung das Licht 102 abgestrahlt worden ist, kann zu der aus der Laufzeit berechneten Entfernung zu dem Objekt 104 auch die Richtung zu einem Auftreffpunkt des Lichts 102 auf dem Objekt 104 zugeordnet werden. Über eine Abfolge mehrerer mit unterschiedlichen Wellenlängen bereitgestellter Lichtimpulse werden mehrere Messungen in unterschiedlichen Richtungen ausgeführt. Das Licht wird dabei wellenlängenabhängig aufgefächert. Dabei kann das Licht 102 das Objekt 104 treffen oder das Objekt 104 verfehlen. Wenn das Objekt 104 verfehlt wird und kein Licht 102 reflektiert wird, wird kein Entfernungswert bestimmt. Since it is known in which direction the light 102 has been emitted due to the deflection characteristic of the deflector 114 and the wavelength of the light 102 provided, the direction to a point of incidence of the light 102 on the object 102 calculated at runtime can also be known Object 104 can be assigned. A sequence of several light pulses provided with different wavelengths becomes several Measurements carried out in different directions. The light is fanned out depending on the wavelength. In this case, the light 102 may hit the object 104 or miss the object 104. If the object 104 is missed and no light 102 is reflected, no distance value is determined.
In einem Ausführungsbeispiel weist eine einzelne Empfangsstruktur 118 zumindest einen auf die jeweilige Auslegungswellenlänge abgestimmten In one embodiment, a single receive structure 118 has at least one tuned to the respective design wavelength
Resonator 122 auf. Das auf die Empfangsstruktur 118 einfallende Licht wird in den Resonator 122 eingekoppelt. Wenn das Licht die Auslegungswellenlänge enthält wird der Resonator 122 angeregt und gerät in Resonanz. Auch Resonator 122 on. The light incident on the receiving structure 118 is coupled into the resonator 122. When the light contains the design wavelength, the resonator 122 is excited and resonates. Also
Wellenlängen des Wellenlängenbereichs um die Auslegungswellenlänge regen den Resonator an, dabei gerät er jedoch nicht in Resonanz. Insbesondere wenn der Resonator 122 angeregt wird, wird auch wieder Licht aus dem Resonator 122 ausgekoppelt und durch den Detektor 120 in dem Empfangssignal abgebildet. Wavelengths of the wavelength range around the design wavelength excite the resonator, but it does not resonate. In particular, when the resonator 122 is excited, light is also decoupled from the resonator 122 and imaged by the detector 120 in the received signal.
Der Resonator 122 kann beispielsweise ein Ringkernresonator sein. Die The resonator 122 may be, for example, a toroidal resonator. The
Auslegungswellenlänge wird durch einen effektiven Umfang des Design wavelength is determined by an effective scope of
Ringkernresonators bestimmt. Der Umfang entspricht einem Vielfachen Toroidal resonator determined. The scope is a multiple
Auslegungswellenlänge. Design wavelength.
Das Licht kann durch einen Trichter 124 in Richtung des Resonators 122 konzentriert werden. Dabei wird das Licht an Innenwänden des Trichters 124 in Richtung einer Mitte des Trichters 124 reflektiert. Das Licht kann in einen Lichtleiter 126 eingekoppelt werden, der das Licht zu dem Resonator 122 leitet.The light may be concentrated by a funnel 124 in the direction of the resonator 122. In this case, the light is reflected on inner walls of the funnel 124 in the direction of a center of the funnel 124. The light may be coupled into a light guide 126 which directs the light to the resonator 122.
Der Lichtleiter 126 verläuft zumindest abschnittsweise tangential zu dem The light guide 126 extends at least in sections tangentially to the
Resonator 122. Dadurch wird das Licht in den Resonator 122 eingekoppelt. Zum Auskoppeln kann ein weiterer Lichtleiter 128 verwendet werden. Auch der weitere Lichtleiter 128 verläuft zumindest abschnittsweise tangential zu dem Resonator 122 und führt zu dem Detektor 120. Dadurch wird das Licht aus dem Resonator 122 ausgekoppelt. Resonator 122. As a result, the light is coupled into the resonator 122. For decoupling, another optical fiber 128 can be used. The further optical waveguide 128 also runs at least in sections tangentially to the resonator 122 and leads to the detector 120. As a result, the light is coupled out of the resonator 122.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Sensorsystems 100 mit einer FIG. 2 shows a representation of a sensor system 100 having a
zweidimensionalen Ablenkeinrichtung 114 gemäß einem Ausführungsbeispiel.two-dimensional deflector 114 according to one embodiment.
Das Sensorsystem 100 entspricht im Wesentlichen dem Sensorsystem in Fig. 1. Zusätzlich dazu weist die Ablenkeinrichtung 114 ein winkelbewegliches Element 200 auf, das das Licht 102 quer zu der Beugungsrichtung ablenkt. Damit kann das Sensorsystem 100 den Erfassungsbereich zweidimensional abtasten. In der Beugungsrichtung wird der Winkel über die Wellenlänge des Lichts eingestellt. Quer zu der Beugungsrichtung wird der Winkel über eine Winkelstellung des Elements 200 eingestellt. The sensor system 100 essentially corresponds to the sensor system in FIG. 1. In addition, the deflector 114 has an angularly movable element 200 which deflects the light 102 transversely to the diffraction direction. Thus, the sensor system 100 can scan the detection area two-dimensionally. In the diffraction direction, the angle is set over the wavelength of the light. Transverse to the diffraction direction, the angle is set via an angular position of the element 200.
In einem Ausführungsbeispiel ist das diffraktive Element 116 auf dem In one embodiment, the diffractive element 116 is on the
winkelbeweglichen Element 200 angeordnet und wird von diesem bewegt. arranged angular movable member 200 and is moved by this.
Alternativ können die Elemente 116, 200 hintereinander angeordnet sein. Alternatively, the elements 116, 200 may be arranged one behind the other.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Empfangsoptik 108 eine Zylinderlinse 202 auf, die einen linienförmigen Fokusbereich erzeugt. Der Fokusbereich ist an dem Array aus Empfangsstrukturen 118 ausgerichtet. Dadurch fällt auf jede Empfangsstruktur 118 reflektiertes Licht. Der Fokusbereich kann größer als das Array sein. So fällt auch bei zweidimensionaler Ablenkung die Reflexion 106 auf die Empfangsstrukturen 118. In one embodiment, the receiving optics 108 include a cylindrical lens 202 that produces a linear focus area. The focus area is aligned with the array of receive structures 118. As a result, reflected light is incident on each receiving structure 118. The focus area may be larger than the array. Thus, even with two-dimensional deflection, the reflection 106 falls on the receiving structures 118.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Resonator 122 mit einem Dotiermaterial dotiert. Das Dotiermaterial wird durch eingekoppeltes Licht zum Leuchten angeregt und verstärkt das eingekoppelte Licht. Das vom Dotiermaterial emittierte Licht kann eine andere Wellenlänge, als die Auslegungswellenlänge aufweisen. In one embodiment, the resonator 122 is doped with a dopant material. The doping material is excited by coupled light to illuminate and amplifies the coupled light. The light emitted by the doping material may have a different wavelength than the design wavelength.
Mit anderen Worten wird ein LiDAR System vorgestellt, welches einen Laser mit einstellbarer Wellenlänge enthält, der über ein diffraktives optisches Element 116 (z.B. ein Gitter) abgelenkt wird und mit einem Objekt 104 interagiert. Über einen separaten Empfangspfad wird der Strahl dann auf ein mindestens In other words, a LiDAR system is presented which includes a tunable wavelength laser that is deflected via a diffractive optical element 116 (e.g., a grating) and interacts with an object 104. Via a separate reception path, the beam is then at least one
eindimensionales Detektorarray 110 fokussiert und über einen Trichter 124 sowie eine schmalbandige resonante Struktur mit optionaler Verstärkung einem Detektor 120 zugeführt. Durch die einstellbare Wellenlänge des Lasers in Verbindung mit dem diffraktiven Element 116 ergibt sich ein direkter one-dimensional detector array 110 and fed to a detector 120 via a funnel 124 and a narrowband resonant structure with optional gain. The adjustable wavelength of the laser in conjunction with the diffractive element 116 results in a direct
Zusammenhang aus Wellenlänge und Ort des Strahls auf dem Objekt 104. Soll ein zweidimensionales Bild der Szene aufgenommen werden, wird das diffraktive Element 116 auf einen Mikrospiegel aufgebracht. Correlation of wavelength and location of the beam on the object 104. If a two-dimensional image of the scene is to be taken, the diffractive element 116 is applied to a micromirror.
Es werden ein Laser mit einstellbarer Wellenlänge, eine diffraktive Optik und ein mindestens eindimensionales, schmalbandiges Detektorarray 110 für das LiDAR System verwendet. Da sich aus dieser Anordnung direkt eine Korrelation aus Wellenlänge und Ort ergibt, kann bei einem ID LiDAR auf eine zusätzliche Strahlablenkung verzichtet werden. Bei einem 2D LiDAR ist eine An adjustable wavelength laser, a diffractive optic and an at least one-dimensional, narrow-band detector array 110 are used for the LiDAR system. Since a correlation of wavelength and location results directly from this arrangement, with an ID LiDAR an additional beam deflection can be dispensed with. For a 2D LiDAR, one is
(mikro)mechanische Strahlablenkung nur in einer Richtung erforderlich. Durch die Wellenlängenselektivität des Filterelements im Empfangspfad ergibt sich eine sehr hohe Sensitivität, da der hier gezeigte Detektor fremdlichtrobust ist. Das Filterelement kann unter Verwendung von MEMS und/oder Si (micro) mechanical beam deflection only required in one direction. The wavelength selectivity of the filter element in the receiving path results in a very high sensitivity, since the detector shown here is Fremdlichtrobust. The filter element may be made using MEMS and / or Si
Technologie gefertigt werden. Durch die wellenlängenselektive Ablenkung weist das Sensorsystem 100 wenige bis keine beweglichen Teile auf und baut sehr klein. Technology to be made. Due to the wavelength-selective deflection, the sensor system 100 has few to no moving parts and builds very small.
Das System besteht aus einem Laser mit kontinuierlich variierender Frequenz bzw. Wellenlänge, welcher einen gepulsten Laserstrahl erzeugt. Dieser wird über ein diffraktives Element 116 in einem Winkel entsprechend der Wellenlänge abgelenkt. Bei dem diffraktiven Element 116 handelt es sich bevorzugt um ein Gitter. Ein abgelenkter Strahl trifft anschließend auf das Objekt 104 und interagiert anschließend als reflektierter bzw. gestreuter Strahl mit einem optischen System. The system consists of a laser of continuously varying frequency or wavelength, which generates a pulsed laser beam. This is deflected via a diffractive element 116 at an angle corresponding to the wavelength. The diffractive element 116 is preferably a grid. A deflected beam then strikes the object 104 and then interacts as a reflected or scattered beam with an optical system.
Bei herkömmlichen Li DAR Systemen ist an dieser Stelle ein schmalbandiger Bandpassfilter angeordnet, um Fremdlicht, speziell Sonnenlicht vom Nutzstrahl der Frequenz zu trennen. Bei so einem Filter ist es erforderlich, dass er Licht aus einem großen Winkelbereich filtern kann. Da die Bandbreite von optischen Filtern stark vom Einfallswinkel abhängt, begrenzt der Filter das Signal-zu- Rausch Verhältnis (SN R) des Gesamtsystems. Gegenüber einem herkömmlichen Filter, dessen Filterwirkung wenig vom Einfallswinkel abhängt, ist der hier vorgestellte Ansatz kostengünstig. In conventional Li DAR systems, a narrow-band bandpass filter is arranged here to separate extraneous light, in particular sunlight, from the useful beam of the frequency. Such a filter requires that it be able to filter light from a wide range of angles. Since the bandwidth of optical filters depends strongly on the angle of incidence, the filter limits the signal-to-noise ratio (SN R) of the overall system. Compared to a conventional filter whose filter effect depends little on the angle of incidence, the approach presented here is inexpensive.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz interagiert der Strahl nach Interaktion mit dem optischen System mit einem Array 110 aus 100 bis 1000 nebeneinander angeordneten Empfangsstrukturen 118. Die Empfangsstrukturen 118 sind beispielsweise 10 pm breit und 0,1 mm bis 1,0 mm hoch. Das Array 110 hat somit eine Breite von 5 mm bis 10 mm und eine Höhe von 0,1 mm bis 1 mm.In the approach presented here, after interaction with the optical system, the beam interacts with an array 110 of 100 to 1000 receiving structures 118 arranged side by side. The receiving structures 118 are for example 10 μm wide and 0.1 mm to 1.0 mm high. The array 110 thus has a width of 5 mm to 10 mm and a height of 0.1 mm to 1 mm.
Jede der Empfangsstrukturen 118 beinhaltet jeweils mindestens einen Trichter 124, der z.B. mikromechanisch als Taper bzw. Einkoppler realisiert sein kann.Each of the receiving structures 118 each includes at least one hopper 124, e.g. micromechanically can be realized as Taper or Einkoppler.
Am Ende des Trichters 124 befindet sich ein optischer Wellenleiter 126, welcher als Einkoppelelement in einen Ringresonator 122 wirkt. Dieser Ringresonator 122 ist bevorzugt aus Si oder Si02 aufgebaut und besitzt einen an eine spezifische Wellenlänge angepassten Durchmesser, welcher von At the end of the funnel 124 is an optical waveguide 126, which acts as a coupling element in a ring resonator 122. This ring resonator 122 is preferably made of Si or Si0 2 and has a diameter adapted to a specific wavelength, which of
Empfangsstruktur 118 zu Empfangsstruktur 118 variiert. Die Variation ist an die Ablenkeigenschaften des diffraktiven Elements 116 angepasst. Der Durchmesser des Kreisels beziehungsweise Ringresonators 122 wird jeweils so gewählt, dass der Umfang des Resonators einem ganzzahligen Vielfachen einer Wellenlänge des Lasers entspricht. So entsteht konstruktive Interferenz und alle anderen Frequenzanteile, welche z.B. durch Fremdlicht entstehen, werden unterdrückt. Receiving structure 118 to receiving structure 118 varies. The variation is adapted to the deflection characteristics of the diffractive element 116. The diameter of the gyro or ring resonator 122 is in each case selected such that the circumference of the resonator corresponds to an integer multiple of a wavelength of the laser. This results in constructive interference and all other frequency components, which arise for example by extraneous light, are suppressed.
Optional kann der Ringresonator 122 eine Dotierung aufweisen und somit das Signal verstärken. Die Verstärkung vor der Wandlung in ein elektrisches Signal hat fundamentale Vorteile hinsichtlich der Rauscheigenschaften des Optionally, the ring resonator 122 may be doped and thus amplify the signal. The gain prior to conversion to an electrical signal has fundamental advantages in terms of noise characteristics
Empfangskanals, weil das Rauschen des Detektors 120 nicht verstärkt wird. Ein weiterer Wellenleiter 128 fungiert als Auskoppler des Ringresonators 122 und leitet einen Teil des Signals auf den Detektor 120. Bei diesem kann es sich um eine Fotodiode, eine Avalanche-Diode oder um eine Spad-Diode handeln. Receive channel, because the noise of the detector 120 is not amplified. Another waveguide 128 acts as an output coupler of the ring resonator 122 and directs a portion of the signal to the detector 120. This may be a photodiode, an avalanche diode or a spad diode.
Durch die Kombination aus einstellbarer Wellenlänge des Lasers mit dem diffraktiven Element 116 ergibt sich eine eindeutige Korrelation aus eingestellter Wellenlänge und Ort des Laserstrahls auf dem Objekt 104. Daraus folgt, dass für eine Abstandsmessung lediglich das Signal desjenigen Detektors 120 The combination of adjustable wavelength of the laser with the diffractive element 116 results in a clear correlation of the set wavelength and location of the laser beam on the object 104. It follows that for a distance measurement only the signal of that detector 120
ausgewertet werden kann, für welchen aktuell ein Laser-Puls ausgesendet wurde. can be evaluated for which currently a laser pulse has been sent.
Wenn ein zweidimensionales Bild der Szene aufgenommen werden soll, wird der Strahl zusätzlich abgelenkt. Hier kann ein Ablenkelement 200 eingesetzt werden, welches neben dem diffraktiven Element 116 einen Mikrospiegel enthält. If a two-dimensional image of the scene is to be taken, the beam is additionally deflected. Here, a deflection element 200 can be used, which contains a micromirror in addition to the diffractive element 116.
Das Objekt 104 wird mit der Linse des optischen Systems gestaucht und auf die Empfangsstrukturen 118 abgebildet, sodass die zweite Scanrichtung nicht zu einer signifikanten Ausdehnung des Bildes führt. Dies kann durch Verwendung einer Zylinderlinse 202 im optischen System erreicht werden. Die Höhe der Detektorstrukturen 118 von 0,1 mm bis 1,0 mm ist somit weiterhin ausreichend. Ebenso wie bei der eindimensionalen Ablenkung ist nur die Auswertung eines Detektors 120 gleichzeitig erforderlich. Die Kenntnis über den Ort The object 104 is compressed with the lens of the optical system and imaged onto the receiving structures 118, so that the second scanning direction does not lead to a significant expansion of the image. This can be achieved by using a cylindrical lens 202 in the optical system. The height of the detector structures 118 of 0.1 mm to 1.0 mm is thus still sufficient. As with the one-dimensional deflection, only the evaluation of a detector 120 is required simultaneously. The knowledge about the place
beziehungsweise den Winkel in den zwei Scanachsen ist durch die Wellenlänge des Lasers und durch die Winkelstellung des Spiegels bekannt. or the angle in the two scan axes is known by the wavelength of the laser and by the angular position of the mirror.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. Finally, it should be noted that terms such as "comprising," "comprising," etc., do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a multitude. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Claims

Ansprüche  claims
1. Optisches Sensorsystem (100), insbesondere für ein LIDAR-System in 1. Optical sensor system (100), in particular for a LIDAR system in
einem Fahrzeug, mit einer Lichtquelle (112), einer Ablenkeinrichtung (114), einer Empfangsoptik (108) und einer Erfassungseinrichtung (110), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (112) dazu ausgebildet ist, Licht (102) mit einer einstellbaren Wellenlänge bereitzustellen und die Ablenkeinrichtung (114) dazu ausgebildet ist, das Licht (102) in Abhängigkeit von der  a vehicle having a light source (112), a deflection device (114), a receiving optical system (108) and a detection device (110), characterized in that the light source (112) is adapted to provide light (102) with an adjustable wavelength and the deflecting means (114) is adapted to control the light (102) in dependence on
Wellenlänge abzulenken.  Distracting the wavelength.
2. Sensorsystem (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Ablenkeinrichtung 2. Sensor system (100) according to claim 1, wherein the deflection device
(114) ein diffraktives Element (116) zum wellenlängenabhängigen Beugen des Lichts (102) aufweist.  (114) has a diffractive element (116) for the wavelength-dependent bending of the light (102).
3. Sensorsystem (100) gemäß Anspruch 2, bei dem das diffraktive Element (116) ein optisches Gitter ist, das dazu ausgebildet ist, das Licht (102) in einer Beugungsrichtung um einen wellenlängenabhängigen Beugungswinkel zu beugen. The sensor system (100) of claim 2, wherein the diffractive element (116) is an optical grating configured to diffract the light (102) in a diffraction direction by a wavelength-dependent diffraction angle.
4. Sensorsystem (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, bei dem die 4. Sensor system (100) according to one of claims 2 to 3, wherein the
Ablenkeinrichtung (114) ein winkelbewegliches Element (200) zum Einstellen eines Ablenkwinkels quer zu einer Beugungsrichtung des diffraktiven Elements (116) aufweist.  Deflector (114) comprises an angularly movable member (200) for adjusting a deflection angle transverse to a diffraction direction of the diffractive element (116).
5. Sensorsystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Erfassungseinrichtung (110) ein Array aus auf unterschiedliche 5. Sensor system (100) according to one of the preceding claims, wherein the detection device (110) an array of different
Wellenlängenbereiche abgestimmten Empfangsstrukturen (118) aufweist.  Wavelength ranges matched receiving structures (118).
6. Sensorsystem (100) gemäß Anspruch 5, bei dem das Array im Wesentlichen eindimensional ist und die Empfangsoptik (108) dazu ausgebildet ist, reflektiertes Licht auf einen an dem Array ausgerichteten Fokusbereich zu konzentrieren. The sensor system (100) of claim 5, wherein the array is substantially one-dimensional, and the receiving optic (108) is configured to focus reflected light onto a focus area aligned with the array.
7. Sensorsystem (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, bei dem eine der Empfangsstrukturen (118) zumindest einen auf den jeweiligen 7. Sensor system (100) according to one of claims 5 to 6, wherein one of the receiving structures (118) at least one of the respective
Wellenlängenbereich abgestimmten Resonator (122) zum Filtern des Wellenlängenbereichs aus dem reflektierten Licht aufweist.  Wavelength range tuned resonator (122) for filtering the wavelength range from the reflected light.
8. Sensorsystem (100) gemäß Anspruch 7, bei dem der Resonator (122) dotiert ist. 8. A sensor system (100) according to claim 7, wherein the resonator (122) is doped.
9. Sensorsystem (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem eine der Empfangsstrukturen (118) einen Trichter (124) zum Konzentrieren des reflektierten Lichts aufweist. A sensor system (100) according to any one of claims 5 to 8, wherein one of the receiving structures (118) comprises a funnel (124) for concentrating the reflected light.
10. Verfahren zum Betreiben eines optischen Sensorsystems (102) gemäß 10. A method of operating an optical sensor system (102) according to
einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (112) dazu angesteuert wird, Licht (102) mit einer bestimmten Wellenlänge bereitzustellen, die Ablenkeinrichtung (114) das Licht (102) in Abhängigkeit von der Wellenlänge ablenkt, eine Reflexion (106) des Lichts (102) unter Verwendung der Erfassungseinrichtung (110) erfasst und in einem elektrischen Signal abgebildet wird, und eine Entfernung zu einem das Licht (102) reflektierenden Objekt (104) über eine Zeitdauer zwischen dem Bereitstellen des Lichts (102) und dem Empfangen der Reflexion (106) bestimmt wird, wobei eine Richtung zu dem Objekt (104) unter Verwendung der Wellenlänge des Lichts (102) und einer Ablenkungscharakteristik der Ablenkeinrichtung (114) bestimmt wird.  one of the preceding claims, characterized in that the light source (112) is driven to provide light (102) of a certain wavelength, the deflector (114) deflects the light (102) in dependence on the wavelength, a reflection (106) of the light (102) is detected using the detector (110) and imaged in an electrical signal, and a distance to an object (104) reflecting the light (102) over a period of time between providing the light (102) and receiving the reflection (106) is determined, wherein a direction to the object (104) is determined using the wavelength of the light (102) and a deflection characteristic of the deflector (114).
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem die Reflexion (106) unter 11. The method according to claim 10, wherein the reflection (106) under
Verwendung der auf die Wellenlänge des Lichts (104) abgestimmten Empfangsstruktur (118) der Erfassungseinrichtung (110) erfasst wird.  Using the matched to the wavelength of the light (104) receiving structure (118) of the detection device (110) is detected.
PCT/EP2019/050861 2018-01-16 2019-01-15 Optical sensor system, in particular for a lidar system in a vehicle, and method for operating same WO2019141646A1 (en)

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