WO2021078511A1 - Verfahren zum detektieren von objekten in einem überwachungsbereich mit einer optischen detektionsvorrichtung und optische detektionsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum detektieren von objekten in einem überwachungsbereich mit einer optischen detektionsvorrichtung und optische detektionsvorrichtung Download PDF

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    • G01S7/486—Receivers

Definitions

  • a direction of propagation of the optical transmission signals relative to the detection device can be changed in at least one direction of change compared to a previous measurement.
  • the monitored area can be scanned in a more targeted manner.
  • the optical detection device is arranged as intended, in particular as a detection device of a vehicle which is arranged on a horizontal roadway
  • the direction of change of the direction of propagation can be spatially horizontal. In this way, the monitored area can be scanned in a spatially resolved manner in the horizontal direction. If the change in the direction of propagation of the transmission signals takes place gradually or continuously in one direction, the direction of change can also be referred to as the pivoting direction.
  • the optical detection device can advantageously be designed as a scanning system.
  • a monitored area can be scanned, i.e. scanned, with transmit signals.
  • the corresponding transmission signals can be swiveled over the monitoring area with regard to their direction of propagation.
  • the direction of change of the direction of propagation of the transmission signals corresponds to a pivoting direction.
  • at least one deflection device in particular a scanning device, a deflecting mirror device or the like, and / or an arrangement of several light sources and / or optical elements can be used.
  • the optical elements can be designed such that the optical transmission signals are expanded in a direction transverse to the direction of propagation and, if necessary, transverse to the direction of change of the direction of propagation. In this way, a transmission signal can be used to illuminate a correspondingly larger section of the monitored area in this direction.
  • At least one optical element can have or consist of at least one diffractive optical element (DOE).
  • DOE diffractive optical element
  • An opening angle 58 of an illumination field 56 of a transmission signal 26 and thus of the corresponding reception signal 28 in the horizontal direction is 0.4 °.
  • the transmission signals 26 and thus the reception signals 28, as indicated in FIG. 2 are expanded. The widening takes place, for example, with the aid of the diffractive optical element 34.
  • the widening of the transmission signals 26 in the vertical direction has the effect that a section of the monitoring area 14 that is extended in the vertical direction can be illuminated with only one transmission signal 26.
  • the LiDAR system 12 can be referred to as a flash LiDAR system.
  • FIG. 5 the CCD matrix 44 with the received signals 28 of the first transmitted signal 26 of a measurement is shown as an example.
  • FIG. 6 shows the CCD matrix 44 with the received signals 28 of the second transmitted signal of the measurement.
  • the transmission signals 26 of the measurement are assigned to the second receiving group 54 from the left in FIGS. 5 and 6, which includes the third and fourth receiving column 52.

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Delektieren von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einer optischen Detektionsvorrichtung und eine optische Detektionsvorrichtung beschrieben. Bei dem Verfahren wird bei wenigstens einer Messung mit wenigstens einer optischen Sendeeinrichtung wenigstens ein optisches Sendesignal in den Überwachungsbereich gesendet. Mit wenigstens einer optischen Empfangseinrichtung wird wenigstens ein optisches Empfangssignal (28) empfangen, welches von dem wenigstens einen optischen Sendesignal herrührt, das an einem etwaigen Objekt im Überwachungsbereich reflektiert wird. Wenigstens aus den Empfangssignalen (28) werden Objektinformationen über das Objekt ermittelt. Bei wenigstens einer Messung wird eine Ausbreitungsrichtung der optischen Sendesignale relativ zur Detektionsvorrichtung gegenüber einer vorherigen Messung verändert. Bei wenigstens einer Messung werden wenigstens zwei optische Sendesignale zeitlich hintereinander mit derselben Ausbreitungsrichtung relativ zur Detektionsvorrichtung in den Überwachungsbereich gesendet. Wenigstens zwei Empfangsbereiche (46) einer Empfangsgruppe (54) der wenigstens einen Empfangseinrichtung werden entsprechend der Zeitfolge der wenigstens zwei optischen Sendesignale zeitlich hintereinander für einen Empfang jeweils eines der von den wenigstens zwei optischen Sendesignalen herrührenden, an einem etwaigen Objekt reflektierten wenigstens zwei Empfangssignale (28) aktiviert. Die jeweiligen Sichtfelder der wenigstens zwei Empfangsbereiche (46) der Empfangsgruppe (54) liegen innerhalb eines Ausleuchtungsfeldes (56) der wenigstens zwei als Empfangssignale (28) reflektierten optischen Sendesignale mit derselben Ausbreitungsrichtung.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Detektieren von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einer optischen Detektionsvorrichtung und optische Detektionsvorrichtung Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren von Objekten in einem Überwa chungsbereich mit einer optischen Detektionsvorrichtung, bei dem bei wenigstens einer Messung
- mit wenigstens einer optischen Sendeeinrichtung wenigstens ein optisches Sendesig nal in den Überwachungsbereich gesendet wird,
- mit wenigstens einer optischen Empfangseinrichtung wenigstens ein optisches Emp fangssignal empfangen wird, welches von dem wenigstens einen optischen Sendesig nal herrührt, das an einem etwaigen Objekt im Überwachungsbereich reflektiert wird,
- wenigstens aus den Empfangssignalen Objektinformationen über das Objekt ermittelt werden.
Ferner betrifft die Erfindung eine optische Detektionsvorrichtung zum Detektieren von Objekten in einem Überwachungsbereich,
- mit wenigstens einer optischen Sendeeinrichtung, mit der optische Sendesignale in den Überwachungsbereich gesendet werden können,
- mit wenigstens einer optischen Empfangseinrichtung, mit der optische Empfangssig nale, welche von optischen Sendesignalen herrühren, die an wenigstens einem etwai gen Objekt in dem Überwachungsbereich reflektiert werden, empfangen werden kön nen,
- und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, mit der auf Basis der opti schen Empfangssignalen, die mit der wenigstens einen optischen Empfangseinrichtung empfangen werden können, Objektinformationen über erfasste Objekte ermittelt werden können.
Stand der Technik
Aus der EP 1 969395 B1 ist ein Verfahren zum Detektieren eines Objekts unter An wendung von sichtbarem Licht bekannt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Lichtquelle für sichtbares Licht in Form einer oder mehrerer weißes Licht emittierender Dioden, die für Emittieren von sichtbarem Licht, mit einer ersten Funktion, für eine Per son in einem Beleuchtungsmodus sichtbar zu sein, angepasst ist. Das Verbinden einer Lichtquellensteuerung mit der Lichtquelle für sichtbares Licht. Das Betätigen der Licht quelle für sichtbares Licht zum Emittieren von sichtbarem Licht im Beleuchtungsmodus, um eine Umgebung zu beleuchten. Das Empfangen einer Reflexion oder Rückstreuung des emittierten sichtbaren Lichts von einem Objekt, wobei das Empfangen der Reflexi on oder Rückstreuung ein Filtern der Reflexion oder Rückstreuung nach blau umfasst. Das Berechnen eines Abstands des Objekts als eine Funktion der empfangenen Refle xion oder Rückstreuung und des im Voraus festgelegten Modus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine optische Detektions vorrichtung der eingangs genannten Art zu gestalten, mit denen eine Überwachung des Überwachungsbereichs mit einer größeren Genauigkeit, insbesondere einer höheren räumlichen Auflösung, möglich ist.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass
- bei wenigstens einer Messung eine Ausbreitungsrichtung der optischen Sendesignale relativ zur Detektionsvorrichtung gegenüber einer vorherigen Messung verändert wird,
- bei wenigstens einer Messung wenigstens zwei optische Sendesignale zeitlich hinter einander mit derselben Ausbreitungsrichtung relativ zur Detektionsvorrichtung in den Überwachungsbereich gesendet werden,
- wenigstens zwei Empfangsbereiche einer Empfangsgruppe der wenigstens einen Empfangseinrichtung entsprechend der Zeitfolge der wenigstens zwei optischen Sen designale zeitlich hintereinander für einen Empfang jeweils eines der von den wenigs tens zwei optischen Sendesignalen herrührenden, an einem etwaigen Objekt reflektier ten wenigstens zwei Empfangssignale aktiviert werden,
- wobei die jeweiligen Sichtfelder der wenigstens zwei Empfangsbereiche der Emp fangsgruppe innerhalb eines Ausleuchtungsfeldes der wenigstens zwei als Empfangs signale reflektierten optischen Sendesignale mit derselben Ausbreitungsrichtung liegen.
Erfindungsgemäß wird der Überwachungsbereich mit Sendesignalen abgetastet, wobei die Ausbreitungsrichtung der jeweiligen Sendesignale von Messung zu Messung verän dert wird. Die Ausleuchtungsfelder der Sendesignale sind quer zu ihrer Ausbreitungs richtung so groß, dass aus den Sendesignalen herrührende reflektierte Empfangssigna le wenigstens zwei Empfangsbereiche einer jeweiligen Empfangsgruppe der wenigs- tens einen Empfangseinrichtung ausleuchten. Die jeweiligen Sichtfelder der entspre chenden Empfangsbereiche liegen innerhalb des Ausleuchtungsfeldes der Empfangs signale der entsprechenden reflektierten Sendesignale.
Für eine Messung werden hintereinander mehrere Sendesignale mit der gleichen Aus breitungsrichtung in den Überwachungsbereich gesendet. Die Sendesignale werden gegebenenfalls an einem Objekt reflektiert und gelangen als entsprechende Empfangs signale zu der Empfangseinrichtung. Jedes der Empfangssignale einer Messung leuch tet aufgrund des entsprechend dimensionierten Ausleuchtungsfeldes die wenigstens zwei Empfangsbereiche der entsprechenden Empfangsgruppe aus.
Die Sendesignale leuchten bei einer Messung sequenziell jeweils einen Abschnitt des Überwachungsbereich aus. Während einer Messung, bei der mehrere Sendesignale zeitlich hintereinander mit gleicher Ausbreitungsrichtung gesendet werden, ist immer nur ein Empfangsbereich der entsprechenden Empfangsgruppe aktiv. Auf diese Weise wird bei einer Messung ein und derselbe Bereich eines Objektes mehrmals hintereinan der von Sendesignalen angeleuchtet, wobei die jeweiligen Empfangssignale nachei nander von wenigstens zwei insbesondere nebeneinanderliegenden Empfangsberei chen empfangen werden. Mit Hilfe der Erfindung kann die Gesamtauflösung der opti schen Detektionsvorrichtung insgesamt vergrößert werden.
Vorteilhafterweise können zur Abtastung des gesamten Überwachungsbereichs mehre re Messungen durchgeführt werden, bei denen die Sendesignale jeweils mit unter schiedlichen Ausbreitungsrichtung gesendet werden. Die Gesamtheit der Messungen zur Überwachung des Gesamtüberwachungsbereichs kann als Messsequenz bezeich net werden. Eine Messsequenz kann also mehrere Messungen bei geänderten Ausbrei tungsrichtungen für die Sendesignale umfassen.
Vorteilhafterweise kann bei wenigstens einer Messung eine Ausbreitungsrichtung der optischen Sendesignale relativ zur Detektionsvorrichtung gegenüber einer vorherigen Messung in wenigstens einer Änderungsrichtung verändert werden. Durch die Vorgabe einer Änderungsrichtung für die Ausbreitungsrichtung zwischen den Messungen kann der Überwachungsbereich gezielter abgetastet werden. Vorteilhafterweise kann bei bestimmungsgemäßer Anordnung der optischen Detekti onsvorrichtung, insbesondere als Detektionsvorrichtung eines Fahrzeugs, welches auf einer horizontalen Fahrbahn angeordnet ist, die Änderungsrichtung der Ausbreitungs richtung räumlich horizontal verlaufen. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich in horizontaler Richtung ortsaufgelöst abgetastet werden. Wenn die Änderung der Aus breitungsrichtung der Sendesignale schrittweise oder kontinuierlich in eine Richtung erfolgt, kann die Änderungsrichtung auch als Schwenkrichtung bezeichnet werden.
Vorteilhafterweise können die Sendesignale bei bestimmungsgemäßer Anordnung der optischen Detektionsvorrichtung in räumlich vertikaler Richtung aufgeweitet werden. Auf diese Weise kann mit einem Sendesignal ein entsprechend in vertikaler Richtung aus gedehnter Abschnitt des Überwachungsbereich ausgeleuchtet werden.
Bei den Objektinformationen kann es sich um Entfernungen, Geschwindigkeiten und/oder Richtungen von Objekten relativ zur Detektionsvorrichtung handeln. Derartige Objektinformationen können einer Steuervorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem, zugeführt und von dieser zur Steuerung von Funktionen des Fahrzeugs verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann die optische Detektionsvorrichtung nach einem Lichtlaufzeitver fahren, insbesondere einem Lichtimpulslaufzeitverfahren, arbeiten. Nach dem Lichtim pulslaufzeitverfahren arbeitende optische Detektionsvorrichtungen können als Time-of- Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and- Ranging-Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Da bei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Sendesignals, insbesondere eines Licht pulses, mit der wenigstens einen Sendeeinrichtung und dem Empfang des entspre chenden reflektierten Empfangssignals mit der wenigstens einen Empfangseinrichtung gemessen und daraus eine Entfernung zwischen der Detektionsvorrichtung und dem erfassten Objekt ermittelt.
Vorteilhafterweise kann die optische Detektionsvorrichtung als scannendes System ausgestaltet sein. Dabei kann mit Sendesignalen ein Überwachungsbereich abgetastet, also abgescannt, werden. Dazu können die entsprechenden Sendesignale bezüglich ihrer Ausbreitungsrichtung über den Überwachungsbereich geschwenkt werden. Die Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung der Sendesignale entspricht dabei einer Schwenkrichtung. Zum Ändern der Ausbreitungsrichtung der Sendesignale kann we nigstens eine Umlenkeinrichtung, insbesondere eine Scaneinrichtung, eine Umlenk spiegeleinrichtung oder dergleichen, und/oder einer Anordnung von mehreren Licht quellen und/oder optischen Elementen zum Einsatz kommen.
Vorteilhafterweise kann die optische Detektionsvorrichtung als sogenanntes Flash- LiDAR-System ausgestaltet sein. Dabei können die Sendesignale wenigstens in einer Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung aufgeweitet werden. Auf diese Weise können die Sendesignale einen in diese Richtung ausgedehnten Abschnitt des Überwachungs bereich gewissermaßen als Blitz (Flash) ausleuchten. Dieser ausgedehnter Abschnitt kann mit der Empfangseinrichtung dann simultan erfasst werden.
Vorteilhafterweise können die Sendesignale in einer Raumrichtung senkrecht zu der Raumrichtung, in der die Sendesignale aufgeweitet werden, fokussiert werden. In der Raumrichtung, in der die Sendesignale fokussiert werden, kann eine entsprechende Ortsauflösung erreicht werden, welche eine genauere Richtungsbestimmung ermög licht. Vorteilhafterweise können die Sendesignale in einer Richtung, insbesondere der Änderungsrichtung, fokussiert werden, in der die Ausbreitungsrichtung geändert wird.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung als laserbasiertes Entfernungsmess system ausgestaltet sein. Laserbasierte Entfernungsmesssysteme können als Licht quelle wenigstens einer Sendeeinrichtung wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepuls te Sendestrahlen als Sendesignale gesendet werden. Mit dem Laser können Sendesig nale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entsprechend kann die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigs tens einen für die Frequenz des ausgesendeten Lichtes ausgelegten Detektor, insbe sondere einen Punktsensor, Zeilensensor oder Flächensensor, im Besonderen wenigs tens eine (Lawinen)fotodiode, wenigstens eine Photodiodenzeile, wenigstens einen CCD-Sensor oder dergleichen, aufweisen. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem Laserscanner kann ein Über wachungsbereich mit insbesondere gepulsten Laserstrahlen abgetastet werden. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Empfangseinrichtung so ausgestaltet sein, dass mit dieser Empfangssignale, sofern erforderlich, in eine für eine insbesondere elektronische Auswerteeinrichtung verarbeitbare Form gebracht werden können. Hierzu kann die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens einen elektrooptisches Bau teil, insbesondere einen Detektor, aufweisen, mit der optischen Signale in elektrische Signale umgewandelt werden können.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens einen Oberflächenemitter als Lichtquelle aufweisen. Ein Oberflächenemitter, im englischen auch als vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) bezeichnet, ist ein Halbleiterlaser, bei dem das Licht senkrecht zur Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt wird.
Die Erfindung kann bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigs tens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf Fahrzeuge. Sie kann auch im stationären Betrieb eingesetzt werden.
Die optische Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer Steu ervorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einer Gestenerkennung oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann das Fahrzeug autonom oder teilau tonom betrieben werden.
Mit der optischen Detektionsvorrichtung können stehende oder bewegte Objekte, ins besondere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, insbesondere Parklücken, oder dergleichen, erfasst werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können bei einer Änderung der Ausbreitungsrichtung der wenigstens zwei optischen Sendesignale wenigstens zwei andere Empfangsbereiche einer anderen Empfangsgruppe entsprechend der Zeitfolge der jeweiligen optischen Sendesignalen nacheinander für den Empfang der jeweiligen optischen Empfangssignale aktiviert werden, wobei die jeweiligen Sichtfelder der we nigstens zwei Empfangsbereiche der anderen Empfangsgruppe innerhalb des jeweili gen Ausleuchtungsfeldes der wenigstens zwei als Empfangssignale reflektierten opti schen Sendesignale mit der geänderten Ausbreitungsrichtung liegen. Auf diese Weise kann bei der Änderung der Ausbreitungsrichtung der Sendesignale auch die entspre chende Empfangsgruppe der wenigstens einen Empfangseinrichtung geändert werden. So können die Empfangsgruppen der wenigstens einen Empfangseinrichtung mit der Änderung der Ausbreitungsrichtung der Sendesignale mitgeführt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ausbreitungs richtung der wenigstens zwei optischen Sendesignale zum Abtasten des Überwa chungsbereichs schrittweise geändert werden und/oder die Zuordnung der jeweiligen Empfangsgruppe kann schrittweise entsprechend der Änderung der Ausbreitungsrich tungen der Sendesignale geändert werden. Auf diese Weise kann der Überwachungs bereich kontrolliert abgetastet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die maximale Lauf zeit, die ein Sendesignal und ein entsprechendes Empfangssignal unter der Annahme benötigt, dass das Sendesignal an einem Objekt reflektiert wird, das in einem Abstand zu der Detektionsvorrichtung angeordnet ist, welcher der maximalen Reichweite der Detektionsvorrichtung entspricht, oder, falls diese Zeit länger ist, eine Auslese- und/oder Umschaltzeit für die wenigstens eine Empfangseinrichtung als Zeit zwischen dem Sen den von zwei optischen Sendesignalen und/oder als Zeit zwischen dem Aktivieren der wenigstens zwei Empfangsbereiche vorgegeben werden. Auf diese Weise kann ver mieden werden, dass sich die hintereinander gesendeten Sendesignale und/oder die entsprechenden Empfangssignale gegenseitig stören.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können die optischen Sendesignale mit einem Öffnungswinkel insbesondere in Änderungsrichtung der Aus breitungsrichtung gesendet werden, der um einen vorgegebenen Faktor größer ist als ein jeweiliger Öffnungswinkel der Sichtfelder der Empfangsbereiche insbesondere in Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung der optischen Sendesignale, wobei der Faktor als Anzahl der insbesondere in Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtungen nebeneinander angeordneten Empfangsbereiche einer Empfangsgruppe vorgegeben werden kann. Auf diese Weise kann die Ortsauflösung insbesondere in Richtung der Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung der Sendesignale verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann der Öffnungswinkel der optischen Sendesignale doppelt so groß sein wie der Öffnungswinkel der Sichtfelder der Empfangsbereiche und es können zwei Empfangsbereiche in einer Empfangsgruppe verwendet werden und gleichzeitig mit den entsprechenden Empfangssignalen ausgeleuchtet werden.
Vorteilhafterweise können die optischen Sendesignale mit einem Öffnungswinkel we nigstens in einer Richtung von etwa zwischen 0,3° und 0,5°, insbesondere 0,4°, gesen det werden. Auf diese Weise kann ein Verhältnis zwischen der Ortsauflösung und der Reichweite der Detektionsvorrichtung verbessert werden.
Vorteilhafterweise können die Empfangssignale mit einem Öffnungswinkel der Sichtfel der der Empfangsbereiche der optischen Sendesignale etwa zwischen 0,15° und 0,25°, insbesondere 0,2°, empfangen werden. So kann die Auflösung zur Überwachung des Überwachungsbereichs weiter verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Lichtquelle wenigstens einer Sendeeinrichtung ein Ausleuchtungsfeld aufweisen, das insbesondere in horizontaler Richtung größer ist, als das Sichtfeld wenigstens eines Empfangsbereichs wenigstens eine Empfangsein richtung. Auf diese Weise kann die Auflösung der Empfangseinrichtung größer sein als die Auflösung der Sendeeinrichtung.
Vorteilhafterweise kann das Ausleuchtungsfeld wenigstens einer Lichtquelle doppelt so groß sein wie das Sichtfeld wenigstens eines entsprechenden Empfangsbereichs der wenigstens einen Empfangseinrichtung. So können die von der wenigstens einen Licht quelle ausgesendeten und an einem Objekt reflektierten Empfangssignale mit zwei be nachbarten Empfangsbereichen der wenigstens einen Empfangseinrichtung empfangen werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können wenigstens ein Empfangsbereich in einer Richtung insbesondere senkrecht zur Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung ausgedehnt sein und/oder mehrere Empfangsbereiche, welche gleichzeitig zum Empfangen aktiviert werden können, können insbesondere senkrecht zur Änderungsrichtung nebeneinander angeordnet sein. Auf diese Weise können die Empfangslichtsignale von gesendeten Sendesignalen, welche insbesondere in Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung aufgeweitet sind, über eine größere räumliche Ausdeh nung erfasst werden.
Vorteilhafterweise können die Empfangsbereiche als Pixel einer CCD-Matrix realisiert sein. Auf diese Weise können die Empfangsbereiche getrennt voneinander für den Empfang aktiviert und/oder ausgelesen werden.
Ferner wird die Aufgabe bei der optischen Detektionsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
- die wenigstens eine optische Sendeeinrichtung Mittel aufweist, mit denen die Ausbrei tungsrichtung der Sendesignale verändert werden kann,
- die wenigstens eine Empfangseinrichtung wenigstens eine Empfangsgruppe aufweist, welche wenigstens zwei Empfangsbereiche umfasst, die getrennt voneinander für einen Empfang von optischen Empfangssignalen aktiviert werden können,
- und die jeweiligen Sichtfelder der Empfangsbereiche wenigstens einer Empfangs gruppe innerhalb wenigstens eines Ausleuchtungsfeldes der als Empfangssignale re flektierten optischen Sendesignale mit derselben Ausbreitungsrichtung liegen.
Erfindungsgemäß ist die Empfangseinrichtung bezüglich ihrer Empfangsgruppen so an die Ausleuchtungsfelder für Sendesignale angepasst, dass ein optisches Sendesignal immer mehrere insbesondere nebeneinander liegende Empfangsbereiche einer Emp fangsgruppe ausleuchtet. Die Empfangsbereiche einer Empfangsgruppe können ge trennt voneinander für einen Empfang von optischen Empfangssignalen aktiviert wer den.
Vorteilhafterweise kann mit der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung das erfin dungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Vorteilhafterweise können die Empfangsbereiche einer Empfangsgruppe gemeinsam oder getrennt voneinander ausgelesen werden. Auf diese Weise kann ein räumliches Auflösungsvermögen der Detektionsvorrichtung insbesondere in mehreren Dimensio nen erreicht und/oder verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine optische Sendeeinrichtung Mittel aufwei sen, mit denen die Ausbreitungsrichtung der Sendesignale in wenigstens einer Ände rungsrichtung verändert werden kann. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich gezielt in der Änderungsrichtung abgetastet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Sendeeinrichtung eine Mehrzahl von Sendelichtquellen aufweisen, welche in einer Änderungsrichtung betrachtet, in der die Ausbreitungsrichtung der optischen Sendesignale änderbar sein soll, nebeneinander angeordnet sein können, und welche wenigstens teilweise getrennt voneinander aktivierbar und/oder auslesbar sind, um die Ausbreitungsrichtung der Sen designale zu verändern. Auf diese Weise kann mit den Sendelichtquellen die Ausbrei tungsrichtung der Sendesignale vorgegeben werden. Mit den Senderlichtquellen kön nen Sendesignalen mit unterschiedlichen individuellen Ausbreitungsrichtungen gesen det werden. So kann der Überwachungsbereich einfach, insbesondere ohne mecha nisch bewegte Bauteile, wie diese beispielsweise bei Umlenkspiegeln erforderlich sind, Schritt für Schritt ausgeleuchtet und abgetastet werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens eine Laser diode, insbesondere wenigstens einen Oberflächenemitter, aufweisen. Laserdioden können platzsparend realisiert werden. Bei Oberflächenemittern wird das Licht senk recht zu einer Ebene des Halbleiterchips abgestrahlt und kann somit entsprechend ausgerichtet werden. Oberflächenemitter werden im Englischen auch als vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) bezeichnet.
Vorteilhafterweise können mehrere Laserdioden, insbesondere Oberflächenemitter, auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Sendeeinrichtung einfacher montiert und/oder kalibriert werden. Die Laserdioden können separat voneinander angesteuert werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann jeder Sendelichtquelle oder je weils eine Gruppe von Sendelichtquellen jeweils wenigstens ein optisches Element zu geordnet sein, mit welchem die entsprechenden optischen Sendesignale geformt und/oder deren Ausbreitungsrichtung beeinflusst werden kann. Auf diese Weise können die optischen Sendesignale gezielter in den Überwachungsbereich gesendet werden. Die optischen Sendesignale können dabei fokussiert und/oder aufgeweitet werden.
Vorteilhafterweise können die optischen Elemente so ausgestaltet sein, dass die opti schen Sendesignale in einer Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung, insbesondere in Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung, fokussiert werden können. Auf diese Wei se kann die Ortsauflösung in diese Richtung verbessert werden.
Alternativ oder zusätzlich können die optischen Elemente so ausgestaltet sein, dass die optischen Sendesignale in eine Richtung quer zur Ausbreitungsrichtung und gegebe nenfalls quer zur Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung aufgeweitet werden. Auf diese Weise kann mit einem Sendesignal ein entsprechend größerer Abschnitt des Überwachungsbereichs in diese Richtung ausgeleuchtet werden.
Alternativ oder zusätzlich können die optischen Elemente so ausgestaltet sein, dass mit ihnen die jeweiligen Sendesignale umgelenkt werden können. Auf diese Weise können die Ausbreitungsrichtungen der Sendesignale besser eingestellt werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein optisches Element wenigstens eine Mikrolinse einer Mikrolinsenanordnung, insbesondere einer Mikrolinsenreihe oder Mikrolinsen matrix, aufweisen oder daraus bestehen. Mikrolinsenanordnungen können platzsparend realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein optisches Element wenigstens ein dif- fraktiv optisches Element (DOE) aufweisen oder daraus bestehen. Auf diese Weise können die Sendesignale mit größerer Gestaltungsfreiheit geformt werden.
Vorteilhafterweise können im Strahlengang der Sendesignale einer Sendelichtquelle oder einer Gruppe von Senderlichtquellen hintereinander mehrere optische Bauteile, insbesondere optische Elemente, angeordnet sein. Insbesondere kann jeder Sende lichtquelle oder jeweils einer Gruppe von Sendelichtquellen jeweils eine Mikrolinse zu geordnet sein. In Ausbreitungsrichtung der Sendesignale hinter den Mikrolinsen kann wenigstens ein weiteres optisches Bauteil, insbesondere wenigstens eine optische Lin se, wenigstens ein diffraktives optisches Element oder dergleichen, angeordnet sein. Auf diese Weise können die Sendesignale weiter beeinflusst werden.
Durch die Verwendung einer Mehrzahl von Sendelichtquellen und gegebenenfalls einer Mehrzahl von entsprechend optischen Bauteilen kann eine hohe Lichtleistung für ein zelne Sendesignale ermöglicht werden, wobei trotzdem eine entsprechende große Au gensicherheit gewährleistet werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die optischen Sendesignale einen jeweiligen Öffnungswinkel insbesondere in Änderungsrichtung der Ausbreitungs richtung aufweisen, der um einen vorgebbaren Faktor größer ist als die jeweiligen Öff nungswinkel der Sichtfelder der entsprechenden Empfangsbereiche insbesondere in Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung, wobei der Faktor als Anzahl der insbe sondere in Änderungsrichtung der Ausbreitungsrichtung nebeneinander angeordneten Empfangsbereiche einer Empfangsgruppe vorgegeben ist. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich mit einer verbesserten Ortsauflösung insbesondere in Ände rungsrichtung der Ausbreitungsrichtung abgetastet werden.
Vorteilhafterweise können die Öffnungswinkel der Sendesignale doppelt so groß sein wie die Öffnungswinkel der Sichtfelder der Empfangsbereiche. Auf diese Weise können bei einer Messung zwei Empfangsbereiche mit den Empfangssignalen, welche von den jeweils reflektierten Sendesignalen herrühren, ausgeleuchtet werden und sequenziell ausgelesen werden. So kann die Ortsauflösung entsprechend verdoppelt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der Emp fangsbereiche als separate Empfänger und/oder wenigstens ein Teil der Empfangsbe reiche kann als funktional zusammenhängende Zeilen- oder Matrixfelder realisiert sein. Separate Empfangsbereiche können einzeln montiert werden. Vorteilhafterweise kön nen die separaten Empfänger als einzelne Empfangsdioden, insbesondere Lawinenfo todioden oder dergleichen, realisiert sein.
Alternativ kann wenigstens ein Teil der Empfangsbereiche als funktional zusammen hängende Zeilen- oder Matrixfelder realisiert sein. Derartige Zeilen- oder Matrixfelder können insbesondere mithilfe von CCD-Chips oder dergleichen realisiert sein. Auf diese Weise können die Empfangsbereiche insbesondere auf softwaretechnischem Wege einfach angesteuert werden. Ferner können die entsprechenden Empfangsbereiche als funktional zusammenhängende Zeilen- oder Matrixfeldern verhältnismäßig klein reali siert werden. So können entsprechend viele Empfangsbereiche platzsparend nebenei nander realisiert werden. Außerdem können zusammenhängende Zeilen- oder Mat rixfelder einfacher montiert werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen optischen Detektionsvorrichtung und deren jeweiligen vorteil haften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entspre chend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
Figur 1 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer optischen Detektions vorrichtung und ein Fahrerassistenzsystem;
Figur 2 eine Funktionsdarstellung des Kraftfahrzeugs aus der Figur 1 ;
Figur 3 eine Draufsicht auf die optische Detektionsvorrichtung des Kraftfahrzeugs aus den Figuren 1 und 2; Figur 4 eine Draufsicht auf eine Empfangseinrichtung der optischen Detektions vorrichtung des Kraftfahrzeugs aus den Figuren 1 bis 3;
Figuren 5 und 6 eine Rückansicht auf Empfangsbereiche einer CCD-Matrix der Empfangs einrichtung der optischen Detektionsvorrichtung des Kraftfahrzeugs aus der Figur 4 in unterschiedlichen Phasen einer Messung.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vor deransicht gezeigt. In der Figur 2 ist das Kraftfahrzeug 10 in einer Funktionsdarstellung von der Seite betrachtet gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 verfügt über eine optische De tektionsvorrichtung in Form eines LiDAR-Systems 12. Das LiDAR-System 12 ist bei spielhaft in einem vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Das LiDAR- System 12 kann statt in vorderen Stoßfänger auch an anderer Stelle des Kraftfahrzeugs 10, auch anders ausgerichtet, angeordnet sein. Es können auch mehrere optische De tektionsvorrichtung ein beispielsweise in Form von Liedersystemen vorgesehen sein.
Mit dem LiDAR-System 12 kann ein Überwachungsbereich 14 in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 10 auf Objekte 16 hin überwacht werden. Bei den Objekten 16 kann es sich beispielsweise um andere Fahrzeuge, Personen, Tiere, Fahrbahnbegrenzungen, Gebäude, Fahrbahnunebenheiten oder sonstige Hindernisse handeln.
Der einfacheren Orientierung wegen sind in den Figuren 1 bis 6 zusätzlich die jeweili gen Koordinatenachsen eines gedachten kartesischen Koordinatensystems gezeigt. Beispielsweise können eine x-Achse des Koordinatensystems parallel zu einer Fahr zeuglängsachse und eine y-Achse des Koordinatensystems parallel zu einer Fahrzeug querachse des Kraftfahrzeugs 10 verlaufen. Bei einer bestimmungsgemäßen Anord nung des Kraftfahrzeugs 10 auf einer horizontalen Fahrbahn verläuft die x-Achse hori zontal in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10. Die y-Achse erstreckt sich in Fahrtrich tung des Kraftfahrzeugs 10 betrachtet horizontal nach links. Die z-Achse verläuft verti kal nach oben. Das LiDAR-System 12 arbeitet nach einem Lichtimpulslaufzeitverfahren. Mit dem Li- DAR-System 12 können Objektinformationen, beispielsweise Entfernungen, Richtungen und Geschwindigkeiten von Objekten 16 relativ zum Kraftfahrzeug 10, ermittelt werden.
Das LiDAR-System 12 ist mit einem Fahrerassistenzsystem 18 des Kraftfahrzeugs 10 verbunden. Mit dem Fahrerassistenzsystem 18 kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 auf Basis der mit dem LiDAR-System 12 gewonnen Objektinformationen unterstützt und/oder das Kraftfahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden.
Das LiDAR-System 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 20, eine Empfangseinrichtung 22 und eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 24. die Sendeeinrichtung 20 und die Empfangseinrichtung 22 sind in der Figur 3 in der Draufsicht gezeigt, wobei die Empfangseinrichtung 22 im Hintergrund gestrichelt angedeutet ist.
Mit der Sendeeinrichtung 20 können gepulste optische Sendesignale 26 in den Über wachungsbereich 14 gesendet werden. Die Sendesignale 26 können an einem Objekt 16 im Überwachungsbereich 14 reflektiert und als entsprechend gepulste optische Empfangssignale 28 zu dem LiDAR-System 12 zurückgesendet werden. Aus der Licht laufzeit, also aus der Zeit zwischen dem Senden eines Sendesignals 32 und dem Emp fangen des entsprechenden Empfangssignals 34, kann mit der elektronischen Steuer- und Auswerteeinheit 24 die Entfernung des Objekts 16 relativ zum LiDAR-System 12 ermittelt werden.
Ferner kann aus einer Ausbreitungsrichtung eines Sendesignals 26 relativ zum LiDAR- System 12 und einer Empfangsrichtung des entsprechenden Empfangssignals 28 die Richtung des Objekts 16 relativ zum LiDAR-System 12 ermittelt werden. Die Ausbrei tungsrichtung der Sendesignale 26 in den Figuren 2 bis 4 durch die Pfeilrichtung ange deutet. Die Geschwindigkeit des Objekts 16 relativ zum LiDAR-System 12 kann bei spielsweise aus Dopplerverschiebungen bei den Empfangssignalen 28 ermittelt werden.
Um den Überwachungsbereich 14 abzutasten, wird eine Mehrzahl von Messungen durchgeführt, bei denen Sendesignale 26 mit unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen in den Überwachungsbereich 14 gesendet werden. Die Sendeeinrichtung 20 beispielhaft anhand der Figur 4 beschrieben. Die Sendeein richtung 20 umfasst einen Sender 30, eine Mikrolinsenzeile 32 und ein optisches Bau teil, beispielhaft in Form eines diffraktiven optischen Elements 34.
Der Sender 30 ist beispielhaft als Oberflächenemitterzeile mit einer Mehrzahl von Licht quellen jeweils in Form von Oberflächenemittern 36 ausgestaltet. Bei den Oberflä chenemittern 36 handelt es sich um Laserdioden, bei denen das Licht senkrecht zu ei ner Ebene eines Halbleiterchips abgestrahlt wird. Die Oberflächenemitter 36 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung der y-Achse betrachtet nebeneinander angeordnet. Die Oberflächenemitter 36 können getrennt voneinander angesteuert wer den, um entsprechende Sendesignale 26 auszusenden.
Die Mikrolinsenzeile 32 verfügt über so viele Mikrolinsen 38, wie der Sender 30 Ober flächenemitter 36 aufweist. Die Mikrolinsen 38 sind parallel zu den Oberflächenemit tern 36 in Richtung der y-Achse nebeneinander angeordnet. Jedem Oberflächenemit ter 36 ist eine Mikrolinse 38 zugeordnet, sodass die mit einem Oberflächenemitter 36 ausgesendeten Sendesignale 26 die jeweilige Mikrolinse 38 passieren müssen. Mit den Mikrolinsen 38 können die von den entsprechenden Oberflächenemittern 36 ausgesen deten Sendesignale 26 parallel ausgerichtet werden.
In Ausbreitungsrichtung der Sendesignale 26 hinter der Mikrolinsenzeile 32 ist das dif- fraktive optische Element 34 angeordnet. Mit dem diffraktiven optischen Element 34 können die von den jeweiligen Oberflächenemittern 36 kommenden und mit den jeweili gen Mikrolinsen ausgerichteten Sendesignale 26 jeweils in den Überwachungsbe reich 14 umgelenkt werden. Auf diese Weise kann mit jedem Oberflächenemitter 36 an anderer Abschnitt des Überwachungsbereichs 14 ausgeleuchtet werden.
Beim Betrieb des LiDAR-Systems 12 werden die Oberflächenemitter 36 beispielhaft nacheinander bei jeweiligen Messungen angesteuert, sodass insgesamt der Überwa chungsbereich 14 schrittweise abgetastet werden kann. Bei dem gezeigten Ausfüh rungsbeispiel können beispielsweise die Oberflächenemitter 36 in Richtung der y- Achse, beispielhaft in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 betrachtet horizontal von rechts nach links aktiviert werden, um Messungen in unterschiedlichen Richtungen durchzuführen. Die Richtung, in der die Oberflächenemitter 36 nacheinander aktiviert werden gibt die Richtung vor, in der die Ausbreitungsrichtung der Sendesignale 26 ge ändert wird, und wird im Folgenden als Änderungsrichtung 40 der Sendesignale 26 be zeichnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Änderungsrichtung 40 der Sendesignale 26 wegen der Umlenkung mit dem diffraktiven optischen Element 34 ent gegen der Richtung, in der die Oberflächenemitter 36 nacheinander aktiviert werden.
Ein Öffnungswinkel 58 eines Ausleuchtungsfeldes 56 eines Sendesignals 26 und damit des entsprechenden Empfangssignals 28 in horizontaler Richtung beträgt 0,4°. In verti kaler Richtung werden die Sendesignale 26 und damit die Empfangssignale 28, wie in der Figur 2 angedeutet, aufgeweitet. Die Aufweitung erfolgt beispielsweise mithilfe des diffraktiven optischen Elements 34. Die Aufweitung der Sendesignale 26 in vertikaler Richtung bewirkt, dass ein in vertikaler Richtung ausgedehnter Abschnitt des Überwa chungsbereichs 14 mit nur einem Sendesignal 26 ausgeleuchtet werden kann. Bezogen auf die vertikale Richtung kann das LiDAR-System 12 als Flash-LiDAR-System be zeichnet werden.
Die Empfangseinrichtung 22 umfasst einen Empfänger in Form einer CCD-Matrix 44. In den Figuren 5 und 6 ist eine Rückansicht auf Empfangsbereiche 46 der CCD-Matrix 44 dargestellt.
Die Pixel der CCD-Matrix 44 bilden die Empfangsbereiche 46. Die Empfangsberei che 46 können getrennt voneinander zum Empfang von Empfangssignalen 28 aktiviert und ausgelesen werden. Dabei können mehrere Empfangsbereiche 46 zusammenge fasst und gemeinsam aktiviert und/oder ausgelesen werden. Die Empfangsbereiche 46 sind beispielhaft jeweils quadratisch mit einer Kantenlänge von 30 pm. Die Öffnungs winkel 48 der Sichtfelder 50 der Empfangsbereiche 46 betragen jeweils 0,2°.
Die Empfangsbereiche 46 sind beispielhaft in 130 Zeilen mit je 150 Spalten angeordnet. Die Zeilen erstrecken sich beispielhaft in Richtung der y-Achse, bei dem Ausführungs beispiel also horizontal. Die Spalten erstrecken sich beispielhaft in Richtung der z- Achse, beispielhaft vertikal. Die Spalten werden im Folgenden jeweils als Empfangs spalte 52 bezeichnet. Die Empfangsbereiche 46 einer Empfangsspalte 52 können ge meinsam zum Empfang von Empfangssignalen 28 aktiviert werden. Jeweils zwei ne beneinanderliegende Empfangsspalten 52, in der Figuren 5 und 6 beispielsweise die dritte und die vierte Empfangsspalte 52 von links, bilden eine Empfangsgruppe 54.
Die Sendeeinrichtung 20 und die Empfangseinrichtung 22 sind so ausgestaltet, dass jedem Empfangssignal 28, und damit dem entsprechenden Sendesignal 26, eine Emp fangsgruppe 54 zugeordnet wird. Dabei liegen die Sichtfelder 50 der Empfangsberei che 46 der Empfangsgruppe 54 innerhalb des Ausleuchtungsfeldes 56 des entspre chenden Empfangssignals 28, also des reflektierten Sendesignals 26. Bei dem gezeig ten Ausführungsbeispiel betragen die Öffnungswinkel 58 der Empfangsbereiche 46 in Änderungsrichtung 40 der Ausbreitungsrichtung der Sendesignale 26, also in horizonta ler Richtung, 0,4°. Die Öffnungswinkel 58 der Sendesignale 26 sind doppelt so groß wie die jeweiligen Öffnungswinkel 48 der Empfangsbereiche 46.
Sofern die Sendesignale 26 über ihre gesamte vertikale Ausdehnung an einem Objekt 16 reflektiert werden, leuchten die Empfangssignale 28 alle Empfangsbereiche 46 einer Empfangsgruppe 54 an.
Um den Überwachungsbereich 14 auf Objekte 16 hin zu überwachen, werden mehrere Messungen durchgeführt, bei denen schrittweise die Ausbreitungsrichtung der Sende signale 26 geändert wird. Bei jeder Messung werden zwei Sendesignale 26 mit dersel ben Ausbreitungsrichtung in einem zeitlichen Abstand hintereinander ausgesendet. Der zeitliche Abstand zwischen den Sendesignalen 26 einer Messung ist größer als eine maximale Laufzeit eines Sendesignals 26 und des entsprechenden Empfangssig nals 28, unter der Annahme, dass sich das erfasste Objekt 16 in der maximalen Reich weite des LiDAR-Systems 12 befindet. Außerdem ist der zeitliche Abstand zwischen den Sendesignalen 26 einer Messung größer als eine Auslesezeit und eine Umschalt zeit der CCD-Matrix 44.
Um die Ausbreitungsrichtung zwischen den Messungen zu ändern, wird bei jeder Mes sung ein anderer Oberflächenemitter 36 des Senders 30 aktiviert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Oberflächenemitter 36 nacheinander in Richtung der y- Achse, also in Fahrtrichtung betrachtet von rechts nach links, aktiviert. Auf diese Weise wird der Überwachungsbereich 14 schrittweise in horizontaler Richtung, in Fahrtrichtung betrachtet von links nach rechts abgetastet. Entsprechend der Änderung der Ausbrei tungsrichtung der Sendesignale 26 wird bei jeder Messung die Auswahl der Empfangs- gruppe 54, beispielhaft in horizontaler Richtung, von links nach rechts verändert.
In der Figur 5 ist beispielhaft die CCD-Matrix 44 mit dem Empfangssignale 28 des ers ten Sendesignals 26 einer Messung gezeigt. Figur 6 zeigt die CCD-Matrix 44 mit dem Empfangssignale 28 des zweiten Sendesignals der Messung. Die Sendesignale 26 der Messung werden der in den Figuren 5 und 6 zweiten Empfangsgruppe 54 von links zu geordnet, welche die dritte und die vierte Empfangsspalte 52 umfasst.
Für die Messung wird mit dem entsprechenden Oberflächenemitter 36 das erste Sen designalen 26 ausgesendet. Für das erste Sendesignal 26 der Messung wird die dritte Empfangsspalte 52 der zugeordneten Empfangsgruppe 54 aktiviert. Nach dem Emp fang des entsprechenden Empfangssignals 28 wird der Inhalt der aktivierten Emp fangsbereiche 46 in einer Ausleserichtung 60, welche beispielhaft parallel zur Ände rungsrichtung 40 ausgerichtet ist, in der Figur 5 nach rechts durch die benachbarten Empfangsbereiche 46 geschoben und schließlich ausgelesen. Dabei können die akti vierten Empfangsbereiche 46 der Empfangsgruppe 54 separat ausgelesen werden. So können aus den Inhalten der einzelnen aktivierten Empfangsbereiche 46 der Emp fangsspalte 52 vertikale Richtungsinformation bezüglich des Objekts 16 gewonnen wer den.
Anschließend wird die aktivierte Empfangsspalte 52 deaktiviert und alle Empfangsbe reiche 46 der CCD-Matrix 40 werden geleert. Nach dem Leeren der Empfangsbereiche 46 ist die CCD-Matrix 44 bereit für das zweite Sendesignal 26 der Messung.
Das zweite Sendesignal 26 der Messung wird mit demselben Oberflächenemitter 36 und derselben Ausbreitungsrichtung wie das erste Sendesignalen 26 in den Überwa chungsbereich 14 gesendet. Für das zweite Sendesignals 26 wird die zweite Emp fangsspalte 52 der Empfangsgruppe 54, nämlich die vierte Empfangsspalte 52 von links, wie in der Figur 6 gezeigt zum Empfang des Empfangssignals 28 aktiviert.
Nach dem Empfang des zweiten Empfangssignals 28 werden die Inhalte der aktivierten Empfangsbereiche 46 der vierten Empfangsspalte 52 analog zur dritten Empfangsspal te 52 ausgelesen. Nach dem Leeren der CCD-Matrix 44 erfolgt die nächste Messung in analoger Weise. Hierbei wird der benachbarte Oberflächenemitter 36 aktiviert und entsprechende Emp fangsspalten 52 einer anderen Empfangsgruppe 54 zugeordnet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Detektieren von Objekten (16) in einem Überwachungsbereich (14) mit einer optischen Detektionsvorrichtung (12), bei dem bei wenigstens einer Mes sung
- mit wenigstens einer optischen Sendeeinrichtung (20) wenigstens ein optisches Sendesignal (26) in den Überwachungsbereich (14) gesendet wird,
- mit wenigstens einer optischen Empfangseinrichtung (22) wenigstens ein opti sches Empfangssignal (28) empfangen wird, welches von dem wenigstens einen optischen Sendesignal (26) herrührt, das an einem etwaigen Objekt (16) im Über wachungsbereich (14) reflektiert wird,
- wenigstens aus den Empfangssignalen (28) Objektinformationen über das Objekt (16) ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- bei wenigstens einer Messung eine Ausbreitungsrichtung der optischen Sende signale (26) relativ zur Detektionsvorrichtung (12) gegenüber einer vorherigen Mes sung verändert wird,
- bei wenigstens einer Messung wenigstens zwei optische Sendesignale (26) zeit lich hintereinander mit derselben Ausbreitungsrichtung relativ zur Detektionsvorrich tung (12) in den Überwachungsbereich (14) gesendet werden,
- wenigstens zwei Empfangsbereiche (46) einer Empfangsgruppe (54) der wenigs tens einen Empfangseinrichtung (22) entsprechend der Zeitfolge der wenigstens zwei optischen Sendesignale (26) zeitlich hintereinander für einen Empfang jeweils eines der von den wenigstens zwei optischen Sendesignalen (26) herrührenden, an einem etwaigen Objekt (16) reflektierten wenigstens zwei Empfangssignale (28) ak tiviert werden,
- wobei die jeweiligen Sichtfelder (50) der wenigstens zwei Empfangsbereiche (46) der Empfangsgruppe (54) innerhalb eines Ausleuchtungsfeldes (56) der wenigstens zwei als Empfangssignale (28) reflektierten optischen Sendesignale (26) mit dersel ben Ausbreitungsrichtung liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung der Ausbreitungsrichtung der wenigstens zwei optischen Sendesignale (26) wenigs- tens zwei andere Empfangsbereiche (46) einer anderen Empfangsgruppe (54) ent sprechend der Zeitfolge der jeweiligen optischen Sendesignalen (26) nacheinander für den Empfang der jeweiligen optischen Empfangssignale (28) aktiviert werden, wobei die jeweiligen Sichtfelder (50) der wenigstens zwei Empfangsbereiche (46) der anderen Empfangsgruppe (54) innerhalb des jeweiligen Ausleuchtungsfeldes (56) der wenigstens zwei als Empfangssignale (28) reflektierten optischen Sende signale (26) mit der geänderten Ausbreitungsrichtung liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbrei tungsrichtung der wenigstens zwei optischen Sendesignale (26) zum Abtasten des Überwachungsbereichs (14) schrittweise geändert wird und/oder die Zuordnung der jeweiligen Empfangsgruppe (54) schrittweise entsprechend der Änderung der Aus breitungsrichtungen der Sendesignale (26) geändert wird.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Laufzeit, die ein Sendesignal (26) und ein entsprechendes Empfangssig nal (28) unter der Annahme benötigt, dass das Sendesignal (26) an einem Objekt (16) reflektiert wird, das in einem Abstand zu der Detektionsvorrichtung (12) ange ordnet ist, welcher der maximalen Reichweite der Detektionsvorrichtung (12) ent spricht, oder, falls diese Zeit länger ist, eine Auslese- und/oder Umschaltzeit für die wenigstens eine Empfangseinrichtung (22) als Zeit zwischen dem Senden von zwei optischen Sendesignalen (26) und/oder als Zeit zwischen dem Aktivieren der we nigstens zwei Empfangsbereiche (46) vorgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Sendesignale (26) mit einem Öffnungswinkel (58) insbesondere in Ände rungsrichtung (40) der Ausbreitungsrichtung gesendet werden, der um einen vorge gebenen Faktor größer ist als ein jeweiliger Öffnungswinkel (48) der Sichtfelder (50) der Empfangsbereiche (46) insbesondere in Änderungsrichtung (40) der Ausbrei tungsrichtung der optischen Sendesignale (26), wobei der Faktor als Anzahl der insbesondere in Änderungsrichtung (40) der Ausbreitungsrichtungen nebeneinander angeordneten Empfangsbereiche (46) einer Empfangsgruppe (54) vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Empfangsbereich (46) in einer Richtung insbesondere senkrecht zur Änderungsrichtung (40) der Ausbreitungsrichtung ausgedehnt ist und/oder mehrere Empfangsbereiche (46), welche gleichzeitig zum Empfangen aktiviert werden, ins- besondere senkrecht zur Änderungsrichtung (40) nebeneinander angeordnet sind.
7. Optische Detektionsvorrichtung (12) zum Detektieren von Objekten (16) in einem Überwachungsbereich (14),
- mit wenigstens einer optischen Sendeeinrichtung (20), mit der optische Sendesig nale (26) in den Überwachungsbereich (14) gesendet werden können,
- mit wenigstens einer optischen Empfangseinrichtung (22), mit der optische Emp fangssignale (28), welche von optischen Sendesignalen (26) herrühren, die an we nigstens einem etwaigen Objekt (16) in dem Überwachungsbereich (14) reflektiert werden, empfangen werden können,
- und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (24), mit der auf Basis der optischen Empfangssignalen (28), die mit der wenigstens einen optischen Emp fangseinrichtung (22) empfangen werden können, Objektinformationen über erfass te Objekte (16) ermittelt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass
- die wenigstens eine optische Sendeeinrichtung (20) Mittel (30, 32, 34, 36, 38) aufweist, mit denen die Ausbreitungsrichtung der Sendesignale (26) verändert wer den kann,
- die wenigstens eine Empfangseinrichtung (22) wenigstens eine Empfangsgruppe (54) aufweist, welche wenigstens zwei Empfangsbereiche (46) umfasst, die getrennt voneinander für einen Empfang von optischen Empfangssignalen (28) aktiviert wer den können,
- und die jeweiligen Sichtfelder (50) der Empfangsbereiche (46) wenigstens einer Empfangsgruppe (54) innerhalb wenigstens eines Ausleuchtungsfeldes (56) der als Empfangssignale (28) reflektierten optischen Sendesignale (26) mit derselben Aus breitungsrichtung liegen.
8. Optische Detektionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sendeeinrichtung (20) eine Mehrzahl von Sendelichtquellen (36) aufweisen, welche in einer Änderungsrichtung (40) betrachtet, in der die Aus breitungsrichtung der optischen Sendesignale (26) änderbar sein soll, nebeneinan der angeordnet sind, und welche wenigstens teilweise getrennt voneinander akti vierbar und/oder auslesbar sind, um die Ausbreitungsrichtung der Sendesignale (26) zu verändern.
9. Optische Detektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sendelichtquelle (36) oder jeweils eine Gruppe von Sendelichtquellen jeweils wenigstens ein optisches Element (38) zugeordnet ist, mit welchem die entspre chenden optischen Sendesignale (26) geformt und/oder deren Ausbreitungsrichtung beeinflusst werden kann.
10. Optische Detektionsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Sendesignale (26) einen jeweiligen Öff nungswinkel (58) insbesondere in Änderungsrichtung (40) der Ausbreitungsrichtung aufweisen, der um einen vorgebbaren Faktor größer ist als die jeweiligen Öffnungs winkel (48) der Sichtfelder (50) der entsprechenden Empfangsbereiche (46) insbe sondere in Änderungsrichtung (40) der Ausbreitungsrichtung, wobei der Faktor als Anzahl der insbesondere in Änderungsrichtung (40) der Ausbreitungsrichtung ne beneinander angeordneten Empfangsbereiche (46) einer Empfangsgruppe (54) vorgegeben ist.
11. Optische Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Empfangsbereiche als separate Emp fänger und/oder wenigstens ein Teil der Empfangsbereiche (46) als funktional zu sammenhängende Zeilen- oder Matrixfelder realisiert sind.
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