WO2022083980A1 - Optoelektronisches system, lidar-system und verfahren zum reinigen eines innenraums eines optoelektronischen systems - Google Patents

Optoelektronisches system, lidar-system und verfahren zum reinigen eines innenraums eines optoelektronischen systems Download PDF

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WO2022083980A1
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interior
optoelectronic system
optoelectronic
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Gabriel CICHON
Michael Zoeller
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Robert Bosch Gmbh
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    • G03B2215/05—Combinations of cameras with electronic flash units

Definitions

  • Optoelectronic system LiDAR system and method for cleaning an interior of an optoelectronic system
  • the present invention relates to an optoelectronic system having a hollow interior.
  • the present invention further relates to a LiDAR system that includes such an optoelectronic system.
  • the invention further relates to a method for cleaning an interior of an optoelectronic system.
  • a camera system that has a self-cleaning lens is known from US 2015/036037.
  • the camera system includes a charge generator capable of generating a positive or negative electrical charge and applying the generated electrical charge to the surface of the camera lens. So charged particles, such as dust, from of the camera lens after such particles have accumulated.
  • an optoelectronic system that has a hollow interior, the optoelectronic system having a dirt collection device that is arranged in the interior and that is adapted to attract and towards dirt that may be in the interior hold to concentrate the dirt in the interior at the dirt collection device.
  • the optoelectronic system has the advantage that dirt that may be in the interior can be concentrated in areas of the interior that are less important for the function of the system, in order to ensure a permanently reliable function of the system, which would be jeopardized if the dirt located or even concentrated in other areas of the interior that are more important for the function of the system. In this way, a failure of the optoelectronic system caused by dirt can be prevented or at least delayed. This increases the reliability of the optoelectronic system.
  • the term “hollow interior” can be understood to mean that the interior represents a free space that can be partially filled by components of the optoelectronic system, ie does not necessarily have to be completely empty.
  • the hollow interior is therefore hollow in particular because sections of it are not filled by components of the system. It is particularly preferred that the hollow interior is formed continuously, ie is a single coherent hollow interior. A single dirt collection device can be sufficient for the entire interior.
  • dirt can be suspended matter in the interior.
  • Dust particles and dust fibers can preferably be dirt.
  • Dirt can be metallic or non-metallic. Such types of dirt can be particularly disruptive for the operation of the optoelectronic system in the interior, so that their concentration on a dirt collection device provided for this purpose can be particularly advantageous.
  • the optoelectronic system can preferably be part of a LiDAR system.
  • the LiDAR system should have a particularly clean interior in order to function properly. In this way, "blind spots" caused by dirt on the light transmitter or light receiver or a field failure caused by this can be avoided.
  • a preferred LiDAR system is an automotive LiDAR system, which may be part of a motor vehicle.
  • the LiDAR system is particularly preferably set up to receive depth information about an environment of the LiDAR system.
  • the optoelectronic system can also be part of other sensors or other products that have increased cleanliness requirements.
  • the optoelectronic system preferably has optically active elements, in particular lenses and/or mirrors.
  • the dirt collecting device is particularly preferably not such an optically active element, ie in particular not a lens and/or a mirror, of the optoelectronic system, but rather an additional device which is provided in addition to lenses and mirrors.
  • lenses and mirrors can be kept free of dirt and can perform their optical function, while the dirt collecting device attracts the dirt and keeps it on itself.
  • the dirt collecting device is preferably set up to attract the dirt by means of the Coulomb force.
  • the Coulomb force is a well-known physical force between electrically charged objects. Objects electrically charged with the same sign repel each other, electrically charged objects with different sign attract each other. This principle can preferably be used to draw the dirt to the dirt collection device and keep it there.
  • the dirt collection device has one or more dirt collection units that are designed to be electrically charged.
  • a dirt collection unit can preferably be negatively electrically charged.
  • a dirt collection unit can preferably be positively electrically charged.
  • the Coulomb force can thus be used particularly well to move dirt that is negatively charged to the positively charged dirt collection unit or also to move dirt that is positively charged to the negatively charged dirt collection unit.
  • the Coulomb force can preferentially move debris through the hollow interior to the debris collection unit, eliminating the need for additional forces that would need to be generated to move debris.
  • Preferred dirt collection units are made of metal.
  • the dirt collection device preferably comprises a first dirt collection unit and a second dirt collection unit.
  • the first dirt-collecting unit is adapted to be charged with an opposite electric charge as the second dirt-collecting unit.
  • the first dirt-collecting unit can be positively electrically charged and the second dirt-collecting unit can be negatively electrically charged. In this way, both positively electrically charged dirt and negatively electrically charged dirt can be attracted by the dirt collecting device.
  • a plurality of positively electrically charged first collection units or a plurality of negatively electrically charged second collection units can also be provided. This can further improve the collection performance.
  • the dirt collecting device is arranged on a floor of the interior.
  • a normal vector on the floor of the interior which is perpendicular to the floor, preferably runs parallel to the effective direction of gravity in an operating state of the optoelectronic system.
  • the dirt-collecting device is arranged in an area of the interior space that is arranged for an air flow to flow through.
  • the air flow can be actively generated by a blower that is provided in the optoelectronic system. This can further improve the dirt transport to the dirt collection device.
  • a natural flow of air can be provided, which is conducted passively into the interior through one or more ventilation slits of the optoelectronic system, for example an air flow caused by a relative wind. This saves electrical power.
  • the optoelectronic system preferably has a light transmitter and a light receiver in the interior. It is particularly preferred that the dirt collecting device is arranged closer to the light transmitter than to the light receiver. It is often important to keep the light transmitter in particular free of dirt. As a result of the arrangement that is preferably proposed, the dirt-collecting device acts more strongly on the area of the interior in the vicinity of the light emitter.
  • the light emitter can be a laser source.
  • the light receiver can be a photodetector and in particular can include a photodiode and/or a light-sensitive receiver chip.
  • the interior is surrounded by a housing.
  • the hollow interior can be easily provided and delimited. It can be a plastic case or a metal case.
  • the housing is preferably sealed off from the outside in order to make it difficult or prevent dirt from penetrating into the interior. Therefore, again preferably, the housing is hermetically sealed to the outside.
  • a LiDAR system is also made available, which comprises such an optoelectronic system in one embodiment.
  • the LiDAR system which includes such an optoelectronic system in one embodiment, has the advantage that dirt that may be in the interior can be concentrated in areas of the interior that are less important for the function of the system, in order to ensure a permanently reliable function of the system, which would be endangered if the dirt were to be found or even concentrated in other areas of the interior that are more important for the function of the system. In this way, a dirt-related failure of the LiDAR system can be prevented or at least delayed. This increases the reliability of the LiDAR system.
  • a method for cleaning an interior of an optoelectronic system which comprises the step:
  • the method has the advantage that dirt that may be in the interior can be concentrated in areas of the interior that are less important for the function of the system, in order to ensure a permanently reliable function of the system, which would be jeopardized if the dirt was in other areas of the interior that are more important for the function of the system or would even concentrate. So a dirt-related failure of the optoelectronic system can be prevented or at least be delayed. This increases the reliability of the optoelectronic system.
  • the method firstly comprises the step of providing an optoelectronic system with an interior.
  • the method includes the step of electrically charging one or more dirt collection units of the dirt collection device to attract and concentrate oppositely charged dirt that may be present in the interior space on the dirt collection unit.
  • the method comprises the step of electrically charging a first dirt collecting unit of the dirt collecting device with a first electric charge and electrically charging a second dirt collecting unit of the dirt collecting device with a second electric charge, which has the opposite polarity with respect to the first electric charge, in order to remove electrically oppositely charged dirt, that may be present in the interior to attract and concentrate on the respective dirt collection unit.
  • the method includes the step of guiding an air flow past the dirt collecting device.
  • the air flow preferably runs through the interior and thus conveys dirt mechanically to the dirt collecting device, in addition to any electrical Coulomb force acting between dirt and dirt collecting device. This can further improve the dirt collecting effect on the dirt collecting device.
  • Figure 1 shows a first embodiment according to the invention
  • Figure 2 shows a second embodiment of the invention
  • Figure 3 is a scheme of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an optoelectronic system 1 according to a first embodiment of the invention.
  • a LiDAR system 2 such as can be used in motor vehicles, includes the optoelectronic system 1 .
  • the optoelectronic system 1 has a hollow interior 3 .
  • the interior 3 is surrounded by a housing 4 .
  • the housing 4 delimits the hollow interior 3.
  • the housing 4 is the housing 4 of the optoelectronic system 1.
  • the optoelectronic system 1 also has a dirt collecting device 5 .
  • the dirt collection device 5 is arranged in the interior 3 .
  • the light transmitter 6 is set up to emit a light beam into an environment of the LiDAR system 2 .
  • the light receiver 7 is set up to receive the light beam reflected in the environment.
  • the LiDAR system 2 can then, in particular, obtain depth information about the environment from the propagation time of the light beam.
  • the dirt collection device 5 is designed to attract and retain dirt that may be in the interior 3 in order to concentrate the dirt in the interior 3 on the dirt collection device 5 . In this way, the dirt can be kept away from the light transmitter 6 and from the light receiver 7 . This increases the reliability of the optoelectronic system 1.
  • the dirt collecting device 5 is set up to attract the dirt by means of the Coulomb force.
  • the dirt collecting device 5 has a dirt collecting unit 8a which is set up to be electrically charged.
  • the optoelectronic system 1 comprises a voltage source (not shown) which is electrically connected to the dirt collection unit 8a in order to electrically charge the dirt collection unit 8a.
  • the dirt collection unit 8a can be charged either positively or negatively. In the present case in FIG. 1, the dirt collection unit 8a is positively charged.
  • the dirt collecting device 5 is arranged on a floor 9 of the interior 3 .
  • gravity is also used to guide dirt to the dirt collecting device 5 .
  • the dirt collecting device 5 is arranged in a region of the interior 3 which is arranged for an air flow L to flow through.
  • the interior 3 has a fan 10 in order to direct the air flow L past the dirt collecting device 5 .
  • a mechanical conveying force is thus additionally used in order to carry dirt to the dirt collecting device 5 .
  • the arrow outlines the main direction of movement of the air flow L as it is brought about by the blower 10 .
  • the dirt collecting device 5 is arranged closer to the light emitter 6 than to the light receiver 7.
  • the Coulomb force exerted on dirt by the dirt collecting device 5 is therefore greater at the light emitter 6 than at the light receiver 7, which reduces the cleaning effect in the area of the light emitter 6 is larger than at the light receiver 7, which can be advantageous.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the invention.
  • the dirt collection device 5 here comprises a first dirt collection unit 8a and a second dirt collection unit 8b.
  • the first dirt-collecting unit 8a is arranged to be charged with an opposite electric charge as the second dirt-collecting unit 8b.
  • both dirt collection units 8a, 8b are connected to the voltage source (not shown) connected, which can provide both a negative and a positive charge.
  • the first dirt-collecting unit 8a is arranged to be positively charged electrically and the second dirt-collecting unit 8b is arranged to be negatively electrically charged.
  • both negatively charged dirt and positively charged dirt can be attracted by the respective dirt collecting unit 8a, 8b of the dirt collecting device 5, which has an opposite electrical charge to the corresponding dirt.
  • the dirt collecting device 5 is also arranged in a region of the interior 3 which is arranged for an air flow L to flow through.
  • a ventilation slot 11 is provided in the housing 4 instead of the fan 10, so that passive ventilation by the relative wind is made possible.
  • a filter (not shown) can be provided in the ventilation slot 11 to reduce the ingress of dirt into the housing 4.
  • FIG. 3 schematically shows a method in an embodiment according to the invention. It includes the step S31 of providing an optoelectronic system 1 which includes an interior space 3 .
  • a dirt collecting device 5 is provided in the interior space 3 in order to concentrate dirt that may be present in the interior space 3 on the dirt collecting device 5 .
  • the invention provides a targeted collection point, namely the dirt collection device 5, for particles and fibers that are located in the interior of the sensor.
  • a targeted collection point namely the dirt collection device 5, for particles and fibers that are located in the interior of the sensor.
  • This is achieved in particular by providing a positively and/or negatively charged zone in the interior of the sensor, ie in the interior 3, by means of the first dirt-collecting unit 8a and/or the second dirt-collecting unit 8b.
  • Particles or fibers, including through Air movement can be negatively or positively charged are guided by the Coulomb force (force of attraction) due to the desire for neutrality in the corresponding zone 8a, 8b and adhered there. This effect can also be observed, for example, with screen monitors, TV screens and the like.
  • the collection zones ie the dirt collection units 8a, 8b
  • the collection zones are positioned in such a way that they can be optimally reached by particles or fibers, which are preferred dirt. This is the case, for example, when it is on the ground 9 (utilization of gravity) or, for example, in the area of an air flow L.
  • the invention as shown, can be used in LiDAR systems 2, but possibly in others
  • Embodiments also in other sensors or products that have increased requirements for cleanliness.

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Abstract

Offenbart ist ein optoelektronisches System (1), das einen hohlen Innenraum (3) aufweist. Das optoelektronische System (1) weist eine Schmutzsammeleinrichtung (5) auf, die in dem Innenraum (3) angeordnet ist und die dafür eingerichtet ist, Schmutz, der sich in dem Innenraum (3) befinden kann, anzuziehen und auf sich zu halten, um den Schmutz in dem Innenraum (3) an der Schmutzsammeleinrichtung (5) zu konzentrieren. Offenbart sind weiter ein LiDAR-System (2), das ein solches optoelektronisches System (1) umfasst, und ein entsprechendes Verfahren zum Reinigen des Innenraums (3) des optoelektronischen Systems (1).

Description

Beschreibung
Titel
Optoelektronisches System, LiDAR-System und Verfahren zum Reinigen eines Innenraums eines optoelektronischen Systems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches System, das einen hohlen Innenraum aufweist.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein LiDAR-System, das ein solches optoelektronisches System umfasst.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Innenraums eines optoelektronischen Systems.
Stand der Technik
Eine Vielzahl an Produkten haben hohe Anforderungen an die Sauberkeit, darunter auch optoelektronische Sensoren. Neben metallischen und nicht metallischen Partikeln sind auch Staubfasern äußerst kritisch, da diese zu „blinden Flecken“ führen. Neben einer genauen Definition der Bauteil-/ Baugruppensauberkeit bzw. des Restschmutzes (z.B. Prüfverfahren nach ISO 16232-3) werden in der Montage des Sensors hohe Anforderungen an die Sauberkeit gestellt. Nichts desto trotz kann es zu minimalen Verunreinigungen kommen, welche sich negativ auf die Funktion auswirken, bzw. zu einem vollständigen Ausfall führen können.
Aus der US 2015/036037 ist ein Kamerasystem bekannt, das eine selbstreinigende Linse aufweist. Das Kamerasystem weist einen Ladungsgenerator auf, der eine positive oder eine negative elektrische Ladung erzeugen kann und die erzeugte elektrische Ladung an die Oberfläche der Kameralinse anlegen kann. So können geladene Partikel, wie etwa Staub, von der Kameralinse entfernt werden, nachdem solche Partikel sich angesammelt haben.
Trotz den oben genannten Maßnahmen kann es nicht ausgeschlossen werden, dass Partikel oder Fasern im Sensorinneren sind. Erschwerend hinzu kommt die Tatsache, dass bei optischen Sensoren Fasern einen deutlich höheren negativen Einfluss haben wie in rein mechanischen Produkten. Kritisch hierbei ist die Tatsache, dass Partikel oder Fasern über die Zeit ihre Position verändern können (z.B. durch Luftzug, Schwingungen, usw.) und somit nicht 100%-ig am Ende der Fertigungslinie herausgeprüft werden können. Zudem können sich leicht anhaftende Partikel über die Lebensdauer im Erzeugnis lösen. Aufgrund des Öffnungswinkels können bei optischen Sensoren bereits kleinste Partikel auf einer Linse, einem Empfängerchip eines Lichtempfängers und dergleichen erhebliche „blinde Flecke“ hervorrufen. Ein Feldausfall (beispielsweise ein Vollausfall oder eine Reduzierung der Leistung) kann die Folge sein.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein optoelektronisches System zur Verfügung gestellt, das einen hohlen Innenraum aufweist, wobei das optoelektronische System eine Schmutzsammeleinrichtung aufweist, die in dem Innenraum angeordnet ist und die dafür eingerichtet ist, Schmutz, der sich in dem Innenraum befinden kann, anzuziehen und auf sich zu halten, um den Schmutz in dem Innenraum an der Schmutzsammeleinrichtung zu konzentrieren.
Vorteile der Erfindung
Das optoelektronische System hat den Vorteil, dass Schmutz, der sich in dem Innenraum befinden kann, in für die Funktion des Systems weniger bedeutsamen Bereichen des Innenraums konzentriert werden kann, um eine dauerhaft zuverlässige Funktion des Systems sicherzustellen, die gefährdet wäre, wenn sich der Schmutz in anderen, für die Funktion des Systems bedeutsameren Bereichen des Innenraums befinden oder gar konzentrieren würde. So kann ein schmutzbedingter Ausfall des optoelektronischen Systems verhindert oder zumindest verzögert werden. Das erhöht die Zuverlässigkeit des optoelektronischen Systems. Der Begriff „hohler Innenraum“ kann im Sinne dieser Anmeldung so verstanden werden, dass der Innenraum einen Freiraum darstellt, der von Bauteilen des optoelektronischen Systems teilweise gefüllt sein kann, also nicht zwangsweise vollständig leer sein muss. Der hohle Innenraum ist also insbesondere deshalb hohl, weil Abschnitte von ihm nicht durch Bauteile des Systems gefüllt sind. Besonders bevorzugt ist, dass der hohle Innenraum kontinuierlich ausgebildet ist, also ein einziger zusammenhängender hohler Innenraum ist. So kann eine einzige Schmutzsammeleinrichtung für den gesamten Innenraum ausreichen.
Schmutz können insbesondere Schwebstoffe im Innenraum sein. Staubpartikel und Staubfasern können vorzugsweise Schmutz sein. Schmutz kann metallisch oder nicht-metallisch sein. Derartige Typen von Schmutz können für den Betrieb des optoelektronischen Systems im Innenraum besonders störend sein, sodass deren Konzentration an einer dafür vorgesehenen Schmutzsammeleinrichtung besonders vorteilhaft sein kann.
Das optoelektronische System kann vorzugsweise Teil eines LiDAR-Systems sein. Das LiDAR-System sollte einen besonders sauberen Innenraum haben, um einwandfrei funktionieren zu können. So können „blinde Flecke“ durch Schmutz auf Lichtsender oder Lichtempfänger oder ein dadurch bedingter Feldausfall vermieden werden. Ein bevorzugtes LiDAR-System ist ein Automotive-LiDAR- System, das Teil eines Kraftfahrzeugs sein kann. Besonders vorzugsweise ist das LiDAR-System dafür eingerichtet, Tiefeninformationen über eine Umwelt des LiDAR-Systems zu erhalten. Alternativ kann das optoelektronische System aber auch Teil anderer Sensorik oder anderer Erzeugnisse sein, die eine erhöhte Anforderung an Sauberkeit haben.
Vorzugsweise weist das optoelektronische System optisch aktive Elemente, insbesondere Linsen und/oder Spiegel auf. Die Schmutzsammeleinrichtung ist besonders bevorzugt kein solches optisch aktives Element, also insbesondere keine Linse und/oder kein Spiegel, des optoelektronischen Systems, sondern eine Zusatzeinrichtung, die zusätzlich zu Linsen und Spiegeln bereitgestellt ist. So können Linsen und Spiegel von Schmutz freigehalten werden und ihre optische Funktion wahrnehmen, während die Schmutzsammeleinrichtung den Schmutz anzieht und auf sich hält. Die Schmutzsammeleinrichtung ist vorzugsweise dafür eingerichtet, den Schmutz mittels Coulombkraft anzuziehen. Die Coulombkraft ist eine seit langem bekannte physikalische Kraft zwischen elektrisch geladenen Objekten. Elektrisch mit gleichem Vorzeichen geladene Objekte stoßen sich ab, elektrisch mit unterschiedlichem Vorzeichen geladene Objekte ziehen sich an. Dieses Prinzip kann sich vorzugsweise zu Nutze gemacht werden, um den Schmutz zur Schmutzsammeleinrichtung zu ziehen und dort zu halten.
Bevorzugt ist, dass die Schmutzsammeleinrichtung eine oder mehrere Schmutzsammeleinheiten aufweist, die dafür eingerichtet sind, elektrisch geladen zu werden. Eine Schmutzsammeleinheit kann vorzugsweise negativ elektrisch geladen werden. Eine Schmutzsammeleinheit kann vorzugsweise positiv elektrisch geladen werden. So kann die Coulombkraft besonders gut genutzt werden, um Schmutz, der negativ geladen ist, zu der positiv geladenen Schmutzsammeleinheit zu bewegen oder auch Schmutz, der positiv geladen ist, zu der negativ geladenen Schmutzsammeleinheit zu bewegen. Die Coulombkraft kann den Schmutz bevorzugt durch den hohlen Innenraum zur Schmutzsammeleinheit bewegen, sodass zusätzliche Kräfte, die erzeugt werden müssten, um den Schmutz zu bewegen, überflüssig werden. Bevorzugte Schmutzsammeleinheiten sind aus Metall gefertigt.
Die Schmutzsammeleinrichtung umfasst vorzugsweise eine erste Schmutzsammeleinheit und eine zweite Schmutzsammeleinheit. Die erste Schmutzsammeleinheit ist besonders vorzugsweise dafür eingerichtet, mit einer entgegengesetzten elektrischen Ladung wie die zweite Schmutzsammeleinheit aufgeladen zu werden. Vorzugsweise kann die erste Schmutzsammeleinheit positiv elektrisch geladen werden und die zweite Schmutzsammeleinheit kann negativ elektrisch geladen werden. So kann gleichermaßen positiv elektrisch geladener Schmutz wie auch negativ elektrisch geladener Schmutz von der Schmutzsammeleinrichtung angezogen werden. Es können in Ausführungsformen auch mehrere positiv elektrisch geladene erste Sammeleinheiten oder auch mehrere negativ elektrisch geladene zweite Sammeleinheiten bereitgestellt sein. Dies kann die Sammelleistung weiter verbessern. ln manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Schmutzsammeleinrichtung an einem Boden des Innenraums angeordnet ist. Dann kann die Schwerkraft als natürlich vorhandene Kraft genutzt werden, um die Wirkung der Schmutzsammeleinrichtung weiter zu verbessern. Entsprechend verläuft ein Normalenvektor auf dem Boden des Innenraums, der senkrecht zum Boden steht, in einem Betriebszustand des optoelektronischen Systems vorzugsweise parallel zur Wirkungsrichtung der Schwerkraft.
Einige Ausführungsformen sehen vor, dass die Schmutzsammeleinrichtung in einem Bereich des Innenraums angeordnet ist, der dafür angeordnet ist, von einer Luftströmung durchströmt zu werden. Die Luftströmung kann insbesondere aktiv durch ein Gebläse erzeugbar sein, das in dem optoelektronischen System bereitgestellt ist. Dies kann den Schmutztransport zur Schmutzsammeleinrichtung weiter verbessern. Alternativ kann eine natürliche Luftströmung vorgesehen sein, die durch einen oder mehrere Lüftungsschlitze des optoelektronischen Systems passiv in den Innenraum geleitet wird, beispielsweise Luftströmung durch einen Fahrtwind. So wird elektrische Leistung gespart.
Vorzugsweise weist das optoelektronische System in dem Innenraum einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf. Besonders bevorzugt ist, dass die Schmutzsammeleinrichtung näher an dem Lichtsender als an dem Lichtempfänger angeordnet ist. Oft ist es wichtig, besonders den Lichtsender von Schmutz freizuhalten. Durch die vorzugsweise vorgeschlagene Anordnung wirkt die Schmutzsammeleinrichtung stärker auf den Bereich des Innenraums in der Nähe des Lichtsenders. Der Lichtsender kann eine Laserquelle sein. Der Lichtempfänger kann ein Photodetektor sein und insbesondere eine Photodiode und/oder einen lichtempfindlichen Empfängerchip umfassen.
Bevorzugt ist, dass der Innenraum von einem Gehäuse umgeben ist. So kann der hohle Innenraum auf einfache Weise bereitgestellt und begrenzt werden. Es kann sich um ein Kunststoffgehäuse oder ein Metallgehäuse handeln. Vorzugsweise ist das Gehäuse nach außen abgedichtet, um ein Eindringen von Schmutz in den Innenraum zu erschweren oder zu verhindern. Nochmals vorzugsweise ist daher das Gehäuse hermetisch nach außen abgedichtet. Das Gehäuse kann aber, wie oben erwähnt, in Ausführungsformen einen oder mehrere Lüftungsschlitze aufweisen, um insbesondere Fahrtwind in das Gehäuse aufzunehmen. Die Lüftungsschlitze können dann vorzugsweise einen Filter enthalten, um Eindringen von Schmutz in das Gehäuse zu mindern.
Erfindungsgemäß wird weiter ein LiDAR-System zur Verfügung gestellt, das ein solches optoelektronisches System in einer Ausführungsform umfasst.
Das LiDAR-System, dass das derartige optoelektronische System in einer Ausführungsform umfasst, hat den Vorteil, dass Schmutz, der sich in dem Innenraum befinden kann, in für die Funktion des Systems weniger bedeutsamen Bereichen des Innenraums konzentriert werden kann, um eine dauerhaft zuverlässige Funktion des Systems sicherzustellen, die gefährdet wäre, wenn sich der Schmutz in anderen, für die Funktion des Systems bedeutsameren Bereichen des Innenraums befinden oder gar konzentrieren würde. So kann ein schmutzbedingter Ausfall des LiDAR-Systems verhindert oder zumindest verzögert werden. Das erhöht die Zuverlässigkeit des LiDAR-Systems.
Mögliche vorteilhafte Ausführungsformen des LiDAR-Systems ergeben sich aus den oben genannten Erläuterungen zu möglichen Ausführungsformen des optoelektronischen Systems und deren Vorteilen, auf die hier explizit Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird weiter ein Verfahren zum Reinigen eines Innenraums eines optoelektronischen Systems bereitgestellt, das den Schritt umfasst:
- Bereitstellen einer Schmutzsammeleinrichtung in dem Innenraum, um Schmutz, der in dem Innenraum vorhanden sein kann, an der Schmutzsammeleinrichtung zu konzentrieren.
Das Verfahren hat den Vorteil, dass Schmutz, der sich in dem Innenraum befinden kann, in für die Funktion des Systems weniger bedeutsamen Bereichen des Innenraums konzentriert werden kann, um eine dauerhaft zuverlässige Funktion des Systems sicherzustellen, die gefährdet wäre, wenn sich der Schmutz in anderen, für die Funktion des Systems bedeutsameren Bereichen des Innenraums befinden oder gar konzentrieren würde. So kann ein schmutzbedingter Ausfall des optoelektronischen Systems verhindert oder zumindest verzögert werden. Das erhöht die Zuverlässigkeit des optoelektronischen Systems.
Bevorzugt ist, dass das Verfahren als erstes den Schritt eines Bereitstellens eines optoelektronischen Systems mit einem Innenraum umfasst. Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt eines elektrischen Aufladens einer oder mehrerer Schmutzsammeleinheiten der Schmutzsammeleinrichtung, um entgegengesetzt aufgeladenen Schmutz, der in dem Innenraum vorhanden sein kann, anzuziehen und an der Schmutzsammeleinheit zu konzentrieren.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt eines elektrischen Aufladens einer ersten Schmutzsammeleinheit der Schmutzsammeleinrichtung mit einer ersten elektrischen Ladung und elektrisches Aufladen einer zweiten Schmutzsammeleinheit der Schmutzsammeleinrichtung mit einer zweiten elektrischen Ladung, die bezüglich der ersten elektrischen Ladung entgegengesetzt gepolt ist, um jeweils elektrisch entgegengesetzt aufgeladenen Schmutz, der in dem Innenraum vorhanden sein kann, anzuziehen und an der jeweiligen Schmutzsammeleinheit zu konzentrieren.
Bevorzugt ist, dass das Verfahren den Schritt eines Vorbeiführens einer Luftströmung an der Schmutzsammeleinrichtung umfasst. Die Luftströmung verläuft vorzugsweise durch den Innenraum und führt der Schmutzsammeleinrichtung so Schmutz mechanisch zu, zusätzlich zu einer eventuell wirkenden elektrischen Coulombkraft zwischen Schmutz und Schmutzsammeleinrichtung. Das kann die Schmutzsammelwirkung an der Schmutzsammeleinrichtung weiter verbessern.
Weitere mögliche Verfahrensschritte ergeben sich aus den oben genannten Erläuterungen zu möglichen Ausführungsformen des optoelektronischen Systems und deren Vorteilen, auf die hiermit Bezug genommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben. Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform nach der Erfindung,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung und
Figur 3 ein Schema eines Verfahrens nach der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 1 ist ein optoelektronisches System 1 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Ein LiDAR-System 2, wie es etwa in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, umfasst das optoelektronische System 1. Das optoelektronische System 1 weist einen hohlen Innenraum 3 auf. Der Innenraum 3 ist von einem Gehäuse 4 umgeben. Das Gehäuse 4 begrenzt den hohlen Innenraum 3. Das Gehäuse 4 ist das Gehäuse 4 des optoelektronischen Systems 1.
Weiter weist das optoelektronische System 1 eine Schmutzsammeleinrichtung 5 auf. Die Schmutzsammeleinrichtung 5 ist in dem Innenraum 3 angeordnet. Ebenfalls in dem Innenraum 3 angeordnet sind ein Lichtsender 6, hier beispielhaft ein Laserstrahler, und ein Lichtempfänger 7, hier beispielhaft ein Photodetektor. Der Lichtsender 6 ist dafür eingerichtet, einen Lichtstrahl in eine Umwelt des LiDAR-Systems 2 auszusenden. Der Lichtempfänger 7 ist dafür eingerichtet, den in der Umwelt reflektierten Lichtstrahl zu empfangen. Aus der Laufzeit des Lichtstrahls kann das LiDAR-System 2 dann insbesondere Tiefeninformationen über die Umwelt gewinnen.
Die Schmutzsammeleinrichtung 5 ist dafür eingerichtet, Schmutz, der sich im Innenraum 3 befinden kann, anzuziehen und auf sich zu halten, um den Schmutz im Innenraum 3 an der Schmutzsammeleinrichtung 5 zu konzentrieren. So kann der Schmutz von dem Lichtsender 6 und von dem Lichtempfänger 7 ferngehalten werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des optoelektronischen Systems 1. Die Schmutzsammeleinrichtung 5 ist dafür eingerichtet, den Schmutz mittels Coulombkraft anzuziehen. Zu diesem Zweck weist die Schmutzsammeleinrichtung 5 eine Schmutzsammeleinheit 8a auf, die dafür eingerichtet ist, elektrisch geladen zu werden. Das optoelektronische System 1 umfasst dafür eine Spannungsquelle (nicht gezeigt), die mit der Schmutzsammeleinheit 8a elektrisch verbunden ist, um die Schmutzsammeleinheit 8a elektrisch zu laden. Die Schmutzsammeleinheit 8a kann wahlweise positiv oder negativ geladen werden. Im vorliegenden Fall in Figur 1 ist die Schmutzsammeleinheit 8a positiv geladen.
Die Schmutzsammeleinrichtung 5 ist an einem Boden 9 des Innenraums 3 angeordnet. So wird zusätzlich zur Coulombkraft auch die Schwerkraft genutzt, um Schmutz zu der Schmutzsammeleinrichtung 5 zu führen.
Weiter ist die Schmutzsammeleinrichtung 5 in einem Bereich des Innenraums 3 angeordnet, der dafür angeordnet ist, von einer Luftströmung L durchströmt zu werden. Der Innenraum 3 weist ein Gebläse 10 auf, um die Luftströmung L an der Schmutzsammeleinrichtung 5 vorbeizuführen. So wird zusätzlich eine mechanische Förderkraft genutzt, um Schmutz zur Schmutzsammeleinrichtung 5 zu führen. Der Pfeil gibt skizzenhaft die Hauptbewegungsrichtung der Luftströmung L an, wie sie durch das Gebläse 10 bewirkt wird.
Die Schmutzsammeleinrichtung 5 ist näher an dem Lichtsender 6 angeordnet als an dem Lichtempfänger 7. Die Coulombkraft, die durch die Schmutzsammeleinrichtung 5 auf Schmutz ausgeübt wird, ist an dem Lichtsender 6 somit größer als an dem Lichtempfänger 7, wodurch die Reinigungswirkung im Bereich des Lichtsenders 6 größer ist als an dem Lichtempfänger 7, was vorteilhaft sein kann.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung. Die Schmutzsammeleinrichtung 5 umfasst hier eine erste Schmutzsammeleinheit 8a und eine zweite Schmutzsammeleinheit 8b. Die erste Schmutzsammeleinheit 8a ist dafür eingerichtet, mit einer entgegengesetzten elektrischen Ladung wie die zweite Schmutzsammeleinheit 8b aufgeladen zu werden. Dafür sind beide Schmutzsammeleinheiten 8a, 8b mit der Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden, die sowohl eine negative wie auch eine positive Ladung bereitstellen kann. So ist die erste Schmutzsammeleinheit 8a dafür eingerichtet, elektrisch positiv aufgeladen zu werden und die zweite Schmutzsammeleinheit 8b ist dafür eingerichtet, elektrisch negativ aufgeladen zu werden. So können in dieser Ausführungsform sowohl negativ geladener Schmutz als auch positiv geladener Schmutz durch die jeweilige Schmutzsammeleinheit 8a, 8b der Schmutzsammeleinrichtung 5, die eine zum entsprechenden Schmutz gegensätzliche elektrische Ladung aufweist, angezogen werden.
Die Schmutzsammeleinrichtung 5 ist auch in der zweiten Ausführungsform in einem Bereich des Innenraums 3 angeordnet, der dafür angeordnet ist, von einer Luftströmung L durchströmt zu werden. Allerdings ist nach Figur 2 vorgesehen, statt dem Gebläse 10 einen Lüftungsschlitz 11 in dem Gehäuse 4 bereitzustellen, sodass eine passive Belüftung durch Fahrtwind ermöglicht wird. Ein Filter (nicht gezeigt) kann im Lüftungsschlitz 11 vorgesehen sein, um Eindringen von Schmutz in das Gehäuse 4 zu mindern. Die übrigen Merkmale der zweiten Ausführungsform sind denen in Figur 1 ähnlich, sodass an dieser Stelle auf Wiederholungen verzichtet wird.
Figur 3 zeigt schließlich schematisch ein Verfahren in einer Ausführungsform nach der Erfindung. Es umfasst den Schritt S31 Bereitstellen eines optoelektronischen Systems 1 , das einen Innenraum 3 umfasst. Im folgenden Schritt S32 ist ein Bereitstellen einer Schmutzsammeleinrichtung 5 in dem Innenraum 3 vorgesehen, um Schmutz, der in dem Innenraum 3 vorhanden sein kann, an der Schmutzsammeleinrichtung 5 zu konzentrieren. Mögliche weitere Schritte bzw. Unterschritte ergeben sich aus der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und insbesondere aus den detaillierten Beschreibungen hinsichtlich der Figuren 1 und 2.
Die Erfindung stellt also mit anderen Worten in den gezeigten Ausführungsformen eine gezielte Sammelstelle, nämlich die Schmutzsammeleinrichtung 5, für Partikel und Fasern bereit, welche sich im Sensorinneren befinden. Dies wird insbesondere erreicht, indem im Sensorinneren, also im Innenraum 3, eine positiv und/oder eine negativ geladene Zone bereitgestellt wird, mittels der ersten Schmutzsammeleinheit 8a und/oder der zweiten Schmutzsammeleinheit 8b. Partikel oder Fasern, die u.a. durch Luftbewegung negativ oder positiv geladen werden können, werden durch die Coulombkraft (Anziehungskraft) aufgrund des Bestrebens der Neutralität in die entsprechende Zone 8a, 8b geführt und dort angehaftet. Dieser Effekt kann beispielsweise auch bei Bilderschirmmonitoren, TV-Bildschirmen und ähnlichem beobachtet werden. Idealerweise werden, wie gezeigt, die Sammelzonen, also die Schmutzsammeleinheiten 8a, 8b, so positioniert, dass diese optimal von Partikeln oder Fasern, die bevorzugter Schmutz sind, erreicht werden können. Dies ist z.B. der Fall, wenn diese am Boden 9 ist (Ausnutzung der Schwerkraft) oder z.B. im Bereich einer Luftströmung L. Insbesondere kann die Erfindung, wie gezeigt, in LiDAR-Systemen 2 Verwendung finden, ggf. aber in anderen
Ausführungsbeispielen auch in weiterer Sensorik oder Erzeugnissen, die erhöhte Anforderungen an Sauberkeit haben.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1. Optoelektronisches System (1), das einen hohlen Innenraum (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das optoelektronische System (1) eine Schmutzsammeleinrichtung (5) aufweist, die in dem Innenraum (3) angeordnet ist und die dafür eingerichtet ist, Schmutz, der sich in dem Innenraum (3) befinden kann, anzuziehen und auf sich zu halten, um den Schmutz in dem Innenraum (3) an der Schmutzsammeleinrichtung (5) zu konzentrieren.
2. Optoelektronisches System (1) nach Anspruch 1 , wobei die Schmutzsammeleinrichtung (5) dafür eingerichtet ist, den Schmutz mittels Coulombkraft anzuziehen.
3. Optoelektronisches System (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schmutzsammeleinrichtung (5) eine oder mehrere Schmutzsammeleinheiten (8a, 8b) aufweist, die dafür eingerichtet sind, elektrisch geladen zu werden.
4. Optoelektronisches System (1) nach Anspruch 3, wobei die Schmutzsammeleinrichtung (5) eine erste Schmutzsammeleinheit (8a) und eine zweite Schmutzsammeleinheit (8b) umfasst und die erste Schmutzsammeleinheit (8a) dafür eingerichtet ist, mit einer entgegengesetzten elektrischen Ladung wie die zweite Schmutzsammeleinheit (8b) aufgeladen zu werden.
5. Optoelektronisches System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schmutzsammeleinrichtung (5) an einem Boden (9) des Innenraums (3) angeordnet ist. Optoelektronisches System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schmutzsammeleinrichtung (5) in einem Bereich des Innenraums (3) angeordnet ist, der dafür angeordnet ist, von einer Luftströmung (L) durchströmt zu werden. Optoelektronisches System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische System (1) in dem Innenraum (3) einen Lichtsender (6) und einen Lichtempfänger (7) aufweist, wobei die Schmutzsammeleinrichtung (5) näher an dem Lichtsender (6) als an dem Lichtempfänger (7) angeordnet ist. Optoelektronisches System (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Innenraum (3) von einem Gehäuse (4) umgeben ist. LiDAR-System (2), das ein optoelektronisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst. Verfahren zum Reinigen eines Innenraums (3) eines optoelektronischen Systems (1), das den Schritt umfasst:
- Bereitstellen einer Schmutzsammeleinrichtung (5) in dem Innenraum (3), um Schmutz, der in dem Innenraum (3) vorhanden sein kann, an der Schmutzsammeleinrichtung (5) zu konzentrieren (S32).
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