Title:
Optische Sendeeinheit für eine optische Detektionsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer optischen Sendeeinheit
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine optische Sendeeinheit für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einem optischen Sender (4) zum Aussenden von Laserstrahlen (7), welche über einen optischen Schalter (14) verschiedenen Lichtaustritten (15) zuleitbar sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb einer solchen optischen Sendeeinheit.
Um die Störungsanfälligkeit einer optischen Sendeeinheit zu verringern, ist erfindungsgemäß ein Flüssigkristall-Lichtwellenleiter (25) als optischer Schalter (14) mit einer Flüssigkristallschicht (19) und Elektroden (20, 21) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes (22) in der Flüssigkristallschicht (19) vorgesehen. Eine Steuereinheit (11) stellt den Flüssigkristall-Lichtwellenleiter (25) über die Konfiguration des elektrischen Feldes (22) auf bestimmte Lichtaustritte (15) ein und leitet den Laserstrahl (7) den Lichtaustritten (15) nacheinander zu.





Inventors:
Lin, Lin (74321, Bietigheim-Bissingen, DE)
Horvath, Peter (74321, Bietigheim-Bissingen, DE)
Schuler, Thomas (74321, Bietigheim-Bissingen, DE)
Application Number:
DE102016113909A
Publication Date:
02/01/2018
Filing Date:
07/28/2016
Assignee:
Valeo Schalter und Sensoren GmbH, 74321 (DE)
International Classes:
G02F1/313; G01S7/481; G02B6/12; G02B6/35; G02F1/1333; G02F1/295
Foreign References:
200400763572004-04-22
201501251572015-05-07
Other References:
Davis, Scott R. et al.: „A Lightweight, Rugged, Solid State Laser Radar System Enabled by Non-Mechanical Electro-Optic Beam Steerers“, Proc. of SPIE, Vol.9832, S.98320K 1 ff. (13. Mai 2016)
Claims:
1. Optische Sendeeinheit für eine optische Detektionsvorrichtung (3), bestehend aus zumindest einem optischen Sender (4) zur Erzeugung von Lichtstrahlen (7) und einer Optik, um Lichtstrahlen (7) in mindestens zwei unterschiedliche Raumrichtungen auszusenden, wobei die Optik mindestens einen optischen Schalter (14) umfasst, bestehend aus einem Lichtwellenleiter (25), in dem die vom optischen Sender (4) ausgesendeten Lichtstrahlen (7) eingekoppelt werden, sowie einer Vorrichtung (20, 21) zur Veränderung einer räumlichen Verteilung des Brechungsindex des Lichtwellenleiters (25), dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (25) wenigstens zwei separate Lichtaustrittsstellen (15, 15‘, 15‘‘) umfasst, um die Lichtstrahlen (7) jeweils unter Zwischenschaltung einer zugehörigen Umlenkeinrichtung (Linse 17) in die jeweiligen Raumrichtungen auszusenden, und die Lichtstrahlen (7) bei einer ersten räumlichen Verteilung des Brechungsindex zu einer ersten Lichtaustrittsstelle (15‘) hin abgelenkt werden, und bei einer zweiten räumlichen Verteilung des Brechungsindex zu einer zweiten Lichtaustrittsstelle (15‘‘) hin abgelenkt werden.

2. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter ein Flüssigkristall-Wellenleiter (25) mit einer Flüssigkristallschicht (19) mit einer räumlich veränderbaren Verteilung des Brechungsindex ist.

3. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Veränderung der räumlichen Verteilung des Brechungsindex Elektroden (20, 21) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes umfasst.

4. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät das von den Elektroden (20, 21) des Lichtwellenleiters erzeugte elektrische Feld einstellt.

5. Optische Sendeeinheit nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten räumlichen Verteilung des Brechungsindex kein elektrisches Feld von den Elektroden (20, 21) erzeugt wird und Lichtstrahlen (7) in einer Nulllage (23) im wesentlichen ohne Ablenkung aus dem Lichtwellenleiter ausgekoppelt werden.

6. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtaustrittsstelle (15, 15‘, 15‘‘) ein bestimmtes Teilsichtfeld (12, 13) des Sichtfelds (9) der optischen Detektionsvorrichtung (3) zugeordnet ist.

7. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsichtfelder (12, 13) das Sichtfeld (9) in horizontaler und / oder in vertikaler Ebene segmentieren.

8. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20, 21) dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl (7) an unterschiedlichen Bereichen einer Lichtaustrittsstelle (15, 15‘, 15‘‘) auszukoppeln.

9. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung mindestens zwei Lichteintrittsstellen aufweist und dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl (7) bei Eintritt in eine erste Lichteintrittsstelle unter einem ersten Abstrahlwinkel (α) auszusenden und bei Eintritt in einer zweiten Lichteintrittsstelle unter einem zweiten Abstrahlwinkel (α‘) auszusenden.

10. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstrahlwinkel (α) durch das Auskoppeln an unterschiedlichen Bereichen einer Lichtaustrittsstelle und dem Einwirken der Umlenkeinrichtung (Linse 17) in zwei Raumrichtungen veränderbar ist.

11. Optische Sendeeinheit nach einem der vorherigen Ansprüchee, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lichtaustrittsstellen (15, 15‘, 15‘‘) in einer Ebene des Lichtwellenleiters (25) liegen.

12. Optische Sendeeinheit nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die an den wenigstens zwei separaten Lichtaustrittsstellen (15, 15‘, 15‘‘) angeordneten Umlenkeinrichtungen Linsen (17) sind.

13. Optische Sendeeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lichtaustrittsstellen (15) zugehörigen Linsen (17) zu einem Linsenarray (18) miteinander verbunden sind.

14. Verfahren zum Betrieb einer optischen Sendeeinheit (3) bestehend aus zumindest einem optischen Sender (4) zur Erzeugung von Lichtstrahlen (7) und einer Optik, um Lichtstrahlen (7) in mindestens zwei unterschiedliche Raumrichtungen auszusenden, wobei die Optik mindestens einen optischen Schalter (14) umfasst, bestehend aus einem Lichtwellenleiter (25), in dem die vom optischen Sender (4) ausgesendeten Lichtstrahlen (7) eingekoppelt werden, sowie einer Vorrichtung (20, 21) zur Veränderung einer räumlichen Verteilung des Brechungsindex, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (25) wenigstens zwei Lichtaustrittsstellen (15, 15‘, 15‘‘) umfasst, um die Lichtstrahlen (7) jeweils unter Zwischenschaltung einer zugehörigen Umlenkeinrichtung (Linse 17) in die jeweiligen Raumrichtungen auszusenden, und die räumlichen Verteilung des Brechungsindex zwischen einer ersten Verteilung, in welcher die Lichtstrahlen (7) zur ersten Lichtaustrittsstelle (15) hin abgelenkt werden, und einer zweiten Verteilung, in welcher die Lichtstrahlen zur zweiten Lichtaustrittsstelle (15) hin abgelenkt werden, verändert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen (7) sequentiell zu den Lichtaustrittsstellen (15) und / oder den Bereiche innerhalb einer Lichtaustrittsstelle abgelenkt werden.

Description:

Die Erfindung betrifft eine optische Sendeeinheit für eine optische Detektionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb einer solchen optischen Sendeeinheit gemäß Patentanspruch 14.

Optische Detektionsvorrichtungen werden bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Derartige Information über das Umfeld des Kraftfahrzeugs ist für eine Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen erforderlich. Fahrerassistenzsysteme sind elektronische Zusatzeinrichtungen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Unter der Bezeichnung LIDAR („Light detection and ranging“) sind optische Detektionsvorrichtungen bekannt, welche Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs mit hoher Messgenauigkeit erkennen können. LIDAR-Systeme dienen beispielsweise der optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung.

Solche optische Detektionsvorrichtungen arbeiten nach dem Lichtlaufzeitprinzip, wobei Laserpulse ausgesendet werden und die von einem Zielobjekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierten Strahlen detektiert werden. Hierzu weisen optische Detektionsvorrichtungen einen optischen Sendereinheit zum Aussenden von Laserstrahlen und einen Empfänger mit optoelektronischen Detektoren zur Detektion von Zielobjekten auf. Der optoelektronische Detektor stellt ein Empfangssignal in Abhängigkeit der empfangenen Laserstrahlen zur Verfügung. Herkömmlich werden die ausgesendeten Laserpulse in der Sendeeinheit über einen schwenkbaren Spiegel so abgelenkt, dass eine Abtastung des gesamten Sichtfelds innerhalb eines bestimmten Abtastwinkelbereichs stattfindet. Pro Abtastwinkel wird dabei ein Laserpuls ausgesendet. Im selben Winkelschritt werden die reflektierten Strahlen mittels des optoelektronischen Detektors empfangen und ein entsprechendes Empfangssignal bereitgestellt. Werden Echos im Empfangssignal erkannt, so sind diese auf Reflektionen der ausgesendeten Laserstrahlen an Zielobjekten in der Umgebung zurückzuführen. Die Laufzeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des Echos ist proportional zur Distanz zum Objekt. Aus einer Lichtlaufzeitmessung wird die Entfernung zum Objekt für den jeweiligen Winkelschritt ermittelt.

DE 10 2010 047 984 A1 offenbart einen Laserscanner, wobei die Umlenkung der gesendeten Laserstrahlen über eine rotierend angetriebene Umlenkspiegelanordnung erfolgt. Mit der Umlenkspiegelanordnung ist eine Steuereinheit signalübertragend verbunden, um die Messergebnisse des Empfängers schrittweise den jeweiligen Drehwinkelstellungen der Umlenkspiegelanordnung zuzuordnen. Auf diese Weise wird schrittweise im Umlauf der rotierenden Umlenkspiegelanordnung das Sichtfeld des Laserscanners gescannt.

Aus EP 2 833 161 A1 ist bekannt, bei Laserscannern die Laserstrahlen eines optischen Senders über einen optischen Schalter verschiedenen Lichtaustritten zuzuleiten. Bei der bekannten Messvorrichtung sind mehrere Laserscanner vorgesehen, wobei die elektronischen Elemente von den optischen Elementen baulich getrennt sind. Dabei sind mehrere Sendeoptiken mit einem gemeinsamen optischen Sender gekoppelt, welcher die Laserpulse des optischen Senders zu einer der Sendeoptiken durchschaltet. Entsprechend sind mehrere Empfangsoptiken an gemeinsame Detektoren gekoppelt und einem gemeinsamen optischer Schalter zugeordnet. Die Lichtaustritte im Bereich der jeweiligen Sendeoptiken der Laserscanner sind bei der bekannten Anordnung über Lichtwellenleiterkabel mit dem optischen Schalter und damit dem gemeinsamen optischen Sender verbunden. Im Bereich der Sendeoptiken der jeweiligen Laserscanner ist zum Scannen des jeweiligen Sichtfelds eine rotierend angetriebene Umlenkspiegeleinheit angeordnet.

Herkömmliche optische Detektionsvorrichtungen mit rotierenden Spiegeleinheiten oder ähnlichen mechanischen Umlenkeinheiten sind aufgrund der mechanischen Beanspruchung gerade in der Verwendung in einem Kraftfahrzeug anfällig für Störungen.

Aus US 9 366 938 B1 ist ein optischer Lichtwellenleiter zur horizontalen und vertikalen Ablenkung von Lichtstrahlen bekannt. Der Lichtwellenleiter besteht aus einem wellenleitenden Kern, einer auf einer angrenzenden Fläche angeordneten Flüssigkristallschicht und einem auf einer weiteren angrenzenden Fläche angeordneten Auskoppelsubstrat. Die vertikale Ablenkung wird über eine Beeinflussung des evaneszenten Feldes des Lichtstrahls mittels Änderung des Brechungsindex der Flüssigkristallschicht und einer trapezförmigen Auskoppelfläche erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Störungsanfälligkeit einer optischen Detektionsvorrichtung zu verringern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optische Sendeeinheit für eine optische Detektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen optische Sendeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Gemäß der Erfindung besteht die optische Sendeeinheit zumindest aus einem optischen Sender, welcher Laserstrahlen erzeugt, und einem optischen Schalter, welcher ein Lichtwellenleiter mit einer Flüssigkristallschicht und Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Felds in der Flüssigkristallschicht ist.. Die vom optischen Sender erzeugten Laserstrahlen werden in den optischen Schalter eingekoppelt und sind verschiedenen Lichtaustrittsstellen des optischen Schalters zuleitbar. Eine Lichtaustrittsstelle ist ein Bereich am Ausgang des Lichtwellenleiters, in dem elektro-magnetische Strahlen ausgekoppelt werden. Die grundsätzliche Vorgehensweise bei der Aktivierung eines Flüssigkristall-Lichtwellenleiters ist für sich genommen bekannt und beispielsweise beschrieben in Fraunhofer IPMS: „electro-optical liquid crystal waveguide switch“, http://www.ipms.fraunhofer.de/content/dam/ipms/common/products/AMS/lc-multiplexer-e.pdf. Der physikalische Effekt der Lichtleitung eines eingekoppelten Lichtstrahl innerhalb eines Flüssigkristalls unter der Wirkung eines änderbaren elektrischen Feldes wird erfindungsgemäß für einen optischen Schalter verwendet, um den Laserstrahl des optischen Senders gezielt einem der zur Verfügung stehenden Lichtaustrittsstellen des optischen Schalters zuzuleiten.

Der optische Lichtwellenleiter wird in der Flüssigkristallschicht durch Erzeugung eines elektrischen Felds über die Flüssigkristallschicht aktiviert. Innerhalb der Flüssigkristallschicht verursacht das elektrische Feld eine Veränderung des Brechungsindex, wodurch der Laserstrahl bei der Auskopplung versetzt zur Lage bei der Einkopplung liegt. Die Regionen, innerhalb derer auf der Laserstrahl ausgekoppelt werden kann, sind durch die Elektroden begrenzt.

Der Flüssigkristall-Lichtwellenleiter ist von einer Steuereinheit über die Konfiguration des elektrischen Felds auf bestimmte Lichtaustrittsstellen einstellbar. Die Steuereinheit leitet somit im Betrieb des Laserscanners den Laserstrahl durch Veränderung der elektrischen Spannung an den Elektroden und entsprechender Konfiguration des elektrischen Felds sequentiell den Lichtaustrittsstellen zu. Zusätzlich kann der Laserstrahl durch entsprechende Konfiguration des elektrischen Feldes den unterschiedlichen Bereichen einer Lichtaustrittsstelle sequentiell zugeleitet werden. Die Laserstrahlen des optischen Senders werden dabei im Wesentlichen in einem elektronischen Element (Chip) geführt, welches den Flüssigkristall-Lichtwellenleiter ausbildet und können ohne mechanisch bewegliche Umlenkeinrichtungen über verschiedene Lichtaustrittsstellen in die Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgesendet werden.

Über die entsprechende Veränderung der elektrischen Spannung an den Elektroden und der entsprechenden Konfiguration des elektrischen Felds kann ein gewünschter Brechungsindex in dem Flüssigkristall-Lichtwellenleiter erzeugt werden und dadurch einer bestimmten Lichtaustrittsstelle auf der Auskopplungsseite des Flüssigkristall-Lichtwellenleiters zugeordnet werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist jeder Lichtaustrittsstelle des Flüssigkristall-Lichtwellenleiters ein bestimmtes Teilsichtfeld des Sichtfelds der optischen Detektionsvorrichtung zugeordnet, wodurch mit der Gesamtheit aller Lichtaustrittsstellen ohne mechanische Umlenkeinrichtungen ein großes Sichtfeld der optischen Detektionsvorrichtung in horizontaler und / oder in vertikaler Ebene sequentiell abgetastet werden kann. Die Teilsichtfelder der jeweiligen Lichtaustritte grenzen dabei aneinander oder überschneiden sich teilweise, so dass sie gemeinsam ein durchgehendes Sichtfeld der optischen Detektionsvorrichtung bilden.

Erfindungsgemäß ist jeder Lichtaustrittsstelle eine Umlenkeinrichtung zugeordnet, welche die aus dem Flüssigkristall-Lichtwellenleiter gekoppelten Laserstrahlen mit ihren bestimmten optischen Eigenschaften in die Umgebung der optischen Detektionsvorrichtung leitet. Die Umlenkeinrichtung kann beispielsweise eine Linse sein. Die Linse ist dabei so konfiguriert und bezüglich ihrer optischen Achse angeordnet, dass ein bestimmtes Teilsichtfeld über die jeweilige Linse beleuchtbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Lichtaustrittsstellen in einer Ebene der Flüssigkeitskristallschicht, wobei zur Zuordnung des Laserstrahls zu einer bestimmten Lichtaustrittsstelle eine Lichtwellenleitung in einem bestimmten Abstand zu einer Nulllage (Strahlführung ohne elektrisches Feld) aktiviert wird. Den Lichtaustrittsstellen in der Ebene der Flüssigkeitskristallschicht ist dabei ein µ-Linsenarray mit einer Vielzahl von Linsen mit jeweils einer Linse für eine Lichtaustrittsstelle zugeordnet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird über die Veränderung der Konfiguration des elektrischen Felds, das heißt entsprechende Einstellung der elektrischen Spannung an den Elektroden, ein Umlenkwinkel an der jeweiligen Lichtaustrittsstelle variiert. Dabei wird der physikalische Effekt genutzt, dass abhängig von dem Einfluss des elektrischen Felds der Brechungsindex innerhalb des Flüssigkristall-Lichtwellenleiters verändert wird und der Laserstrahl in einem bestimmten Abstand zur Lage seiner Einkopplung in den Flüssigkristall-Lichtwellenleiter ausgekoppelt wird. Jede Lichtaustrittsstelle erstreckt sich dabei über eine bestimmte Länge, welche jeweils von einer Linse des Linsenarrays überdeckt ist. Über die Auskopplung in unterschiedlichen Bereichen der Lichtaustrittsstelle lassen sich unter Einwirkung der jeweiligen Linse gezielt bestimmte Abstrahlwinkel einstellen. Der Abstrahlwinkel kann hierbei in zwei unterschiedlichen Raumrichtungen eingestellt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1: eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Laserscanner zur Erfassung seiner Umgebung,

2: eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Laserscanners für Kraftfahrzeuge.

1 zeigt eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugs 1, in dessen Frontbereich 2 eine optische Detektionsvorrichtung 3 zur Überwachung des Umfelds des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist. Die schematisch dargestellte optische Detektionsvorrichtung 3 weist eine Sende- und Empfangskombination aus einer optischen Sendeeinheit 4 und einem Empfänger 5 mit optoelektronischen Detektoren auf. Die Detektoren sind optoelektronische Bauteile, welche in Abhängigkeit eines empfangenen Lichtstrahls ein entsprechendes elektrisches Empfangssignal 6 erzeugen, beispielsweise Avalanche-Photodioden.

Die optische Sendeeinheit 4 sendet Lichtstrahlen 7 in die zu vermessende Umgebung des Kraftfahrzeugs 1. Befindet sich ein Objekt 8 im Sichtfeld 9 der optischen Detektionsvorrichtung 3, so wird ein ausgesendeter Laserstrahl 7 an dem Objekt reflektiert. Empfängt ein Detektor des Empfängers 5 einen reflektierten Lichtstrahl 10, so wird ein dem empfangenen Lichtstrahl 10 entsprechendes elektrisches Empfangssignal 6 bereitgestellt und einer Steuereinheit 11 zugeführt. Der Empfänger 5 ist in 1 schematisch dargestellt. Der Empfänger kann beispielsweise oberhalb oder unterhalb angrenzend an der Sendeeinheit angeordnet.

Das sektorförmige Sichtfeld 9 der optischen Detektionsvorrichtung 3 wird nacheinander in Teilsichtfeldern 12, 13 abgetastet. Die optische Sendeeinheit 4 ist dabei dazu ausgebildet, den von einem optischen Sender erzeugten Laserstrahl 7 anhand eines in 2 näher erläuterten optischen Schalters (Bezugszeichen 14 in 2) jeweils Lichtaustritten zuzuleiten, denen jeweils ein Teilsichtfeld 12, 13 des Sichtfelds 9 zugeordnet ist. Die Teilsichtfelder 12, 13 liegen dabei benachbart und überschneiden sich teilweise, so dass ein durchgängiges Sichtfeld 9 des Laserscanners 3 angetastet werden kann.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines optischen Schalters 14, mit dem der Laserstrahl 7 des optischen Senders 4 einer optischen Detektionsvorrichtung (Bezugszeichen 3 in 1) bedarfsweise einem der zur Verfügung stehenden Lichtaustritte 15 zugeleitet wird. Der optische Schalter 14 ist ein elektronisches Bauelement (Chip 16), wobei der Laserstrahl 7 an einem Eingang 17 eingekoppelt wird und alternativ in einer der Lichtaustrittsstellen 15 ausgekoppelt werden kann.

Die mehreren Lichtaustrittsstellen 15 liegen dabei in einer Ebene, wobei jeder Lichtaustrittsstelle 15 eine Linse 17 nachgeschaltet ist. Die Linsen 17 aller Lichtaustrittsstellen 15 bilden ein µ-Linsenarray 18. Jeder Lichtaustrittsstelle 15 ist dabei ein Teilsichtfeld 12, 13 des Sichtfelds 9 des Laserscanners (Bezugszeichen 3 in 1) zugeordnet. Der optische Schalter 14 ist ein Flüssigkristall-Lichtwellenleiter 25 mit einer Flüssigkristallschicht 19 und Elektroden 20, 21 zur Erzeugung eines elektrischen Felds 22. Das elektrische Feld 22 wird durch eine elektrische Spannung U eingerichtet, welche über die Steuereinheit 11 einstellbar ist.

Die Flüssigkristallschicht 19 bildet in der Region zwischen den Elektroden 20, 21 unter der Wirkung des elektrischen Felds 22 einen Lichtwellenleiter aus, in welchem der eingekoppelte Laserstrahl 7 entsprechend der Konfiguration des elektrischen Felds 22 geleitet wird. Eine Nulllage 23 entspricht dabei einer gradlinigen Durchleitung des Laserstrahls 7 durch den Chip 16 ohne Einwirkung des durch elektrisches Feld 22 aktivierten Flüssigkristall-Lichtwellenleiters 25. Wird eine elektrische Spannung U an die Elektroden 20, 21 angelegt und ein elektrisches Feld 22 erzeugt, so wird der Laserstrahl 7 zu einem der von der Nulllage 23 abweichenden Lichtaustrittsstelle 15 geleitet. Zu jedem Lichtaustrittsstellen 15 sind dabei Einstellparameter 24 für das elektrische Feld 22 bestimmbar, welche der Steuereinheit 11 bereitgestellt sind, so dass die Steuereinheit den eingekoppelten Laserstrahl 7 gezielt einer der Lichtaustrittsstellen 15 zuleitet. Durch Rückgriff auf die Einstellparameter 24 leitet die Steuereinheit 11 den Laserstrahl 7 nacheinander jeweils einer der Lichtaustrittsstellen 15 zu. In der Zeichnung wird der Laserstrahl 7 gemäß der Volllinie zur ersten Lichtaustrittsstelle 15 im Array geleitet. Zum Scannen des gesamten Sichtfelds 9 wird nach dem Scannen des Teilsichtfelds 12 an der jeweiligen Lichtaustrittsstelle 15 eine weiterer Lichtaustrittsstelle 15 mit einem anderen Sichtfeld 13 aktiviert und der Lichtstahl 7 gemäß den Punktlinien nacheinander den zur Verfügung stehenden Lichtaustrittsstellen 15 im Array zugeleitet.

Über die aufgereihten Lichtaustrittsstellen 15 und das Linsenarray 18 sowie die jeweiligen Teilsichtfelder 12, 13 der Lichtaustrittsstellen 15 kann nacheinander ein großes Sichtfeld 9 in Winkelbereichen zwischen beispielsweise 20° und 150° beleuchtet werden. Dabei wird durch die Lichtleitung ausschließlich in dem Chip 16 jederzeit beziehungsweise über jeden der sukzessiv angesteuerten Lichtaustrittsstellen 15 jeweils Laserlicht mit hoher Energie ausgesendet.

Innerhalb der jeweils von einer Linse 17 überdeckten Lichtaustrittsstelle 15 wird über Veränderung der Konfiguration des elektrischen Felds 22 ein Umlenkwinkel α am jeweiligen Lichtaustritt 15 variiert.

Bezugszeichenliste

1
Kraftfahrzeug
2
Frontbereich
3
Optische Detektionsvorrichtung
4
Optische Sendeeinheit
5
Empfänger
6
Empfangssignal
7
Laserstrahl
8
Objekt
9
Sichtfeld
10
Reflektierter Lichtstrahl
11
Steuereinheit
12
Teilsichtfeld
13
Teilsichtfeld
14
Optischer Schalter
15
Lichtaustrittsstelle
15‘
Lichtaustrittsstelle
15‘‘
Lichtaustrittsstelle
16
Chip
17
Linse
18
Linsenarray
19
Flüssigkristallschicht
20
Elektrode
21
Elektrode
22
Elektrisches Feld Nulllage
23
Einstellparameter
24
Flüssigkristall-Lichtwellenleiter
U
elektrische Spannung
α
Umlenkwinkel
α‘
Umlenkwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102010047984 A1 [0004]
  • EP 2833161 A1 [0005]
  • US 9366938 B1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • Fraunhofer IPMS: „electro-optical liquid crystal waveguide switch“, http://www.ipms.fraunhofer.de/content/dam/ipms/common/products/AMS/lc-multiplexer-e.pdf [0011]