Title:
Lidar-Vorrichtung und Verfahren zum Analysieren eines Objekts
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Lidar-Vorrichtung (1; 3; 5; 7; 8; 9), mit einer Lichtaussendeeinrichtung (10), welche dazu ausgelegt ist, mindestens einen Laserlichtstrahl (12) auszusenden; einer schwenkbare Lichtablenkeinrichtung (11), welche dazu ausgebildet ist, den ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahl (12) abzulenken; und einer Vielzahl von Detektionseinrichtungen (15a–c; 35a–c; 55a–c; 75a–c; 95a–e), welche dazu ausgebildet sind, Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls (12) zu detektieren.




Inventors:
Stoppel, Klaus (74395, Mundelsheim, DE)
Application Number:
DE102016211013A
Publication Date:
12/21/2017
Filing Date:
06/21/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102012203341A1N/A2012-09-27
DE102011007464A1N/A2011-10-20
DE102005049471A1N/A2007-05-31
DE102005006922A1N/A2006-08-24
DE102004002936A1N/A2005-08-11
DE10331074A1N/A2005-02-03
DE10215333A1N/A2003-10-09
DE4343092A1N/A1995-06-22



Foreign References:
66577052003-12-02
Claims:
1. Lidar-Vorrichtung (1; 3; 5; 7; 8; 9), mit
einer Lichtaussendeeinrichtung (10), welche dazu ausgelegt ist, mindestens einen Laserlichtstrahl (12) auszusenden;
einer schwenkbare Lichtablenkeinrichtung (11), welche dazu ausgebildet ist, den ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahl (12) abzulenken; und
einer Vielzahl von Detektionseinrichtungen (15a–c; 35a–c; 55a–c; 75a–c; 95a–e), welche dazu ausgebildet sind, Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls (12) zu detektieren.

2. Lidar-Vorrichtung (1; 3; 5; 7; 8; 9) nach Anspruch 1, wobei die Detektionseinrichtungen (15a–c; 35a–c; 55a–c; 75a–c; 95a–e) verwinkelt zueinander angeordnet sind, sodass sie Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls (12) aus jeweiligen Raumwinkelteilbereichen (x1) eines Raumwinkelbereichs (x2; x4) erfassen, wobei jeder Raumwinkelteilbereich (x1) mit mindestens einem weiteren Raumwinkelteilbereich überlappt.

3. Lidar-Vorrichtung (1; 3; 5; 7; 8; 9) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Detektionseinrichtungen (15a–c; 35a–c; 55a–c; 75a–c; 95a–e) Detektionsoberflächen (13a–c; 33a–c; 53a–c; 73a–c; 93a–e) aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls (12) zu detektieren, wobei die Detektionsoberflächen (13a–c; 33a–c; 53a–c; 73a–c; 93a–e) auf einer gekrümmten und/oder polygonalen Oberfläche einer Halteeinrichtung (16) angeordnet sind.

4. Lidar-Vorrichtung (8) nach Anspruch 3, wobei die Halteeinrichtung (16) eine Temperierungseinrichtung (81) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Halteeinrichtung (16) und die Detektionsoberflächen (13a–c) zu temperieren.

5. Lidar-Vorrichtung (1; 3; 5; 7; 8; 9) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Detektionseinrichtung (15a–c; 35a–c; 55a–c; 75a–c; 95a–e) eine Linseneinrichtung (14a–c; 34a–c; 54a–c; 94a–e) mit mindestens einer Linse zum Fokussieren der Reflexionen aufweist.

6. Lidar-Vorrichtung (1; 3; 5; 7; 8; 9) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtablenkeinrichtung (11) einen Mikrospiegel und/oder einen Mikroscanner umfasst.

7. Lidar-Vorrichtung (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Detektionseinrichtung (75a–c) mindestens ein Farbfilter (70a–c) und/oder ein Bandpassfilter (70a–c) aufweist.

8. Lidar-Vorrichtung (9) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtaussendeeinrichtung (90) eine Vielzahl von Laserquellen (90a–c) aufweist, welche dazu ausgebildet sind, jeweilige Laserlichtstrahlen (12) auszusenden.

9. Verfahren zum Analysieren eines Objekts, mit den Schritten:
Aussenden (S1) von mindestens einem Laserlichtstrahl (12);
Ablenken (S2) des ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahls (12) durch eine schwenkbare Lichtablenkeinrichtung (11);
Empfangen (S3) von Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls (12) an dem Objekt mittels einer Vielzahl von Detektionseinrichtungen (15a–c; 35a–c; 55a–c; 75a–c; 95a–e); und
Analysieren (S4) des Objekts anhand der empfangenen Reflexionen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Analysieren (S4) umfasst:
Bestimmen einer Lichtlaufzeit des ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahls (12) durch Vergleichen einer Aussendezeit beim Aussenden des mindestens einen Laserlichtstrahls (12) und einer Empfangszeit beim Empfangen der Reflexionen des ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahls (12); und
Bestimmen eines Abstands des Objekts anhand der bestimmten Lichtlaufzeit.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lidar-Vorrichtung und ein Verfahren zum Analysieren eines Objekts.

Stand der Technik

Moderne Fahrzeugsysteme weisen eine Vielzahl von Sensoren zur Überwachung des Fahrzeugumfelds auf. So ist aus der DE 10 2011 007 464 A1 eine Überwachungskamera bekannt, welche Aufnahmen von 3D-Kameras sowie 2D-Kameras kombiniert. Zum Aufnehmen von Bildern umfasst diese Überwachungskamera mehrere voneinander unabhängige Sendemodule.

Zur Geschwindigkeitsmessung sowie Abstandsmessung werden häufig Lidar(Light detection and ranging)-Systeme eingesetzt. Um einen breiten Raumwinkelbereich um das Fahrzeug herum zu überwachen, wird jedoch eine Vielzahl von Lidar-Sensoren benötigt, welche einen großen Bauraum für sich beanspruchen.

Es ist daher wünschenswert, eine Lidar-Vorrichtung mit kompaktem Aufbau bereitzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schafft eine Lidar-Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Analysieren eines Objekts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.

Demnach schafft die Erfindung eine Lidar-Vorrichtung mit einer Lichtaussendeeinrichtung, welche zum Aussenden von mindestens einem Laserlichtstrahl ausgelegt ist. Die Lidar-Vorrichtung umfasst weiter eine schwenkbare Lichtablenkeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahl abzulenken. Weiter umfasst die Lidar-Vorrichtung eine Vielzahl von Detektionseinrichtungen, welche zum Detektieren von Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls ausgebildet sind.

Die Erfindung schafft demgemäß weiter ein Verfahren zum Analysieren eines Objekts, wobei mindestens ein Laserlichtstrahl ausgesendet wird, der ausgesendete mindestens eine Laserlichtstrahl durch eine schwenkbare Lichtablenkeinrichtung abgelenkt wird, und Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls an dem Objekt mittels einer Vielzahl von Detektionseinrichtungen empfangen werden. Das Objekt wird anhand der empfangenen Reflexionen analysiert.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Die Detektionseinrichtungen können vorzugsweise flächig, insbesondere arrayförmig nebeneinander angeordnet sein, so dass sich die Lidar-Vorrichtung durch eine geringe Bautiefe auszeichnet. Weiter kann durch die Verwendung von mehreren Detektionseinrichtungen anstelle einer einzigen Detektionseinrichtung die erforderliche Detektorfläche reduziert werden. Mehrere Detektionseinrichtungen oder eine Vielzahl von Detektionseinrichtungen kann im Rahmen der Erfindung aufgefasst werden als eine Anzahl an zwei bis n Detektionseinrichtungen, wobei n eine ganze Zahl ist. Die verschiedenen Detektionseinrichtungen können gleiche optische und elektromechanische Komponenten aufweisen. Die Detektionseinrichtungen können sich jedoch auch zumindest teilweise in ihren optischen Eigenschaften unterscheiden, sodass beispielsweise unterschiedliche Messreichweiten in unterschiedlichen Raumwinkelbereichen erzielt werden können. Die Lidar-Vorrichtung zeichnet sich somit durch eine große Flexibilität aus.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Lidar-Vorrichtung sind die Detektionseinrichtungen verwinkelt zueinander angeordnet, so dass sie Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls aus jeweiligen Raumwinkelteilbereichen eines Raumwinkelbereichs erfassen. Vorzugsweise überlappt jeder Raumwinkelteilbereich mit mindestens einem weiteren Raumwinkelteilbereich. Die Raumwinkelteilbereiche können jedoch auch disjunkt sein. Die Lidar-Vorrichtung bietet somit die Möglichkeit, einen großen Raumwinkelbereich abzurastern. Je nach Anzahl und Anordnung der Detektionseinrichtungen kann der überwachte Raumwinkelbereich beliebig gewählt werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Lidar-Vorrichtung weisen die Detektionseinrichtungen Detektionsoberflächen auf, welche dazu ausgebildet sind, Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls zu detektieren, wobei die Detektionsoberflächen auf einer gekrümmten und/oder polygonalen Oberfläche einer Halteeinrichtung angeordnet sind. Die Halteeinrichtung kann eine geringe Bautiefe aufweisen, so dass die Lidar-Vorrichtung sehr kompakt gestaltet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Lidar-Vorrichtung weist die Halteeinrichtung eine Temperierungseinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, die Halteeinrichtung und die Detektionsoberflächen zu temperieren. Vorzugsweise kann ein Peltier-Element verwendet werden. Die Messergebnisse der Detektionseinrichtungen können im Allgemeinen stark temperaturabhängig sein. Durch das Temperieren der Detektionsoberflächen können diese auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, wodurch die Genauigkeit der Lidar-Vorrichtung verbessert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Lidar-Vorrichtung weist jede Detektionseinrichtung eine Linseneinrichtung mit mindestens einer Linse zum Fokussieren des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls auf. Die Reflexionen werden dadurch auf entsprechende Detektionsoberflächen fokussiert. Im Allgemeinen vergrößern sich Aberrationsfehler bei großen Ablenkwinkeln. Im Gegensatz zu einer Lidar-Vorrichtung mit nur einer einzigen großen Detektionseinrichtung hat die erfindungsgemäße Lidar-Vorrichtung demnach den Vorteil, dass die jeweiligen Detektionseinrichtungen jeweils nur geringe Raumwinkelteilbereiche erfassen und somit die Aberrationsfehler reduziert und in der Auswertung vernachlässigt werden können, wodurch sich auch die Auswertung vereinfacht. Entsprechende Linseneinrichtungen bzw. Objektive können somit bei erhöhter Genauigkeit kleiner ausgebildet werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Lidar-Vorrichtung umfasst die Lichtablenkeinrichtung einen Mikrospiegel und/oder einen Mikroscanner. Die Lidar-Vorrichtung kann somit sehr platzsparend ausgebildet werden und umfasst eine deutlich geringere Bautiefe als eine Lidar-Vorrichtung mit entsprechenden makroskopischen optischen Elementen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Lidar-Vorrichtung weist jede Detektionseinrichtung mindestens ein Filter, insbesondere ein Farbfilter und/oder ein Bandpassfilter auf. Das Filter ist vorzugsweise als Interferenzfilter ausgebildet. Die Transmissionscharakteristik von Interferenzfiltern, wird mit steigenden Einfallswinkeln zu geringeren Wellenlängen verschoben. Erfindungsgemäß kann somit aufgrund des jeweils kleineren erfassten Raumwinkelbereichs der Toleranzbereich bzw. die Toleranzbreite des Bandpasses des Bandpassfilters schmäler gewählt werden als dies bei einer einzigen Detektionseinrichtung der Fall wäre. Die Bandbreite des Transmissionsbereichs kann somit sehr schmal gewählt werden, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis des Systems verbessert wird und eine höhere Detektionsreichweite erzielt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Lidar-Vorrichtung weist die Lichtaussendeeinrichtung eine Vielzahl von Laserquellen auf, welche dazu ausgebildet sind, jeweilige Laserlichtstrahlen auszusenden. Die Laserlichtstrahlen treffen vorzugsweise unter verschiedenen Auftreffwinkeln auf die Lichtablenkeinrichtung, wobei die Auftreffwinkel beispielsweise in einer Ruhelage der Lichtablenkeinrichtung gemessen werden können. Bei einem vorgegebenen Schwenkwinkel der Lichtablenkeinrichtung kann durch Erhöhung der Anzahl der Laserlichtstrahlen der erfasste Raumwinkelbereich deutlich vergrößert werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Analysieren das Bestimmen einer Lichtlaufzeit des ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahls durch Vergleichen einer Aussendezeit beim Aussenden des mindestens einen Laserlichtstrahls und einer Empfangszeit beim Empfangen der Reflexionen des ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahls, sowie das Bestimmen eines Abstands des Objekts anhand der bestimmten Lichtlaufzeit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

2 eine schematische Frontansicht der Lidar-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;

3 eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

4 eine schematische Frontansicht der Lidar-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;

5 eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;

6 eine schematische Frontansicht der Lidar-Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;

7 eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;

8 eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;

9 eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;

10 eine schematische Frontansicht der Lidar-Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform; und

11 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Analysieren eines Objekts.

In den verschiedenen Ausführungsformen werden gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Lidar-Vorrichtung 1 umfasst eine Lichtaussendeeinrichtung 10, welche eine Laserquelle sowie optionale optische Elemente wie Linsen oder Spiegel umfasst und dazu ausgebildet ist, einen Laserlichtstrahl 12 auszusenden. Der ausgesendete Laserlichtstrahl 12 trifft auf eine schwenkbare Lichtablenkeinrichtung 11, welche dazu ausgebildet ist, den ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahl 12 abzulenken. Die Lichtablenkeinrichtung 11 ist vorzugsweise eine mikroelektromechanische (MEMS) Vorrichtung, insbesondere ein Mikrospiegel oder ein Mikroscanner, und um einen Winkel x3 schwenkbar. Vorzugsweise ist die Lichtablenkeinrichtung 11 in zwei Richtungen schwenkbar, so dass durch Schwenken der Lichtablenkeinrichtung 11 der ausgesendete Laserlichtstrahl 12 innerhalb eines entsprechenden Raumwinkelbereichs abgelenkt werden kann und dieser abgerastert werden kann.

Weiter umfasst die Lidar-Vorrichtung 1 drei Detektionseinrichtungen 15a, 15b, 15c, welche dazu ausgebildet sind, Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls 12 zu detektieren. Unter „Reflexionen“ werden die von einem Objekt, beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Baum, reflektierten Laserlichtstrahlen 12 verstanden. Die Detektionseinrichtungen 15a–c umfassen jeweils eine Linseneinrichtung 14a–c mit mindestens einer Linse, beispielsweise mit drei hintereinander angeordneten Linsen, zum Fokussieren der Reflexionen. Die Linsen können Sammellinsen und/oder Zerstreuungslinsen umfassen. Weiter umfassen die Detektionseinrichtungen 15a–c jeweils eine Detektionsoberfläche 13a–c, welche dazu ausgebildet ist, die Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls 12 zu detektieren. Die Detektionsoberflächen 13a–c umfassen beispielsweise mindestens eine Lawinenphotodiode (APD-Photodiode), vorzugsweise ein Array von APD-Photodioden.

Die Detektionsoberflächen 13a13c sind auf einer trapezförmigen Oberfläche einer Halteeinrichtung 16 angeordnet. Die Halteeinrichtung 16 kann auch eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. Die Anzahl der Detektionseinrichtungen ist hierbei beliebig, wobei Detektionsoberflächen der jeweiligen Detektionseinrichtungen auf einer entsprechenden polygonalen Oberfläche der Halteeinrichtung 16 angeordnet sein können.

Die Detektionseinrichtungen 15a15c sind aufgrund ihrer Anordnung auf der trapezförmigen Oberfläche der Halteeinrichtung 16 derart verwinkelt zueinander angeordnet, dass sie Reflexionen von abgelenkten Laserlichtstrahlen 12 aus jeweiligen Raumwinkelteilbereichen erfassen. Die Raumwinkelteilbereiche haben einen jeweiligen Öffnungswinkel x1, welcher beispielsweise 17° betragen kann. Im in 1 illustrierten Ausführungsbeispiel erfasst die Lidar-Vorrichtung Reflexionen von Laserlichtstrahlen aus einem Raumwinkelbereich mit einem Öffnungswinkel x2 von drei Mal so groß ist wie der Öffnungswinkel x1 der Raumwinkelteilbereiche, das heißt gleich 51° ist. Die Öffnungswinkel x1 der Raumwinkelteilbereiche sowie der entsprechende Öffnungswinkel x2 des Raumwinkelbereichs sind hierbei beliebig. Vorzugsweise können sich die Raumwinkelteilbereiche zumindest teilweise überlappen.

2 zeigt eine Frontansicht der Lidar-Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie bereits durch die Strichelung in 1 angedeutet, sind die Lichtaussendeeinrichtung 10 und die schwenkbare Lichtablenkeinrichtung 11 gegenüber den Detektionseinrichtungen 15a–c räumlich versetzt, so dass der abgelenkte Laserlichtstrahl 12 unterhalb der Detektionseinrichtungen 15a–c ausgesendet wird. Beispielsweise kann die Lichtaussendeeinrichtung 10 an einer Unterseite der Halteeinrichtung 16 angeordnet sein und die Lichtablenkeinrichtung 11 kann an einem von der Halteeinrichtung beabstandeten Substrat 17 angeordnet sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Lichtablenkeinrichtung 11 ebenfalls an der Halteeinrichtung 16 angeordnet sein.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Lichtaussendeeinrichtung 10 eine Laserquelle umfassen, welche als Linienlaser ausgebildet ist, und somit mittels geeigneter Optiken einen in einer Aussendeebene aufgefächerten Laserlichtstrahl 12 mit einem vorgegebenen Öffnungswinkel aussendet. Der ausgesendete Laserlichtstrahl 12 trifft auf einen linienförmigen Bereich der Lichtablenkeinrichtung 11, wobei die Lichtablenkeinrichtung 11 vorzugsweise um eine Achse parallel zu diesem linienförmigen Bereich schwenkbar ist. Der Laserlichtstrahl 12 kann somit in einen Raumwinkelbereich abgelenkt werden. Die Detektionsoberflächen 13a–c weisen vorzugsweise SPAD-Photodioden (single photon avalanche diode) auf, welche geeignet sind, die detektierten Reflexionen örtlich aufzulösen.

3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht und 4 eine schematische Frontansicht einer Lidar-Vorrichtung 3 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Während die Lidar-Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform Linseneinrichtungen 14a14c mit optischen Linsen mit kreisförmigem Durchmesser aufweist, sind Linseneinrichtungen 34a34c von Detektionseinrichtungen 35a35c der Lidar-Vorrichtung 3 gemäß der zweiten Ausführungsform rechteckig ausgebildet. Durch Einsatz von rechteckigen Linseneinrichtungen 34a34c kann die Bauhöhe bzw. Bautiefe weiter verringert werden.

Die Lichtaussendeeinrichtung 10 kann hierbei so angeordnet sein, dass sie den Laserlichtstrahl 12 derart aussendet, dass dieser unter einem rechten Winkel auf die in einer Ruheposition befindliche Lichtablenkeinrichtung 11 trifft. Die Lichtaussendeeinrichtung 10 kann jedoch auch versetzt sein, so dass der Laserlichtstrahl 12 unter einem beliebig vorgegebenen Winkel auf die in der Ruheposition befindliche Lichtablenkeinrichtung 11 trifft.

In 5 ist eine schematische Querschnittsansicht und in 6 eine schematische Frontansicht einer Lidar-Vorrichtung 5 gemäß einer dritten Ausführungsform illustriert. Die Linseneinrichtungen 54a54c von Detektionseinrichtungen 55a55c sind hierbei ebenfalls rechteckig und umfassen mindestens eine Fresnellinse.

In 7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung 7 gemäß einer vierten Ausführungsform illustriert. Die Detektionseinrichtungen 75a75c umfassen hierbei jeweilige Filter 70a70c, welche dazu ausgebildet sind, die Reflexionen zu filtern. Die Filter 70a70c können hierbei entweder im Strahlengang vor oder hinter den Linseneinrichtungen 14a14c eingebracht sein. In einer weiteren Ausführungsform können die Filter 70a70c auch direkt vor den jeweiligen Detektionseinrichtungen 75a75c angeordnet sein und können dadurch flächenmäßig sehr klein gewählt werden.

Vorzugsweise umfassen die Filter 70a70c jeweils mindestens ein Farbfilter und/oder mindestens ein Bandpassfilter.

Die Lidar-Vorrichtung 7 umfasst weiter ein Austrittsfenster 71, welches vorzugsweise zusätzlich als Transmissionsfilter ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Austrittsfenster 71 für vorgegebene Wellenlängen, zum Beispiel Wellenlängen kleiner als 1100 nm zu einem vorgegebenen Prozentsatz, beispielsweise einem Wert zwischen 90 und 99 % durchlässig sein. In einem anderen Wellenlängenbereich kann das Austrittsfenster 71 absorbierend wirken.

8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Lidar-Vorrichtung 8 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Die Lidar-Vorrichtung 8 umfasst ein Gehäuse 83 mit dem bereits oben beschriebenen Austrittsfenster 71, sowie Seitenwänden 82 und einem Gehäuseboden 80, wobei die Halteeinrichtung 16 mittels eines Peltier-Elements 81 mit dem Gehäuseboden 81 verbunden ist. Der Gehäuseboden 80 besteht vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material und das Peltier-Element 81 kann dazu ausgebildet sein, die Halteeinrichtung 16 und/oder die Detektionsoberflächen 13a13c zu temperieren. Vorzugsweise ist das Peltier-Element 81 zum Kühlen und/oder zum Erwärmen der Halteeinrichtung 16 und/oder der Detektionsoberflächen 13a13c ausgebildet.

9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht und 10 eine schematische Frontansicht einer Lidar-Vorrichtung 9 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lidar-Vorrichtung 9 umfasst fünf Detektionseinrichtungen 95a95e, welche jeweils Detektionsoberflächen 93a93e sowie Linseneinrichtungen 94a94e umfassen, welche den oben beschriebenen Detektionsoberflächen bzw. Linseneinrichtungen entsprechen können. Ein entsprechender erfassbarer Raumwinkelbereich x4 ist somit gleich fünf mal 17°, das heißt 85°. Die Lidar-Vorrichtung 9 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform weiter dadurch, dass eine Lichtaussendeeinrichtung 90 drei Laserquellen 90a, 90b, 90c aufweist, welche verwinkelt zueinander angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, jeweilige Laserlichtstrahlen auf die Lichtablenkeinrichtung 11 auszusenden.

Die Anzahl der Laserquellen kann hierbei kleiner, gleich groß oder größer als die Anzahl der Detektionseinrichtungen sein.

11 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Analysieren eines Objekts. Hierbei wird in einem ersten Schritt S1 mindestens ein Laserlichtstrahl 12 durch eine Lichtaussendeeinrichtung 10 ausgesendet, welche insbesondere eine oder mehrere Laserquellen umfassen kann.

In einem zweiten Schritt S2 wird der ausgesendete mindestens eine Laserlichtstrahl 12 durch eine schwenkbare Lichtablenkeinrichtung 11, insbesondere einen Mikrospiegel oder einen Mikroscanner abgelenkt.

In einem weiteren Verfahrensschritt S3 werden Reflexionen des abgelenkten mindestens einen Laserlichtstrahls 12 an dem Objekt mittels einer Vielzahl von Detektionseinrichtungen empfangen. Die Detektionseinrichtungen können, wie oben beschrieben, Linseneinrichtungen mit mindestens einer Linse oder Filter umfassen.

Schließlich wird in einem Verfahrensschritt S4 das Objekt anhand der empfangenen Reflexionen analysiert. Das Analysieren kann durch eine Auswerteeinrichtung der Lidar-Vorrichtung durchgeführt werden.

So kann gemäß einer Ausführungsform zuerst eine Lichtlaufzeit des ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahls 12 durch Vergleichen bzw. Differenzbilden zwischen einer Aussendezeit beim Aussenden des mindestens einen Laserlichtstrahls 12 und einer Empfangszeit beim Empfangen der Reflexionen des ausgesendeten mindestens einen Laserlichtstrahls 12 bestimmt werden. Weiter kann ein Abstand des Objekts anhand der bestimmten Lichtlaufzeit bestimmt werden. Das Verfahren kann auch zum Bestimmen einer Geschwindigkeit des Objekts verwendet werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102011007464 A1 [0002]