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Patent Searching and Data


Title:
DETECTOR UNIT FOR AN OPTICAL SENSOR DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/005653
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a detector unit (1) for an optical sensor device for detecting at least one received optical signal, comprising an optical collimation element (2) for collimating the at least one received optical signal and comprising a detection element (3) for detecting the received collimated optical signal. The detection element (3) is arranged on a focal plane (7) of the collimation element (2) in at least some regions, and the detection element (3) has at least two detector surfaces (4a, 4b, 4c) with pixel fields. The detector surfaces (4a, 4b, 4c) are oriented differently at least in some regions in order to achieve a large detection region with a high resolution while simultaneously having a low signal-to-noise ratio for an optical sensor device.

Inventors:
LIN LIN (DE)
HORVATH PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/065581
Publication Date:
January 12, 2017
Filing Date:
July 01, 2016
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SCHALTER & SENSOREN GMBH (DE)
International Classes:
G01S7/481
Foreign References:
US8836922B12014-09-16
US6791072B12004-09-14
US20130075849A12013-03-28
US20100103300A12010-04-29
US5510273A1996-04-23
DE102005006922A12006-08-24
DE102012101460A12013-08-29
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Claims:
Patentansprüche

1 . Detektoreinheit (1 ) für eine optische Sensorvorrichtung, zum Detektieren zumindest eines optischen Empfangssignals, mit

- einem optischen Kollimationselement (2) zum Kollimieren des zumindest einen optischen Empfangssignals und mit

- einem Detektionselement (3) zum Detektieren des kollimierten optischen

Empfangssignals, wobei das Detektionselement (3) zumindest bereichsweise in einer Brennebene (7) des Kollimationselementes (2) angeordnet ist

dadurch gekennzeichnet, dass

das Detektionselement (3) zumindest zwei Detektorflächen (4a, 4b, 4c) mit

Bildpunkt-Feldern aufweist, wobei die Detektorflächen (4a, 4b, 4c) zumindest bereichsweise unterschiedlich orientiert sindund jeweils ebene Flächen aufweisen, welche gegeneinander verkippt sind, wobei die dem optischen Kollimatorelement (2) zugewandten Detektionsseiten der Detektorflächen (4a, 4b, 4c) in einem Winkel (a) zueinander angeordnet sind und wobei der Winkel (a) kleiner als 180° ist.

2. Detektoreinheit (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Kollimationselement (2) zumindest zwei optische Linsen (5a, 5b, 5c) umfasst, deren optische Hauptebenen in zueinander nicht-parallelen Ebenen liegen, wobei jeweils eine Detektorfläche (4a, 4b, 4c) in einer Brennebene der jeweils

zugeordneten optischen Linse (5a, 5b, 5c) angeordnet ist.

3. Detektoreinheit (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Kollimationselement (2) nur eine oder nur zueinander parallele optische

Hauptebenen aufweist, insbesondere nur eine optische Linse (5) oder eine

Mehrzahl von optischen Linsen mit parallel zueinander stehenden Hauptebenen.

4. Detektoreinheit (1 ) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorflächen (4a, 4b, 4c) jeweils zumindest bereichsweise in der Brennebene des Kollimationselementes (2) angeordnet sind.

5. Detektoreinheit (1 ) nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Detektoreinheit (1 ) drei oder mehr Detektorflächen (4a, 4b, 4c) umfasst und benachbarte Detektorflächen (4a, 4b, 4c) jeweils in einem vorgegeben Winkel (a) zueinander orientiert sind, wobei der Winkel (a) insbesondere zwischen 130° und 150° bevorzugt 140° beträgt.

6. Detektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bildpunkt-Felder der Detektorflächen (4a, 4b, 4c) zweidimensionale Bildpunkt- Felder sind, insbesondere nicht-quadratische Bildpunkt-Felder, welche in einer Vertikalrichtung mehr als einen Bildpunkt aufweisen und in einer senkrecht zur Vertikalrichtung verlaufenden Horizontalrichtung ein Vielfaches der Bildpunkte der Vertikalrichtung.

7. Detektoreinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

durch das Kollimationselement (2) Empfangssignale aus einem horizontalen Winkelbereich von 90°oder mehr, insbesondere dabei von weniger als 150° bevorzugt aus einem Winkelbereich von 120° auf die Brennebene (7) des

Kollimationselementes (2) kollimierbar sind.

8. Optische Sensorvorrichtung mit einer Detektoreinheit (1 ) nach einem der

vorhergehenden Ansprüche.

9. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die optische Sensorvorrichtung auch eine Sendeeinheit aufweist, und die

Sendeeinheit zum Ausstrahlen zumindest eines Sendesignals zumindest zwei unabhängig voneinander aktivierbare Sendeelemente umfasst, wobei die von einer Umgebung (9) der optischen Sensorvorrichtung zur Detektoreinheit (1 ) hin reflektierten Anteile des Sendesignals Teil des Empfangssignals sind oder das Empfangssignal bilden.

10. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Sendeeinheiten jeweils ausgelegt sind, ein jeweiliges zugeordnetes Sendesignal in einen horizontalen Winkelbereich von 40° oder we niger abzustrahlen.

1 1 . Kraftwagen mit einer Detektoreinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder mit einer optischen Sensorvorrichtung nach Anspruch 8 bis 10.

Description:
Detektoreinheit für eine optische Sensorvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Detektoreinheit für eine optische Sensorvorrichtung, zum Detektieren zumindest eines optischen Empfangssignals, mit einem optischen

Kollimationselement zum Kollimieren des zumindest einen optischen Empfangssignals und mit einem Detektionselement zum Detektieren des kollimierten optischen

Empfangssignals, wobei das Detektionselement zumindest bereichsweise in einer Brennebene des Kollimationselementes angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch eine optische Sensorvorrichtung mit einer solchen Detektoreinheit sowie einen Kraftwagen mit einer solchen Detektoreinheit oder solch einer optischen Sensorvorrichtung.

In modernen Kraftwagen finden eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensorvorrichtungen Verwendung. Gerade optische Sensorvorrichtungen sind hier weit verbreitet. Dabei sind optische Sensorvorrichtungen bekannt, bei welchen Oberflächen oder Körper in einer Umgebung der Sensorvorrichtung und damit des Kraftwagens mit einem Lichtstrahl zeilen- oder rasterartig überstrichen werden, um die jeweiligen Oberflächen oder Körper zu vermessen, zu bearbeiten und/oder ein Bild zu erzeugen. Dies kann beispielsweise bei einer Laserabtastvorrichtung durch einen Laserlichtstrahl erfolgen. Derartige

Laserabtastvorrichtungen sind auch als„Laserscanner" oder als„Lidar" bekannt. In diesen Sensorvorrichtungen kommen entsprechend sowohl Sendeeinheiten als auch

Detektoreinheiten zum Einsatz. In üblichen Detektoreinheiten werden zumeist von der Umgebung reflektierte Lichter auf Detektionselemente mit einzelnen Bildpunkten, beispielsweise sogenannten Avalanche- oder Lawinen-Photodioden gelenkt. Diese einzelnen Bildpunkte oder Pixel nehmen dabei meist auch Licht, beispielsweise ein Sonnenlicht, aus anderen Richtungen auf.

So offenbart die DE 10 2012 101 460 A1 einen Lidar-Sensor für ein

Fahrerassistenzsystem eines Kraftwagens. Dabei weist der Sensor mehrere

Empfangsbereiche auf, denen jeweils ein Detektor zugeordnet ist.

Es ergibt sich die Aufgabe, für eine optische Sensorvorrichtung einen großen

Erfassungsbereich mit einer hohen Auflösung bei gleichzeitig niedrigem Signal-zu- Rauschverhältnis zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.

Eine erfindungsgemäße Detektoreinheit für eine optische Sensorvorrichtung ist zum Detektieren zumindest eines optischen Empfangssignals ausgelegt. Bei der optischen Sensorvorrichtung kann es sich um eine aktive optische Sensorvorrichtung handeln, bei welcher ein Sendesignal in eine Umgebung der Sensorvorrichtung abgestrahlt wird und eine Reflexion dieses Sendesignals als Empfangssignal durch die Detektoreinheit der optischen Sensorvorrichtung detektiert und schließlich, beispielsweise durch die

Detektoreinheit oder eine Recheneinheit, ausgewertet wird. Bei solch einer optischen Sensorvorrichtung kann es sich um eine Lichtabtastvorrichtung, insbesondere eine Laser- Abtastvorrichtung oder einen Laserscanner handeln. Die Detektoreinheit umfasst dabei ein optisches Kollimationselement zum Kollimieren des zumindest einen optischen Empfangssignals und ein Detektionselement zum Detektieren des kollimierten optischen Empfangssignals. Dabei ist das Detektionselement zumindest bereichsweise, also bereichsweise oder ganz, in einer Brennebene des Kollimationselementes angeordnet. Das Kollimieren kann hier auch als Bündeln oder Fokussieren des optischen

Empfangssignals verstanden werden.

Um einen großen Erfassungsbereich für die Detektoreinheit bei hoher Auflösung und gleichzeitig niedrigem Signal-zu-Rauschverhältnis zu realisieren, weist das

Detektionselement zumindest zwei Detektorflächen mit Bildpunktfeldern, welche auch als „Pixel-Arrays" bekannt sind, auf. In jedem Bildpunkt der Bildpunktfelder ist ein Signal hier einzeln detektierbar. Dabei sind die Detektorflächen zumindest bereichsweise

unterschiedlich orientiert. Somit sind Normalenvektoren der Detektorflächen zumindest teilweise, also teilweise oder sämtlich, nicht parallel zueinander. Die Detektorflächen können also beispielsweise gegeneinander verkippt sein. Die Bildpunktfelder weisen dabei jeweils eine Vielzahl von Bildpunkten oder Pixeln auf, in welchen jeweils ein optisches Signal, beispielsweise das optische Empfangssignal, in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Das hat den Vorteil, dass die Detektoreinheit oder die optische Sensorvorrichtung mit der Detektoreinheit, welche dann beispielsweise eine entsprechende Sendeeinheit mit umfasst, derart ausgelegt werden kann, dass jeder Bildpunkt nur Signale aus einem sehr kleinen Raumwinkelbereich empfangen und damit in ein elektrisches Signal umwandeln kann. Dadurch wird ein Rauschen, welches beispielsweise über ein Streulicht eines weiteren optischen Empfangssignals oder durch andere Lichter wie Sonnenlicht hervorgerufen wird, vermieden. Entsprechend wird ein niedriges Signal-zu- Rauschverhältnis erreicht. Zugleich sinken durch die bereichsweise unterschiedlich orientierten Detektorflächen die Anforderungen an das optische Kollimationselement. So können die Detektorflächen besonders viele Bildpunkte umfassen, damit eine große Auflösung realisieren und dennoch jeweils in der Brennebene des Kollimationselementes angeordnet sein. Dabei kann die Brennebene des Kollimationselementes auch gewölbt sein. Eine derartige Wölbung ist ein Effekt, welcher bekanntermaßen beispielsweise bei Sammellinsen sichtbar wird, wenn unter einem sehr großen Einfallswinkel in Bezug auf Lot auf eine Hauptebene der jeweiligen Linse ein Licht auf die Linse trifft. Somit kann durch ein einfaches und kostengünstiges optisches Kollimationselement ein optisches Empfangssignal scharf und entsprechend hoch aufgelöst auf die jeweiligen Bildpunkte der Detektorflächen abgebildet werden. Durch die unterschiedliche Orientierung der

Detektorflächen können also Kollimationsfehler zumindest teilweise, also ganz oder teilweise, ausgeglichen werden. Es kann so in einer Richtung, beispielsweise in einer Horizontalrichtung, eine besonders hohe Auflösung erreicht werden, indem mehrere Detektorflächen aneinander gereiht werden können.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Detektorflächen jeweils nicht gewölbte ebene Flächen aufweisen (oder nicht gewölbte ebenen Flächen sind), welche gegeneinander verkippt sind. Eine nicht gewölbte ebene Fläche liegt vollständig in einer Ebene, welche von zwei Vektoren aufgespannt wird, welche im mathematischen Sinne unabhängig voneinander, also nicht-parallel, sind. Dabei schließen die dem optischen Kollimatorelement zugewandten Detektionsseiten der Detektorflächen in einer vorgegebenen Ebene einen Winkel ein, welcher kleiner als 180°ist. Die ebenen Flächen sind also nicht-parallele Flächen. Die vorgegebene Ebene kann dabei insbesondere senkrecht auf den beiden Flächen stehen. Das hat den Vorteil, dass sich so auf besonders einfache und kostengünstige Weise die unterschiedliche Orientierung der Detektorflächen realisieren lässt. Insbesondere können die Detektorflächen dabei aneinander angrenzen. Das hat den Vorteil, dass die Detektorflächen eine

Gesamtdetektorfläche bildet, welche keine Lücken aufweist. Entsprechend kann so das zumindest eine optische Empfangssignal aus der Umgebung der Detektoreinheit ohne Lücken detektiert werden, ohne dass dabei aufwändige optische Konstruktionen erforderlich sind.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die

Detektorflächen Normalvektoren haben, welche in der Horizontalebene alle parallel zueinander verlaufen. Entsprechend sind dann die Detektorflächen nur in einer Ebene, hier der Horizontalebene, zueinander geneigt. Das hat den Vorteil, dass das zumindest eine optische Empfangssignal aus einem besonders großen Winkelbereich in der Horizontalebene detektiert werden kann.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kollimationselement zumindest zwei optische Linsen umfasst, deren optische Hauptebenen in zueinander nicht-parallelen Ebenen liegen, wobei jeweils eine Detektorfläche in einer Brennebene der jeweils zugeordneten optischen Linse angeordnet ist. Es entsprechen also die Neigung (oder der Winkel) der Hauptebenen zueinander der Neigung (oder dem Winkel) der Detektorflächen zueinander. Das hat den Vorteil, dass die Detektorflächen jeweils in einem Bereich der Brennebenen angeordnet werden können, welcher besonders eben oder flach, also nicht gewölbt ist. Damit kann eine besonders große optische Qualität und damit eine besonders hohe Auflösung erreicht werden. Es bleiben trotz geringer

Anforderungen an die optischen Linsen die oben beschriebenen Vorteile des großen Erfassungsbereiches und niedrigen Signal-zu-Rauschverhältnisses bei hoher Auflösung erhalten.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kollimationselement nur eine optische Hauptebene oder nur zueinander parallele verlaufende optische Hauptebenen aufweist. Insbesondere kann das Kollimationselement hier nur eine optische Linse oder eine Mehrzahl von optischen Linsen mit parallel zueinander stehenden Hauptebenen aufweisen. Gerade hier ist das Detektionselement mit den unterschiedlich orientierten Detektorflächen besonders vorteilhaft, da so die zwangsläufig bei einem großen

Einfallswinkel des optischen Empfangssignals auf das Kollimationselement auftretenden Effekte, welche sich in einer Wölbung der Brennebene äußern, besonders wirksam kompensiert werden, somit kann auch bei einem großen Einfallswinkel, welcher mit einem großen Erfassungsbereich einhergeht, durch das Kollimationselement eine genaue Kollimierung des optischen Empfangssignals auf das jeweilige Detektionselement erfolgen. Somit wird eine hohe Auflösung erreicht. Aus der hohen Auflösung leitet sich, wie eingangs beschrieben, ein günstiges Signal-zu-Rauschverhältnis ab, da bei einer Mehrzahl von Pixeln mit einem kleinen Empfangsbereich (auch Field of View, FOV) durch jeden Bildpunkt weniger Rauschen detektiert wird.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Detektorflächen zumindest bereichsweise oder teilweise in der Brennebene des Kollimationselementes angeordnet sind. Die Brennebene kann hier gerade in einem Randbereich, in welchem bei einem großen Einfallswinkel des optischen Empfangssignals das optische Empfangssignal kollimiert wird, gewölbt sein. Die Detektorflächen können also zumindest teilweise in einem gewölbten Bereich der Brennebene des Kollimationselementes angeordnet sein. Unter einem gewölbten Bereich der Brennebene ist hier insbesondere der Bereich der Brennebene zu verstehen, in welchem die Wölbung nicht mehr vernachlässigbar ist, ohne dass ein optischer Fehler größer ist als ein vorgegebener Grenzwert. Das hat den Vorteil, dass durch die

Anordnung der Detektorflächen zumindest teilweise in der gewölbten Brennebene kann ein großer Erfassungsbereich für die Detektoreinheit erreicht wird. Gerade bei den für einen großen Erfassungsbereich typischen großen Einfallswinkeln sind nämlich die optischen Fehler, beispielsweise eine Unschärfe oder eine Wölbung der Brennebene besonders ausgeprägt, so dass hier die unterschiedliche Orientierung der Detektorflächen besonders vorteilhaft ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die

Detektoreinheit drei oder mehr Detektorflächen umfasst und benachbarte Detektorflächen jeweils in einem vorgegebenen Winkel zueinander orientiert sind. Zwei Detektorflächen sind hier als benachbart anzusehen, wenn sie nächste Nachbarn sind. Dabei können sie auch aneinander angrenzen oder anstoßen. Sie schließen dann insbesondere jeweils einen Winkel ein, den vorgegebenen Winkel. Der vorgegebene Winkel beträgt dabei insbesondere zwischen 130° und 150° bevorzugt 140° . Werden die Detektorflächen als orientierte Flächen verstanden, so sind zu den genannten Winkelbeträgen je nach Definition der zugehörigen Winkel Winkelbeträge von zwischen 210°und 230°

insbesondere 220° äquivalent. Das hat den Vorteil, dass bereits mit drei Detektorflächen ein Erfassungsbereich erreicht werden kann, welcher 120°in einer Ebene, beispielsweise der Horizontalebene, umschließt. Somit werden die hohe Auflösung und das niedrige Signal-zu-Rauschverhältnis für ein Drittel einer Gesamtumgebung gleichzeitig realisiert. In einer zur horizontalen Ebene senkrechten Vertikalebene kann dabei beispielsweise der Erfassungsbereich einen vertikalen Winkel von 12°ü berdecken.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bildpunktfelder der

Detektorflächen zweidimensionale Bildpunktfelder sind. Insbesondere können sie nichtquadratische Bildpunktfelder sein, welche in einer Vertikalrichtung, welche senkrecht zur Horizontalebene verläuft, mehr als einen Bildpunkt aufweisen und in einer senkrecht zur Vertikalrichtung verlaufenden Horizontalrichtung in der Horizontalebene ein Vielfaches der Bildpunkte der Vertikalrichtung. Das Vielfache muss hier kein ganzzahliges Vielfaches sein. Beispielsweise können die Detektorflächen so jeweils 400 Bildpunkte oder Pixel in der Horizontalrichtung und 120 Bildpunkte oder Pixel in der Vertikalrichtung aufweisen. Damit lässt sich beispielsweise in dem zuletzt genannten Beispiel mit einem horizontalen Erfassungswinkel von 120° und einen vertikalen Erfa ssungswinkel von 12°eine räumliche Auflösung von 0,1 °x 0,1 °erreichen. Das hat den Vo rteil, dass eine besonders hohe Auflösung erreicht wird. Dadurch dass die Detektorflächen unterschiedlich orientiert sind, können die jeweiligen Bildpunktfelder jedoch zumindest bereichsweise in einer

Brennebene des Kollimationselementes angeordnet sein, so dass eine genaue

Kollimierung erfolgt und diese hohe Auflösung auch tatsächlich realisiert ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch das

Kollimationselement Empfangssignale aus einem horizontalen Winkelbereich von 90° oder mehr, insbesondere dabei von weniger als 150° auf die Brennebene des

Kollimationselementes kollimierbar sind. Bevorzugt sind dabei optische Empfangssignale aus einem Winkelbereich von 120° auf die Brennebene des Kollimationselementes kollimierbar. Überdies können zusätzlich auch optische Empfangssignale aus einem vorgegebenen vertikalen Winkelbereich, beispielsweise einem Winkelbereich zwischen 10° und 20° bevorzugt 12° durch das Kollimationse lement auf die Brennebene des Kollimationselementes kollimierbar sein. Das hat den Vorteil, dass ein großer

Erfassungsbereich realisiert ist.

Die Erfindung betrifft auch eine optische Sensorvorrichtung mit einer Detektoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die Vorteile ergeben sich entsprechend.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung ist dabei vorgesehen, dass die optische Sensorvorrichtung auch eine Sendeeinheit aufweist. Die Sendeeinheit umfasst dabei zum Ausstrahlen zumindest eines Sendesignals zumindest zwei unabhängig voneinander aktivierbare Sendeelemente, welche jeweils den Detektorelementen zugeordnet sind. Die von einer Umgebung der optischen

Sensorvorrichtung zur Detektoreinheit hin reflektierten Anteile des Sendesignals sind dabei Teil des Empfangssignals oder bilden das Empfangssignal. Das hat den Vorteil, dass ein besonders niedriges Signal-zu-Rauschverhältnis erreicht wird, da die

Sendeelemente seriell jeweils ausschließlich aktivierbar sind, so dass in unterschiedlichen Detektoreinheiten oder unterschiedlichen Bildpunkten der Detektoreinheiten gleichzeitig immer nur das dem jeweiligen Sendesignal entsprechende Empfangssignal oder entsprechende Teil des Empfangssignals eintrifft. Damit wird ein„Übersprechen", welches durch ein Überstrahlen der unterschiedlichen Sendesignale in unterschiedliche

Detektoreinheiten beziehungsweise unterschiedliche Bildpunkte der Detektoreinheiten hinein verursacht wird, unterbunden. Entsprechend ist das Signal-zu-Rauschverhältnis (signal-to-noise-ratio, SNR) verbessert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung ist vorgesehen, dass die Sendeeinheiten jeweils ausgelegt sind, ein jeweiliges zugeordnetes Sendesignal in einen horizontalen Winkelbereich von 40° oder weniger abzustrahlen. Die optische Sensorvorrichtung kann hier um insbesondere drei oder mehr Sendeeinheiten umfassen. Es kann also mit jedem der zugeordneten Sendesignale die Umgebung der optischen Sensorvorrichtung in einem horizontalen Winkelbereich von 40°oder weniger abgetastet werden. Die Anzahl der Sendeeinheiten entspricht dabei bevorzugt der Anzahl der Detektoreinheiten. Gerade durch drei Sendeeinheiten kann aufwandsarm ein großer Erfassungsbereich mit einem Erfassungswinkel von beispielsweise 3x40 =120° abgetastet oder erfasst werden. Bei mehr Sendeeinheiten kann ein geringerer

horizontaler Winkelbereich an pro Sendeeinheit vorgesehen sein. Damit ergibt sich der Vorteil, dass auch mehr den Sendesignalen zugeordnete Detektoreinheiten zur

Verwendung kommen können, welche dann beispielsweise nochmals genauer in der gewölbten Brennebene des Kollimationselementes angeordnet werden können.

Die Erfindung betrifft auch einen Kraftwagen mit einer Detektoreinheit nach einem der beschriebenen Ausführungsformen oder mit einer optischen Sensorvorrichtung wie sie in den letzten Absätzen beschrieben wurde.

Mit den Angaben Horizontalrichtung und Vertikalrichtung sind die bei

bestimmungsgemäßem Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen der

Detektoreinheit beziehungsweise der optischen Sensorvorrichtung und bei einem dann vor der Detektoreinheit beziehungsweise der optischen Sensorvorrichtung stehenden und in Richtung von Detektoreinheit beziehungsweise optischer Sensorvorrichtung blickenden Beobachter gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind somit auch Aus- führungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten abhängigen oder unabhängigen Anspruchs aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer ersten beispielhaften

Ausführungsform einer Detektoreinheit.

In der Figur werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen

Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Detektoreinheit 1 dargestellt. Die Detektoreinheit 1 umfasst dabei ein optisches Kollimationselement 2 und ein Detektionselement 3. Das Detektionselement 3 umfasst mehrere, vorliegend drei, Detektorflächen 4a, 4b, 4c. Diese Detektorflächen 4a, 4b, 4c sind vorliegend eben und rechteckig ausgeführt und umfassen eine Vielzahl von

Bildpunkten oder Pixeln die in Form von Bildpunktfeldern angeordnet sind. Diese Pixel oder Bildpunkte sind vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.

Die vorliegend drei Detektorflächen 4a, 4b, 4c stehen sämtlich senkrecht auf einer Horizontalebene, welche in der Zeichnung der x-z-Ebene entspricht. Die Ebenen sind dabei vorliegend jeweils um einen vorgegebenen Winkel a, welcher im gezeigten Beispiel 120°beträgt, verkippt. Die jeweiligen benachbarten Detektorflächen 4a, 4b; 4b, 4c schließen somit jeweils den vorgegebenen Winkel α ein. Dabei können die

Detektorflächen 4a, 4b, 4c auch in einer anderen Ausführungsform, welche nicht dargestellt ist, voneinander beabstandet sein. In diesem Fall liegen die Detektorflächen 4a, 4b, 4c dann in einer jeweiligen Ebene, welche sich mit der Ebene der jeweils benachbarten Detektorfläche 4a, 4b, 4c unter dem vorgegebenen Winkel α schneidet.

Das Kollimationselement 2 umfasst vorliegend eine einzige Linse 5, welche mit ihrer Hauptebene ebenfalls senkrecht zur Horizontalebene angeordnet ist. Eingezeichnet sind vorliegend auch mehrere Lichtbündel 6a, 6b und 6c. Diese haben in der gewählten Darstellung die Form von vertikalen Lichtbändern, welche sich jeweils parallel zur

Horizontalebene in der Vertikalen, also senkrecht zur Horizontalebene, nebeneinander angeordnet, erstrecken. Jedes der drei vertikalen Lichtbündel 6a, 6b, 6c, ist vorliegend mit Licht einer unterschiedlichen Wellenlänge, insbesondere Laserlicht einer jeweiligen vorgegebenen, von den anderen Lichtbündeln 6a, 6b, 6c unterschiedlichen Wellenlänge umfassend dargestellt und ausgeführt. Die vertikalen Lichtbündel 6a, 6b, 6c, treffen dabei auf das Kollimationselement 2 unter einem jeweiligen Einfallwinkel ß ein. Der Einfallwinkel ß ist dabei als der Winkel zwischen einem Lot L auf die Hauptebene der Kollimationslinse 5 und dem jeweiligen Lichtstrahl des Lichtbündels 6a, 6b, 6c definiert. Vorliegend ist der Einfallwinkel ß für die beiden Lichtbündel 6a und 6c identisch und beträgt 40°. Der mittlere Lichtstrahl 6b trifft im gezeigten Beispiel genau senkrecht, also unter einem Winkel von ß gleich 0°auf die Linse 5 auf. Die Lichtstrahlen 6a , 6b, 6c, umfassen vorliegend das zumindest eine optische Empfangssignal. Bei dem optischen Empfangssignal kann es sich jedoch auch nur um einzelne Strahlen der dargestellten Lichtbündel 6a, 6b, 6c handeln. Die dargestellten Lichtbündel 6a, 6b, 6c können auch eine zeitlich aufintegrierte Darstellung der jeweiligen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangenen optischen Signale sein. Zu einem Zeitpunkt wäre dann nur jeweils ein Lichtstrahl des jeweiligen Lichtbündels 6a, 6b, 6c vorhanden.

Die optischen Signale, welche hier durch die Lichtbündel 6a bis 6c symbolisiert dargestellt sind, werden durch die Linse 5 als Kollimationselement 2 auf eine Brennebene 7 des Kollimationselementes 2 abgebildet. Diese Brennebene 7 ist im gezeigten Beispiel gewölbt. Durch die unterschiedlichen Orientierungen der Detektorflächen 4a, 4b, 4c, welche auch durch die jeweiligen zugehörigen Normalenvektoren 8a, 8b, 8c visualisiert sind, kann so durch die Detektoreinheit 1 eines oder mehrere optische Empfangssignale aus einem großen Bereich einer Umgebung 9 der Detektoreinheit 1 detektiert werden. Da die jeweiligen Detektorflächen 4a, 4b, 4c in der Brennebene 7 angeordnet sind, und überdies noch eine Vielzahl von Bildpunkten in den Bildpunktfeldern aufweisen, kann so eine besonders hohe Auflösung erreicht werden. Gerade durch das Anordnen der Detektorflächen 4a, 4b, 4c in der Brennebene 7 des Kollimationselementes 2 wird auch die maximale Auflösung durch eine scharfe Abbildung und genaue Kollimation tatsächlich realisiert und Streueffekte, welche das Detektieren des optischen Empfangssignals beeinflussen, werden vermieden. Dies kann noch verstärkt werden, indem beispielsweise eine Sendeeinheit eingesetzt wird, welche zeitgleich beispielsweise nur einzelne

Lichtstrahlen der jeweiligen in Vertikalrichtung senkrecht zur Horizontalebene

übereinander angeordneten Lichtstrahlen, welche die Lichtbündel 6a, 6b, 6c, bilden abstrahlt. Damit wird vermieden, dass durch ein optisches Empfangssignal mehrere Bildpunkte der Detektorflächen 4a, 4b, 4c zeitgleich aktiviert werden.