Titel

Vorrichtung, ausgebildet zur Erkennung einer Verschmutzung wenigstens eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines Sensors

Stand der Technik

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Erkennung einer Verschmutzung wenigstens eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines Sensors.

Zum Schutz vor Verschmutzung durch beispielsweise Staub oder Wasser werden die Sende- und/oder Empfangsfenster von Umfeldsensoren, wie z.B. Lidar-Sensoren oder Kameras, durch transparente Abdeckungen nach außen hin geschützt. Auf den Abdeckungen kann sich die Verschmutzung allerdings auch absetzen, wodurch der optische Weg des Sensors gestört werden kann.

Um eine Verschmutzung auf einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs zu erkennen, schlägt das Dokument WO 2014/005585A1 beispielsweise vor, mittels einer Surround Kamera den Zustand der Scheibe zu erfassen.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Vorrichtung zur Erkennung einer Verschmutzung einer lichtdurchlässigen Abdeckung wenigstens eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors zu entwickeln.

Offenbarung der Erfindung

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Erkennung einer

Verschmutzung einer lichtdurchlässigen Abdeckung wenigstens eines

Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Hierbei handelt es sich bei dem optischen Sensor insbesondere um einen optischen Umfeldsensor eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Hologrammstruktur auf, welche in diesem Zusammenhang dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen, welche durch die lichtdurchlässige Abdeckung einfallen, zumindest teilweise in Richtung eines Bildsensors umzulenken. Die Lichtstrahlen fallen hierbei insbesondere aus einer äußeren Umgebung der Vorrichtung durch die lichtdurchlässige Abdeckung ein. Alternativ ist die Hologrammstruktur dazu ausgebildet, Lichtstrahlen, welche von einer Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektiert werden, zumindest teilweise in Richtung des Bildsensors umzulenken. Mit der Innenseite ist in diesem Zusammenhang die Seite der lichtdurchlässigen Abdeckung gemeint, welche in Richtung der Hologrammstruktur und des Bildsensors gerichtet ist. Der Bildsensor der Vorrichtung ist in beiden Fällen dazu ausgebildet, abhängig von den umgelenkten Lichtstrahlen, welche den Bildsensor erreichen, ein Bildsignal zu erfassen. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Recheneinheit, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des wenigstens einen erfassten Bildsignals eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung zu erkennen.

Vorzugsweise ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des wenigstens einen erfassten Bildsignals eine Abbildung einer Oberfläche der lichtdurchlässigen Abdeckung zu ermitteln. Die Abbildung kann hierbei beispielsweise eine vollständige Abbildung der Oberfläche der Innenseite oder der Außenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung darstellen. Die Recheneinheit kann hierbei wiederum in Abhängigkeit der ermittelten Abbildung eine

Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung erkennen. Die Abbildung ist hierbei insbesondere als Farbabbildung ausgebildet. In diesem Fall kann die Verschmutzung der Oberfläche insbesondere realitätsgetreu in der

entsprechenden Farbe dargestellt werden.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Hologrammstruktur als

Volumenhologramm ausgebildet. Ein Volumenhologramm zeichnet sich dadurch aus, dass Lichtstrahlen, welche auf das Volumenhologramm gelangen, nicht gebrochen, sondern gebeugt werden. Nur Lichtstrahlen, welche eine bestimmte Wellenlänge und/oder einen bestimmten Einfallswinkel auf das

Volumenhologramm aufweisen, werden in Richtung des Bildsensors gebeugt.

Für Lichtstrahlen mit einer davon unterschiedlichen Wellenlänge und/oder einem unterschiedlichen Einfallswinkel ist das Volumenhologramm transparent und die Lichtstrahlen können das Volumenhologramm ohne Umlenkung passieren. Die Beugungscharakteristik eines solchen Volumenhologramms als holographisch optisches Element (HOE) wird bei der Aufnahme des HOEs durch die dort verwendeten Einfallswinkel und/oder Wellenlängen definiert. Die

Beugungscharakteristik des Volumenhologramms kann somit beispielsweise derart eingestellt werden, dass die optische Funktion des optischen Sensors nicht gestört wird. Im Falle eines Lidar-Sensors kann das Volumenhologramm beispielsweise dazu ausgelegt sein, für Infrarotstrahlen, die der Lidar-Sensor aussendet und/oder empfängt, transparent zu sein und diese somit nicht zu beugen. Die Infrarotstrahlen können das Volumenhologramm störungsfrei passieren und der optische Sensor seine optische Funktion weiterhin ausführen. Bevorzugt weist das Volumenhologramm ein Volumengitter auf. Diese holographischen Beugungsgitter werden in eine Folie belichtet und können als Reflexionsgitter oder als Transmissionsgitter ausgebildet sein. Im Falle des Transmissionsvolumengitters ist das Volumengitter dazu ausgebildet, die durch die lichtdurchlässige Abdeckung einfallenden Lichtstrahlen oder die von der Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierten Strahlen zu

transmittieren. Das bedeutet, dass die Lichtstrahlen, welche in Richtung des Bildsensors gebeugt werden, durch das Transmissionshologramm transmittiert werden. Im Falle des Reflexionsvolumengitters ist das Volumengitter dazu ausgebildet, die durch die lichtdurchlässige Abdeckung einfallenden Lichtstrahlen oder die von der Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierten Lichtstrahlen abhängig von der Wellenlänge der einfallenden Lichtstrahlen und/oder dem Einfallswinkel der einfallenden Lichtstrahlen in Richtung des Bildsensors zu reflektieren.

Bevorzugt ist der Bildsensor als CCD-Bildsensor ausgebildet. Solch ein CCD- Bildsensor weist eine Matrix aus einer Mehrzahl von lichtempfindlichen

Photodioden auf, welche auch als Pixel bezeichnet werden. Abhängig von der Beleuchtung eines solchen Pixels wird ein Bildpunkt auf einer Abbildung erzeugt. Jedem Pixel ist hierbei ein definierter Bereich der abzubildenden,

lichtdurchlässigen Abdeckung zugeordnet. Die wenigstens eine

Hologrammstruktur ist dazu ausgebildet, die in den definierten Bereichen der abzubildenden, lichtdurchlässigen Abdeckung einfallenden Lichtstrahlen auf die dem jeweiligen, definierten Bereich zugeordneten Pixel des CCD-Bildsensors umzulenken. Alternativ ist die Hologrammstruktur dazu ausgebildet, die an den definierten Bereichen der Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierten Lichtstrahlen auf den zugeordneten Pixel des CCD-Bildsensors umzulenken. So besteht die Möglichkeit eine Abbildung der lichtdurchlässigen Abdeckung zu erzeugen. Durch die erzeugte Abbildung kann eine mögliche Verschmutzung auf der lichtdurchlässigen Abdeckung lokalisiert werden.

Bevorzugt weist der CCD-Bildsensor eine Mehrzahl von roten, grünen und blauen auf. Das bedeutet beispielsweise, dass auf einen roten Pixel nur sichtbares Licht gelangt, welches einer Wellenlänge der Farbe Rot entspricht. Hierdurch kann eine Farbabbildung der lichtdurchlässigen Abdeckung erzeugt werden. Weiterhin bevorzugt kann der CCD-Bildsensor zusätzlich eine Mehrzahl von Infrarot Pixeln aufweisen. Somit besteht gleichzeitig die Möglichkeit, auch noch den Infrarot Anteil des Lichts zu erfassen.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Hologrammstruktur als eine Schicht mit mehreren überlagerten Hologrammen ausgebildet. Jedes der mehreren

Hologramme ist hierbei dazu ausgebildet, die durch die lichtdurchlässige Abdeckung einfallenden Lichtstrahlen oder die von der Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierten Lichtstrahlen jeweils unterschiedlich abhängig von der Wellenlänge der Lichtstrahlen und/oder dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen in Richtung des Bildsensors beugen. Durch diese auch als

Holographisches Multiplexing bezeichnete Methode der Überlagerung von mehreren Hologrammen in eine Schicht ergibt sich beispielsweise die

Möglichkeit, einem definierten Bereich der lichtdurchlässigen Abdeckung einen bestimmten Pixel des Bildsensors zuzuordnen. Die Auflösung der hieraus entstehenden Abbildung wird hierbei durch die Anzahl der überlagerten

Hologramme und der Pixel des Bildsensors bestimmt. Alternativ ist die wenigstens eine Hologrammstruktur aus mehreren hintereinander angeordneten Hologrammen ausgebildet. Die Hologrammstruktur besteht hierbei aus einem Stapel von mehreren, einzelnen Hologrammschichten. Die einzelnen

Hologramme sind hierbei dazu ausgebildet, die durch die lichtdurchlässige Abdeckung einfallenden Lichtstrahlen oder die von der Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierten Lichtstrahlen jeweils unterschiedlich abhängig von der Wellenlänge der Lichtstrahlen und/oder dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen in Richtung des Bildsensors beugen. Auch hierdurch ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit, einem definierten Bereich der lichtdurchlässigen Abdeckung einen bestimmten Pixel des Bildsensors zuzuordnen. Die Auflösung der hieraus entstehenden Abbildung wird hierbei durch die Anzahl der

Hologramme im Stapel und der Pixel des Bildsensors bestimmt. Bevorzugt weist die Vorrichtung zusätzlich wenigstens eine erste

Beleuchtungseinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, die Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung zu beleuchten. Die Beleuchtung wird hierbei derart durchgeführt, dass bei Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung, die von der ersten Beleuchtungseinheit ausgesendeten Lichtstrahlen an der

Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektiert werden. Die wenigstens eine Hologrammstruktur ist in diesem Zusammenhang dazu ausgebildet ist, die von der ersten Beleuchtungseinheit ausgesendeten und an der Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierten Lichtstrahlen zumindest teilweise in Richtung des Bildsensors umzulenken. Der Bildsensor ist wiederum dazu ausgebildet ist, ein Bildsignal zu erfassen und die Recheneinheit erkennt eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung in Abhängigkeit des erfassten Bildsignals.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung wenigstens eine zweite Beleuchtungseinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Außenseite der lichtdurchlässigen

Abdeckung derart zu beleuchten, dass bei Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung, die von der zweiten Beleuchtungseinheit ausgesendeten

Lichtstrahlen an der Außenseite reflektiert werden. Mit der Außenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung ist in diesem Zusammenhang die Seite der lichtdurchlässigen Abdeckung gemeint, welche von der wenigstens einen Hologrammstruktur und dem Bildsensor weg gerichtet ist. Die wenigstens eine Hologrammstruktur ist in diesem Zusammenhang dazu ausgebildet ist, die von der zweiten Beleuchtungseinheit ausgesendeten und durch die Außenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung einfallenden Lichtstrahlen zumindest teilweise in Richtung des Bildsensors umzulenken. Der Bildsensor ist wiederum dazu ausgebildet ist, ein Bildsignal zu erfassen und die Recheneinheit erkennt eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung in Abhängigkeit des erfassten Bildsignals.

Bevorzugt weist die Vorrichtung zusätzlich wenigstens eine dritte

Beleuchtungseinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, die lichtdurchlässige Abdeckung seitlich von oben oder von unten derart zu beleuchten, dass bei Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung, die von der dritten

Beleuchtungseinheit ausgesendeten Lichtstrahlen in Richtung der

Hologrammstruktur umgelenkt werden. Die wenigstens eine Hologrammstruktur ist hierbei dazu ausgebildet, die von der dritten Beleuchtungseinheit

ausgesendeten und in Richtung der Hologrammstruktur umgelenkten

Lichtstrahlen zumindest teilweise in Richtung des Bildsensors umzulenken. Der Bildsensor ist wiederum dazu ausgebildet ist, ein Bildsignal zu erfassen und die Recheneinheit erkennt eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung in Abhängigkeit des erfassten Bildsignals. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zusätzlich wenigstens eine vierte Beleuchtungseinheit auf, welche ebenfalls dazu ausgebildet ist, die lichtdurchlässige Abdeckung seitlich von oben oder von unten derart zu beleuchten, dass bei Verschmutzung der lichtdurchlässigen

Abdeckung, die von der dritten Beleuchtungseinheit ausgesendeten Lichtstrahlen in Richtung der Hologrammstruktur umgelenkt werden. Die vierte

Beleuchtungseinheit ist hierbei entgegengesetzt zu der dritten

Beleuchtungseinheit angeordnet, wodurch die beiden Beleuchtungseinheiten somit jeweils in die Richtung der anderen Beleuchtungseinheit strahlen.

Solche wie zuvor beschriebenen ersten, zweiten, dritten oder vierten

Beleuchtungseinheiten bieten den Vorteil, dass eine gleichmäßige Beleuchtung der lichtdurchlässigen Abdeckung erzeugt werden kann, was wiederum für die Vergleichbarkeit der umgelenkten, detektierten Lichtstrahlen und dem daraus resultierenden Bildsignal vorteilhaft ist. Ein weiterer Vorteil der externen

Beleuchtung ist, dass eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung sowohl am Tage, wie auch in der Nacht erkannt werden kann. Die erste, zweite, dritte und/oder vierte Beleuchtungseinheit können beispielsweise als LED ausgebildet sein.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein optischer Sensor, welcher die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Erkennung einer Verschmutzung einer lichtdurchlässigen Abdeckung wenigstens eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors aufweist. Zusätzlich weist der optische Sensor, welcher insbesondere als optischer Umfeldsensor eines Fahrzeugs ausgebildet sein kann, ein Gehäuse mit wenigstens einem

Sendefenster und/oder wenigstens einem Empfangsfenster des Sensors auf. Mit dem Sendefenster und/oder Empfangsfenster ist der Abschnitt des Gehäuses gemeint, welcher dazu ausgebildet ist, erzeugte Sensorstrahlung oder ein Empfangssignal für den Sensor durchzulassen. Außerdem weist der optische Sensor eine lichtdurchlässige Abdeckung auf, welche zum Abdecken des wenigstens einen Sendefensters und/oder des wenigstens einen

Empfangsfensters des optischen Sensors gegenüber einem äußeren Umfeld des optischen Sensors ausgebildet ist. Wenigstens eine Hologrammstruktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist innerhalb des Gehäuses derart angeordnet, dass durch die lichtdurchlässige Abdeckung einfallende Lichtstrahlen oder von einer Innenseite der lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierte Lichtstrahlen zumindest teilweise in Richtung eines ebenfalls innerhalb des Gehäuses angeordneten Bildsensors umgelenkt werden. Der Bildsensor ist wiederum dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der umgelenkten Lichtstrahlen wenigstens ein Bildsignal zu erfassen. Eine Recheneinheit erkennt eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung in Abhängigkeit des erfassten Bildsignals.

Bevorzugt ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des wenigstens einen erfassten Bildsignals eine Abbildung einer Oberfläche der lichtdurchlässigen Abdeckung zu ermitteln und abhängig von der ermittelten Abbildung eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung zu erkennen. Bevorzugt handelt es sich bei dem optischen Sensor um einen Lidar-Sensor. Solche Lidar-Sensoren können als scannende oder als rotierende Lidar- Sensoren ausgebildet sein und weisen eine lichtdurchlässige Abdeckung auf, welche den optischen Sensor davor schützt, dass beispielsweise Wasser in das Gehäuse eindringen kann.

Vorzugsweise ist die Hologrammstruktur auf einer gekrümmten Außenseite eines Empfangsobjektivs des Lidar-Sensors als optischer Sensor angeordnet. Das Material, aus welchem die Hologrammstruktur besteht, kann hierbei im flüssigen Zustand auf die gekrümmte Außenseite des Empfangsobjektivs aufgebracht werden. Anschließend wird die Hologrammstruktur belichtet und härtet dann aus. Alternativ kann die Hologrammstruktur auch als Folie ausgebildet sein und auf der Außenseite des Empfangsobjektivs angeordnet sein. Hierbei weist die Folie insbesondere eine Dicke von etwa 100 pm auf. Zum Schutz vor der Umgebung und zur besseren Handhabung wird die aufgetragene Hologrammstruktur beispielsweise durch eine Schutzschicht bestehend aus Polycarbonat oder Polyamid abgedeckt. Durch die Anordnung auf der Hologrammstruktur auf der Außenseite des Empfangsobjektivs bietet sich die Möglichkeit, den Bildsensor des Lidar-Sensors auch als Bildsensor für die erfindungsgemäße Vorrichtung zu verwenden. Die Pixel auf dem Bildsensor sind hierbei vorzugsweise derart verteilt, dass die Funktion der Umfelderfassung durch den Lidar-Sensor nicht durch die zusätzliche Erkennung der Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung eingeschränkt wird. Hierzu können beispielsweise mehr Infrarot Pixel auf dem Bildsensor angeordnet sein, als vergleichsweise rote, grüne und blaue oder auch alternativ monochrome Pixel. Die hierfür nötige optische Filterfunktion kann beispielsweise mit einem holografischen Kaskadenfilter realisiert werden, welcher aus einer speziellen Winkel- oder mehrstufige Anordnung von

Reflexions- oder Transmissionshologrammen realisiert ist. Ein weiterer

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung einer Verschmutzung einer lichtdurchlässigen Abdeckung wenigstens eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors. Das Verfahren wird mittels der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt.

Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform eines holographischen Kaskadenfilters.

Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines holographischen

Kaskadenfilters.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsform eines Bildsensors der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 6 zeigt schematisch eine erzeugte Abbildung, welche aus wenigstens einem erfassten Bildsignal erzeugt wurde.

Figur 7 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors.

Figur 8 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors.

Figur 9 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausführungsbeispiele der Erfindung

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 110a zur Erkennung einer Verschmutzung 51a, 51b und 51c einer lichtdurchlässigen Abdeckung 50 wenigstens eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors.

Die Vorrichtung 110a weist hierbei eine Hologrammstruktur 100a auf, welche beispielsweise als holographisches, optisches Element (HOE) ausgebildet ist. Zusätzlich weist die Vorrichtung 110a einen Bildsensor 120a und eine

Recheneinheit 130 auf. Zusätzlich weist die Vorrichtung 110a in dieser ersten Ausführungsform eine dritte Beleuchtungseinheit 70a auf, welche die

lichtdurchlässige Abdeckung seitlich von unten derart beleuchtet, dass bei Verschmutzung 51, 51b und 51c die Lichtstrahlen reflektiert und in Richtung der Hologrammstruktur 100a umgelenkt werden. Außerdem ist hierbei eine vierte Beleuchtungseinheit 70b vorgesehen, welche die lichtdurchlässige Abdeckung seitlich von oben derart beleuchtet, dass bei Verschmutzung 51, 51b und 51c die Lichtstrahlen reflektiert und in Richtung der Hologrammstruktur 100a umgelenkt werden. Die Hologrammstruktur 100a wiederum dient dazu, die reflektierten Strahlen 71a, 71b, 72a, 72b, 73a und 73b in Richtung des Bildsensors 120a umzulenken.

Der Bildsensor 120a ist in dieser ersten Ausführungsform als Bildsensor mit einer Mehrzahl von Pixeln 121, 122 und 123 ausgebildet. Jedem Pixel 121, 122 und 123 ist ein definierter Bereich 52a, 52b oder 53c der lichtdurchlässigen

Abdeckung 50 zugeordnet. In diesem Fall ist beispielsweise dem Pixel 121 der Bereich 52a der lichtdurchlässigen Abdeckung 50 zugeordnet. Die

Hologrammstruktur 100a lenkt die reflektierten Lichtstrahlen 71a, 71b, 72a, 72b, 73a und 73b derart um, dass die umgelenkten Lichtstrahlen 71c, 72c, 73c, 75c, 76c und 77c auf den, dem jeweiligen Bereich 52a, 52b oder 53c zugeordneten Pixel 121, 122 oder 123 fallen. Hierzu kann die Hologrammstruktur 100a beispielsweise aus mehreren hintereinander angeordneten Hologrammen ausgebildet sein. Die einzelnen Hologramme sind hierbei jeweils unterschiedlich ausgebildet und lenken die reflektierten Lichtstrahlen 71a, 71b, 72a, 72b, 73a und 73b abhängig von der Wellenlänge der Lichtstrahlen 71a, 71b, 72a, 72b, 73a und 73b und/oder dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen 71a, 71b, 72a, 72b, 73a und 73b in Richtung des jeweiligen Pixels 121, 122 oder 123 um. Alternativ können mehrere optische Funktionen durch holographisches Multiplexing in einer Schicht der Hologrammstruktur 100a gespeichert werden und somit die

Lichtstrahlen 71c, 72c, 73c, 75c, 76c und 77c auf den entsprechenden Pixel 121, 122 oder 123 umgelenkt werden.

In diesem Fall ist die Hologrammstruktur 100a als Volumenhologramm

ausgebildet, welches dazu ausgebildet ist, die reflektierten Lichtstrahlen 71a,

71b, 72a, 72b, 73a und 73b in Richtung des Bildsensors zu reflektieren. Für Lichtstrahlen 78, welche eine gegenüber den Lichtstrahlen 71a, 71b, 72a, 72b, 73a und 73b unterschiedliche Wellenlänge und/oder einen unterschiedlichen Einfallswinkel aufweisen, ist das Volumenhologramm transparent und die Lichtstrahlen 78 können das Volumenhologramm ohne Umlenkung passieren.

Die Vorrichtung 110a weist zusätzlich eine Recheneinheit 130 auf, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des wenigstens einen erfassten Bildsignals eine Verschmutzung 51a, 51b oder 51c der lichtdurchlässigen Abdeckung 50 zu erkennen. In dieser ersten Ausführungsform der Vorrichtung 110a ist die

Recheneinheit 130 dazu ausgebildet, eine Abbildung einer Oberfläche der lichtdurchlässigen Abdeckung 50 zu ermitteln. Mittels des Bildsensors 120, welcher beispielsweise als CCD-Bildsensor ausgebildet ist, erhält die

Recheneinheit 130 Bildsignale, aus welchem eine monochrome oder sogar eine Farbabbildung der Oberfläche der lichtdurchlässigen Abdeckung 50 erzeugt werden kann. Auf der erzeugten Abbildung können beispielsweise weiße Punkte auf eine Verschmutzung 51, 51b und 51c hindeuten.

Figur 2 zeigt schematisch eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 110b zur Erkennung einer Verschmutzung 51a, 51b und 51c einer lichtdurchlässigen Abdeckung 50 wenigstens eines Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors.

Hierbei ist im Unterschied zur ersten Ausführungsform in Figur 1 eine erste Beleuchtungseinheit 70c vorgesehen, welche die Innenseite der

lichtdurchlässigen Abdeckung 50 derart beleuchtet, dass bei Verschmutzung 51a, 51b, und 51c der lichtdurchlässigen Abdeckung 50, die von der ersten Beleuchtungseinheit 70a ausgesendeten Lichtstrahlen an der Innenseite 55b der lichtdurchlässigen Abdeckung 50 reflektiert werden.

Figur 3 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines holographischen Kaskadenfilters 140.

Dieser holographische Kaskadenfilter 140 dient als Filtereinheit für Lichtstrahlen, welche nicht einen definierte Wellenlängebereich und/oder Eintrittswinkelbereich aufweisen. Das erste Hologramm 100a ist als Transmissionshologramm ausgebildet und dient dazu, einfallendes Licht, welches den definierten

Wellenlängebereich und/oder Eintrittswinkelbereich aufweist, in Richtung eines nachgelagerten zweiten Hologramms lOOe umzulenken. Einfallende

Lichtstrahlen 116a, welche nicht innerhalb des definierten Wellenlängebereichs und/oder Eintrittswinkelbereichs liegen, können das erste Hologramm lOOd ohne Ablenkung geradlinig passieren.

Das zweite Hologramm lOOe ist als Reflexionshologramm ausgebildet und ebenfalls dazu ausgebildet, nur einfallende Lichtstrahlen 116b, welche einen definierten Wellenlängenbereich und/oder einen definierten Eintrittswinkelbereich aufweisen, auf ein nachgeordneten drittes Reflexionshologramm lOOf zu reflektieren. Somit werden schrittweise immer mehr Lichtstrahlen herausgefiltert, welche nicht einem definierten Wellenlängenbereich und/oder einem definierten Eintrittswinkelbereich entsprechen.

Der holographische Kaskadenfilter 140 ist in dieser ersten Ausführungsform in gebogener Form ausgebildet und nach mehrfacher Reflexion und

entsprechender Filterung an einem der Reflexionshologramme lOOe, lOOf, 100g und 100h fällt ein Lichtstrahl 116f auf das als Transmissionshologramm ausgebildete Hologramm 100Ϊ. Das Transmissionshologramm 100Ϊ ist dazu ausgebildet, nur Lichtstrahlen mit einer bestimmten Wellenlänge und/oder einem bestimmten Einfallswinkel zu beugen und auf den Pixel 125a umzulenken. Die Wellenlänge kann hierbei beispielsweise der Wellenlänge der Farbe rot entsprechen, wodurch die Erzeugung einer monochromen Farbabbildung ermöglicht wird. Figur 4 zeigt im Unterschied zu Figur 3 einen holographischen Kaskadenfilter 140b, welcher in gerader Form ausgebildet ist und zwei Wellenleiter 145a und 145b für zwei Pixel 125b und 125c aufweist.

In dieser zweiten Ausführungsform eines holographischen Kaskadenfilters 140b ist den beiden Transmissionshologrammen 106b und 107b jeweils ein weiteres Reflexionshologramm 106a vorgeschaltet, welches ungewollte Signale wie beispielsweise Störsignale aus dem Strahlengang herausfiltert. Die beiden nachfolgenden Transmissionshologramme 106b und 107b sind dazu ausgebildet, Lichtstrahlen 127b oder 137b mit einem zueinander unterschiedlichen

Wellenlängenbereich und/oder einem Eintrittswinkelbereich zu beugen und in Richtung des folgenden Reflexionshologramms 106b oder 107c zu reflektieren. Anschließend kommt es wie auf Figur 3 mehrfach zu Umlenkungen auf weitere Reflexionshologramme 106c, 106d, 106d bei dem oberen Wellenleiter 145a und auf die Reflexionshologramme 107d, 107e und 107f bei dem unteren Wellenleiter 145b. Zum Schluss gelangt bei dem oberen Wellenleiter 145a der umgelenkte Lichtstrahl 127f auf das Transmissionshologramm 106f und wird von dort auf den Pixel 125b umgelenkt. Bei dem unteren Wellenleiter 145b gelangt der

umgelenkte Lichtstrahl 137f zum Schluss auf das Transmissionshologramm 107g und wird von dort auf den Pixel 125c umgelenkt. Somit können Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen und somit auch unterschiedlichen Farben auf die zugeordneten Pixel geleitet werden.

Figur 5 zeigt schematisch einen Bildsensor, wie er beispielhaft in der zuvor beschriebenen Vorrichtung verwendet werden kann. Der Bildsensor weist hierbei einen blauen Pixel 121, einen grünen Pixel 123 und einen roten Pixel 124 auf. Zusätzlich weist der Bildsensor hierbei einen Infrarot- Pixel auf.

Figur 6 zeigt beispielhaft schematisch eine erzeugte Abbildung 90, welche aus wenigstens einem erfassten Bildsignal erzeugt wurde. Die Abbildung 90 ist hierbei als monochrome Farbabbildung 90 dargestellt und die weißen Punkte 91 auf der Abbildung stammen von mittels einer Hologrammstruktur auf den

Bildsensor umgelenkten Lichtstrahlen. Solch ein Muster auf der Abbildung entsteht beispielsweise bei Regentropfen und/oder Staub auf einer Außenfläche der lichtdurchlässigen Abdeckung. Figur 7 zeigt in der Seitenansicht schematisch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sensors 10a. Der optische Sensor 10a ist in dieser Ausführungsform als Lidar-Sensor ausgebildet. Hierbei ist beispielhaft dargestellt, wie Lichtstrahlen 101a, 102a und 103a welche mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die lichtdurchlässige Abdeckung 50 einfallen, darauf folgend auf eine Hologrammstruktur 105 treffen. Die Hologrammstruktur 105a ist in dieser Ausführungsform als Transmissionshologramm ausgebildet und auf eine gekrümmte Außenseite einer Linse 110 eines Empfangsobjektivs 20 des Lidar- Sensors angeordnet ist. Die Hologrammstruktur 105a lenkt die Lichtstrahlen 101a, 102a und 103a derart um, dass die umgelenkten Lichtstrahlen 101b, 102b und 103b wiederum in dem Empfangsobjektiv 20 derart geleitet werden, dass die umgelenkten Lichtstrahlen 101b, 102b und 103b schließlich auf den Bildsensor 120 treffen. Als Bildsensor 120 wird hierbei der Bildsensor des Lidar-Sensors 10a verwendet. Um mögliche Störsignale der umgelenkten Lichtstrahlen 101b, 102b und 103b herauszufiltern, ist vor dem Bildsensor 120 ein Störsignalfilter 46 angeordnet. Der Bildsensor 120 ist wiederum dazu ausgebildet, abhängig von den umgelenkten Lichtstrahlen wenigstens ein Bildsignal zu erfassen. Die in dieser Ausführungsform nachgelagerte Recheneinheit 130 erkennt wiederum in Abhängigkeit des wenigstens einen erfassten Bildsignals eine mögliche

Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung 50.

Figur 8 zeigt in der Draufsicht eine zweite Ausführungsform des

erfindungsgemäßen optischen Sensors 10b. Der optische Sensor 10b welcher hierbei ebenfalls als Lidar-Sensor ausgebildet ist, weist neben der

erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Hologrammstruktur 105b, dem

Bildsensor 120 und der Recheneinheit 130 ein Gehäuse 65 auf. Ein bestimmter Bereich des kreisrunden Gehäuses 65 ist nach außen hin offen ausgebildet und bildet somit das Sende- und/oder Empfangsfenster 64 des optischen Sensors 10. Das Sende- und oder Empfangsfenster 64 wird durch eine lichtdurchlässige Abdeckung 50 gegenüber einem äußeren Umfeld des optischen Sensors 10b abgedeckt. Zusammen mit der lichtdurchlässigen Abdeckung 50 rotiert das kreisrunde Gehäuse 65 während der Signalerzeugung und Signalerfassung. Der Laser 30 erzeugt beispielsweise Infrarotstrahlung 40, welche mittels des

Sendeobjektivs 80a, 80b und 80c gerichtet und nach außen in die Umgebung abgestrahlt wird. Lichtstrahlen, welche durch die lichtdurchlässige Abdeckung 50 einfallen, werden zumindest teilweise mittels der Hologrammstruktur 105b auf den Bildsensor 120 umgelenkt.

Figur 9 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Erkennung einer Verschmutzung einer lichtdurchlässigen Abdeckung wenigstens eines

Sendefensters und/oder eines Empfangsfensters eines optischen Sensors. Das Verfahren wird hierbei mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt. In einem ersten Verfahrensschritt 200 werden durch eine lichtdurchlässige Abdeckung einfallende Lichtstrahlen oder an einer Innenseite der

lichtdurchlässigen Abdeckung reflektierte Lichtstrahlen zumindest teilweise in Richtung eines Bildsensors mittels wenigstens einer Hologrammstruktur umgelenkt. In einem folgenden Verfahrensschritt 210 werden die umgelenkten Lichtstrahlen mittels des Bildsensors erfasst. Darauf folgend wird in einem Verfahrensschritt 240 eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung abhängig von dem wenigstens einen erfassten Bildsignal mittels einer

Recheneinheit erkannt.

Optional wird in einem auf den Verfahrensschritt 210 folgenden Verfahrensschritt 220 in Abhängigkeit des wenigstens einen erfassten Bildsignals eine Abbildung einer Oberfläche der lichtdurchlässigen Abdeckung erzeugt. In einem darauf Folgenden Verfahrensschritt 230 wird geprüft, ob auf der erzeugten Abbildung eine Verschmutzung der lichtdurchlässigen Abdeckung zu erkennen ist. Falls eine Verschmutzung der Oberfläche auf der lichtdurchlässigen Abdeckung zu erkennen ist, wird das Verfahren mit Verfahrensschritt 240 fortgesetzt. Falls jedoch keine Verschmutzung zu erkennen ist, wird das Verfahren von vorne gestartet oder optional beendet.