Die Erfindung betrifft eine optische Messvorrichtung für ein Fahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Aus dem Stand der Technik sind abtastende optische Messvor ^¬ richtungen, so genannte Laserscanner, für Fahrzeuge zur Erkennung von Objekten bzw. Hindernissen in einem Überwachungsbereich bekannt, welche die Entfernung zu im Überwachungsbereich erkannten Objekten bzw. Hindernissen nach dem Lichtimpulslauf- zeitverfahren bestimmen. Eine solche optische Messvorrichtung ist üblicherweise am vorderen Teil, z.B. am Kühlergrill, eines Fahrzeugs angebracht, kann aber auch am hinteren Teil des Fahrzeugs angebracht werden. Aufgrund des vorgesehenen Einbau- orts des Laserscanners im Fahrzeug, d.h. am vorderen Teil vor dem Kühler ggf. sogar direkt im Kühlergrill integriert, muss der Außenbereich des Laserscanners an dem Design des Kühlergrills anpassbar sein, ohne dennoch zu viel Platz in Anspruch zu nehmen, d.h. relativ flach vom Aufbau bleiben. Dies führt dazu, dass eine Fischaugenlinse, wie sie beispielsweise bei bekannten Kameras verwendet wird, hier keinen Vorteil bringt, da die Fischaugenlinse zu weit hervorstehen würde. Um eine gu ^¬ te Erfassung der Fahrzeugumgebung zu erzielen, sollte ein möglicher Öffnungswinkel der optischen Messvorrichtung so breit wie möglich sein, um einen möglichst großen Bereich vor dem Fahrzeug abtasten zu können.

In der Patentschrift DE 10 2005 055 572 B4 wird beispielsweise ein abtastender optischer Entfernungssensor beschrieben. Der beschriebene Entfernungssensor umfasst mindestens einen Laser als optischen Sender, mindestens einen Detektor als optischen Empfänger und eine Umlenkeinheit, welche mit einem ersten Spiegel eine erzeugte Laserstrahlung auf die zu vermessende Szene umlenkt, und mit einem zweiten Spiegel die von Objekten zurückgestreuten Laserimpulse auf den mindestens einen Detektor umlenkt. In der Patentschrift DE 10 2007 036 492 B4 wird beispielsweise eine optische Sensorvorrichtung beschrieben, welche eine Linsenplatte verwendet, welche auf ihrer einem Lichtsender oder einem Lichtempfänger zugewandten Fläche Fresnel-

Linsenstrukturen und auf der gegenüberliegenden, einer Scheibe zugewandten Fläche Fresnel-Reflektorstrukturen aufweist. Die beschriebene Linsenplatte dient zum Auskoppeln von parallelen Strahlen aus einer Scheibe und zum Einkoppeln von parallelen Strahlen in eine Scheibe.

In der Patentschrift US 7,544,945 B2 wird beispielsweise ein Lidar-System zur Umfeldüberwachung eines Fahrzeugs beschrieben. Das beschriebene Lidar-System umfasst mindestens eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung und eine Optik zur Beeinflussung des Strahlengangs der erzeugten bzw. empfangenen Strahlung. So kann beispielsweise eine Fresnellinse vor einem Kollektor verwendet werden, um parallele Strahlen zu bündeln. Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Messvorrichtung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welche eine Fensteroptik aufweist, deren äußere Kontur ohne Einbußen der Leistungsfähigkeit an die äußere Kontur des Einbauorts angepasst ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optische Mess ^¬ vorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unter ^¬ ansprüche .

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass die optischen Eigenschaften der Fensteroptik an die äußere Kontur der Fensteroptik angepasst wird, welche von der äußeren Kontur des Einbauortes vorgegeben ist, um einen möglichst großen Öff- nungswinkels der Fensteroptik für eine Sendestrahlung und/oder Empfangsstrahlung umsetzen zu können und die Leistungsfähigkeit der optischen Messvorrichtung zu erhalten. Somit ermögli- chen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise eine funktionstechnische Anpassung der Fensterop ^¬ tik bezüglich des Designs des Einbauorts und eine Optimierung der äußeren Kontur der Fensteroptik der optischen Messvorrich- tung, welche beispielsweise als Laserscanner ausgeführt ist.

Der Grundgedanke der Erfindung basiert darauf, dass die durch die äußere Kontur vorgegebenen optischen Eigenschaften der Fensteroptik zur Auskopplung der Sendestrahlung bzw.

Einkopplung der resultierenden Empfangsstrahlung durch geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise Materialauswahl und/oder durch Vorgabe einer inneren Fensterkontur, so angepasst werden, dass die Fensteroptik bei gegebenen Einbaubedingungen einen maximalen Öffnungswinkel für die Sendestrahlung und/oder Empfangsstrahlung aufweist.

Durch Anbringung von Fresnel-Strukturen, Mikrooptiken und/oder Verwendung von verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes kann man die optischen Eigenschaften der Fensteroptik an die äußere Kontur der Designfläche anpassen.

Eine erfindungsgemäße optische Messvorrichtung für ein Fahr ^¬ zeug umfasst mindestens eine Sende- und/oder Empfangseinrich ^¬ tung, eine Fensteroptik mit einem definierten Öffnungswinkel, welche ein Sendefenster und ein Empfangsfenster umfasst, wobei die Sende- und/oder Empfangseinrichtung eine Sendestrahlung erzeugt und über das Sendefenster der Fensteroptik in ein Messumfeld abstrahlt und eine resultierende Empfangsstrahlung über das Empfangsfenster der Fensteroptik aus einem Messumfeld empfängt und auswertet. Erfindungsgemäß weist die Fensteroptik eine vorgegebene äußere Fensterkontur auf, welche an eine äu ^¬ ßere Kontur eines Einbauortes angepasst ist, wobei die opti ^¬ schen Eigenschaften der Fensteroptik so an die äußere Fensterkontur angepasst sind, dass die Fensteroptik einen maximalen Öffnungswinkel für die Sendestrahlung und/oder Empfangsstrahlung aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung können die optischen Eigenschaften der Fensteroptik durch Materialauswahl und/oder durch Vorgabe einer inneren Fensterkontur angepasst werden.

So kann die Fensteroptik beispielsweise verschiedene Abschnit ^¬ te aufweisen, deren Materialien verschiedene Brechungsindizes aufweisen. Dadurch kann der Strahlungsverlauf zwischen der inneren und äußeren Kontur der Fensteroptik so verändert werden, dass sich ein möglichst großer Öffnungswinkel einstellt und ein möglichst großer Bereich vor dem Fahrzeug abgetastet und überwacht werden kann. So kann die Fensteroptik in vorteilhafter Weise so strukturiert werden, dass erste Abschnitte, wel ^¬ che jeweils aus einem Material mit einem ersten Brechungsindex gefertigt sind, an Randbereichen der Fensteroptik angeordnet sind. Des Weiteren wird mindesten ein zweiter Abschnitt, welcher aus einem Material mit einem zweiten Brechungsindex ge ^¬ fertigt ist, welcher niedriger als der erste Brechungsindex ist, im Wesentlichen im mittleren Bereich der Fensteroptik an- geordnet. Dadurch wird die Sendestrahlung bzw. Empfangsstrahlung am Rand der Fensteroptik stärker gebrochen, so dass sich ein größerer Öffnungswinkel für die Fensteroptik ergibt.

In alternativer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsge- mäßen Messvorrichtung kann die innere Fensterkontur eine Mehrzahl von Strukturlinsenabschnitten aufweisen. Zur gezielten Umlenkung der Sendestrahlung bzw. Empfangsstrahlung können die einzelnen Strukturlinsenabschnitte eine plane Oberfläche mit einer vorgegebenen Breite aufweisen. Um eine gewünschte Umlen- kung der Sendestrahlung und/oder Empfangsstrahlung zu erreichen, sind die planen Oberflächen der einzelnen Strukturlinsenabschnitte unter einem vorgebbaren Winkel zur Sende- und/oder Empfangseinrichtung ausgerichtet. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung verlaufen die Längskanten der planen Oberflächen der einzelnen Strukturlinsenabschnitte im Wesentlichen parallel zueinander. Zudem können die planen Oberflächen der einzelnen Strukturlinsenabschnitte unterschiedlich breit aus ^¬ geführt werden, wobei an den Randbereichen der Fensteroptik Strukturlinsenabschnitte angeordnet sind, deren plane Oberflä- che eine minimale Breite aufweisen, und wobei die Breite der planen Oberflächen der einzelnen Strukturlinsenabschnitte in Richtung Mitte der Fensteroptik zunimmt.

Zusätzlich oder alternativ kann die innere Fensterkontur eine Fresnel-Linsenstruktur aufweisen, um die gezielte Umlenkung der Sendestrahlung bzw. Empfangsstrahlung zu bewirken.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung arbeitet die Sende- und/oder Empfangseinrich- tung im Infrarotfrequenzbereich, wobei die Fensteroptik nur für den Infrarotfrequenzbereich durchlässig ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert. In den

Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

In der Darstellung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbei- spiels einer erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung für ein Fahrzeug.

Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße optische Mess ^¬ vorrichtung für ein Fahrzeug aus Fig. 1.

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungs- gemäßen optischen Messvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Fensteroptik. Fig. 4 eine detailliertere Schnittdarstellung der erfindungs ^¬ gemäßen optischen Messvorrichtung für ein Fahrzeug aus Fig. 3.

Fig. 5 eine Detaildarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Fensteroptik für die erfindungsgemäße optische Messvorrichtung für ein Fahrzeug aus Fig. 3 und 4.

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungs ^¬ gemäßen optischen Messvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Fensteroptik.

Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Fensteroptik.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfassen die dargestell ^¬ ten Ausführungsbeispiele einer optischen Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' für ein Fahrzeug eine als Laserscanner ausgeführte Sensoreinheit mit einem Gehäuse. Im Gehäuse sind ein Sende ^¬ fenster 10.1, durch das beispielsweise gepulstes Laserlicht abgestrahlt wird, und ein Empfangsfenster 10.2 eingebracht, durch das von Objekten in einem Überwachungsbereich reflektiertes Laserlicht empfangen wird. Das Sendefenster 10.1 und das Empfangsfenster 10.2 sind Teil einer Fensteroptik 10, 10 ' , 10 ^{/ y} mit einem definierten Öffnungswinkel ·, welcher den Ab ^¬ strahlbereich der Sendestrahlung 30 bzw. den Empfangsbereich der Empfangsstrahlung 30 bestimmt. Des Weiteren ist eine elektrische Anschlussvorrichtung 3.1 vorgesehen, um die optische Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' mit Energie zu versorgen und eine Kommunikation mit der optischen Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' zu ermöglichen.

Innerhalb des Gehäuses 3 sind verschiedene Komponenten wie beispielsweise eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung 20 so ^¬ wie eine Umlenkspiegelanordnung angeordnet. Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 20 umfasst eine nicht dargestell- te Senderplatine, auf welcher beispielsweise ein als gepulster Laser ausgeführter optischer Sender mit einer Sendeoptik angeordnet ist, eine Empfängerplatine, auf welcher beispielsweise ein nicht dargestellter als Detektor ausgeführter optischer Empfänger angeordnet ist, und eine Empfangsoptik, welche bei ^¬ spielsweise als Parabolspiegel ausgeführt ist. Der optische Sender erzeugt gepulste Laserstrahlen, welche über die Sende ^¬ spiegeleinheit umgelenkt und durch das Sendefenster 10.1 in den zu überwachenden Bereich abgestrahlt werden. Über das Emp- fangsfenster 10.2 werden gepulste Laserstrahlen empfangen, die in Reaktion auf die ausgesendeten gepulsten Laserstrahlen von Objekten bzw. Hindernissen reflektiert werden, welche im Überwachungsbereich angeordnet sind. Die empfangenen Laserstrahlen werden über die Empfangsspiegeleinheit umgelenkt und von der Empfangsoptik zum optischen Empfänger geleitet. Das Ausgangssignal des optischen Empfängers wird dann zur Ermittlung der Laufzeit der Laserstrahlen ausgewertet, um die Entfernung zu einem erkannten Objekt im Überwachungsbereich zu ermitteln. Erfindungsgemäß weist die Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' eine vor ^¬ gegebene äußere Fensterkontur 14 auf, welche an eine äußere Kontur eines Einbauortes angepasst ist, wobei die optischen Eigenschaften der Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' so an die äußere Fensterkontur 14 angepasst sind, dass die Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' einen maximalen Öffnungswinkel · für die Sendestrah ^¬ lung 30 und/oder Empfangsstrahlung 30 aufweist.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung passen die äußere Kontur 14 der Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' so an die äußere Kon- tur des Einbauortes an, dass die optische Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' optimal am vorgesehenen Einbauort im Fahrzeug inte ^¬ griert werden kann. So kann die optische Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' in vorteilhafter Weise am vorderen Teil des Fahrzeugs vor dem Kühler ggf. sogar direkt im Kühlergrill integriert werden. Das bedeutet, dass der Außenbereich 14 der optischen Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' bei optimaler Platzausnutzung an das Design des Kühlergrills angepasst werden kann und trotzdem einen möglichst großen Öffnungswinkel · für die Sendestrahlung 30 und/oder Empfangsstrahlung 30 aufweist.

Die Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' hat die Aufgabe die Lichtstrah- len in der Art zu verteilen, dass ein maximaler Öffnungswinkel • im Bereich von 130° bis 170° bei gleichzeitiger Beachtung der Kontur des Einbauortes realisiert werden kann. Die Funkti ^¬ on der Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' ist nicht die Bündelung der Lichtstrahlen, sondern die richtige Verteilung bzw. Leitung der Lichtstrahlen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' mit der neuen Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' ist, dass sie sich einfach in die Einbauortkontur am Fahrzeug integrieren lässt. Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 20 arbeitet vorzugs ^¬ weise im Infrarotfrequenzbereich bei einer Wellenlänge von 905nm, wobei die Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' nur für den Infrarotfrequenzbereich durchlässig ist, d.h. für das menschliche Auge ist die Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' schwarz. Die Strahlen sollen, um Reflexionsverluste vermeiden zu können, direkt durch die Fensteroptik 10, 10 ' , 10 '' geleitet werden. Dadurch kann man eine größere Reichweite der optischen Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' erreichen. Die Sendeleistung der optischen Messvorrichtung 1, 1 ' , 1 ' ' liegt bei ca. 70W und die Empfangsempfind- lichkeit liegt bei einer Leistung von ca. lOOnW.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 5 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel der Fensteroptik 10 für die optische Mess ^¬ vorrichtung 1 beschrieben.

Wie aus Fig. 3 bis 5 ersichtlich ist, weist das dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Fensteroptik 10 eine vorgegebene äußere Fensterkontur 14 auf, welche an die gewünschte äußere Kontur 5 des Einbauortes angepasst ist. Fig. 3 bis 5 verdeut- liehen den Verlauf der Sendestrahlung bzw. Empfangsstrahlen 30, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Struktur an einer inneren Kontur 12 der Fensteroptik 10 beein- flussbar ist. Zur Anpassung der optischen Eigenschaften der Fensteroptik 10 und zur Erzielung eines maximalen Öffnungswinkels · weist die innere Fensterkontur 12 der Fensteroptik 10 eine vorgegebene Struktur auf, welche eine Mehrzahl von Struk- turlinsenabschnitten 12.1 aufweist. Zur gezielten Umlenkung der Sendestrahlung bzw. Empfangsstrahlung 30 weisen die einzelnen Strukturlinsenabschnitte 12.1 eine plane Oberfläche mit einer vorgegebenen Breite B auf, welche unter einem

vorgebbaren Winkel zur Sende- und/oder Empfangseinrichtung 20 ausgerichtet ist. Die einzelnen Strukturlinsenabschnitte 12.1 sind so angeordnet, dass sich an den seitlichen Rändern der Fensteroptik 10 ein Streifen mit einem großen Brechungsindex ergibt, welcher in Richtung Mitte der Fensteroptik 10 abnimmt. Daher sind die planen Oberflächen der einzelnen Strukturlin- senabschnitte 12.1 unterschiedlich breit ausgeführt, wobei an den Randbereichen der Fensteroptik 10 Strukturlinsenabschnitte 12.1 angeordnet sind, deren plane Oberflächen eine minimale Breite B aufweisen. In Richtung Mitte der Fensteroptik 10 nimmt die Breite B der planen Oberflächen der einzelnen Struk- turlinsenabschnitte 12.1 zu. Zudem verlaufen die Längskanten der planen Oberflächen der einzelnen Strukturlinsenabschnitte 12.1 im Wesentlichen parallel zueinander. In einem mittleren Streifen weist die Fensteroptik 10 dann einen minimalen Wert für den Brechungsindex auf. Dadurch ergeben sich an den Rän- dern flache und im mittleren Bereich steile Auskoppel- bzw. Einkoppelwinkel .

Diese Struktur kann beispielsweise durch eine Mikrolinsen- struktur, unterschiedliche Beschichtung oder ähnliche Maßnah- men realisiert werden, welche die gleiche optische Funktion ausführen .

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird nachfolgend ein zweites Aus ^¬ führungsbeispiel der Fensteroptik 10 ' für die optische Mess- Vorrichtung 1 ' beschrieben. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weist das dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Fensteroptik 10 ' die gleiche vorgege ^¬ bene äußere Fensterkontur 14 wie das erste Ausführungsbeispiel auf, welche an die gewünschte äußere Kontur 5 des Einbauortes angepasst ist. Zur Anpassung der optischen Eigenschaften der Fensteroptik 10 ' und zur Erzielung eines maximalen Öffnungswinkels · weist die dargestellte Fensteroptik 10 ' verschiedene Abschnitte 12.2, 12.3 auf, deren Materialien verschiedene Bre ^¬ chungsindizes aufweisen und die Strahlung zwischen der äußeren Fensterkontur 14 und einer inneren Fensterkontur 12 ' und umgekehrt umlenken. So wird für erste Abschnitte 12.2 ein Material verwendet, welches einen ersten Brechungsindex aufweist, und für zweite Abschnitte 12.3 wird ein Material verwendet, wel ^¬ ches einen zweiten Brechungsindex aufweist, welcher niedriger als der erste Brechungsindex ist.

Wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich ist, ist ein zweiter Abschnitt 12.3 mit dem niedrigeren Brechungsindex im Wesentli ^¬ chen in einem mittleren Streifenbereich der Fensteroptik 10 ' angeordnet. An den zweiten Abschnitt 12.3 schließen sich auf beiden Seiten jeweils erste Abschnitte mit dem höheren Bre ^¬ chungsindex an und bilden jeweils einen seitlichen Randbereich der Fensteroptik 10 ' . Dadurch ergeben sich auch beim zweiten Ausführungsbeispiel an den Rändern flache und im mittleren Be- reich steile Auskoppel- bzw. Einkoppelwinkel.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nachfolgend ein drittes Aus ^¬ führungsbeispiel der Fensteroptik 10 '' für die optische Mess ^¬ vorrichtung 1 ' ' beschrieben.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, weist das dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Fensteroptik 10 '' ebenfalls die glei ^¬ che vorgegebene äußere Fensterkontur 14 wie das erste und zweite Ausführungsbeispiel auf, welche an die gewünschte äuße- re Kontur 5 des Einbauortes angepasst ist. Zur Anpassung der optischen Eigenschaften der Fensteroptik 10 '' und zur Erzielung eines maximalen Öffnungswinkels · weist die innere Fens- terkontur 12 ¹¹ der Fensteroptik 10 analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine vorgegebene Struktur auf, welche zur ge ^¬ zielten Umlenkung der Sendestrahlung bzw. Empfangsstrahlung als Fresnel-Linsenstruktur 12.4 ausgeführt ist. Dadurch erge- ben sich auch beim dritten Ausführungsbeispiel an den Rändern flache und im mittleren Bereich steile Auskoppel- bzw.

Einkoppelwinkel .

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine funktionstechnische Anpassung der op ^¬ tischen Messvorrichtung an das vorgegebene Design am Einbauort. Durch Anbringung von Fresnel-Linsenstrukturen, Mikroopti- ken oder Verwendung von verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices kann die Geometrie der Fenster- optik an die Designfläche am Einbauort angepasst werden.