Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung für eine optische Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich,

- mit wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung zur Umlenkung von Lichtsignalen aus dem Überwachungsbereich auf wenigstens einen Empfänger der Empfangseinrich tung, wobei die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung wenigstens einen Um lenkbereich aufweist, welcher auf die Lichtsignale richtungsändernd wirken kann,

- mit wenigstens einem Empfänger zum empfangen und zum Umwandeln der Lichtsig nale in elektrische Signale,

- und mit wenigstens einer Antriebseinrichtung, mit der der wenigstens eine Umlenkbe reich eingestellt werden kann.

Ferner betrifft die Erfindung eine Lichtsignalumlenkeinrichtung für eine Empfangsein richtung einer optischen Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Über wachungsbereich, wobei die Lichtsignalumlenkeinrichtung wenigstens einen Umlenkbe reich aufweist, welcher auf Lichtsignale aus dem Überwachungsbereich richtungsän dernd wirken kann.

Außerdem betrifft die Erfindung eine optische Messvorrichtung zur Erfassung von Ob jekten in einem Überwachungsbereich, mit

- wenigstens einer Sendeeinrichtung zur Sendung von Lichtsignalen in den Überwa chungsbereich,

- wenigstens einer Empfangseinrichtung, mit der an etwa im Überwachungsbereich vorhandenen Objekten reflektierte Lichtsignale empfangen werden können,

- und mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung, mit der die wenigstens eine Sendeeinrichtung und die wenigstens eine Empfangseinrichtung gesteuert werden können und mit der empfangene Lichtsignale ausgewertet werden können,

- wobei wenigstens eine Empfangseinrichtung aufweist

- wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung zur Umlenkung von Lichtsignalen aus dem Überwachungsbereich auf wenigstens einen Empfänger der Empfangseinrichtung, wobei die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung wenigstens einen Umlenkbe reich aufweist, welcher auf die Lichtsignale richtungsändernd wirken kann,

- wenigstens einen Empfänger zum empfangen und zum Umwandeln der Lichtsignale in elektrische Signale,

- und wenigstens eine Antriebseinrichtung, mit der der wenigstens einen Umlenkbe reich eingestellt werden kann.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Empfangseinrich tung einer optischen Messvorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Überwa chungsbereich, bei dem Lichtsignale aus dem Überwachungsbereich auf wenigstens einen Umlenkbereich wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung gesendet werden, mit dem wenigstens einen Umlenkbereich abhängig von einem Einfall der Lichtsignale eine Richtung der Lichtsignale geändert und die Lichtsignale auf wenigstens einen Empfänger der Empfangseinrichtung gelenkt werden, wobei der wenigstens eine Um lenkbereich mit wenigstens einer Antriebseinrichtung eingestellt wird.

Stand der Technik

Aus der WO 2012/045603 A1 ist eine Umlenkspiegelanordnung für eine optische Mess vorrichtung bekannt. Die optische Messvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer Bo denplatte. Im Gehäuse sind ein Sendefenster, durch das beispielsweise gepulstes La serlicht abgestrahlt wird, und ein Empfangsfenster eingebracht, durch das von Objekten in einem Überwachungsbereich reflektiertes Laserlicht empfangen wird. Innerhalb des Gehäuses sind eine Sendeeinheit, eine Empfängereinheit sowie eine Umlenkspiegela nordnung angeordnet. Die Umlenkspiegelanordnung umfasst eine Sendespiegeleinheit mit zwei Sendeumlenkspiegeln, welche in einer gemeinsamen horizontalen Ebene radi al beabstandet auf einer Trägerplatte angeordnet sind, und eine Empfangsspiegelein heit mit zwei Empfangsumlenkspiegeln, welche radial beabstandet jeweils an einer Sei te eines Trägerkörpers befestigt sind. Die Sendespiegeleinheit und die Empfangsspie geleinheit sind axial beabstandet zueinander auf einer gemeinsamen drehbaren Achse angeordnet. Eine Antriebseinheit, welche die drehbare Achse antreibt, ist im Wesentli chen im Raum zwischen den beiden Sendeumlenkspiegeln angeordnet. Der festste hende optische Sender erzeugt gepulste Laserstrahlen, welche über die drehbewegli che Sendespiegeleinheit umgelenkt und durch das Sendefenster in den zu überwa chenden Bereich abgestrahlt werden. Über das Empfangsfenster werden gepulste La- serstrahlen empfangen, die in Reaktion auf die ausgesendeten gepulsten Laserstrahlen von Objekten beziehungsweise Hindernissen reflektiert werden, welche im Überwa chungsbereich angeordnet sind. Die empfangenen Laserstrahlen werden über die Emp fangsspiegeleinheit umgelenkt und von der feststehenden Empfangsoptik zum festste henden optischen Empfänger geleitet. Das Ausgangssignal des optischen Empfängers wird zur Ermittlung der Laufzeit der Laserstrahlen ausgewertet, um die Entfernung zu einem erkannten Objekt im Überwachungsbereich zu ermitteln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Empfangseinrichtung, eine Lichtsig nalumlenkeinrichtung, eine optische Messvorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen eine Umlenkung der Lichtsignale aus wenigstens einem Überwachungsbereich auf wenigstens einen Empfänger vereinfacht werden kann. Insbesondere soll ein Bauteilaufwand, ein Montageaufwand und/oder ein Justa geaufwand vereinfacht werden und/oder eine Zuverlässigkeit, insbesondere Standzeit, verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich soll eine Vergrößerung des Sichtfelds und/oder eine Verbesserung der Auflösung erreicht werden.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Empfangseinrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist.

Erfindungsgemäß wird wenigstens eine diffraktive Struktur verwendet, um die Lichtsig nale aus dem Überwachungsbereich zu beugen und damit deren Richtung zu ändern und/oder einzustellen. Diffraktive Strukturen können einfach realisiert und gehandhabt werden. Ein Justageaufwand kann im Vergleich zu bekannten Umlenkspiegeln verrin gert werden. Die Anforderungen in Bezug auf die Qualität der Lichtsignale können ent sprechend gesenkt werden. Ferner können diffraktive Strukturen individuell angepasst werden, um die gewünschte richtungsändernde Wirkung auf die Lichtsignale zu errei chen.

Diffraktive Strukturen sind bekanntermaßen Strukturen, an denen Lichtstrahlen, insbe sondere Laserstrahlen, geformt werden können. Dies geschieht als Beugung an opti schen Gittern. Dabei können die diffraktiven Strukturen individuell ausgestaltet werden. Sie können so realisiert werden, dass die Strahlrichtung eines einfallenden Lichtstrahls abhängig von dem Einfallswinkel und/oder einer Einfallstelle auf die diffraktive Struktur mit dieser entsprechend geändert wird. Diffraktive Strukturen können in Transmission und/oder Reflexion betrieben werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens eine diffraktive Struktur sein. Auf diese Weise weist der wenigstens eine Umlenkbereich wenigstens eine diffraktive Struktur auf.

Mit der Erfindung kann eine Empfangseinrichtung für eine optische Messvorrichtung mit einer langlebigen und wartungsfreien Lichtsignalumlenkeinrichtung realisiert werden. Ferner kann die Lichtsignalumlenkeinrichtung einfach und kompakt ausgestaltet sein. So kann eine hohe Flexibilität erreicht werden, ohne ein komplexes optisches Design erforderlich ist. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ein großer Sichtbereich mit einer großen Auflösung erfasst werden kann. So kann beispielsweise ein Bedarf an großen Linsen auf der Sendeseite oder der Empfängerseite reduziert werden.

Mit der wenigstens einen Antriebseinrichtung wird der wenigstens einen Umlenkbereich eingestellt. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Umlenkbereich auf unterschiedli che Teile des Überwachungsbereichs eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann so eine Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens ein Umlenkbereich eingestellt werden. Der Einfall wird durch den Einfallswinkel und die Einfallstelle, in der das Licht signal auf den wenigstens einen Umlenkbereich trifft, charakterisiert. Zur Veränderung des Einfalls kann entweder der Einfallswinkel oder die Einfallstelle oder beides verän dert werden.

Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Umlenkbereich mittels rotieren oder schwenken und/oder oder verschieben eingestellt werden. Der Einfallswinkel kann vor teilhafterweise mittels rotieren oder schwenken des wenigstens einen Umlenkbereichs relativ zu der Strahlrichtung des einfallenden Lichtsignals verändert werden.

Die Einfallstelle kann vorteilhafterweise mittels Verschieben, insbesondere mithilfe einer linearen Verschiebung, des wenigstens einen Umlenkbereichs relativ zur Strahlrichtung des einfallenden Lichtsignals verändert werden. Dabei kann vorteilhafterweise die Ver- Schiebung quer, insbesondere senkrecht, zur Strahlrichtung des einfallenden Lichtsig nals durchgeführt werden.

Der Einfall der Lichtsignale auf wenigstens einen Umlenkbereich kann direkt oder indi rekt erfolgen. Insbesondere kann aus dem Überwachungsbereich kommendes Lichtsig nal indirekt mithilfe wenigstens eines vorgeschalteten optisch wirkenden Elements auf den wenigstens einen Umlenkbereich gelenkt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Lichtsignal mithilfe wenigstens eines in Strahlrichtung betrachtet vorderen Umlenk bereichs auf wenigstens einen hinteren Umlenkbereich gelenkt werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Lichtsignal als Lichtpuls realisiert sein. Ein An fang und ein Ende eines Lichtpulses kann bestimmt, insbesondere gemessen, werden. Auf diese Weise können insbesondere Lichtlaufzeiten bestimmt werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Lichtsignal auch weitere Informationen enthal ten. So kann ein Lichtsignal insbesondere codiert sein. Auf diese Weise kann es einfa cher identifiziert werden und/oder entsprechende Informationen mit sich tragen.

Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung wenigstens eine Sendeeinrich tung aufweisen. Die Empfangseinrichtung und die wenigstens eine Sendeeinrichtung können vorteilhafterweise aneinander angepasst sein. Die wenigstens eine Sendeein richtung kann wenigstens eine Senderlichtquelle zur Aussendung von Lichtsignalen aufweisen. Ferner kann die wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens eine Licht signalumlenkeinrichtung zur Umlenkung der Lichtsignale in wenigstens einen Überwa chungsbereich der Messvorrichtung aufweisen. Die wenigstens eine Lichtsignalumlenk einrichtung der wenigstens einen Sendeeinrichtung kann wenigstens einen Umlenkbe reich aufweisen, welcher auf die Lichtsignale abhängig von einem Einfall der Lichtsigna le richtungsändernd wirken kann. Die wenigstens eine Sendeeinrichtung kann wenigs tens eine Antriebseinrichtung aufweisen, mit der ein Einfall der Lichtsignale auf den we nigstens einen Umlenkbereich eingestellt werden kann.

Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung nach einem Lichtlaufzeitverfah ren, insbesondere einem Lichtimpulslaufzeitverfahren, arbeiten. Nach dem Lichtimpuls laufzeitverfahren arbeitende optische Messvorrichtungen können als Time-of-Flight- (TOF), Light-Detection-and-Ranging-Systeme (LiDAR), Laser-Detection-and-Ranging- Systeme (LaDAR) oder dergleichen ausgestaltet und bezeichnet werden. Dabei wird eine Laufzeit vom Aussenden eines Lichtsignals mit der Sendeeinrichtung und dem Empfang des entsprechenden reflektierten Lichtsignals mit der entsprechenden Emp fangseinrichtung der Messvorrichtung gemessen und daraus eine Entfernung zwischen der Messvorrichtung und dem erkannten Objekt ermittelt.

Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung als scannendes System ausge staltet sein. Dabei kann mit Lichtsignalen ein Überwachungsbereich abgetastet, also abgescannt, werden. Dazu können die Strahlrichtungen der entsprechenden Lichtsigna le über den Überwachungsbereich sozusagen geschwenkt werden. Hierbei kommt we nigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung zum Einsatz.

Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung als laserbasiertes Entfernungs messsystem ausgestaltet sein. Das laserbasierte Entfernungsmesssystem kann als Senderlichtquelle wenigstens einen Laser, insbesondere einen Diodenlaser, aufweisen. Mit dem wenigstens einen Laser können insbesondere gepulste Lasersignale als Licht signale gesendet werden. Mit dem Laser können Lichtsignale in für das menschliche Auge sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzbereichen emittiert werden. Entspre chend kann wenigstens eine Empfangseinrichtung einen für die Frequenz des ausge sendeten Lichtes ausgelegten Detektor, insbesondere eine (Lawinen)fotodiode, ein Di- oden-Array, ein CCD-Array oder dergleichen, aufweisen. Das laserbasierte Entfer nungsmesssystem kann vorteilhafterweise ein Laserscanner sein. Mit einem La serscanner kann ein Überwachungsbereich mit insbesondere gepulsten Lasersignalen abgetastet werden.

Die optische Messvorrichtung kann vorteilhafterweise bei einem Fahrzeug, insbesonde re einem Kraftfahrzeug, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Messvorrich tung bei einem Landfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, einem Last kraftwagen, einem Bus, einem Motorrad oder dergleichen, einem Luftfahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug verwendet werden. Die Messvorrichtung kann auch bei Fahr zeugen eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Messvorrichtung als stationäre Messvorrichtung eingesetzt werden. Mit der Messvorrichtung können stehende oder bewegte Objekte, insbesondere Fahr zeuge, Personen, Tiere, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglö cher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Freiräume, insbesondere Parklücken, oder dergleichen, erfasst werden.

Vorteilhafterweise kann die optische Messvorrichtung Teil eines Fahrerassistenzsys tems und/oder einer Fahrwerksteuerung eines Fahrzeugs sein oder mit diesen verbun den sein. Die mit der optischen Messvorrichtung ermittelten Informationen können zur Steuerung von Funktionskomponenten des Fahrzeugs herangezogen werden. Mit den Funktionskomponenten können insbesondere Fahrfunktionen, insbesondere eine Len kung, ein Bremssystem und/oder ein Motor, und/oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeugs gesteuert werden. So kann bei Erkennung eines Objekts mit der optischen Messvorrichtung das Fahrzeug mit den entsprechenden Funktionskomponenten gelenkt und/oder in seiner Geschwindigkeit geändert, insbesondere gestoppt, werden und/oder wenigstens ein Signal ausgegeben werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine diffraktive Struktur als diffraktives optisches Element ausgestaltet sein. Diffraktive optische Elemente (DoE) können individuell gefertigt und an die entsprechenden Anforderungen angepasst wer den. Mit diffraktiven optischen Elementen kann eine gezielte und individuell vorgebbare Änderung, insbesondere Beugung, der Lichtsignale erreicht werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich für die Lichtsignale durchlässig wirken und/oder wenigstens ein Umlenkbereich kann für die Lichtsignale reflektierend wirken.

Vorteilhafterweise kann die Lichtsignalumlenkeinrichtung entweder Umlenkbereiche aufweisen, welche für die Lichtsignale durchlässig wirken oder Umlenkbereiche aufwei sen, welche für die Lichtsignale reflektierend wirken.

Alternativ kann die Lichtsignalumlenkeinrichtung sowohl wenigstens einen lichtdurch lässigen Umlenkbereich als auch wenigstens einen reflektierenden Umlenkbereich auf weisen. Für Lichtsignale durchlässige Umlenkbereiche haben den Vorteil, dass der wenigstens eine Empfänger auf der dem Überwachungsbereich gegenüberliegenden Seite ange ordnet sein kann. Auf diese Weise gibt es keine Zonen, welche durch den wenigstens einen Empfänger verdeckt werden.

Reflektierende Umlenkbereiche haben den Vorteil, dass sie in den rückwärtigen Raum, in dem sich der wenigstens eine Empfänger befinden kann, strahlen können. So können insbesondere reflektierende Umlenkbereiche eingesetzt werden, wenn der Umlenkbe reich als Teil einer Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Position oder Ein stellung der Lichtumlenkeinrichtung verwendet werden soll. In diesem Fall kann das Lichtsignal mit wenigstens einer diffraktiven Struktur des wenigstens einen Umlenkbe reichs vorteilhafterweise mit entsprechenden Positionsinformationen codiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich in, an und/oder auf wenigstens einem für das Sendelicht durchlässigen Substrat reali siert sein. Mit dem Substrat kann eine mechanische Stabilität erhöht werden. Ferner kann das Substrat als mechanische Halterung dienen. So kann das Substrat insbeson dere auf einer entsprechenden Achse montiert sein, um die es gedreht oder ge schwenkt werden kann. So kann der Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich verändert, insbesondere eingestellt, werden.

Vorteilhafterweise kann das Substrat aus Glas, Kunststoff oder dergleichen sein, auf das das jeweilige diffraktive optische Element durch Beschichtung oder Abtrag, insbe sondere Ätzen oder dergleichen, realisiert werden kann.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Substrat als Dünnschicht realisiert sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich auf der Lichteintrittsseite eines Substrats angeordnet sein und/oder wenigstens ein Um lenkbereich kann auf der Lichtaustrittsseite eines Substrats angeordnet sein. Dabei kann entweder auf der Lichteintrittsseite oder auf der Lichtaustrittsseite wenigstens ein Umlenkbereich vorgesehen sein. Alternativ kann sowohl auf der Lichteintrittsseite als auch auf der Lichtaustrittsseite jeweils wenigstens ein Umlenkbereich vorgesehen sein. Mit Umlenkbereichen auf der Lichteintrittsseite kann die entsprechende Beugung der Lichtsignale vor dem Eintritt in das Substrat erfolgen. Das Licht kann so im Substrat auf unterschiedliche Umlenkbereiche, die sich auf der Lichtaustrittsseite des Substrats be finden, gelenkt werden.

Mit Umlenkbereichen auf der Lichtaustrittsseite können die Lichtsignale unmittelbar zu dem wenigstens einen Empfänger gelenkt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Lichtsignalum lenkeinrichtung wenigstens zwei Umlenkbereiche aufweisen, die bezüglich des Strah lengangs der Lichtsignale hintereinander angeordnet sind. Auf diese Weise können ab hängig von dem Einfall der Lichtsignale auf einen in Strahlrichtung der Lichtsignale vor deren, ersten Umlenkbereich die Lichtsignale mit dem vorderen Umlenkbereich auf ei nen hinteren, zweiten Umlenkbereich gelenkt werden.

Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche schräg hintereinander oder direkt hintereinander oder teilweise überlappend hintereinander angeordnet sein.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein vorderer Umlenkbereich auf einer bezüglich der Strahlrichtung der Lichtsignale vorderen Seite, der Lichteintrittsseite, also der dem Überwachungsbereich zugewandten Seite, eines Substrats angeordnet sein. Wenigs tens ein hinterer Umlenkbereich kann auf der hinteren Seite, der Lichtaustrittsseite, des Substrats angeordnet sein.

Vorteilhafterweise können ein hinterer Umlenkbereich und wenigstens zwei vordere Umlenkbereiche vorgesehen sein. Auf diese Weise können die Lichtsignale von beiden vorderen Umlenkbereiche stets auf den einen hinteren Umlenkbereich gelenkt werden. Die vorderen Umlenkbereiche können unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf die Formung der Lichtsignale aufweisen. Mit dem hinteren Umlenkbereich können die Lichtsignale stets auf den wenigstens einen Empfänger gelenkt werden, wobei es gleich ist, von welchem vorderen Umlenkbereich sie kommen.

Vorteilhafterweise kann eine Vielzahl von diffraktiven Strukturen auf der Lichteintrittssei- te angeordnet sein. So können entsprechend viele unterschiedliche individuelle Beu gungswinkel entlang der Ausdehnung der Umlenkbereiche realisiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine richtungsändernde Eigen schaft wenigstens eines Umlenkbereichs über seine Ausdehnung in wenigstens einer Ausdehnungsrichtung variieren und/oder die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrich tung kann wenigstens zwei Umlenkbereiche mit unterschiedlichen richtungsändernden Eigenschaften aufweisen. Mit einem Umlenkbereich, dessen richtungsändernde Eigen schaften über seine Ausdehnung variiert, kann insbesondere kontinuierlich eine Variati on der Richtungsänderung der Lichtsignale abhängig vom Einfall realisiert werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung we nigstens zwei Umlenkbereiche mit unterschiedlichen richtungsändernden Eigenschaften aufweisen. Auf diese Weise können die wenigstens zwei Umlenkbereiche separat je nach Einfall der Lichtsignale auf diese richtungsändernd wirken.

Vorteilhafterweise können wenigstens zwei Umlenkbereiche lückenlos nebeneinander angeordnet sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens einer Lichtsignalumlenkeinrichtung mit wenigstens einer Antriebseinrichtung bewegbar sein. Auf diese Weise kann mit der wenigstens eine Antriebseinrichtung der Einfall der Lichtsignale auf den wenigstens einen Umlenkbereich eingestellt, insbeson dere verändert, werden.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Antriebseinrichtung einen rotierenden An trieb, einen linearen Antrieb oder einen andersartigen Antrieb realisieren. So können entsprechende Rotations- und/oder Verschiebebewegungen der Lichtsignale relativ zu dem wenigstens ein Umlenkbereich durchgeführt werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Antriebseinrichtung wenigstens einen Motor, insbesondere einen Rotationsmotor, einen Linearmotor, einen linearen Gleichstrommo tor, einen Schwingspulenmotor, einen Schwingspulenantrieb oder dergleichen, oder einen andersartigen Motor oder Aktor aufweisen. Mit elektrischen Motoren kann einfach ein elektrischer Antrieb realisiert werden. Schwingspulenmotoren können darüber hin aus einfach aufgebaut sein. Sie können einfach gesteuert werden. Ferner sind sie ver schleißarm. Außerdem sind Schwingspulenmotoren frei von Bürsten, wodurch die Le bensdauer verlängert und der Wartungsaufwand verringert wird. Ein Schwingspulenmo tor kann ohne Umpolung verwendet werden. So kann die Funktionssicherheit erhöht werden.

Schwingspulenmotoren weisen zwei separate Teile auf. Ein magnetisches Gehäuse und eine Spule. Durch das Anlegen einer Spannung wird der Motor in eine Richtung bewegt. Durch Umkehr der elektrischen Spannung wird der Motor in die entgegenge setzte Richtung bewegt. Die erzeugte Kraft ist proportional zu dem elektrischen Strom durch die Spule. Diese Kraft ist in dem spezifizierten Flubbereich des Schwingspulen motors nahezu konstant.

Vorteilhafterweise kann die Spule des Schwingspulenmotors als Rotor und der Magnet als Stator wirken. Auf diese Weise kann die bewegte Masse verringert werden. Der Ro tor benötigt eine Spannungsversorgung.

Alternativ können der Magnet des Schwingspulenmotors als Rotor und die Spule als Stator realisiert werden. Auf diese Weise kann auf eine Spannungsversorgung für den Rotor verzichtet werden. Die entsprechend größere zu bewegende Masse kann redu ziert werden durch die Verwendung von Seltenerdmagneten.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Antriebseinrichtung direkt mit dem wenigstens einen Umlenkbereich, insbesondere wenigstens einem Substrat, auf dem der wenigs tens eine Umlenkbereich realisiert ist, verbunden sein. Auf diese Weise kann der we nigstens eine Umlenkbereich schneller beschleunigt und abgebremst werden. So kann die erfindungsgemäße Lichtsignalumlenkeinrichtung verglichen mit einem üblichen ro tierenden Spiegel, der mit einem Motor rotierend angetrieben wird, mit höherer Ge schwindigkeit und größerer Lebensdauer betrieben werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Umlenkbereich, insbesondere das Substrat, auf dem der wenigstens eine Umlenkbereich realisiert ist, rotierend oder schwingend ange trieben werden. Vorteilhafterweise kann ein Rotationswinkel der wenigstens einen An- triebseinrichtung begrenzt werden. Auf diese Weise kann die Umlenkung der Lichtsig nale auf den gewünschten Sichtbereich eingestellt werden.

Vorteilhafterweise kann für eine Sendeeinrichtung und eine Empfangseinrichtung der optischen Messvorrichtung dieselbe Antriebseinrichtung verwendet werden. Auf diese Weise kann der Aufwand an Antriebseinrichtungen verringert werden.

Vorteilhafterweise kann die Lichtsignalumlenkeinrichtung der Sendeeinrichtung mit ei ner entsprechenden Lichtsignalumlenkeinrichtung der Empfangseinrichtung mecha nisch gekoppelt sein. Auf diese Weise können die beiden Lichtsignalumlenkeinrichtung gemeinsam angetrieben werden.

Vorteilhafterweise können Lichtsignalumlenkeinrichtung der Sendeeinrichtung wenigs tens einen Umlenkbereich in Form einer diffraktiven Struktur aufweisen.

Vorteilhafterweise kann wenigstens Umlenkbereich der Sendeeinrichtung und wenigs tens ein Umlenkbereich der Empfangseinrichtung auf einem gemeinsamen Substrat realisiert sein. Auf diese Weise können die Umlenkbereiche gemeinsam hergestellt werden. Außerdem können die Umlenkbereiche einfach mithilfe des Substrats und einer entsprechenden Antriebseinrichtung bewegt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Umlenkbereich drehbar und/oder schwenkbar und/oder verschiebbar angeordnet sein. Auf diese Weise kann durch entsprechendes Bewegen des wenigstens einen Umlenkbereichs der we nigstens eine Umlenkbereich eingestellt werden. So können Lichtsignale aus unter schiedlichen Richtungen des Überwachungsbereichs erfasst werden.

Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Umlenkbereich, insbesondere ein Substrat, auf dem der wenigstens eine Umlenkbereich angeordnet ist, wenigstens eine Dreh- und/oder Schwenkachse aufweisen. Auf diese Weise kann der Einfall in einer Raumdi mension geändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Umlenkbe reich, insbesondere ein Substrat, auf dem der wenigstens ein Umlenkbereich angeord net ist, wenigstens zwei Dreh- oder Schwenkachsen aufweisen. Auf diese Weise kann ein entsprechendes Drehen oder Schwenken in zwei Dimensionen erfolgen. Entspre chend kann der Überwachungsbereich in zwei Dimensionen abgetastet werden. Vor teilhafterweise können die wenigstens zwei Dreh- oder Schwenkachsen senkrecht zu einander verlaufen. Auf diese Weise kann eine effiziente zweidimensionale Abtastung realisiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Empfänger we nigstens eine (Lawinen)fotodiode, ein Dioden-Array, ein CCD-Array oder dergleichen, aufweisen. Mit derartigen Empfängern können Lichtsignale, insbesondere Lichtpulse, bevorzugt Lasersignale, empfangen und in elektrische Signale umgewandelt werden. Die elektrischen Signale können mit einer entsprechenden Auswerteeinrichtung ausge wertet werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Senderlichtquelle wenigstens einen Laser auf weisen. Mit einem Laser können gezielt Lichtpulse ausgesendet werden. So kann eine Entfernung eines erfassten Objekts zu der Messvorrichtung mithilfe eines Lichtlaufzeit verfahrens ermittelt werden. Die wenigstens eine Senderlichtquelle kann aus wenigs tens einem Laser bestehen. Alternativ kann wenigstens einen Laser Teil der wenigstens einen Sendlichtquelle sein.

Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Senderlichtquelle wenigstens einen Oberflächenemitter (VCSEL), einen Kantenemitter, einen Faserlaser, einen Diodenlaser oder einen andersartigen Laser, insbesondere Halbleiterlaser, aufweisen. Derartige Senderlichtquellen können einfach und kompakt realisiert werden.

Vorteilhafterweise kann die Empfangseinrichtung mehr als einen Empfänger aufweisen. Auf diese Weise können mehrere Umlenkbereiche gleichzeitig oder zeitversetzt mit ent sprechenden Lichtsignalen angestrahlt werden. So können gleichzeitig mehrere Licht signale aus unterschiedlichen Teilen des Überwachungsbereichs empfangen werden. Eine Bildrate beim Abtasten des Überwachungsbereichs kann so vergrößert werden. Insgesamt kann der Überwachungsbereich so schneller abgetastet werden. Ferner kann durch die Kombination von mehreren Empfängern mit mehreren Umlenkbereichen der Sichtbereich der Messvorrichtung vergrößert werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Empfangseinrichtung we nigstens ein optisches System aufweisen, welches zwischen wenigstens einem Emp fänger und wenigstens einem Umlenkbereich angeordnet ist. Mit dem optischen System können die Lichtsignale entsprechend geformt, insbesondere auf den wenigstens einen Empfänger fokussiert, werden.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein optisches System wenigstens eine optische Lin se aufweisen. Mit einer optischen Linse können die Lichtsignale geformt werden.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Lichtsignalumlenkeinrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens ein Umlenkbereich wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist.

Erfindungsgemäß werden die Lichtsignale mit der wenigstens einen diffraktiven Struktur gebeugt. So kann eine Strahlrichtung der Lichtsignale einfach und genau geändert wer den.

Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der optischen Messvorrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens ein Umlenkbereich der wenigstens einen Empfangs einrichtung wenigstens eine diffraktive Struktur aufweist.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Empfangseinrichtung als erfindungsgemä ße Empfangseinrichtung ausgestaltet sein.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Sendeeinrichtung wenigstens eine Licht signalumlenkeinrichtung aufweisen. Die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Senderseite kann nach dem gleichen oder einem ähnlichen Prinzip wie die we nigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Empfängerseite, insbesondere die erfindungsgemäße Empfangseinrichtung, aufgebaut sein und/oder wirken.

Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Sen derseite wenigstens einen Umlenkbereich mit wenigstens einer diffraktiven Struktur aufweisen. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung, insbesonde re der wenigstens eine Umlenkbereich, aufseiten des Empfängers, mechanisch mit der wenigstens einen Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Senderseite gekoppelt sein. Auf diese Weise können die entsprechenden Umlenkbereiche gemeinsam eingestellt, ins besondere gesteuert, werden.

Alternativ kann die wenigstens eine Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Empfängersei te getrennt von der wenigstens einen Lichtsignalumlenkeinrichtung auf der Senderseite betrieben werden.

Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass die Richtung der Lichtsignale mithilfe wenigstens einer diffraktiven Struktur einge stellt wird.

Erfindungsgemäß wird wenigstens eine diffraktive Struktur eingesetzt, um die Strahl richtung der Lichtsignale einzustellen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens ein Umlenkbe reich bewegt werden, um den wenigstens einen Umlenkbereich einzustellen. Auf diese Weise kann je nach vorgegebener Eigenschaft der wenigstens einen diffraktiven Struk tur eine entsprechende Richtungsänderung der Strahlrichtung des Lichtsignals erreicht werden.

Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Empfangseinrich tung, der erfindungsgemäßen Lichtsignalumlenkeinrichtung, der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteil haften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entspre chend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschrei bung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch

Figur 1 eine Vorderansicht eines Fahrzeugs mit einer optischen Messvorrichtung, welche mit einem Fahrerassistenzsystem verbunden ist;

Figur 2 eine optische Messvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Fahrerassistenzsystem, welche in dem Fahrzeug aus der Figur 1 verwendet werden können;

Figur 3 eine Lichtumlenkeinrichtung einer Sendeeinrichtung der Messvorrichtung aus der Figur 2 in einer Ansicht in Richtung einer Achse, mit der die Licht signalumlenkeinrichtung geschwenkt werden kann;

Figuren 4 und 5

eine Sendeeinrichtung einer optischen Messvorrichtung gemäß einem zwei ten Ausführungsbeispiel, welche zwei Senderlichtquellen aufweist, wobei die Lichtumlenkeinrichtung in zwei unterschiedlichen Schwenkpositionen dargestellt ist;

Figur 6 eine Sendeeinrichtung einer optischen Messvorrichtung gemäß einem drit ten Ausführungsbeispiel, wobei die Senderlichtquelle linear verschiebbar ist;

Figuren 7 bis 9

eine Lichtsignalumlenkeinrichtung einer optischen Messvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in drei unterschiedlichen Schwenkpositi onen.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In der Figur 1 ist ein Fahrzeug 10, beispielsweise ein Personenkraftwagen, in der Vor deransicht gezeigt. Das Fahrzeug 10 verfügt über eine optische Messvorrichtung 12, beispielsweise einen Laserscanner. Die optische Messvorrichtung 12 ist beispielsweise in einer vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet. Ferner verfügt das Fahr zeug 10 über ein Fahrerassistenzsystem 14, mit dem das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden kann. Die optische Messvorrichtung 12 ist funktional mit dem Fahrerassistenzsystem 14 verbunden, so dass Informationen, welche mit der Messvorrichtung 12 erlangt werden können, an das Fahrerassistenzsystem 14 übermit telt werden können. Mit der Messvorrichtung 12 kann ein Überwachungsbereich 16, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 10, auf Ob jekte 18 überwacht werden.

Die Messvorrichtung 12 arbeitet nach einem Lichtlaufzeitverfahren. Hierzu werden Lichtsignale 20, beispielsweise in Form von Laserpulsen, in den Überwachungsbereich 16 gesendet. An einem etwaigen Objekt 18 reflektierte Lichtsignale 22 werden von der Messvorrichtung 12 empfangen. Aus einer Laufzeit zwischen dem Aussenden der Lichtsignale 20 und dem Empfang der reflektierten Lichtsignale 22 wird eine Entfernung des Objekts 18 zu der Messvorrichtung 12 ermittelt. Die Strahlrichtung der Lichtsignale 20 wird während der Messungen über den Überwachungsbereich 16 geschwenkt. Auf diese Weise wird der Überwachungsbereich 16 abgetastet. Aus der Strahlrichtung der Lichtsignale 20, welche an dem Objekt 18 reflektiert werden, wird eine Richtung des Objekts 18 relativ zu der Messvorrichtung 12 ermittelt.

Die Messvorrichtung 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 24, eine Empfangseinrichtung 26 und eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung 28.

Die Sendeeinrichtung 24, welche beispielhaft in der Figur 2 gezeigt ist, umfasst eine Sendelichtquelle 30, ein optisches System in Form einer Sendelinse 32 und eine Sen- der-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34.

Die Empfangseinrichtung 26 umfasst einen optischen Empfänger 36, eine Empfänger linse 38 und eine Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40.

Die Senderlichtquelle 30 weist beispielsweise einen Laser auf. Mit der Sendlichtquelle 30 können gepulste Lasersignale als Lichtsignale 20 erzeugt werden.

Mit der Senderlinse 32 können die Lichtsignale 20 in einer Richtung quer zu ihrer Strahlrichtung aufgeweitet werden. Dies in der Figur 2 durch ein gestricheltes Trapez angedeutet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Lichtsignale mit der Senderlinse 32 in Richtung einer Achse 46, beispielhaft in vertikaler Richtung, aufge weitet.

Die Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 befindet sich im Strahlengang der Sender lichtquelle 30 hinter der Senderlinse 32. Mithilfe der Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 kann die Strahlrichtung der Lichtsignale 20 in einer Ebene geschwenkt werden. Beispielsweise verläuft die Schwenkebene senkrecht zu der Richtung, in der die Lichtsignale 20 mit der Senderlinse 32 aufgeweitet werden, bei spielhaft also horizontal. Auf diese Weise kann der Überwachungsbereich 16 mit nach einander folgenden Lichtsignalen 20 in horizontaler Richtung abgetastet werden.

Mit der Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 14 werden aus dem Überwachungsbe reich 16 reflektierte Lichtsignale 22 auf die Empfängerlinse 38 umgelenkt. Mit der Emp fängerlinse 38 werden die reflektierten Lichtsignale 22 auf den Empfänger 36 abgebil det.

Der Empfänger 36 ist beispielsweise als CCD-Chip, Array, Fotodiode oder andersartiger Detektor zum Empfang der reflektierten Lichtsignale 22 in Form von Laserpulsen aus gestaltet. Mit dem Empfänger 36 werden die empfangenen Lichtsignale 22 in elektroni sche Signale umgewandelt. Die elektronischen Signale werden der Steuer- und Aus werteeinrichtung 28 übermittelt.

Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 werden die Sendeeinrichtung 24 und die Empfangseinrichtung 26 gesteuert. Ferner werden mit der Steuer- und Auswerteeinrich tungen 28 die aus den empfangenen Lichtsignale 22 gewonnenen elektronischen Sig nale ausgewertet. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 wird die Lichtlaufzeit und daraus die Entfernung des Objekts 18, an dem die Lichtsignale 22 reflektiert wur den, ermittelt. Außerdem wird mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 die Rich tung des Objekts 18 ermittelt.

Die Sender-Lichtumlenkeinrichtung 24 umfasst beispielhaft einen Sender- Umlenkbereich 42a in Form einer diffraktiven Struktur. Die diffraktive optische Struktur ist beispielsweise als sogenanntes diffraktives optisches Element realisiert. Der Sender- Umlenkbereich 42a beispielhaft auf einem rechteckigen, flachen Substrat 44 realisiert. Das Substrat 44 ist beispielsweise eine Glasplatte oder Kunststoffplatte, auch als Dünn film, welche für die Lichtsignale 20 durchlässig ist. Der Sender-Umlenkbereich 42a ist auf der Seite des Substrats 44 angeordnet, die der Sendelinse 32 abgewandt ist. Der Sender-Umlenkbereich 42a erstreckt sich als Streifen nahezu über die gesamte Breite des Substrats 44 quer zur Achse 46.

Das Substrat 44 ist auf der Achse 46 befestigt. Die Achse 46 ihrerseits wird mit einem Motor 50 angetrieben, sodass das Substrat 44 und mit diesem der Umlenkbereich 42a um die Achse 46 hin und her geschwenkt wird. Die Schwenkrichtung des Substrats 44 und des damit des Umlenkbereich 42a ist in der Figur 2 durch einen Doppelpfeil 48 an gedeutet.

Der Motor 50 ist beispielsweise eine Schwingspulenmotor. Der Motor 50 ist steuerbar mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 verbunden. Statt eines Schwingspulenmo tors kann allerdings auch eine andersartiger Antriebseinrichtung als Motor 50 vorgese hen sein.

Der Sender-Umlenkbereich 42a befindet sich, wie auch in der Figur 3 gezeigt ist, im Strahlengang der Lichtsignale 20 der Sendeeinrichtung 24. Die Lichtsignale 20 werden abhängig von ihrem Einfall auf den Umlenkbereich 42a gebeugt. Der Einfall ist definiert durch einen Einfallswinkel 52 und eine Einfallstelle 53. Der Einfallswinkel 52 ist der Winkel zwischen einer Einfallstrahlrichtung 54 der Lichtsignale 20 und der Eintrittsfläche des Sender-Umlenkbereichs 42a.

Die diffraktive Struktur des Sender-Umlenkbereichs 42a ist beispielsweise so ausgestal tet, dass ein Beugungswinkel 56 auf der Austrittsseite relativ zur Austrittsfläche des Um lenkbereichs 42a unabhängig von dem Einfallswinkel 52 konstant ist. Ein Ablenkungs winkel 58 zwischen der Einfallstrahlrichtung 54 und der Austrittsstrahlrichtung 57 der umgelenkten Lichtsignale 20 setzt sich zusammen aus dem Einfallswinkel 52 und dem konstanten Beugungswinkel 56. Um den Ablenkungswinkel 58 zu verändern wird der Sender-Umlenkbereich 42 um die Achse 46 geschwenkt, was lediglich zur Veränderung des Einfallswinkel 52 führt. Durch das Schwenken des Sender-Umlenkbereichs 42a wird so die Austrittsstrahlrichtung 57 der Lichtsignale 20 im Überwachungsbereich 16 geschwenkt. Mithilfe des schwenkbaren Sender-Umlenkbereichs 42a kann ein Sichtbe reich 64, welcher den Überwachungsbereich 16 definiert, abgetastet werden. Die Sicht bereichsgrenzen 49 des Sichtbereichs 64 sind in der Figur 3 mit gestrichenen Linien angedeutet.

Die Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 umfasst wie in der Figur 2 gezeigt, ei nen Empfänger-Umlenkbereich 42b. Der Empfänger-Umlenkbereich 42b ist eine diffrak- tive Struktur, beispielsweise ein diffraktives optisches Element.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Empfänger-Umlenkbereich 42b auf demselben Substrat 44 realisiert, auf dem auch der Sender-Umlenkbereich 42a reali siert ist. Der Empfänger-Umlenkbereich 42b ist auf der Seite des Substrats 44 angeord net, welche der Empfängerlinse 38 zugewandt ist. Der Empfänger-Umlenkbereich 42b erstreckt sich nahezu über die gesamte Breite des Substrats 44 quer zur Achse 46. Die Ausdehnung des Empfänger-Umlenkbereich 42b in Richtung der Achse 46 ist größer als die entsprechende Ausdehnung des Sender-Umlenkbereichs 42a.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sende-Lichtumlenkeinrichtung 34 und die Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 mithilfe des gemeinsamen Substrats 44 mechanisch gekoppelt. So können der Sende-Umlenkbereich 42a und der Empfänger- Umlenkbereich 42b gemeinsam mit der Achse 46 geschwenkt werden. Hierfür ist nur ein einziger Motor 50 erforderlich.

Bei einem nicht gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel können der Sender- Umlenkbereich 42a und der Empfänger-Umlenkbereich 42b getrennt voneinander, bei spielsweise auf getrennten Substraten realisiert sein. Die getrennten Substrate können mechanisch, beispielsweise auf einer gemeinsamen Achse, miteinander verbunden sein und gemeinsam angetrieben werden. Der Sender-Umlenkbereich 42a und der Empfänger-Umlenkbereich 42b können auch mechanisch voneinander getrennt sein. In diesem Fall umfasst die Sendeeinrichtung wenigstens einen Sender-Umlenkbereich 42a und eine eigene Antriebseinrichtung. Ebenso umfasst die Empfangseinrichtung wenigstens einen Empfänger-Umlenkbereich 42b und eine eigene Antriebseinrichtung. Der Empfänger-Umlenkbereich 42b ist so ausgestaltet, dass mit ihm reflektierte Licht signale 22, welche aus dem Überwachungsbereich 16 kommen, in jeder Schwenkposi tion des Empfänger-Umlenkbereichs 42b, respektive des Substrats 44, auf die Empfän gerlinse 38 gelenkt werden. Mit der Empfängerlinse 38 werden die umgelenkten reflek tierten Lichtsignale 22 auf dem Empfänger 36 fokussiert.

Die Messvorrichtung 12 weist darüber hinaus eine Positionserfassungseinrichtung 60 auf. Mit der Positionserfassungseinrichtung 60 kann eine Schwenkposition des Sub strats 44 und damit der Sender-Lichtumlenkeinrichtung 34 und der Empfänger- Lichtsignalumlenkeinrichtungen 40 ermittelt werden.

Die Positionserfassungseinrichtung 60 umfasst einen Positionsbereich 62 in Form einer diffraktiven Struktur, beispielsweise einem diffraktiven optischen Element, und einen optischen Positionsdetektor 66.

Der Positionsbereich 62 ist auf der Seite des Substrats 44 angeordnet, welche der Sendlichtquelle 30 zugewandt ist. Der Positionsbereich 62 befindet sich in Richtung der Achse 46 betrachtet beispielhaft zwischen dem Sender-Umlenkbereich 42a und dem Empfänger-Umlenkbereich 42b. Der Positionsbereich 62 erstreckt sich als Streifen bei spielhaft senkrecht zur Achse 46 nahezu über die gesamte Breite des Substrats 44. Der Positionsbereich 62 ist nah genug an dem Sender-Umlenkbereich 42 angeordnet, dass ein Teil des mit der Senderlinse 32 aufgefächerten Lichtsignals 20, wie in der Figur 2 gezeigt, auf dem Positionsbereich 62 fällt.

Die diffraktive Struktur des Positionsbereich 62 ist so ausgestaltet, dass Lichtsignale 20, welche auf dem Positionsbereich 62 treffen, abhängig von dem Einfallswinkel 52 der Lichtsignale 20 auf dem Positionsbereich 62 codiert werden. Die Codierung charakteri siert dabei den jeweiligen Einfallswinkel 52. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Lichtsignale 20 codiert und als Positions-Lichtsignale 68 reflektiert und zu dem Positionsdetektor 66 gesendet.

Der Positionsdetektor 66 ist beispielhaft auf gleicher Höhe neben der Senderlichtquelle 30 angeordnet. Der Positionsdetektor 66 kann beispielsweise als Einzeldetektor, Zei lendetektor oder Flächendetektor ausgestaltet sein. Hierfür kann beispielsweise ein CCD-Chip, eine Fotodiode oder dergleichen verwendet werden.

Die codierten Lichtsignale 68 werden mit dem Positionsdetektor 66 in elektrische Positi onssignale umgewandelt und an die Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 übermittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 wird aus den elektrischen Positionssig nale die Schwenkauslenkung des Positionsbereich 62 und damit die Schwenkauslen- kung des Substrats 44, des Sender-Umlenkbereichs 42a und des Empfänger- Umlenkbereichs 42b ermittelt. So kann mithilfe der Erfassungseinrichtung 60 eine Schwenkposition der Sender-Lichtumlenkeinrichtung 34 und der Empfänger- Lichtsignalumlenkeinrichtung 40 ermittelt werden.

Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Positionsbereich 62 statt zur Reflexion der Lichtsignale zur Transmission ausgestaltet sein. In diesem Fall befindet sich der Positionsdetektor 66 auf der der Senderlichtquelle 30 gegenüberliegenden Sei te des Positionsbereich 62.

Beim Betrieb der Messvorrichtung 12 werden mit der Sendelichtquelle 30 gepulste Lichtsignale 20 durch die Sendelinse 32 auf den Sendeumlenkbereich 42a und den Po sitionsbereich 62 gesendet.

Mit dem Sender-Umlenkbereich 42a werden die Lichtsignale 20 abhängig von der Schwenkstellung des Substrats 44, also abhängig vom Einfallswinkel 52, in den Über wachungsbereich 16 gesendet. Die an dem Objekt 18 reflektierten Lichtsignale 22 wer den mit dem Empfänger-Umlenkbereich 42 auf die Empfängerlinse 38 gelenkt. Mit der Empfängerlinse 38 werden die reflektierten Lichtsignale 22 auf den Empfänger 36 fo kussiert. Mit dem Empfänger 36 werden die reflektierten Lichtsignale 22 in elektrische Signale umgewandelt und an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 28 übermittelt. Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtungen 28 wird die Laufzeit der Lichtsignale 20 und der entsprechenden reflektierten Lichtsignale 22 ermittelt und daraus eine Entfernung des erfassten Objekts 18 zu der Messvorrichtung 12 bestimmt.

Ferner wird mit dem Positionsbereich 62 der auf diesen treffende Anteil der Lichtsignale 20 codiert und als Positions-Lichtsignale 68 zu dem Positionsdetektor 66 gesendet. Aus den Positions-Lichtsignalen 68 wird die Schwenkposition der Sender Lichtsignalum- lenkeinrichtung 34 und der Empfänger-Lichtsignalumlenkeinrichtungen 40 bestimmt. Aus der Schwenkposition wird die Richtung des erfassten Objekts 18 relativ zum Mess vorrichtung 12 ermittelt.

Während der Messung wird mit dem Motor 50 die Achse 46 gedreht und damit das Substrat 44 hin und her geschwenkt. Auf diese Weise erfahren nacheinander ausge sendete gepulste Lichtsignale 20 unterschiedliche Ablenkungen in den Überwachungs bereich 16. So wird der Überwachungsbereich 16 mit den gepulsten Lichtsignale 20 abgescannt.

In den Figuren 4 und 5 ist eine Sendeeinrichtung 24 gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel gezeigt, wobei die Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 in zwei unter schiedlichen Schwenkpositionen dargestellt ist. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiel aus den Figuren 2 und 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die Sendeeinrichtung 24 des zweiten Ausführungsbeispiels zwei Sendelichtquellen 30, nämlich eine in den Figuren 4 und 5 linken Senderlichtquelle 30I und eine rechte Sen derlichtquelle 30r, auf.

Darüber hinaus weist die Sender-Lichtumlenkeinrichtung 34 des zweiten Ausführungs beispiels zwei Sender-Umlenkbereiche 42a, nämlich einen in den Figuren 4 linken Sen- der-Umlenkbereich 42a-l und einen rechten Sender-Umlenkbereich 42a-r, auf. Die bei den Sender-Umlenkbereiche 42a-l und 42a-r sind entsprechend der beiden Sender lichtquellen 30 nebeneinander angeordnet. So strahlt jede der Senderlichtquellen 30 einen der Sender-Umlenkbereiche 42a-l oder 42a-r an.

Die beiden Sender-Umlenkbereiche 42a-l und 42a-r haben unterschiedliche Ablenkei genschaften für Lichtsignale 20, respektive für die Lichtsignale 20I der linken Sender lichtquelle 30I und die Lichtsignale 20r der rechten Senderlichtquelle 30r. Einfallende Lichtsignale 20r werden mit dem rechten Sender-Umlenkbereich 42a-r bezüglich einer Senkrechten auf die Oberfläche der Sender-Umlenkbereichs 42a-r nach rechts abge lenkt. Lichtsignale 20I, die auf den linken Sender-Umlenkbereich 42a-r treffen, werden bezüglich der Senkrechten auf die Oberfläche der Sender-Umlenkbereichs 42a-l nach links abgelenkt. Auf diese Weise wird der Sichtbereich 64 der Messvorrichtung 12 und damit der Überwachungsbereich 16 im Vergleich zu nur einem Sender-Umlenkbereich 42a erweitert.

Durch das Schwenken des Substrats 44 und damit der Sender-Umlenkbereiche 42a-l und 42a-r um die Achse 46 wird die Strahlrichtung der Lichtsignale 20I und 20r der bei den Sendelichtquellen 30I und 30r jeweils über den Überwachungsbereich 40 ge schwenkt. In der Figur 4 ist die Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 in einer maxi malen Schwenkposition nach rechts gezeigt. Figur 5 zeigt die Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 in einer maximalen Schwenkposition nach links.

Die Sendelichtquellen 30I und 30r werden beispielhaft gleichzeitig betrieben. So werden simultan zwei Abschnitte des Überwachungsbereichs 16 gleichzeitig abgetastet. Alter nativ können die Sendelichtquellen 30I und 30r abwechselnd betrieben werden.

In der Figur 6 ist eine Sende-Lichtumlenkeinrichtung 34 gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbei spiel aus den Figuren 2 und 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen verse hen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist beim dritten Ausführungs beispiel das Substrat 44 nicht schwenkbar. Stattdessen ist die Sendelichtquelle 30 mit hilfe eines nicht gezeigten Linearmotors in einer Verschieberichtung 70 parallel zur Oberfläche des Substrats 44 und damit parallel zu einem Sender-Umlenkbereich 42a- var linear verschiebbar.

Der Sender-Umlenkbereich 42a-var ist eine diffraktive Struktur, beispielsweise ein dif- fraktives optisches Element, dessen richtungsändernden Eigenschaften in Bezug auf die Lichtsignale 20 in der Verschieberichtung 70 des Linearmotors variieren. So nimmt beispielsweise der Beugungswinkel 56 zwischen der Strahlrichtung der gebeugten Lichtsignale 20 und der Oberfläche des Sender-Umlenkbereichs 42a-var in der Figur 6 von rechts nach links beispielsweise kontinuierlich zu. Lichtsignale 20, die in der in der Figur 6 rechten Position der Senderlichtquelle 30 in einer rechten Einfallstelle 53r auf den Sender-Umlenkbereich 42a-var treffen, werden nach rechts abgelenkt. In der in der Figur 6 linken Position der Senderlichtquelle 30, welche gestrichelt angedeutet ist, wer den die Lichtsignale 20, die auf eine linke Einfallstelle 53I treffen, nach links abgelenkt. Alternativ kann statt eines einzigen Sender-Umlenkbereichs 42a-var mit variierendem Beugungswinkel 56 auch eine Mehrzahl von einzelnen Sender-Umlenkbereichen 42a mit unterschiedlichen Beugungswinkeln 56 nebeneinander angeordnet sein.

In den Figuren 7 bis 9 ist eine Sende-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Schwenkpositionen gezeigt. Diejeni gen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiel aus den Figuren 2 und 3 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Sende- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 weist bei dem vierten Ausführungsbeispiel im Unter schied zu dem ersten Ausführungsbeispiel auf der der Sendelinse 32 abgewandten Sei te beispielhaft drei Sender-Umlenkbereiche 42a, nämlich einen in den Figuren 7 bis 9 linken Sender-Umlenkbereich 42a-l, einen mittleren Sender-Umlenkbereich 42a-m und einen rechten Sender-Umlenkbereich 42a-r, auf.

Die Sender-Umlenkbereiche 42a haben unterschiedliche richtungsändernde Eigen schaften bezüglich der Lichtsignale 20. Beispielhaft lenkt der in den Figuren 7 bis 9 rechte Sender-Umlenkbereich 42a-r die Lichtsignale 20 mit einem fixen Beugungswin kel a bezogen auf die Oberfläche des Sender-Umlenkbereich 42a-r, wie in der Figur 9 gezeigt, nur gering ab. Der in den Figuren 7 bis 9 mittlere Sender-Umlenkbereich 42a-m lenkt Lichtsignale 20 mit einem fixen Beugungswinkel ß bezogen auf die Oberfläche des Sender-Umlenkbereichs 42a-m, wie in der Figur 8 gezeigt, nach rechts ab. Der in den Figuren 7 bis 9 linke Sender-Umlenkbereich 42a-l lenkt Lichtsignale 20 mit einem fixen Beugungswinkel g bezogen die Oberfläche des Sender-Umlenkbereichs 43a, wie in der Figur 7 gezeigt, nach links ab.

Ferner ist auf der Seite des Substrats 44, die der Senderlichtquelle 30 zugewandt ist, ein weiterer Sender-Umlenkbereich 42a, nämlich ein in Strahlrichtung der Lichtsignale 20 betrachtet vorderer Sender-Umlenkbereich 42a-v, angeordnet. Der vordere Sender- Umlenkbereich 42c ist eine diffraktive Struktur, insbesondere eine diffraktives optisches Element. Der vordere Sender-Umlenkbereich 42a-v befindet sich vor der Achse 46 im Zentrum des Substrats 44. Auf diese Weise wird der vordere Sender-Umlenkbereich 42a-v von Lichtsignalen 20 getroffen, welche auf die Achse 46 gerichtet sind.

Der vordere Sender-Umlenkbereich 42a-v ist so ausgestaltet, dass er abhängig von dem Einfallswinkel 52 der in Einfallstrahlrichtung 54 einfallenden Lichtsignale 20, also abhängig von der Schwenkposition der Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34, die Lichtsignale 20 auf eine der drei hinteren Sender-Umlenkbereiche 42a-l, 42a-m oder 42a-r lenkt.

In der Figur 7 ist die Sende-Lichtumlenkeinrichtung 34 in ihrer maximalen rechten Schwenkposition gezeigt. In dieser Schwenkposition werden die einfallenden Lichtsig nale 20 mit dem vorderen Sender-Umlenkbereich 42a-v nach links auf den linken Sen- der-Umlenkbereich 42a-l gelenkt. Die Lichtsignale 20 werden mit dem linken Sender- Umlenkbereich 42a-l mit dem Beugungswinkel g nach links umgelenkt. Insgesamt wird so die Austrittsstrahlrichtung 57 der Lichtsignale 20 im Bereich des Zentrums des Überwachungsbereichs 16 geschwenkt.

Durch schwenken des Substrats 44 nach links werden die Austrittsstrahlrichtung 57 so lange weiter nach links geschwenkt, bis die mit dem vorderen Sender-Umlenkbereich 42a-v gebeugten einfallenden Lichtsignale 20 den linken Sender-Umlenkbereich 42a-l verlassen und stattdessen auf den mittleren Sender-Umlenkbereich 42a-m treffen.

Mit dem mittleren Sender-Umlenkbereich 42a-m werden die Lichtsignale 20 in der in der Figur 8 gezeigten mittleren Schwenkposition auf die rechte Seite des Überwachungsbe reichs 16 gelenkt.

Durch schwenken des Substrats 44 nach links wird die Austrittsstrahlrichtung 57 so lan ge weiter nach links geschwenkt, bis die mit dem vorderen Sender-Umlenkbereich 42a- v gebeugten einfallenden Lichtsignale 20 den mittleren Sender-Umlenkbereich 42a-m verlassen und stattdessen auf den rechten Sender-Umlenkbereich 42a-r treffen.

Mit dem rechten Sender-Umlenkbereich 42a-r werden die Lichtsignale 20 in den linken Bereich der Überwachungsbereich 16 gelenkt. Beim Weiterschwenken die Sender- Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 nach links tasten die Lichtsignale 20 den linken Be reich des Überwachungsbereichs 16 ab, bis die Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 ihre in der Figur 9 gezeigte linke Schwenkposition erreicht. In der linken Schwenkpo sition werden die Lichtsignale 20 auf die linke Seite des Überwachungsbereichs 16 ge lenkt. Anschließend wird die Schwenkrichtung der Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 umgekehrt, sodass nacheinander mit den mittleren Sender-Umlenkbereich 42a-m und dem linken Sender-Umlenkbereich 42a-l zuerst der rechte Bereich des Überwachungs bereichs 16 und anschließend der mittlere Bereich des Überwachungsbereichs 16 mit den Lichtsignalen 20 abgetastet wird.

Mithilfe der unterschiedlichen Beugungswinkel a, ß, y der drei Sender-Umlenkbereiche 42a, nämlich 42a-l, 42a-m und 42a-r, wird in Kombination mit dem Schwenkwinkel der Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34 um die Achse ein entsprechend größerer Sichtbereich 64 abgeschwenkt als dies mit nur einem Sender-Umlenkbereich 42a aus dem ersten Ausführungsbeispiel möglich ist.

Bei weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können die Merkmale der unter schiedlichen Sender-Lichtsignalumlenkeinrichtung 34, wie sie in den Figuren 2 bis 9 gezeigt sind, zweckmäßig auch für unterschiedliche Empfänger- Lichtsignalumlenkeinrichtungen 40 eingesetzt werden. Insbesondere können Empfän- ger-Umlenkbereiche ähnlich wie die beschriebenen Sender-Umlenkbereiche realisiert sein.