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Title:
LIDAR SENSOR DEVICE AND MEASURING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/017054
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a lidar sensor device (1), comprising a first laser emitter (2a) configured to emit pulsed light of a first wavelength and at least one second laser emitter (2b, 2c) configured to emit pulsed light of at least one second wavelength different from the first, each in the direction of an object (O) located ahead of the laser emitters. The sensor device furthermore comprises a reception unit (3) comprising at least one photodetector (4), and a first bandpass filter (5a) and at least one second optical bandpass filter (5b, 5c), in particular narrowband optical bandpass filter, wherein the first and the at least one second optical bandpass filter are arranged between the object and the at least one photodetector, and wherein the first bandpass filter (5a) is designed to let through essentially light of the first wavelength and the at least one second bandpass filter (5b, 5c) is designed to let through essentially light of the at least one second wavelength. The laser emitters (2a, 2b, 2c) may be used to generate a coded signal pattern with which the sensor device (1) transmits light in the direction of the object in each measurement cycle. The echo signal, in the form of the coded signal pattern, reflected from the object and detected by the reception unit (3) may then be assigned unambiguously to the measurement cycle of the distance measurement and additionally has an improved signal-to-noise ratio. Coding may in this case take place by means of a time-division multiplexing method performed on the transmitted light pulses, a wavelength-division multiplexing method performed on the transmitted light pulses, or a combination of both methods. It is possible to suppress potential crosstalk or interference caused by signals from other sensor devices.

Inventors:
MARIC JOSIP (DE)
MARTIN ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/072382
Publication Date:
February 16, 2023
Filing Date:
August 09, 2022
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
International Classes:
G01S7/481; G01S7/487; G01S17/931
Foreign References:
US10901074B12021-01-26
EP3477338A12019-05-01
EP3982149A12022-04-13
DE102021120807A2021-08-10
Attorney, Agent or Firm:
SJW PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
- 26 -

PATENTANS PRÜCHE

1. LiDAR-Sensorvorrichtung (1) , umfassend: einen ersten Laseremitter (2a) ausgeführt zur Emission von gepulstem Licht einer ersten Wellenlänge (Xi) und wenigstens einem zweiten Laseremitter (2b, 2c) ausgeführt zur Emission von gepulstem Licht wenigstens einer zweiten, zur ersten unterschiedlichen, Wellenlänge (X2, X3) , jeweils in Richtung auf ein vor den Laseremittern (2a, 2b, 2c) befindliches Objekt (O) ; und eine Empfangseinheit (3) umfassend zumindest einen Fotodetektor (4) , sowie ein erstes und wenigstens ein zweites optisches Bandpassfilter (5a, 5b, 5c) , insbesondere schmalbandiges optisches Bandpassfilter, wobei das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter (5a, 5b, 5c) zwischen dem Objekt (O) und dem zumindest einen Fotodetektor (4) angeordnet sind, und wobei das erste Bandpassfilter (5a) dazu ausgebildet ist im Wesentlichen Licht der ersten Wellenlänge (Xi ) und das wenigstens eine zweite Bandpassfilter (5b, 5c) dazu ausgebildet, ist im Wesentlichen Licht der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (X2, X3) passieren zu lassen.

2. LiDAR-Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und die wenigstens eine zweite Wellenlänge (Xi, X2, X3) im Nahinfraroten Bereich liegen, insbesondere mit beispielsweise einer Peakwellenlänge bei 850 nm, 905 nm, 940 oder 980 nm.

3. LiDAR-Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste und der wenigstens eine zweite Laseremitter (2a, 2b, 2c) jeweils durch eine wellenlängenstabilisierte Laserdiode gebildet sind.

4. LiDAR-Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter (5a, 5b, 5c) jeweils durch ein schmalban- diges dielektrisches oder durch ein dichroitisches Filter gebildet sind. LiDAR-Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein erstes optisches Element (6a) , insbesondere eine Linse oder einen MEMS Spiegel, welches zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Laseremitter (2a, 2b, 2c) und dem Objekt (O) angeordnet ist . LiDAR-Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein zweites optisches Element (6b) , insbesondere eine Linse oder einen MEMS Spiegel, welches zwischen dem Objekt (O) und dem zumindest einen Fotodetektor (4) angeordnet ist. LiDAR-Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das zweite optische Element (6b) zwischen dem Objekt (O) und dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter (5a, 5b, 5c) angeordnet ist. LiDAR-Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das zweite optische Element (6b) zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter (5a, 5b, 5c) und dem zumindest einen Fotodetektor (4) angeordnet ist. LiDAR-Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Fotodetektor (4) mit einem pi- xelierten Array aus mehreren Fotodioden gebildet ist. LiDAR-Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Steuerungseinheit, die dazu ausgeführt ist während eines Messzykluses der LiDAR-Sensorvorrichtung den ersten und den wenigstens einen zweite Laseremitter (2a, 2b, 2c) anzusteuern und ein von dem zumindest einen Fotodetektor (4) detektiertes Signal zu verarbeiten . LiDAR-Sensorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung den ersten und den wenigstens einen zweiten Laseremitter (2a, 2b, 2c) entsprechend einem Zeitmultiplexverf ahren anzusteuern. LiDAR-Sensorvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung den ersten und den wenigstens einen zweiten Laseremitter (2a, 2b, 2c) entsprechend einem Wellenlängenmultiplexverf ahren anzusteuern . LiDAR-Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung die Intensität des von dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Laseremitter (2a, 2b, 2c) emittierten Lichts zu variieren. LiDAR-Sensorvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung die erste oder die wenigstens eine zweite Wellenlänge (Xi, X2, X3) auf Basis eines von dem zumindest einen Fotodetektor (4) detektier- ten Referenzsignals als Messwellenlänge auszuwählen. - 29 -

15. Messverfahren zum Bestimmen der Entfernung zwischen einer LiDAR-Sensorvorrichtung (1) und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Objekt (O) , umfassend die Schritte:

Aussenden wenigstens eines ersten Lichtpulses einer ersten Wellenlänge (Xi) und wenigstens eines zweiten Lichtpulses wenigstens einer zweiten, zur ersten unterschiedlichen, Wellenlänge (X2, X3) in Richtung des Objektes (O) ;

Detektieren des von dem Objekt (O) zurückreflektierten Lichts der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (Xi, X2, X3) mittels zumindest einem Fotodetektor (4) , wobei zwischen dem Objekt (O) und dem zumindest einen Fotodetektor (4) ein erstes und wenigstens ein zweites optisches Bandpassfilter (5a, 5b, 5c) , insbesondere schmalbandiges optisches Bandpassfilter, angeordnet sind, und wobei das erste Bandpassfilter (5a) dazu ausgebildet ist im Wesentlichen Licht der ersten Wellenlänge (Xi) und das wenigstens eine zweite Bandpassfilter (5b, 5c) dazu ausgebildet ist im Wesentlichen Licht der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (X2, X3) passieren zu lassen .

16. Messverfahren nach Anspruch 15, weiter umfassend ein Aussenden von mehreren Lichtpulsen der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (Xi, X2, X3) pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung entsprechend einem Zeitmultiplexverf ahren .

17. Messverfahren nach Anspruch 15 oder 16, weiter umfassend ein Aussenden von mehreren Lichtpulsen der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (Xi, X2, X3) pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung entsprechend einem Wellenlängenmultiplexverf ahren .

18. Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, - 30 - weiter umfassend ein Aussenden von mehreren Lichtpulsen der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (Xi, X2, X3) , wobei Lichtpulse der ersten Wellenlänge (Xi) eine andere Intensität als Lichtpulse der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (X2, X3) aufweisen. Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei zumindest ein Lichtpuls der ersten und zumindest ein Lichtpuls der wenigstens einen zweiten Wellenlänge in Serie ausgesendet werden. Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei zumindest ein Lichtpuls der ersten und zumindest ein Lichtpuls der wenigstens einen zweiten Wellenlänge gleichzeitig ausgeendet werden. Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die erste und die wenigstens eine zweite Wellenlänge (Xi, X2, X3) im Nahinfraroten Bereich liegen, insbesondere mit beispielsweise einer Peakwellenlänge bei 850 nm, 905 nm oder 940 nm. Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei während einem Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrich- tung 3 bis 15 Lichtpulse der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (Xi, X2, X3) hintereinander ausgesandt werden. Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, weiter umfassend ein Auswählen der ersten Wellenlänge (Xi) oder der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (X2, X3) als Messwellenlänge zum Bestimmen der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung (1) und dem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Objekt (O) auf Basis eines vom zumindest einen Fotodetektor (4) detektierten Referenzsignals .

Description:
LIDAR- SENSORVORRICHTUNG UND MESSVERFAHREN

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Anmeldung DE 10 2021 120 807 . 6 vom 10 . August 2021 in Anspruch, deren vollständiger Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug auf genommen wird .

Die vorliegende Erfindung betrifft eine LiDAR-Sensorvorrich- tung, sowie ein Messverfahren zum Bestimmen der Entfernung zwischen einer LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt .

Hintergrund

Die LiDAR-Technik (Light Detection and Ranging ) für die Umgebungserfassung ist bekannt und wird insbesondere in der Fahrzeug- und Weltraumtechnik für autonome Systeme eingesetzt . Als Messprinzip dient eine Lauf zeitmessung (Time of Flight , ToF ) , wobei ein Emitter ein optisches Signal zur Ausleuchtung eines Obj ektraums generiert und eine Detektionseinheit das von einem dort befindlichen Obj ekt rückreflektierte Echosignal laufzeitbasiert erfasst . Als Emitter werden häufig Klasse-l-Laser im nahen Infrarot bzw . Infrarot Bereich ( 780 nm - 1 , 6 pm) verwendet , die für das menschliche Auge ungefährlich sind . Die Benutzung eines kontinuierlich emittierenden Lasers für ein LiDAR- System ist zwar möglich, wobei Emitter im Pulsbetrieb meist zur Verringerung eines durch Umgebungslichteffekte bedingten Rauschsignals bevorzugt werden .

Eine steigende Anzahl von Fahrzeugen bzw . autonomen Systemen, beispielsweise im Straßenverkehr , die mit LiDAR-Technik für die Umgebungserfassung ausgestattet sind, kann dazu führen, dass die Systeme Probleme bekommen, zwischen einem an einem Obj ekt reflektierten Echosignal und einem von einem anderen System emittierten Licht zu unterscheiden . Insbesondere für den Fall , dass LiDAR-Systeme Laser verwenden, die Licht derselben Wellenlänge emittieren, kann eine Unterscheidung zwischen einem an einem Obj ekt reflektierten Licht und einem von einem anderen System emittierten Licht nur schwer möglich sein . Das von einem anderen System oder von mehreren anderen Systemen emittierte Licht kann insbesondere zu einer Erhöhung eines gemessenen Rauschsignales und dadurch zu einer erschwerten Interpretation des vom Detektor gemessenen Signals führen . Die richtige Interpretation einer realen Situation ist j edoch entscheidend für das System, um die richtigen Maßnahmen zu ergreifen .

Es besteht daher das Bedürfnis , ein LiDAR-Sensorvorrichtung, insbesondere für autonome Systeme , anzugeben, die zumindest einem der vorgenannten Probleme entgegenwirkt . Des Weiteren besteht das Bedürfnis ein verbessertes Messverfahren zum Bestimmen der Entfernung zwischen einer LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt anzugeben .

Zusammenfassung der Erfindung

Diesem Bedürfnis wird durch die in Anspruch 1 genannte LiDAR- Sensorvorrichtung Rechnung getragen . Anspruch 16 nennt die Merkmale des erfindungsgemäßen Messverfahrens zum Bestimmen der Entfernung zwischen einer LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt . Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche .

Ausgangspunkt der Erfindung ist eine LiDAR-Sensorvorrichtung . Diese umfasst ein Beleuchtungssystem zur Abgabe einer gepulsten Ausleuchtungsstrahlung in einen Obj ektraum und eine Detektions- bzw . Empfangseinheit mit einem Bildsensor, insbesondere Fotodetektor, zur Erfassung der aus dem Obj ektraum rückreflektierten Strahlung .

Zur Lösung der Aufgabe haben die Erfinder erkannt , dass eine mögliche Lösung darin besteht , die von dem Beleuchtungssystem emittierte Ausleuchtungsstrahlung so zu kodieren, dass ein an einem Obj ekt reflektiertes Echosignal eindeutig identifiziert werden kann, und/oder aus mehreren verschiedenen von dem Beleuchtungssystem emittierten Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen genau die Wellenlänge als Messwellenlänge auszuwählen, die das beste Signal-Rausch-Verhältnis aufweist .

Die LiDAR-Sensorvorrichtung weist dazu neben einem ersten Emitter wenigstens einen zweiten Emitter, bevorzugt j eweils ein NIR- oder IR-Laser (Nahinfrarot oder Infrarot ) , auf , wobei der erste Emitter zur Emission von gepulstem Licht einer ersten Wellenlänge und der wenigstens eine zweite Emitter zur Emission von gepulstem Licht wenigstens einer zweiten, zur ersten unterschiedlichen, Wellenlänge j eweils in Richtung auf ein vor den Laseremittern befindliches Obj ekt ausgebildet ist . Die Empfangseinheit der LiDAR-Sensorvorrichtung weist zudem neben zumindest einem Fotodetektor ein erstes und wenigstens ein zweites optisches Bandpassfilter, insbesondere schmalbandiges optisches Bandpassfilter, auf , wobei das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter zwischen dem Obj ekt und dem zumindest einen Fotodetektor angeordnet sind . Das erste Bandpassfilter ist dazu ausgebildet im Wesentlichen Licht der ersten Wellenlänge und das wenigstens eine zweite Bandpassfilter im Wesentlichen Licht der wenigstens einen zweiten Wellenlänge passieren zu lassen .

Im Wesentlichen Licht der ersten Wellenlänge und im Wesentlichen Licht der wenigstens einen zweiten Wellenlänge passieren zu lassen, soll dabei dahingehend verstanden werden, dass die optischen Bandpassfilter j eweils dazu ausgebildet sind, im Wesentlichen nur Signale eines Wellenlängenbandes bzw . Durchlassbereiches passieren zu lassen . Wellenlängenbereiche unterhalb und oberhalb des Durchlassbereiches werden hingegen gesperrt oder zumindest deutlich abgeschwächt . Die optischen Bandpassfilter sind dabei insbesondere derart ausgebildet , dass das Wellenlängenband, dass sie passieren lassen im Wesentlichen mit dem von einem der Emitter emittierten Licht einer bestimmten Wellenläge , insbesondere mit einem von einem der Emitter emittierten Licht mit einer bestimmten Peakwellenlänge , korreliert . Das Wellenlängenband kann dabei beispielsweise j eweils nur geringfügig von einer von den Emittern emittierten Wellenläge bzw . Peakwellenlänge abweichen . Beispielsweise kann das Wellenlängenband j eweils nur höchstens ±10 nm und besonders bevorzugt höchstens ±5 nm von einer von den Emittern emittierten Wellenläge bzw . Peakwellenlänge abweichen .

In einigen Ausführungsformen liegt die erste und die wenigstens eine zweite Wellenlänge im Nahinfraroten Bereich . Beispielsweise weisen die erste und die wenigstens eine zweite Wellenlänge j eweils eine Peakwellenlänge nahe oder genau bei 850 nm, 905 nm, 940 nm oder 980 nm auf . Insbesondere kann sich die Peakwellenlänge der ersten Wellenlänge somit um mindestens 36 nm oder mindestens 26 nm von der Peakwellenlänge der zweiten Wellenlänge unterscheiden .

Der erste und der wenigstens eine zweite Emitter können beispielsweise j eweils durch eine Laserdiode gebildet sein, die dazu ausgebildet ist , Licht im Nahinfraroten Bereich zu emittieren . Insbesondere können die Emitter dazu ausgebildet sein, Laserlicht mit einer angegebenen Peakwellenlänge im Nahinfraroten Bereich zu emittieren . Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Fertigungsverteilung kann eine tatsächlich von den Emittern emittierte Peakwellenlänge sich von einer angegebenen Peakwellenlänge beispielsweise um bis zu ± 7 nm unterscheiden . Der von den Emittern emittierte Wellenlängenbereich kann beispielsweise eine Halbwertsbreite ( englisch : Full Width at Half Maximum, FWHM) von 12 nm ( ± 6 nm) aufweisen .

Die optischen Bandpassfilter sollten entsprechend j eweils dazu ausgebildet sein, im Wesentlichen nur Signale eines Wellenlängenbandes bzw . Durchlassbereiches passieren zu lassen, die im Rahmen der angegebenen Toleranzen bzw . des angegebenen Wellenlängenbereichs liegen . Für eine von einem Emitter angegebene Peakwellenlänge von 905 nm würde sich im konkreten Fall entsprechend der genannten Beispiele ergeben, dass ein entsprechend zugehöriges Bandpassfilter einen Durchlassbereich von 905 nm - 7 nm - 6 nm = 892 nm bis 905 nm + 7 nm + 6 nm = 918 nm, also mit einer Breite von 26 nm, aufweisen sollte .

Zusätzlich dazu kommt j edoch hinzu, dass standartmäßige Emitter bzw . Laserdioden über einen langen operativen Zeitraum oder einen großen Temperaturbereich, in dem die Emitter betrieben werden, eine Verschiebung in der von dem Emitter emittierten Peakwellenlänge erfahren können . Im konkreten Fall kann sich die Peakwellenlänge in einem Temperaturbereich von -40 ° C bis 125 ° C beispielsweise um ± 20 nm im Vergleich zu einem Betrieb des Emitters bei Raumtemperatur verschieben . Damit würde sich für die oben aufgestellte exemplarische Rechnung ergeben, dass für eine von einem Emitter angegebene Peakwellenlänge von 905 nm ein entsprechend zugehöriges Bandpassfilter einen Durchlassbereich von 905 nm - 7 nm - 6 nm -20 nm = 872 nm bis 905 nm + 7 nm + 6 nm = 988 nm, also mit einer Breite von 66 nm, aufweisen müsste .

Da ein solcher optischer Durchlassbereich relativ breit ist , und zu unerwünschten detektierten Signalen und somit zu einer Verfälschung des Ergebnisses führen kann, kann es gewünscht sein, dass auch die optischen Bandpassfilter derart ausgebildet sind, dass sie ein vergleichbares Verhalten ( T-shif t-Verhalten) wie die Emitter über einen langen operativen Zeitraum oder einen großen Temperaturbereich, in dem die LiDAR-Sensorvorrichtung betrieben wird, aufweisen . D . h . die Bandpassfilter erfahren mit einer Veränderung des Temperaturbereichs , in dem die LiDAR- Sensorvorrichtung betrieben wird, eine Verschiebung des Durchlassbereichs in einer vergleichbaren Weise wie sich die Peakwellenlänge der Emitter im selben Temperaturbereich verschiebt . Dadurch kann der Durchlassbereich der Bandpassfilter wiederum reduziert werden . Im Fall des konkreten exemplarisch vorgerechneten Beispiels könnte der Durchlassbereich der Bandpassfilter somit wieder auf 26 nm reduziert werden .

Alternativ oder in Kombination dazu, können der erste und der wenigstens eine zweite Laseremitter j eweils durch eine wellenlängenstabilisierte Laserdiode gebildet sein . Eine wellenlängenstabilisierte Laserdiode zeichnet sich insbesondere dadurch aus , schmalbandige und wellenlängenstabilisierte Emissionen sowohl über einen langen Zeitraum als auch über einen großen Temperaturbereich bereitzustellen . Beispielsweise sind der erste und der wenigstens eine zweite Laseremitter j eweils ausgebildet Licht in einem schmalbandigen Wellenlängenbereich zu emittieren . Der schmalbandige Wellenlängenbereich kann dabei beispielsweise eine Halbwertsbreite ( englisch : Full Width at Half Maximum, FWHM) von höchstens 12 nm, oder höchstens 5 nm aufweisen . Insbesondere können der erste und der wenigstens eine zweite Laseremitter beispielsweise j eweils ausgebildet sein, Licht in einem entsprechend schmalen Wellenlängenbereich sowohl über die Zeit als auch über einen großen Temperaturbereich bereitzustellen . Im Vergleich zu standartmäßigen Laserdioden kann sich die Peakwellenlänge einer wellenlängenstabilisierten Laserdiode in einem Temperaturbereich von -40 ° C bis 125 ° C beispielsweise um lediglich ± 5 nm im Vergleich zu einem Betrieb der wellenlängenstabilisierten Laserdiode bei Raumtemperatur verschieben .

Für eine von einer wellenlängenstabilisierten Laserdiode angegebene Peakwellenlänge von 905 nm würde sich im konkreten Fall entsprechend dem oben vorgerechneten Beispiel ergeben, dass ein entsprechend zugehöriges Bandpassfilter einen Durchlassbereich von 905 nm - 7 nm - 6 nm -5 nm = 887 nm bis 905 nm + 7 nm + 6 nm +5 nm = 923 nm, also eine Breite von 36 nm, aufweisen sollte . In Kombination mit einem optischen Bandpassfilter , das derart ausgebildet ist , dass es ein vergleichbares Verhalten ( T-shift- Verhalten ) wie die Laserdiode über einen langen operativen Zeitraum oder einen großen Temperaturbereich, in dem die LiDAR- Sensorvorrichtung betrieben wird, aufweist , könnte dieser Durchlassbereich wiederum auf 26 nm reduziert werden .

In einigen Ausführungsformen sind das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter derart ausgebildet , dass das Wellenlängenband, dass sie passieren lassen j eweils mit einem Wellenlängenbereich des von den Laseremittern emittierten Lichts korreliert .

In einigen Ausführungsformen umfasst die LiDAR-Sensorvorrich- tung zusätzlich eine Steuerungseinheit , die dazu ausgeführt ist während eines Mess zykluses der LiDAR-Sensorvorrichtung den ersten und den wenigstens einen zweite Laseremitter anzusteuern und ein von dem zumindest einen Fotodetektor detektiertes Signal zu verarbeiten .

Ein Messzyklus kann dabei durch die Zeit definiert werden innerhalb der die LiDAR-Sensorvorrichtung zur Bestimmung der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt eine definierte Anzahl an Lichtpulsen in Richtung des Obj ektes aussendet und die an dem Obj ekt reflektierten Lichtpulse detektiert . Beispielsweise kann ein Mess zyklus das Aussenden von 1 bis 15 Lichtpulsen der ersten und/oder der wenigstens einen zweiten Wellenlänge , sowie das Detektieren der an dem Obj ekt reflektierten Lichtpulse umfassen .

Ein Messzyklus kann beispielsweise ein Emissionsfenster und ein Detektionsfenster aufweisen . Während des Emissionsfensters wird eine definierte Anzahl an Lichtpulsen in Richtung des Obj ektes ausgesendet , wohingegen während des Detektionsfensters die an dem Obj ekt reflektierten Lichtpulse von dem wenigstens einen Fotodetektor detektiert werden . Das Emissionsfenster und das Detektionsfenster sind in bevorzugter Weise gleich lang . Eine mögliche Lösung zur Kodierung des von dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Emitter emittierten Lichts besteht beispielsweise darin, dass pro Mess zyklus der LiDAR-Sensorvor- richtung die Steuerungseinheit den ersten und den wenigstens einen zweiten Laseremitter entsprechend einem Zeitmultiplexver- fahren ansteuert . Die Steuerungseinheit steuert somit während eines Emissionsfensters pro Messzyklus den ersten und den wenigstens einen zweiten Emitter in einer vorgegebenen Reihenfolge derart an, dass diese während des Emissionsfensters eine bestimmte Anzahl von Lichtpulsen in der vorgegebenen Reihenfolge emittieren .

Beispielsweise können während einem Emissionsfenster fünf Lichtpulse der ersten ( Xi ) und/oder der wenigstens einen zweiten Wellenlänge ( X2 ) ausgesendet werden . Eine Reihenfolge der ausgesendeten Lichtpulse kann beispielsweise sein :

Xl Xl X2 Xl X2

Xl X2 X2 X2 Xl

X2 Xi , X2 , Xi , Xi;

X2 , X2 , Xl , Xl , X

Während eines Emissionsfensters können j edoch auch mehr oder weniger Lichtpulse ausgesendet werden und es ist auch möglich, dass die Frequenz der ausgesendeten Lichtpulse , also die Zeit zwischen den ausgesendeten Lichtpulsen variiert .

Bei Kenntnis des Emissionsfensters , in dem der oder die Emitter Lichtpulse ausgesendet haben, erwartet der wenigstens eine Fotodetektor während des Detektionsfensters die reflektierten Lichtpulse in der entsprechenden Reihenfolge , wodurch ein mögliches Übersprechen der Sensorvorrichtung unterdrückt wird und ein Signal-Rausch-Verhältnis des detektierten Signals verbessert wird . Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Kodierung des von dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Emitter emittierten Lichts besteht darin, dass pro Messzyklus der LiDAR- Sensorvorrichtung die Steuerungseinheit den ersten und den wenigstens einen zweiten Laseremitter entsprechend einem Wellen- längenmultiplexverf ahren ansteuert . Die Steuerungseinheit steuert somit während eines Emissionsfensters pro Mess zyklus den ersten und den wenigstens einen zweiten Emitter in einer j eweils vorgegebenen Reihenfolge parallel derart an, sodass diese während des Emissionsfensters j eweils eine bestimmte Anzahl von Lichtpulsen in der j eweils vorgegebenen Reihenfolge emittieren .

Beispielsweise können während einem Emissionsfenster Lichtpulse der ersten ( Xi ) Wellenlänge und gleichzeitig Lichtpulse der wenigstens einen zweiten Wellenlänge ( X2 ) ausgesendet werden . Die Frequenz der ausgesendeten Lichtpulse , also die Zeit zwischen den ausgesendeten Lichtpulsen kann dabei sowohl zwischen den Lichtpulsen innerhalb einer Wellenlänge als auch zwischen den verschiedenen Wellenlängen variieren . Eine Reihenfolge der ausgesendeten Lichtpulse kann beispielsweise sein :

Xl & X2 , XI , XI & X2 , XI , XI & X2 r

XI , X2 , Xl & X2 , X2 , Xl & X2 r X2 , Xi , Xi & X2 , Xi & X2 , Xi ; X2 , X2 , Xl & X2 , X2 , X2 r

Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Kodierung des von dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Emitter emittierten Lichts besteht darin, dass pro Messzyklus der LiDAR- Sensorvorrichtung die Steuerungseinheit die Intensität des von dem ersten und/oder dem wenigstens einen zweiten Laseremitter emittierten Lichts variiert . Die Steuerungseinheit steuert somit während eines Emissionsfensters pro Messzyklus den ersten und/oder den wenigstens einen zweiten Emitter derart an, dass während des Emissionsfensters der erste Emitter Lichtpulse mit einer anderen Intensität als der wenigstens eine zweite Emitter emittiert .

In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet , pro Mess zyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung die erste oder die wenigstens eine zweite Wellenlänge auf Basis eines von dem zumindest einen Fotodetektor detektierten Referenzsignals als Messwellenlänge auszuwählen . Mit anderen Worten gesagt , kann die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet sein, pro Messzyklus eine Referenzmessung durchzuführen, um zu überprüfen, ob die erste oder die wenigstens eine zweite Wellenlänge für die Messung der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis aufweist . Anhand dieser Referenzmessung kann dann ermittelt werden, ob die erste oder die mindestens einen zweiten Wellenlängen sich besser für die Messung der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt eignet . Die bessere Wellenlänge kann dann von der Steuerungseinheit als Messwellenlänge ausgewählt werden . Sobald die Sensorvorrichtung ein mögliches Übersprechen / Stören eines der eigenen emittierten Signale erkennt kann entsprechend eine andere Wellenlänge zur Messung der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt ausgewählt werden .

In einigen Ausführungsformen sind das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter j eweils durch ein schmal- bandiges dielektrisches oder durch ein dichroitisches Filter , insbesondere schmalbandiges dichroitisches Filter, gebildet . Dielektrische Filter, auch genannt Interferenzfilter sind optische Bauelemente , die den Effekt der Interferenz nutzen, um Licht frequenzabhängig zu filtern . Ein solcher Filter hat für Licht unterschiedlicher Wellenlängen, unterschiedlichen Einfallswinkel und teilweise unterschiedlicher Polarisation einen verschiedenen Reflexions- und Transmissionsgrad . Bei den dichroitischen Filtern handelt es sich um Filter für die Farbtrennung, die ebenfalls auf dielektrischen Interferenzen basieren . Es sind farbige Filter, die Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren und Licht anderer Wellenlängen durchlassen . Durch überlagern mehrere solcher Filter kann so gezielt ein Filter erzeugt werden, der lediglich Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlässt .

In einigen Ausführungsformen umfasst die LiDAR-Sensorvorrich- tung zusätzlich ein erstes optisches Element , insbesondere eine Linse und/oder einen MEMS Spiegel , welches zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Laseremitter und dem Obj ekt angeordnet ist . Das erste optische Element kann insbesondere dazu ausgebildet sein, das von den Laseremittern emittierte Licht zu formen und/oder in Richtung des vor den Laseremittern befindlichen Obj ektes zu lenken . Beispielsweise kann das optische Element eine Linse umfassen, die dazu ausgebildet ist das von den Laseremittern emittierte Licht zu formen und auf ein Strahlumlenkungselement , wie beispielsweise einen MEMS Spiegel , oder einen mechanischen Spiegel , zu kollimieren . Das optische Element kann j edoch auch sog . OPA' s ( optical phase array ' s ) umfassen, die eine Strahllenkung des von den Laseremittern emittierten Lichts vornehmen .

In einigen Ausführungsformen umfasst die LiDAR-Sensorvorrich- tung zusätzlich ein zweites optisches Element , insbesondere eine Linse und/oder einen MEMS Spiegel , welches zwischen dem Obj ekt und dem zumindest einen Fotodetektor angeordnet ist . Für den Fall , dass das zweite optische Element einen MEMS Spiegel umfasst kann es sich insbesondere um denselben MEMS Spiegel handeln, der auch das erste optische Element bildet oder Teil dessen ist . Das zweite optische Element kann beispielsweise zwischen dem Obj ekt und dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter angeordnet sein, oder das zweite optische Element kann zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter und dem zumindest einen Fotodetektor angeordnet sein . In ersterem Fall ist das zweite optische Element dazu ausgebildet , das von dem Obj ekt reflektierte Licht auf das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter zu lenken, derart , dass das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter vollends mit dem von dem Obj ekt reflektierten Licht ausgeleuchtet werden . In zweiterem Fall hingegen ist das zweite optische Element dazu ausgebildet , das von dem Obj ekt reflektierte und durch das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter hindurchgetretene Licht auf den wenigstens einen Fotodetektor zu lenken, derart , dass der wenigstens eine Fotodetektor vollends mit dem von dem Obj ekt reflektierten und durch das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter hindurchgetretene Licht ausgeleuchtet wird . Es ist auch denkbar , dass die LiDAR-Sensorvorrichtung zwei zweite optische Elemente aufweist , wobei ein zweites optisches Element zwischen dem Obj ekt und dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter angeordnet sein kann und das zweite optische Element zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter und dem zumindest einen Fotodetektor angeordnet sein kann .

In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine Fotodetektor mit einem pixelierten Array aus mehreren Fotodioden gebildet . Beispielsweise kann das zweite optische Element zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter und dem pixelierten Array angeordnet sein und dazu ausgebildet sein das von dem Obj ekt reflektierte und durch das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter hindurchgetretene Licht auf den pixelierten Array zu lenken, derart , dass der pixelierten Array vollends mit dem von dem Obj ekt reflektierten und durch das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter hindurchgetretene Licht ausgeleuchtet wird . In einigen Ausführungsformen kann der pixelierte Array einen ersten Bereich mit einer ersten Teilmenge der Fotodioden aufweisen, der dazu vorgesehen ist Licht der ersten Wellenlänge , welches durch das erste optische Filter hindurchgetreten ist zu detektieren und der pixelierte Array kann wenigstens einen zweiten Bereich mit wenigstens einer zweiten Teilmenge der Fotodioden aufweisen, der dazu vorgesehen ist Licht der wenigstens einen zweiten Wellenlänge , welches durch das wenigstens eine zweite optische Filter hindurchgetreten ist zu detektieren .

Es ist j edoch auch möglich, dass die LiDAR-Sensorvorrichtung einen ersten Fotodetektor und zumindest einen zweiten Fotodetektor aufweist , die j eweils mit einem pixelierten Array aus mehreren Fotodioden gebildet sind . Der erste Fotodetektor kann beispielsweise dazu vorgesehen sein Licht der ersten Wellenlänge , welches durch das erste optische Filter hindurchgetreten ist zu detektieren und der wenigstens eine zweite Fotodetektor kann beispielsweise dazu vorgesehen sein Licht der wenigstens einen zweiten Wellenlänge , welches durch das wenigstens eine zweite optische Filter hindurchgetreten ist zu detektieren .

Das zweite optische Element oder mehrere zweite optische Elemente können zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten optischen Bandpassfilter und dem pixelierten Array oder dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Fotodetektor angeordnet sein und dazu ausgebildet sein, das von dem Obj ekt reflektierte und durch das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter hindurchgetretene Licht unterschiedlicher Wellenlängen j eweils auf unterschiedliche Bereiche des pixelierten Arrays oder j eweils auf unterschiedliche Fotodetektoren zu lenken, derart , dass die unterschiedlichen Bereiche des pixelierten Arrays oder die unterschiedliche Fotodetektoren j eweils vollends mit dem durch das erste und das wenigstens eine zweite optische Bandpassfilter hindurchgetretene Licht unterschiedlicher Wellenlängen ausgeleuchtet werden . Das erfindungsgemäße Messverfahren zum Bestimmen der Entfernung zwischen einer LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt , umfasst die Schritte :

Aussenden wenigstens eines ersten Lichtpulses einer ersten Wellenlänge und wenigstens eines zweiten Lichtpulses wenigstens einer zweiten, zur ersten unterschiedlichen Wellenlänge in Richtung des Obj ektes ;

Detektieren des von dem Obj ekt zurückreflektierten Lichts der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge mittels zumindest einem Fotodetektor , wobei zwischen dem Obj ekt und dem zumindest einen Fotodetektor ein erstes und wenigstens ein zweites optisches Bandpassfilter, insbesondere schmalbandiges optisches Bandpassfilter, angeordnet sind, und wobei das erste Bandpassfilter dazu ausgebildet ist im Wesentlichen Licht der ersten Wellenlänge und das wenigstens eine zweite Bandpassfilter dazu ausgebildet ist im Wesentlichen Licht der wenigstens einen zweiten Wellenlänge passieren zu lassen .

In einigen Ausführungsformen umfasst das Messverfahren pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung ein Aussenden von mehreren Lichtpulsen der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge entsprechend einem Zeitmultiplexverf ahren . Pro Messzyklus können entsprechend in einer vorgegebenen Reihenfolge Lichtpulse der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge emittiert werden, wobei die Reihenfolge , die Anzahl , und die Frequenz der ausgesendeten Lichtpulse pro Mess zyklus variieren kann .

Beispielsweise können pro Mess zyklus fünf Lichtpulse der ersten (Xi ) und/oder der wenigstens einen zweiten Wellenlänge ( X2 ) ausgesendet werden . Eine Reihenfolge der ausgesendeten Lichtpulse kann beispielsweise sein :

Xi , Xi , X2 , Xi , X2 ;

Xi , X2 , X2 , X2 , Xi ;

X2 , Xi , X2 , Xi , Xi

In einigen Ausführungsformen umfasst das Messverfahren pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung ein Aussenden von mehreren Lichtpulsen der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge entsprechend einem Wellenlängenmultiplexverf ahren . Pro Messzyklus können entsprechend in einer j eweils vorgegebenen Reihenfolge Lichtpulse der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge gleichzeitig bzw . parallel emittiert werden .

Beispielsweise können pro Mess zyklus Lichtpulse der ersten ( Xi ) Wellenlänge und gleichzeitig Lichtpulse der wenigstens einen zweiten Wellenlänge ( X2 ) ausgesendet werden . Die Frequenz der ausgesendeten Lichtpulse , also die Zeit zwischen den ausgesendeten Lichtpulsen kann dabei sowohl zwischen den Lichtpulsen innerhalb einer Wellenlänge als auch zwischen den verschiedenen Wellenlängen variieren . Eine Reihenfolge der ausgesendeten Lichtpulse kann beispielsweise sein :

XI & X2 , XI , XI & X2 , XI , XI & X2 r

XI , X2 , XI & X2 , X2 , XI & X2 r

X2 , XI , XI & X2 , XI & X2 , XI r

X2 , X2 , XI & X2 , X2 , X2 r

In einigen Ausführungsformen umfasst das Messverfahren pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung ein Aussenden von mehreren Lichtpulsen der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge , wobei Lichtpulse der ersten Wellenlänge eine andere Intensität als Lichtpulse der zweiten Wellenlänge aufweisen .

Durch ein Aussenden von Lichtpulsen entsprechend einem Zeitmul- tiplexverf ahren und/oder entsprechend einem Wellenlängenmulti- plexverf ahren und/oder durch ein Aussenden von Lichtpulsen unterschiedlicher Intensität ist es möglich das von der Sensorvorrichtung in Richtung des Obj ektes emittierte Licht so zu kodieren, dass ein an einem Obj ekt reflektiertes und von dem zumindest einem Fotodetektor detektiertes Echosignal eindeutig identifiziert werden kann . Ein mögliches Übersprechen der Sensorvorrichtung kann dadurch unterdrückt und ein Signal-Rausch- Verhältnis des detektierten Signals verbessert werden .

In einigen Ausführungsformen werden der zumindest eine Lichtpuls der ersten und der zumindest ein Lichtpuls der wenigstens einen zweiten Wellenlänge in Serie ausgesendet .

In einigen Ausführungsformen werden der zumindest ein Lichtpuls der ersten und der zumindest eine Lichtpuls der wenigstens einen zweiten Wellenlänge gleichzeitig ausgeendet .

In einigen Ausführungsformen liegen die erste und die wenigstens eine zweite Wellenlänge im Nahinfraroten Bereich . Insbesondere weisen die die erste und die wenigstens eine zweite Wellenlänge beispielsweise eine Peakwellenlänge bei 850 nm, 905 nm oder 940 nm auf .

In einigen Ausführungsformen werden während einem Mess zyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung 1 bis 15 Lichtpulse der ersten und der wenigstens einen zweiten Wellenlänge hintereinander ausgesandt .

In einigen Ausführungsformen umfasst das Messverfahren pro Messzyklus der LiDAR-Sensorvorrichtung ein Auswählen der ersten Wellenlänge oder der wenigstens einen zweiten Wellenlänge als Messwellenlänge zum Bestimmen der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und dem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt auf Basis eines vom zumindest einen Fotodetektor detektierten Referenzsignal . Das Messverfahren kann pro Mess zyklus eine Referenzmessung umfassen, um zu überprüfen, ob die erste oder die wenigstens eine zweite Wellenlänge für die Messung der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis aufweist . Anhand dieser Referenzmessung kann dann ermittelt werden, ob die erste oder die mindestens einen zweiten Wellenlängen sich besser für die Messung der Entfernung zwischen der LiDAR- Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt eignet . Die bessere Wellenlänge kann dann von der Steuerungseinheit als Messwellenlänge ausgewählt werden . Sobald die Sensorvorrichtung ein mögliches Übersprechen / Stören eines der eigenen emittierten Signale erkennt kann entsprechend eine andere Wellenlänge zur Messung der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt ausgewählt werden .

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen, j eweils schematisch,

Fig . 1 eine Darstellung einer LiDAR-Sensorvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;

Fig . 2 eine Darstellung einer weiteren LiDAR-Sensorvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ; und

Fig . 3 eine Darstellung eines mittels einer LiDAR-

Sensorvorrichtung emittierten Signalmusters nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . Detaillierte Beschreibung

Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf . Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne j edoch der erfinderischen Idee zu widersprechen .

Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt , und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein . Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden . Begriffe wie "oben" , "oberhalb" , "unten" , "unterhalb" , "größer" , "kleiner" und dergleichen werden j edoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten .

Fig . 1 zeigt eine LiDAR-Sensorvorrichtung 1 zum Bestimmen der Entfernung zwischen der LiDAR-Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt O nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . Die Sensorvorrichtung 1 umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Laseremitter 2a, 2b, 2 c . Der erste Laseremitter 2a ist dazu ausgebildet Lichtpulse einer ersten Wellenlänge Xi , der zweite Laseremitter 2b Lichtpulse einer zweiten Wellenlänge X 2 , und der dritte La- seremitter 2 c Lichtpulse einer dritten Wellenlänge X 3 in Richtung auf das vor den Laseremittern 2a, 2b, 2c befindliche Obj ekt O zu emittieren . Die erste , zweite und dritte Wellenlänge Xi , X 3 , X 3 unterscheiden sich j eweils voneinander . Der erste , zweite und dritte Laseremitter 2a, 2b, 2 c sind entsprechend ausgebildet j eweils Lichtpulse mit einer unterschiedlichen Wellenlänge , insbesondere unterschiedlichen Peakwellenlänge , in Richtung auf das vor den Laseremittern 2a, 2b , 2c befindliche Obj ekt O zu emittieren .

Mittels einem ersten optischen Element 6a wird das von den Laseremittern 2a, 2b, 2c emittierte Licht in Richtung des Obj ektes O gelenkt . Bei dem ersten optischen Element 6a kann es sich beispielsweise um eine Linse oder einen MEMs Spiegel handeln .

Die LiDAR-Sensorvorrichtung 1 kann beispielsweise in einem Fahrzeug, insbesondere autonom fahrenden Fahrzeug, angeordnet sein, und das Obj ekt O , zu dem die Entfernung bestimmt werden soll , kann beispielsweise ein weiterer Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr , wie beispielsweise ein anderes Kraftfahrzeug , sein . Das Obj ekt O kann j edoch auch ein Hindernis oder beispielsweise ein Passant sein, zu dem die Entfernung der Sensorvorrichtung gemessen werden soll .

Die von den Laseremittern 2a, 2b , 2 c in Richtung auf das vor den Laseremittern 2a , 2b, 2c befindliche Obj ekt O emittierten und mittels dem ersten optischen Element 6a in Richtung des Obj ektes O gelenkten Lichtpulse werden an dem Obj ekt O reflektiert und zumindest ein Teil des an dem Obj ekt O reflektierten Lichts wird mittels einer Empfangseinheit 3 anschließend detek- tiert . Anhand der Lauf zeit der Lichtpulse von der Sensorvorrichtung 1 zu dem Obj ekt O und zurück zu der Sensorvorrichtung 1 kann dabei die Entfernung zwischen der Sensorvorrichtung 1 und dem Obj ekt O ermittelt werden . Eine solche Messung der Entfernung zwischen der Sensorvorrichtung und einem vor der Sensorvorrichtung befindlichen Obj ekt kann als Messzyklus bezeichnet werden .

Die Empfangseinheit 3 weist neben einem pixelierten Fotodetektor 4 ein erstes optisches Bandpassfilter 5a, ein zweites optisches Bandpassfilter 5b , sowie ein drittes optisches Bandpassfilter 5 c auf . Das erste optische Bandpassfilter 5a ist dabei dazu ausgebildet im Wesentlichen Licht mit der ersten Wellenlänge Xi passieren zu lassen, das zweite optische Bandpassfilter 5b im Wesentlichen Licht mit der zweiten Wellenlänge X2 passieren zu lassen, und das dritte erste optische Bandpassfilter 5c im Wesentlichen Licht mit der dritten Wellenlänge X3 passieren zu lassen, welches auf die Bandpassfilter einstrahlt .

Die von den optischen Bandpassfiltern 5a , 5b, 5c hindurchgelassenen Lichtpulse der ersten, zweiten und dritten Wellenlänge Xi , X2 , X3 werde mittels einem zweiten optischen Element 6b in Richtung des pixelierten Fotodetektors 4 gelenkt , sodass dieser vollends bzw . ganzflächig mit den Lichtpulsen ausgeleuchtet wird und die Lichtpulse daraufhin bestmöglich detektieren kann . Bei dem zweiten optischen Element 6b kann es sich beispielsweise um eine Linse oder einen MEMs Spiegel handeln . Beispielsweise kann das zweite optische Element 6b derart ausgebildet sein, dass Licht der ersten Wellenlänge Xi , welches durch das erste optische Bandpassfiltern 5a hindurchgelassen wird, Licht der zweiten Wellenlänge X 2 , welches durch das zweite optische Bandpassfiltern 5b hindurchgelassen wird, und Licht der dritten Wellenlänge X3 , welches durch das dritte optische Bandpassfiltern 5c hindurchgelassen j eweils auf Bereiche des pixelierten Fotodetektors 4 gelenkt wird . Dadurch kann eine wellenlängenselektive Auswertung des reflektierten bzw . detektierten Lichts erfolgen .

Dadurch, dass die Sensorvorrichtung 1 in der Lage ist , nicht nur Lichtpulse einer ersten Wellenlänge Xi , sondern im dargestellten Fall Lichtpulse mit drei verschiedenen Wellenlängen Xi , X2 , X3 zu emittieren, und dadurch, dass mittels der optischen Bandpassfilter 5a , 5b, 5 c von dem Obj ekt reflektiertes Licht derart gefiltert werden kann, sodass auf den Detektor im wesentlichen nur Licht der ersten, zweiten und dritten Wellenläge auftrifft , kann eine Messung der Entfernung zwischen der Sensorvorrichtung 1 und dem Obj ekt in verbesserter Weise erfolgen .

Beispielsweise kann mittels der Laseremitter 2a, 2b, 2c , die dazu ausgebildet sind Lichtpulse mit den drei verschiedenen Wellenlängen X 2 , X 2 , X 3 zu emittieren, ein kodiertes Signalmuster erzeugt werden, mit dem die Sensorvorrichtung 1 pro Mess zyklus Licht in Richtung des Obj ektes aussendet . Das an dem Obj ekt O reflektierte und von der Empfangseinheit 3 detektierte Echosignal in Form des kodierten Signalmusters kann dann eindeutig dem Messzyklus der Entfernungsmessung zugeordnet werden und weist zusätzlich dazu ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis auf . Eine Kodierung kann dabei mittels einem, wie in Fig . 2 dargestellten, Zeitmultiplexverf ahren der ausgesendeten Lichtpulse , mittels einem, wie in Fig . 3 dargestellten, Wellenlängenmulti- plexverf ahren der ausgesendeten Lichtpulse , oder einer Kombination aus beiden Verfahren ( nicht dargestellt ) erfolgen .

Alternativ oder zusätzlich dazu kann dank der Laseremitter 2a, 2b, 2 c, die dazu ausgebildet sind Lichtpulse mit den drei verschiedenen Wellenlängen X 2 , X 2 , X 3 zu emittieren, aus mehreren verschiedenen von der Sensorvorrichtung emittierten Lichtpulsen verschiedener Wellenlängen pro Mess zyklus genau die Wellenlänge als Messwellenlänge -zur Bestimmung der Entfernung zwischen der Sensorvorrichtung 1 und dem Obj ekt O- ausgewählt werden, die das beste Signal-Rausch-Verhältnis aufweist . Anhand einer vorgelagerten Referenzmessung kann dazu überprüft werden, ob die erste , zweite , oder dritte Wellenlänge X 2 , X 2 , X 3 für die Messung ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis aufweist . Anhand dieser Referenzmessung kann dann ermittelt werden, ob die erste , zweite , oder dritte Wellenlänge X 2 , X 2 , X 3 sich pro Mess zyklus besser für die Messung der Entfernung zwischen der LiDAR-Sen- sorvorrichtung und dem Obj ekt eignet . Fig . 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer LiDAR-Sensor- vorrichtung 1 nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips . Wie im obigen bereits angedeutet wird das von der Sensorvorrichtung pro Messzyklus in Richtung des Obj ektes O emittierte Licht in Form eines Signalmusters zur anschließenden eindeutigen Identifizierung kodiert . Eine Kodierung erfolgt im vorliegenden Fall dabei mittels einem Zeitmultiplexverf ahren der ausgesendeten Lichtpulse .

Ein Messzyklus weißt dabei beispielsweise das bereits angesprochene Emissionsfenster und Detektionsfenster auf . Während des Emissionsfensters wird eine definierte Anzahl an Lichtpulsen in Richtung des Obj ektes O ausgesendet , wohingegen während des Detektionsfensters die an dem Obj ekt O reflektierten Lichtpulse von dem Fotodetektor 4 detektiert werden . Im in Figur 2 dargestellten Fall werden während des Emissionsfensters 8 Lichtpulse (Xi , Xi , Xi , X 2 , X 2 , X 3 , X 3 , X 3 ) in Richtung des Obj ektes O gesendet und das an dem Obj ekt O reflektierte Licht mit dem entsprechenden Signalmuster von dem Fotodetektor 4 detektiert .

Eine Kodierung mittels einem Zeitmultiplexverf ahren der ausgesendeten Lichtpulse erfolgt dabei dadurch, dass während eines Emissionsfensters der erste , der zweite und der dritte Laseremitter 2a , 2b, 2 c in einer vorgegebenen Reihenfolge eine bestimmte Anzahl von Lichtpulsen mit der ersten zweiten und dritten Wellenlänge X 2 , X 2 , X 3 emittieren . Durch eine Variation der Reihenfolge der Lichtpulse mit der ersten zweiten und dritten Wellenlänge X 2 , X 2 , X 3 , der j eweiligen Anzahl der Lichtpulse mit der ersten zweiten und dritten Wellenlänge X 2 , X 2 , X 3 während des Emissionsfensters , und durch eine Variation der Frequenz der ausgesendeten Lichtpulse , also die Zeit zwischen den ausgesendeten Lichtpulsen, kann eine eindeutig zuordenbare Kodierung der ausgesendeten Lichtpulse erfolgen . Bei Kenntnis des Emissionsfensters , in dem die Emitter 2a, 2b , 2c die Lichtpulse ausgesendet haben, erwartet der Fotodetektor 4 während des Detektionsfensters die reflektierten Lichtpulse in der entsprechenden Reihenfolge . Ein mögliches Übersprechen der Sensorvorrichtung 1 wird dadurch unterdrückt und ein Signal- Rausch-Verhältnis des detektierten Signals wird verbessert .

Das zweite optische Element 6b ist in dem in Fig . 2 dargestellten Ausführungsbeispiel entgegen dem in Fig . 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Obj ekt O und den optischen Bandpassfiltern 5a , 5b, 5c angeordnet . Das zweite optische Element 6b kann entsprechend dazu ausgebildet sein, das von dem Obj ekt O reflektierte Licht in Richtung den optischen Bandpassfiltern 5a, 5b , 5c zu lenken, sodass diese vollends bzw . ganzflächig mit den reflektierten Lichtpulsen ausgeleuchtet werden .

Fig . 3 eine Darstellung eines mittels einer LiDAR-Sensorvor- richtung emittierten Signalmusters . Eine Kodierung des Signalmusters erfolgt im vorliegenden Fall dabei mittels einem Wel- lenlängenmultiplexverf ahren der ausgesendeten Lichtpulse . In der Darstellung ist der Signalverlauf der drei Laseremitter 2a, 2b, 2 c mit den drei Wellenlängen Xi , X2 , X3 pro Mess zyklus über die Zeit t dargestellt .

Pro Messzyklus emittieren die drei Laseremitter 2a , 2b , 2c zum Teil gleichzeitig in einer j eweils vorgegebenen Reihenfolge Lichtpulse der ersten, zweiten und der dritten Wellenlängen Xi , X2 , X3 . Beispielsweise können pro Mess zyklus Lichtpulse der ersten Xi Wellenlänge und gleichzeitig Lichtpulse der zweiten und dritten Wellenlänge X2 , X3 ausgesendet werden . Die Frequenz der ausgesendeten Lichtpulse , also die Zeit zwischen den ausgesendeten Lichtpulsen kann dabei sowohl zwischen den Lichtpulsen innerhalb einer Wellenlänge als auch zwischen den verschiedenen Wellenlängen variieren . Die exemplarisch dargestellte Reihenfolge ist beispielsweise Xi & X 2 & X 3 , Xi & X 2 , Xi & X 3 . Jedoch ist auch j edes andere mittels Wellenlängenmultiplexing generiertes Signalmuster denkbar

BEZUGSZEICHENLISTE

1 LiDAR-Sensorvorrichtung

2a erster Laseremitter 2b zweiter Laseremitter

2c dritter Laseremitter

3 Empfangseinheit

4 Fotodetektor

5a erstes optisches Bandpassfilter 5b zweites optisches Bandpassfilter

5c drittes optisches Bandpassfilter

6a erstes optisches Element

6b zweites optisches Element

Xi erste Wellenlänge X2 zweite Wellenlänge

X3 dritte Wellenlänge

O Obj ekt