Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer optischen Messeinrichtung, die ein Blickfeld aufweist und dazu ausgebildet ist, optische Signale abzustrahlen und Antwortsignale zu empfangen, insbesondere einer LIDAR-Messeinrichtung für Militärflugkörper und autonome Fahrzeuge.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Prüfen einer optischen Messeinrichtung, die ein Blickfeld aufweist und dazu ausgebildet ist, optische Signale abzustrahlen und Antwortsignale zu empfangen.

LIDAR-Messeinrichtungen sind generell bekannt. LIDAR ("light detection and ranging") ist ein Verfahren zur optischen Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung. Anstelle von Radiowellen wie beim Radar werden Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, verwendet. Während LIDAR bereits seit geraumer Zeit zur Messung einer Vielzahl von atmosphärischen Parametern verwendet wird, wie Druck, Temperatur, chemische Zusammensetzung, etc., besteht ein erhöhtes Interesse seit einigen Jahren in der Millitärwehrtechnik als auch an fahrzeugbezogenen LIDAR-Systemen.

LI DAR-Systeme werden in Fahrzeugen zur adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelung verwendet sowie für automatische Notbremsfunktionen (Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 28. Auflage, Seiten 1356-1358). Ferner wird eine stark ansteigende Zahl von LIDAR- Systemen für hochautomatisierte Fahrfunktionen verwendet, wie sie beim autonomen Fahren notwendig sind. LIDAR-Systeme können als Flash-LIDAR ausgebildet sein, wobei sendeseitig ein einzel ner, sehr starker Puls ausgesandt wird. Andere LIDAR-Systeme verwenden einen mehr strahligen Aufbau (Multibeam-LIDAR). Schließlich gibt es auch LIDAR-Systeme, die me chanisch gescannt werden (Scan-LIDAR).

Da die LIDAR-Systeme in Millitärflugkörpern für Sicherheit und hohe Zielgenauigkeit führen wie auch beim autonomen fahren, ist es notwendig, die LIDAR-Systeme auf ihre Funktion hin zu prüfen, und zwar insbesondere auch auf ihre Hardware-Funktion hin.

Im autonomen Fahrzeug werden zb. LIDAR-Systeme für Reichweiten von häufig mehr als 100 m, typischerweise 150 bis 250 m eingerichtet sind, ist die Prüfung insbesondere hin sichtlich der Winkelauflösung nicht einfach realisierbar, da sehr große Prüfanordnungen notwendig sind. Beispielsweise wird hierzu ein optischer Puls abgestrahlt und das in den entsprechenden Entfernungen durch bestimmte Objekte reflektierte Licht wird empfangen. Aus der zeitlichen Lage des Empfangsimpulses zu dem ausgesandten Puls wird über die Lichtgeschwindigkeit die Entfernung berechnet.

In anderen Verfahren zur Messung der Laufzeit können statt eines Pulses amplitudenmo dulierte Lichtsignale ausgesandt werden und beispielsweise mit reflektiertem Licht im De tektor korreliert werden (indirekte Laufzeitverfahren).

Das Dokument DE 10 2009 047 303 A1 offenbart eine Einrichtung zum Kalibrieren eines LIDAR-Sensors, mit einem Reflektormodul mit matrixartig angeordneten Reflektorelemen ten sowie mit einer Blendenmaske, die im Strahlengang zwischen dem LIDAR-Sensor und dem Reflektormodul vor dem Reflektormodul angeordnet ist. Diese Kalibiervorrichtung ist nur zur x,y-Lagekalibrierung des Sensors und zur Lichtstärkemessung der abgestrahlten Lichtleistung des Sensors geeignet.

Da LIDAR-Systeme künftig in hohen Stückzahlen hergestellt werden sollen, besteht ein Bedarf nach kostengünstigen Prüfanordnungen. Diese Aufgabe wird durch eine Prüfvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst sowie durch eine Prüfvorrichtung gemäß Anspruch 4, zum Prüfen einer optischen Messeinrichtung, die ein Blickfeld aufweist und dazu ausgebildet ist, optische Signale abzustrahlen und Ant wortsignale zu empfangen, insbesondere einer LIDAR-Messeinrichtung für Fahrzeugan wendungen, mit einem Schirm, der in dem Blickfeld einer zu prüfenden Messeinrichtung angeordnet ist, wobei in einer Oberfläche des Schirms eine Matrix von Transceiver-Paa ren angeordnet ist, die jeweils ein optisches Empfangselement und ein optisches Sende element aufweisen, wobei die optischen Empfangselemente jeweils dazu ausgebildet sind, ein optisches Signal an ihrer jeweiligen Matrixposition zu empfangen, und wobei die optischen Sendeelemente jeweils dazu ausgebildet sind, ein optisches Antwortsignal von ihrer jeweiligen Matrixposition abzustrahlen, und mit einer Steuereinrichtung, die mit den optischen Empfangselementen und den optischen Sendeelementen verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, bei dem Empfang eines optischen Signals an wenigstens einem optischen Empfangselement das zugehörige optische Sendeelement anzusteuern, um ein optisches Antwortsignal abzustrahlen.

Die Prüfvorrichtung beinhaltet folglich einen Schirm, der eine Matrix von Transceiver- Paa ren aufweist. Folglich können von der Messeinrichtung, beispielsweise einer LIDAR- Messeinrichtung, abgestrahlte optische Signale empfangen und hiervon abhängige opti sche Antwortsignale abgestrahlt werden, die wiederum von der optischen Messeinrich tung empfangen werden.

Es ergibt sich also eine geschlossene Schleife. Die Antwortsignale können in der Amplitude variierende Signale sein. Ferner kann über die Matrix von Transceiver- Paaren eine Winkelauflösung der Messeinrichtung geprüft werden. Die Anordnung von Transcei ver-Paaren und deren Auflösung auf dem Schirm (Anzahl der Transceiver-Paare pro Flä cheneinheit) werden in der Regel in Abhängigkeit von der Spezifikation der zu testenden Messeinrichtung realisiert.

Die Matrix kann eine vollständige Matrix sein, kann jedoch auch eine unvollständige Mat rix sein. Im letzteren Fall können beispielsweise in einem zentralen Bereich und in Eckbe reichen mehr Transceiver-Paare angeordnet sein als in Bereichen dazwischen. In den Be reichen dazwischen können ggf. auch gar keine Transceiver-Paare angeordnet sein. Die Prüfvorrichtung ist dazu in der Lage, unterschiedliche Arten von Objekten zu simulie ren, beispielsweise als Funktion der Signalstärken. Ferner kann, wie gesagt, die Winkel auflösung geprüft werden.

In manchen Fällen kann zudem zumindest eine bestimmte Entfernung eines Objektes si muliert werden, die davon abhängt, wie lang die Zeit ist zwischen dem Empfang des opti schen Signals von der Messeinrichtung und dem Absenden des optischen Antwortsignals.

Die Prüfvorrichtung kann kompakt und folglich preiswert realisiert werden und eignet sich insbesondere für den Einsatz in der Produktion von optischen Messeinrichtungen, bei spielsweise im Bereich der Endkontrolle. Die Prüfvorrichtung kann für sequentielle Mes sungen von Signalen und Parametern mit anschließender Simulation eingesetzt werden.

Die optischen Signale, die von der Messeinrichtung abgestrahlt werden, können unter schiedlicher Art sein. Es kann sich bei dem LIDAR um einen Flash-LIDAR handeln, um einen Scan-LIDAR oder auch um einen Multibeam-LIDAR. In der Regel sind hierfür je weils die Anzahl und die Auflösung der Transceiver-Paare in der Matrix anzupassen.

Die Prüfvorrichtung wird vorzugsweise wie folgt eingerichtet: Die zu prüfende optische Messeinrichtung wird vor dem Schirm angeordnet und wird mit einem Steuerrechner kon taktiert, der dazu in der Lage ist, vorab abgespeicherte Prüffolgen durchzuführen, bei de nen die optische Messeinrichtung entsprechend angesteuert wird. Ferner ist der Steuer rechner dazu in der Lage, Antwortsignale, wie sie von der optischen Messeinrichtung er fasst werden, auszuwerten und ggf. zu speichern.

Der Steuerrechner ist vorzugsweise mit der Steuereinrichtung der Prüfvorrichtung verbun den. Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise die erfassten optischen Signale in elektri sche Signale umwandeln und aufbereiten, und zwar zur Weiterleitung an den Steuerrech ner. In dem Steuerrechner können dann vorzugsweise die Testsignale, die in die optische Messeinrichtung eingespeist werden, mit den Empfangssignalen gemeinsam abgespei chert und ggf. korreliert werden, um die Funktionsfähigkeit der optischen Messeinrichtung zu prüfen und/oder zu protokollieren. Gerade die Protokollfunktion, bei der der Steuerrechner die durchgeführten Prüfungen protokolliert und gesichert abspeichert, ist für sicherheitsrelevante Vorrichtungen wie LIDAR-Messeinrichtungen bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen wichtig.

Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.

Erfindungsgemäß weist die Steuereinrichtung wenigstens ein einstellbares Verzögerungs glied auf, das einem Transceiver-Paar zugeordnet ist und das zwischen das optische Empfangselement und das optische Sendeelement dieses Transceiver-Paares geschaltet ist, wobei die Steuereinrichtung so konfiguriert ist, dass nach dem Empfang eines opti schen Signals an dem optischen Empfangselement das zugehörige optische Sendeele ment zeitverzögert angesteuert wird, um eine Entfernung des Schirm von der Messein richtung zu simulieren, die größer ist als die tatsächliche Distanz der Messeinrichtung von dem Schirm.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Prüfvorrichtung insgesamt sehr kompakt aus zubilden.

Während LIDAR-Systeme häufig auch für größere Entfernungen von mehr als 100 m ge testet werden müssen, kann die vorliegende Prüfvorrichtung in vielen Fällen mit Abmes sungen von kleiner 1 m sowohl in Tiefen-, in Höhen- und in Breitenrichtung aufgebaut werden. Das Verzögerungsglied ist dabei beispielsweise in der Lage, die Zeitverzögerung zwischen dem Empfang des optischen Signals und dem Senden des optischen Antwort signals in einem Bereich von Pikosekunden bis Nanosekunden einzustellen. Hierdurch können Impulslaufzeiten und somit Entfernungen in den üblichen Bereichen simuliert wer den.

Vorzugsweise ist es dabei auch möglich, durch das Hinterlegen von Mustern, die eine zeitliche Abfolge des Aussendens von Antwortsignalen definieren, eine Bewegung zu si mulieren. Durch spezielle Funktionen und eine Synchronisation in der Firmware der opti schen Messeinrichtung können bestimmte Parameter, wie Strahlungsleistung und der emittierte Raumwinkel als "Ausleuchtungsbereich" genauer ermittelt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu aus gebildet, eine Empfangs-Signalstärke eines Empfangssignals des optischen Emp fangselementes zu erfassen und das zugehörige optische Sendeelement so anzusteuern, dass es ein optisches Antwortsignal mit einer Sende-Signalstärke abstrahlt, die eine Funktion der Empfangs-Signalstärke ist.

Generell ist es bevorzugt, die Empfangs-Signalstärke eines Empfangssignals zu erfassen, um festzustellen, ob eine Sendeleistung der optischen Messeinrichtung (beispielsweise eine Amplitude eines LIDAR-Pulses) richtig ist. Beispielsweise können auch unterschiedli che Amplituden des optischen Signals der Messeinrichtung eingestellt werden, um das Funktionsspektrum hinsichtlich der Sende- und Empfangsleistung prüfen zu können.

Durch die Ansteuerung des optischen Sendeelementes eines Transceiver-Paares so, dass ein optisches Antwortsignal eine Sende-Signalstärke hat, die eine Funktion der Emp fangs-Signalstärke ist, kann auf vergleichsweise einfache Weise eine Rückkopplung erfol gen. Denn ein Empfangsarray der optischen Messeinrichtung kann dieses Antwortsignal dann erfassen.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Steuereinrichtung einen Micro-Controller auf, der dazu ausgebildet ist, die Empfangssignalstärke eines Empfangssignals des optischen Empfangselementes zu erfassen und zu speichern.

Die Speicherung kann dabei auch das Weiterleiten des Empfangssignals an einen Steuer rechner beinhalten, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise auf einer Leiterplatte ausgebildet, die parallel zu dem Schirm angeordnet ist.

Die Leiterplatte ist vorzugsweise auf einer der zu prüfenden optischen Messeinrichtung abgewandten Seite des Schirms angeordnet. Durch die parallele Ausrichtung können bei spielsweise Verzögerungsglieder, die z.B. durch programmierbare Logiken (PLL) realisiert sein können, räumlich nahe an den jeweils zugeordneten Transceiver- Paaren angeordnet werden. Hierdurch können einheitliche Laufzeiten gewährleistet werden.

Generell ist es denkbar, dass der Schirm als großer Schirm, beispielsweise in der Größe einer Kinoleinwand, ausgebildet ist, so dass ein Fahrzeug mit einem daran bereits instal lierten LIDAR-Messsystem vor den Schirm gefahren wird (beispielsweise im Rahmen ei ner Fahrzeug-Endabnahme).

Während der Schirm der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung folglich im Freien angeord net sein kann, ist es bevorzugt, wenn der Schirm mit der Matrix von Transceiver- Paaren in einem Innenraum eines Gehäuses festgelegt ist, wobei in dem Innenraum ferner eine Messeinrichtungs-Aufnahme ausgebildet ist, um eine zu prüfende Messeinrichtung in dem Gehäuse aufzunehmen und in Bezug auf den Schirm zu positionieren.

Das Gehäuse kann dabei ein großer Raum sein, in welchem der Schirm angeordnet ist und in den beispielsweise ein Fahrzeug mit einem bereits installierten LIDAR-System ein fahrbar ist.

Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Gehäuse ein kompaktes Gehäuse mit Ab messungen in allen Richtungen von kleiner 1 m ist. In diesem Fall ist die Prüfvorrichtung vorzugsweise ausschließlich zum Prüfen der optischen Messeinrichtung nach deren Pro duktion ausgebildet, also bevor die Prüfvorrichtung in ein Fahrzeug oder eine andere An wendung verbaut wird.

Das Gehäuse ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass es zur Prüfung einer Messein richtung schließbar ist.

Mit anderen Worten ist das Gehäuse so ausgebildet, dass es geöffnet werden kann, um eine Messeinrichtung aufzunehmen, und anschließend wieder geschlossen werden kann, so dass die Messeinrichtung vorzugsweise allseits von dem Gehäuse umgeben ist. Mit anderen Worten ist insbesondere der Zwischenraum zwischen der optischen Messeinrichtung und dem Schirm gegenüber der Umgebung lichtdicht (Im Infrarotwellen längenbereich des LI DAR Systems) abgeschlossen.

Hierdurch kann vermieden werden, dass die Prüfung mittels der Prüfvorrichtung durch Umgebungslicht gestört wird.

Von besonderem Vorzug ist es ferner, wenn eine Innenseite des Gehäuses zumindest in einem Bereich benachbart zu dem Schirm eine Beschichtung mit einem niedrigen Reflexi onskoeffizienten als Streustrahlungsunterdrückung aufweist.

Hierdurch können auch Fehler während der Prüfung aufgrund von reflektierten und ge streuten Signalen weitgehend vermieden werden.

Es ist insgesamt vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Schirms eine Beschichtung mit ei nem niedrigen Reflexionskoeffizienten aufweist.

Unter einem niedrigen Reflexionskoeffizienten wird vorliegend vorzugsweise verstanden, dass mehr als 50 % des Lichts in dem Wellenlängenbereich der optischen Signale (z.B. Infrarot) von der Beschichtung absorbiert wird, also weniger als 50 % der darauf auftref fenden optischen Signale reflektiert werden. Vorzugsweise liegt dieser Faktor bei kleiner 25 %, insbesondere kleiner 10 %.

Die Beschichtung kann dabei auch gewisse Rauigkeit aufweisen, um diffus zu reflektie ren.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 10, zum Prüfen einer optischen Messeinrichtung, die ein Blickfeld aufweist und dazu ausgebildet ist, opti sche Signale abzustrahlen und Antwortsignale zu empfangen, insbesondere einer LIDAR- Messeinrichtung für Fahrzeuganwendungen, mit den Schritten Anordnen einer zu prüfen den Messeinrichtung vor einem Schirm, so dass der Schirm in dem Blickfeld der zu prü fenden Messeinrichtung angeordnet ist, wobei in einer Oberfläche des Schirms eine Mat rix von Transceiver- Paaren angeordnet ist, die jeweils ein optisches Empfangselement und ein optisches Sendeelement aufweisen, wobei die optischen Empfangselemente je weils dazu ausgebildet sind, ein optisches Signal an ihrer jeweiligen Matrixposition zu empfangen, und wobei die optischen Sendeelemente jeweils dazu ausgebildet sind, ein optisches Antwortsignal von ihrer jeweiligen Matrixposition abzustrahlen; Ansteuern der Messeinrichtung, so dass diese ein optisches Signal in Richtung auf den Schirm abstrahlt; und Empfangen des optischen Signals an wenigstens einem optischen Empfangselement und Erfassen der Signalstärke des optischen Signals.

Eine zugehörige Prüfvorrichtung kann für den Fall der Durchführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens so ausgebildet sein, dass sie eine Matrix nur mit optischen Empfangsele menten aufweist. Bevorzugt ist die Prüfvorrichtung jedoch als erfindungsgemäße Prüfvor richtung mit einer Matrix von Transceiver- Paaren ausgebildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn in Antwort auf den Emp fang eines optischen Signals an dem wenigstens einen optischen Empfangselement das zugehörige optische Sendeelement angesteuert wird, um ein optisches Antwortsignal ab zustrahlen, und wobei das von dem optischen Sendeelement abgestrahlte optische Ant wortsignal von der Messeinrichtung empfangen und verarbeitet wird.

Ferner ist es bevorzugt, wenn das optische Antwortsignal gegenüber dem Empfang des optischen Signals zeitlich verzögert wird, um eine Entfernung des Schirms von der Mess einrichtung zu simulieren, die größer ist als die tatsächliche Distanz der Messeinrichtung von dem Schirm.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläutern den Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in ande ren Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorlie genden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvor richtung;

Figur 2 eine Draufsicht auf einen Schirm der Prüfvorrichtung der Fig. 1 ge mäß der Ansicht ll-ll von Fig. 1 ;

Figur 3 ein schematisches Blockdiagramm einer Steuereinrichtung der Prüf vorrichtung der Fig. 1 ; und

Figur 4 Zeitablaufdiagramme von optischen und elektrischen Signalen in der Steuereinrichtung der Fig. 3.

In Fig. 1 ist in schematischer Form eine Prüfvorrichtung dargestellt und generell mit 10 be zeichnet.

Die Prüfvorrichtung 10 dient zum Prüfen einer optischen Messeinrichtung12, bei der es sich beispielsweise um eine LIDAR-Messeinrichtung handeln kann, die ein Blickfeld 14 aufweist und dazu ausgebildet ist, optische Signale abzustrahlen und optische Antwortsig nale zu empfangen.

In Fig. 1 ist eine derartige optische Messeinrichtung 12 mit einem vertikalen Blickfeldwin kel 15 dargestellt.

Die optische Messeinrichtung 12 weist eine Vorderseite auf, an der die optischen Signale abgestrahlt und empfangen werden. An einer Rückseite weist die optische Messeinrich tung 12 eine Kontaktanordnung 16 auf, über die die optische Messeinrichtung 12 ange steuert werden kann.

Die Prüfvorrichtung 10 dient dazu, eine optische Messeinrichtung nach deren Herstellung auf Funktionsfähigkeit zu testen (Hardwaretests). Die Prüfvorrichtung kann einen Funktionstest von solchen optischen Messeinrichtungen bzw. optischen Sensoren in der Produktion realisieren. Insbesondere dient die Prüfvorrichtung 10 dazu, von der optischen Messeinrichtung 12 aus gesendete, optische Signalen zu absorbieren bzw. zu empfangen und zu messen und gezielt in der Zeit zu verzögern, wobei optische Antwortsignale zeit verzögert und ggf. in der Amplitude variierend zurückgesendet werden. Die Testtiefe kann durch spezielle Funktionen und Synchronisation in der Firmware des Sensors erhöht wer den.

Genauer gesagt weist die Prüfvorrichtung 10 ein Gehäuse 20 mit einer Grundplatte 22 auf, die beispielsweise auf einem Sockel 24 montiert oder angeordnet ist. Auf der Grund platte 22 ist eine Messeinrichtungsaufnahme 26 ausgebildet, auf der eine optische Mess einrichtung 12 angeordnet werden kann, die zu prüfen ist.

Das Gehäuse 20 weist eine Haube 28 auf, die von der Grundplatte 22 abgenommen wer den kann, um eine Messeinrichtung 12 in das Gehäuse 20 aufzunehmen, und die an schließend wieder geschlossen werden kann, um einen Innenraum 29 lichtdicht gegen über der Umgebung abzuschließen.

Die Prüfvorrichtung 10 weist einen Schirm 30 auf, der in dem Innenraum 29 angeordnet ist. Der Schirm 30 ist auf der Grundplatte 22 fest montiert, und zwar vorzugsweise vertikal ausgerichtet, derart, dass eine Oberfläche 31 des Schirms hin zu der optischen Messein richtung 12 weist. Die optische Messeinrichtung 12 ist in der Messeinrichtungsaufnahme 26 so aufgenommen, dass zwischen der Messeinrichtung 12 und der Oberfläche 31 des Schirms 30 eine Distanz 32 eingerichtet ist. Die Distanz 32 kann beispielsweise in einem Bereich von 5 cm bis 200 cm liegen, liegt jedoch vorzugsweise in einem Bereich von 10 cm bis 80 cm.

In einem Bereich zwischen der Messeinrichtung 12 und dem Schirm 30 ist eine Innen wand des Gehäuses (der Haube 28) mit einer reflexionsarmen Beschichtung 34 ausgebil det. Auch die Oberfläche 31 des Schirms 30 ist vorzugsweise mit einer reflexionsarmen Beschichtung versehen. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, weist der Schirm 30 eine Höhe 36 und eine Breite 38 auf. Die Höhe 36 des Schirms ist vorzugsweise kleiner als 100 cm, insbesondere kleiner als 50 cm. Die Breite 38 ist vorzugsweise kleiner als 120 cm, vorzugsweise kleiner als 60 cm.

In der Oberfläche 31 des Schirms 30 ist eine Matrix 40 von Transceiver- Paaren 46 ausge bildet, die jeweils ein optisches Empfangselement 42 und ein optisches Sendeelement 44 beinhalten.

Die Matrix 40 weist vorliegend n Zeilen und m Spalten auf. In der Darstellung der Fig. 2 ist n = 11 , und M = 12. Diese Werte sind jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Die Anzahl der Transceiver-Paare pro Flächeneinheit (die Auflösung) ist variabel und wird in der Re gel für einen bestimmten Typ von optischer Messeinrichtung 12 gewählt. Mit anderen Worten ist jeder Schirm 30 vorzugsweise auf einen bestimmten Typ von optischer Mess einrichtung 12 abgestimmt.

Die optischen Empfangselemente 42 und optischen Sendeelemente 44 jedes Transcei ver-Paars 46 sind vorzugsweise in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet, wie es auch in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Matrix 40 kann eine vollständige Matrix sein. In vielen Fällen ist es jedoch zur Durch führung eines Funktionstests hinreichend, wenn die Matrix als unvollständige Matrix aus gebildet ist, die beispielsweise in Eckbereichen Transceiver-Paare 46 aufweist, und auch in Randbereichen und in einem Mittelbereich. In dazwischen liegenden Bereichen kann die Matrix 40 auch ohne Transceiver-Paare 46 ausgebildet sein. Dies ist in Fig. 2 dadurch zu erkennen, dass die tatsächlich vorhandenen Transceiver-Paar in fetten Linien darge stellt sind, wohingegen die nicht vorhandenen Transceiver-Paare 46 der Matrix in dünnen Linien dargestellt sind.

Obgleich die Matrix in der dargestellten Auflösung 11 x 12 = 132 Matrixpositionen hat, ist die tatsächliche Anzahl der Transceiver-Paare vorliegend nur 22, jeweils vier Transceiver- Paare in den Bereichen der Ecken, vier Transceiver-Paare im Bereich der Mitte und zwei Transceiver-Paare im Bereich von vertikalen Rändern des Schirms 30. Das Verhältnis der Anzahl der Transceiver-Paare zu der Anzahl der Matrixpositionen liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1/20 bis 1/4.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist die Prüfvorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 50 auf, die mit den Transceiver-Paaren 46 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 50 auf einer Leiterplatte 51 ausgebildet, die parallel zu dem Schirm 30 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 50 ist, wie es bei A gezeigt ist, mit einem Steuerrechner 52 verbunden, der außerhalb des Gehäuses 20 angeordnet ist. Der Steuerrechner 52 ist mit der Kontakt anordnung 16 der optischen Messeinrichtung 12 verbunden und kann die optische Mess einrichtung 12 folglich dazu ansteuern, optische Signale abzustrahlen (wie beispielsweise einen LIDAR-Puls), und Antwortsignale zu empfangen und zu verarbeiten.

Ferner kann der Steuerrechner 52 mit der Steuereinrichtung 50 kommunizieren. Die Steu ereinrichtung 50 kann beispielsweise elektrische Empfangssignale, die die optischen Empfangselemente bei Empfang eines optischen Signales erzeugen, an den Steuerrech ner 52 weiterleiten, um auf diese Weise zu prüfen, ob die optische Messeinrichtung 12 tat sächlich optische Signale innerhalb des Blickfeldes 14 mit einer bestimmten Amplitude abgegeben hat, wenn die optische Messeinrichtung 12 hierzu von dem Steuerrechner 52 angesteuert worden ist.

Die Steuereinrichtung 50 und der Steuerrechner 52 bilden gemeinsam eine Steueranord nung 54.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Steuereinrichtung 50 für jedes Empfangselement 42 eine Signalverarbeitungseinrichtung 60 auf. Die Signalverarbeitungseinrichtung 60 ist mit einer Messwertaufbereitungseinrichtung 62 der Steuereinrichtung 50 verbunden. Die Messwertaufbereitungseinrichtung 62 ist mit einem Micro-Controller 64 der Steuereinrich tung 50 verbunden.

Die Steuereinrichtung 50 beinhaltet ferner für jedes optische Sendeelement 44 eine An steuerungseinrichtung 68, die ebenfalls mit dem Micro-Controller 64 verbunden ist. Während die Signalverarbeitungseinrichtung 60 eines optischen Empfangselementes 42 zur Signalaufbereitung und -Verteilung dient, hat die Ansteuerungseinrichtung 68 eines optischen Sendeelementes 44 den Zweck, deren Lichtleistung zu steuern und das opti sche Sendeelement 44 anzusteuern.

Das optische Empfangselement 42 und das optische Sendeelement 44 sind jeweils vor zugsweise als Dioden ausgebildet, wobei zumindest das optische Sendeelement 44 vor zugsweise als optische Laserdiode ausgebildet ist.

Zwischen jede Signalverarbeitungseinrichtung 60 und jede Ansteuerungseinrichtung 68 ist ein Verzögerungsglied 66 geschaltet, das dazu eingerichtet ist, nach dem Empfang eines optischen Signals an dem optischen Empfangselement 42 das zugehörige optische Sen deelement 44 zeitverzögert anzusteuern, um eine Entfernung des Schirms 30 von der Messeinrichtung 12 zu simulieren, die größer ist als die tatsächliche Distanz 32 der Mess einrichtung 12 von dem Schirm 30.

Folglich können über das Verzögerungsglied 66 Impulslaufzeiten und somit Entfernungen simuliert werden.

Das Verzögerungsglied 66 kann beispielsweise durch eine programmierbare Logik (PLLP) realisiert sein und kann Verzögerungszeiten im Bereich von Pikosekunden bis Nanose- kunden einrichten. Das Verzögerungsglied 66 ist ebenfalls mit dem Micro-Controller 64 verbunden. Der Micro-Controller 64 kann hierdurch die Verzögerungszeit DT, die von dem Verzögerungsglied 66 eingerichtet wird, einstellen.

In Fig. 3 ist ferner gezeigt, dass jedes optische Empfangselement 42 ein optisches Signal 70 empfängt, das von der optischen Messeinrichtung 12 abgestrahlt worden ist. Jedes op tische Empfangselement 42 ist dazu ausgebildet, das optische Signal 70 in ein elektri sches Empfangssignal 72 umzuwandeln, das der jeweiligen Signalverarbeitungseinrich tung 60 zugeführt wird. Andererseits erzeugt jede Ansteuerungseinrichtung 68 ein elektrisches Sendesignal 74, das dem jeweiligen optischen Sendeelement 44 zugeführt wird, um ein optisches Antwort signal 76 abzustrahlen.

Fig. 4 zeigt Zeitablaufdiagramme der Signale 70, 72, 74, 76.

Das optische Signal 70, das von der Messeinrichtung 12 abgestrahlt wird, wird an einem optischen Empfangselement 42 als ein Impuls mit einer Signalstärke (Amplitude Pi) emp fangen. Das optische Empfangselement 42 erzeugt hieraus ein elektrisches Empfangssig nal 72, das hinsichtlich Form und Amplitude mit dem optischen Signal 70 korreliert. Bei spielhaft ist eine Amplitude bzw. Signalstärke des Empfangssignals 72 mit P2 angegeben, wobei P2 vorzugsweise proportional ist zu Pi .

Das Empfangssignal 42 wird in der Signalverarbeitungseinrichtung 60 aufbereitet und ver teilt, zum einen an die Messwertaufbereitungseinrichtung 62 und zum anderen an das Verzögerungsglied 66. Dieses hat eine von dem Micro-Controller 64 eingestellte Zeitver zögerung DT, und gibt die Ansteuerungseinrichtung 68 dazu frei, ein elektrisches Sende signal 74 zu erzeugen, dass eine Signalstärke P3 hat, jedoch vorzugsweise hinsichtlich Form (Impuls) ähnlich ausgestaltet ist wie das elektrische Empfangssignal 72.

Das Sendesignal 74 ist um DT gegenüber dem Empfangssignal 72 verzögert. Das opti sche Sendeelement 44 erzeugt aus dem Sendesignal 74 ein optisches Antwortsignal 76, das in Richtung auf die optische Messeinrichtung 12 abgestrahlt wird und eine zeitverzö gerte Antwort auf das optische Signal 70 darstellt, um eine bestimmte Entfernung zwi schen dem Schirm 30 und der Messeinrichtung 12 zu simulieren.

Das Antwortsignal 76 weist in Fig. 4 eine Signalstärke P4 auf.

Es versteht sich, dass die Signalstärke P4 vorzugsweise proportional ist zu der Signal stärke P3. Die Signalstärke P3 ist vorzugsweise eine Funktion der Signalstärke P2 und kann zum Durchführen von unterschiedlichen Tests variiert werden, vorzugsweise mittels des Micro-Controllers. Das Empfangssignal 72 wird über die Signalverarbeitungseinrichtung 60 auch der Mess wertaufbereitungseinrichtung 62 zugeführt, und von dort dem Micro-Controller 64. Der Micro-Controller 64 ist mit dem Steuerrechner 52 verbunden. Folglich kann über den Micro-Controller 64 eine Protokollfunktion der Prüfung der Messeinrichtung 12 realisiert werden.

Das Erzeugen des Sendesignals 74 aus dem Empfangssignal 72 mit der voreingestellten Verzögerung im Verzögerungsglied 66 erfolgt vorzugsweise direkt, d.h. ohne Zwischen schaltung des Micro-Controllers 64. Folglich können sehr kurze Verzögerungszeiten im Bereich von Pikosekunden oder Nanosekunden eingestellt werden.

Insgesamt wird mit der vorliegenden Erfindung eine Prüfvorrichtung bzw. ein Prüfverfah ren für den Funktionstest von optischen Sensoren, z.B. LIDAR, in der Produktion bereitge stellt. Die Prüfvorrichtung nimmt die, von der optischen Messeinrichtung aus gesendeten Signale auf, misst diese und sendet diese gezielt in der Zeit verzögert und in der

Amplitude variierend als Antwortsignale zurück. Die Testtiefe kann durch spezielle Funkti onen und Synchronisation in der Firmware der Messeinrichtung 12 erhöht werden.

Messeinrichtungen 12, wie LIDAR-Sensoren, werden zur optischen Abstands- und Ge schwindigkeitsmessung verwendet und arbeiten häufig in einem Erfassungsbereich von 100 m bis ca. 200 m. Mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist es möglich, Testver fahren an den Messeinrichtungen unabhängig von der Realität durchzuführen und Licht signale abhängig von gesendeten Pulsen zu erzeugen.

Das vorliegende Verfahren ist für eine Massenproduktion von optischen Messeinrichtun gen wegen der kompakten Maße der Prüfvorrichtung und der schnellen Messung von Sig nalen sehr geeignet. Das vorliegende Verfahren stellt eine preiswerte Lösung für den Ein satz in der Produktion von optischen Messeinrichtungen, insbesondere LIDAR-Sensoren, dar.

Wegen der kompakten Abmessungen der Prüfvorrichtung, die bei nur wenigen cm Ab stand zwischen Schirm und Messeinrichtung Objekte in einer Entfernung von bis zu mehreren 100 m simulieren kann, eignet sie sich insbesondere für eine End-of-Line-Ab- nahme von hergestellten, jedoch noch nicht in Fahrzeuge eingebauten optischen Mess einrichtungen. Ein besonderer Vorteil ist die Simulation unter Verwendung der von der Messeinrichtung aus gesendeten Signale/Impulse und die gleichzeitige Messung dieser Signale.

Durch die Anordnung der Transceiver- Paare 46 kann die Winkelauflösung der optischen Messeinrichtung geprüft werden. Die Dimension und die Auflösung (Anzahl der Transcei ver-Paare) ist abhängig von der Spezifikation der zu messenden Messeinrichtung.

In der Steuereinrichtung 50 kann durch das Hinterlegen von Mustern, die in einer zeitli chen Abfolge verwendet werden, auch eine Bewegung simuliert werden. Durch spezielle Funktionen und Synchronisation in der Firmware der optischen Messeinrichtung können bestimmte Parameter wie Strahlungsleistung und emittierter Raumwinkel als "Ausleuch tungsbereich" genauer ermittelt werden.

Bezugszeichenliste:

10 Prüfvorrichtung

12 optische Messeinrichtung

14 Blickfeld

15 vertikaler Blickfeldwinkel

16 Kontaktanordnung

20 Gehäuse

22 Grundplatte

24 Sockel

26 Messeinrichtungsaufnahme

28 Haube

29 Innenraum

30 Schirm

31 Oberfläche

32 Distanz

34 reflexionsarme Beschichtung

36 Höhe 30

38 Breite 30

40 Matrix

42 optisches Empfangselement

44 optisches Sendeelement

46 Transceiver-Paare

50 Steuereinrichtung

51 Leiterplatte

52 Steuerrechner

54 Steueranordnung

60 Signalverarbeitungseinrichtung

62 Messwertaufbereitungseinrichtung

64 Micro-Controller

66 Verzögerungsglied

70 optisches Signal (12)

72 elektrisches Sendesignal 76 optisches Antwortsignal m Anzahl Spalten von 40 n Anzahl von Zeilen von 40