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WO2018145793A1 - Ablenkvorrichtung für einen optoelektronischen sensor eines kraftfahrzeugs umfassend ein optisches element zum führen von lichtstrahlen, optoelektronischer sensor, fahrerassistenzsystem sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Ablenkvorrichtung für einen optoelektronischen sensor eines kraftfahrzeugs umfassend ein optisches element zum führen von lichtstrahlen, optoelektronischer sensor, fahrerassistenzsystem sowie kraftfahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2018145793A1
WO2018145793A1 PCT/EP2017/081884 EP2017081884W WO2018145793A1 WO 2018145793 A1 WO2018145793 A1 WO 2018145793A1 EP 2017081884 W EP2017081884 W EP 2017081884W WO 2018145793 A1 WO2018145793 A1 WO 2018145793A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light beams
electro
optical
deflection
optical element
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/081884
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd BERTSCHINGER
Ho-Hoai-Duc Nguyen
Lin Lin
Daniel STRICKER-SHAVER
Original Assignee
Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh filed Critical Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
Publication of WO2018145793A1 publication Critical patent/WO2018145793A1/de

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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
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    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection

Definitions

  • Deflection device for an optoelectronic sensor of a motor vehicle comprising an optical element for guiding light beams, optoelectronic sensor,
  • the present invention relates to a deflection device for an optoelectronic sensor of a motor vehicle with at least one electro-optical deflection unit, which is designed to deflect light beams into predetermined deflection angles, wherein the at least one electro-optical deflection unit has an entrance area for coupling in the light beams and an exit area for coupling out having the deflected light rays.
  • the present invention relates to an optoelectronic sensor.
  • the present invention relates to a driver assistance system.
  • the present invention relates to a motor vehicle.
  • optoelectronic sensors for motor vehicles.
  • Such optoelectronic sensors can be designed, for example, as lidar sensors (Lidar - Light Detection and Ranging).
  • lidar sensors Lidar - Light Detection and Ranging
  • Such optoelectronic sensors are installed, for example in motor vehicles, while driving
  • the optoelectronic sensor is in particular a scanning optical measuring device by means of which objects or obstacles in the surroundings of the motor vehicle can be detected. For example, with the optoelectronic sensor, a distance between the motor vehicle and the object can be determined on the basis of the transit time of a light pulse or according to the so-called time-of-flight principle.
  • the optoelectronic sensor usually comprises a transmitter which, for example, has a laser diode, by means of which an optical transmission signal in the form of a light pulse or a light beam can be emitted.
  • the optoelectronic sensor comprises a corresponding receiver, which has, for example, at least one photodiode, by means of which the light beam reflected by the object can be received as a received signal.
  • the light beams are emitted in a predetermined detection range.
  • the transmitter has a deflection device.
  • deflection devices are known from the prior art.
  • deflection devices are used, which are deflection mirrors or an array of micromirrors. In the present case, the interest applies
  • Deflection devices comprising an electro-optical deflection unit.
  • electro-optical deflection units which have no moving mechanical parts, the light beams in two spatial directions with a high
  • electro-optical deflection units can, for example, have a light guide in which the light beams are guided by total reflection at interfaces.
  • elements may be provided with which an entry angle at which the light beam is coupled into the optical waveguide, and / or an exit angle at which the light beam exits the optical waveguide, can be influenced.
  • These elements may, for example, comprise liquid crystals whose refractive index can be changed under the influence of an electric field.
  • Such a deflection unit is described, for example, in US Pat. No. 8,995,038 B1.
  • WO 2014/200581 A2 describes a lidar system in which by means of an electro-optical deflection unit, a laser beam in different
  • a polarizing grid can further be arranged in order to increase the beam quality.
  • Optoelectronic sensor of a motor vehicle at least one electro-optical
  • the at least one electro-optical deflection unit which is preferably designed to deflect light beams into predetermined deflection angle.
  • the at least one electro-optical deflection unit preferably has an entrance area for coupling in the light beams and a
  • the deflection device comprises an optical element, which is arranged at the exit region of the electro-optical deflection unit. Furthermore, the optical element is preferably designed to guide the respective light beams deflected by the at least one electro-optical deflection unit to a predetermined transmission angle for each of the predetermined deflection angles.
  • the deflection device comprises an optical element, which is arranged at the exit region of the at least one electro-optical deflection unit and which is designed to guide the respective light beams deflected by the at least one electro-optical deflection unit to a predetermined transmission angle for each of the predetermined deflection angles ,
  • the deflection device can be used in an optoelectronic sensor for a motor vehicle.
  • Such an optoelectronic sensor can be designed as a lidar sensor and in particular as a scanning lidar sensor.
  • the lidar sensor can be designed as a lidar sensor and in particular as a scanning lidar sensor.
  • Deflection device can be used in a transmitter of the optoelectronic sensor.
  • a light source may be a laser light source, for example a laser diode.
  • the deflection device comprises the electro-optical deflection unit, which can also be referred to as an electro-optical deflector.
  • the electro-optical deflection unit has the entrance area, via which the light beams can be supplied to the electro-optical deflection unit. The deflected light beams can then be output from the exit region of the electro-optical deflection unit.
  • This electro-optical deflection unit may, for example, comprise an element whose refractive index is dependent changed by an applied electric field.
  • the electro-optical deflection unit can be controlled in such a way that the light beams are deflected chronologically successively into predetermined deflection angles.
  • the light beams can be deflected in a predetermined angular range.
  • the deflection device additionally has an optical element which is attached to the
  • Exit region of the electro-optical deflection unit is arranged.
  • the optical element is designed such that it deflects or guides each of the light beams, which has been deflected with the electro-optical deflection unit at a predetermined deflection angle, to a corresponding transmission angle.
  • the optical element By means of the optical element, the light beams deflected by the electro-optical deflection unit can be refracted and / or reflected.
  • the detection range (FOV - Field Of View) of the optoelectronic sensor can thus be increased. This enables reliable operation of the optoelectronic sensor.
  • the optical element is integrally connected to the at least one electro-optical deflection unit.
  • the electro-optical deflection unit Preferably, the electro-optical
  • Deflection unit and the optical element may be connected by means of a translucent adhesive.
  • the adhesive is particularly permeable to the light rays.
  • this adhesive can be applied in the liquid state to the electro-optical deflection unit and / or the optical element and the electro-optical deflection unit and the optical element can be adjusted to each other. Following this, the adhesive can be cured. In this way, it is possible to optically and mechanically adjust the electro-optical deflection unit and the optical element to each other. Thus, a reliable and strong connection between the electro-optical deflection unit and the optical element can be achieved.
  • This compound is resistant to environmental influences and
  • the optical element is configured to break the respective deflected light beams, the optical element having at least one outcoupling surface for coupling out the light beams.
  • the optical element may be formed from a material which is at least partially transparent to the light beams or the laser light.
  • the optical element may be formed from a plastic or from a glass.
  • the light beams, which are deflected by the electro-optical deflection unit are first coupled into the optical element and then the transition of the light beams from the optical element takes place in the air. Due to the shape and design of the optical element then the respective light beams can be performed accordingly.
  • the optical element may have one or more outcoupling surfaces, which may in particular be concave. Thus, it can be made possible, for example, that the light beams, which are deflected by means of the electro-optical deflection unit in an angular range of 100 °, through the optical element in a
  • Angle range of 150 ° to be deflected Consequently, the detection range of the optical sensor can be increased in a simple and reliable manner.
  • the decoupling surface has a plurality of segments, wherein each of the predetermined transmission angle is associated with a segment.
  • the light beams are deflected with the electro-optical deflection unit in the predetermined deflection angle.
  • the associated light beam is guided to a predetermined transmission angle.
  • each of the transmitting elements is assigned a segment on the coupling-out surface of the optical element.
  • the respective light beams can be directed to the predetermined, discrete transmission angles. For example, if a detection area
  • 1500 segments can be provided.
  • an angular resolution of 0.1 ° can be achieved. In this way, a relatively large detection area can be scanned with a high resolution.
  • the respective segments are formed.
  • the respective segments are provided with a microtechnical manufacturing process.
  • the respective segments can be produced by means of laser structuring. It can also be provided that the respective segments by means of a
  • the segments can be used to compensate for influences of the electro-optical deflection unit on the light beams.
  • the light beams can be shaped accordingly by the segments or the microstructures. In particular, the illumination amount of the light beams or the laser beams can be improved.
  • the optical element has at least one reflection surface for reflecting the respective deflected light beams. It can thus be provided that the light beams, after they are coupled into the optical element, are first of all reflected once or several times within the optical element.
  • the optical element on the reflection surfaces have corresponding coatings on which the light rays are reflected. In this way, the respective light beams can be guided to the predetermined transmission angle.
  • the optical element has at least one
  • Coupling surface for coupling the deflected light beams wherein the at least one coupling-in surface has a coating for reducing refractive losses.
  • This coating can be designed in particular as an antireflection coating.
  • Refractive index of the optical element less than the difference between the refractive index of the electro-optical deflector and the refractive index of the air.
  • the refractive index of the electro-optical deflection unit may be about 3.5, and the refractive index of the optical element may be about 2.
  • Deflection unit in the optical element relatively low, whereby the effect of the coating or the anti-reflection coating is increased.
  • the at least one electro-optical deflection unit has an optical waveguide for guiding the light beams by total reflection of the light beams at interfaces of the optical waveguide and an element for influencing an entry angle of the light beams fed to the optical waveguide and / or an exit angle of the light beams emerging from the optical waveguide , Within the electro-optical deflection unit, the respective light beams can be guided in the light guide. Through the element, the entrance angle at which the light rays enter the light guide and / or the exit angle of the light rays from the light guide can be changed.
  • the element may be designed such that it alters its refractive index as a function of an electric field applied to the element.
  • the element may comprise a liquid crystal.
  • the electro-optical deflection unit is designed as a so-called Steerable Electro Evanesent Optical Reflector (SEEOR).
  • the deflection device has at least two electro-optical deflection units, wherein the respective exit regions of the at least two electro-optical deflection units are connected to the optical element.
  • each of the electro-optical deflection units can be assigned a light source in order to couple the light beams into the respective electro-optical deflection unit.
  • the optical element With the optical element, the light beams, which are deflected with the at least two electro-optical deflection units, can then be guided into respective predetermined transmission angles. It can be provided, for example, that each of the electro-optical deflection units is assigned a coupling-out surface of the optical element.
  • each of the electro-optical deflecting units can be assigned a detection area in which the respective light beams are guided with the optical element. It can be provided that the detection areas of the electro-optical deflection units to the overlap or are different from each other in regions. Thus, by the optical element, the detection ranges of the respective electro-optical deflection units can be adjusted depending on the application.
  • An optoelectronic sensor according to the invention for a motor vehicle comprises a deflection device according to the invention. It is provided in particular that the optoelectronic sensor is designed as a scanning Lidar sensor.
  • Optoelectronic sensor may comprise a transmitter, which comprises the deflection device.
  • the transmitter may comprise a corresponding light source, which is preferably designed as a laser diode.
  • the optoelectronic Sensor comprises a receiver, which has, for example, a photodiode.
  • the optoelectronic sensor can have a corresponding computing device, by means of which the emission of the light pulses can be controlled.
  • the distance to the object can be determined with the computing device on the basis of the transit time. With the help of the computing device, the deflection device and in particular the electro-optical deflection unit can be controlled.
  • a driver assistance system comprises an optoelectronic sensor according to the invention. For example, a distance to an object or an obstacle in the surroundings of the motor vehicle can be determined with the optoelectronic sensor. Based on the distance can then be issued with the driver assistance system an indication to the driver or intervene in the longitudinal guide and / or the transverse guidance of the motor vehicle.
  • a motor vehicle according to the invention comprises an inventive
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car.
  • the motor vehicle can also be designed as a truck or as a commercial vehicle.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a deflection device according to an embodiment of the invention in a sectional side view
  • Fig. 3 is a top of an optical element of the deflection according to
  • Fig. 4 is a bottom of the optical element of the deflection according to
  • Fig. 5 is a detail view of a decoupling surface of the optical element.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention in a plan view.
  • the motor vehicle 1 is present as a passenger car
  • the motor vehicle 1 comprises a driver assistance system 2, which serves a driver of the motor vehicle 1 when driving the motor vehicle 1
  • driver assistance system 2 for example, an object 3, which is located in an environment 4 of the motor vehicle 1, are detected. If the object 3 is detected, the driver assistance system 2 can issue a warning to the driver. Furthermore, with the driver assistance system 2 in the
  • the driver assistance system 2 comprises a
  • the optoelectronic sensor 5 may be formed as a lidar sensor.
  • the optoelectronic sensor 5 is designed as a scanning lidar sensor.
  • the optoelectronic sensor 5 comprises a transmitter 6, by means of which light beams or light pulses can be transmitted as a transmission signal. This is illustrated in the present case by the arrow 8. With the transmitter 6, the light pulses can be emitted in a predetermined detection area 12.
  • the light pulses can be emitted in a predetermined horizontal angle range.
  • the optoelectronic sensor 5 further comprises a receiver 7, by means of which the light pulses reflected by the object 3 can be received again. This is illustrated by the arrow 9 in the present case.
  • the optoelectronic sensor 5 comprises a computing device 10, which may be formed for example by a microcontroller, a digital signal processor or an FPGA.
  • the computing device 10 the transmitter 6 for
  • Computing device 10 signals the receiver 7, which are generated with the receiver 7 on the basis of the received light pulses.
  • the driver assistance system 2 comprises an electronic control unit 11, with which corresponding control signals can be output as a function of the object 3 detected by the optoelectronic sensor 5.
  • FIG. 2 shows a deflection device 13, which is part of the transmitter 6 of the optoelectronic sensor 5.
  • the deflection device 13 comprises at least one electro-optical
  • Deflection unit 14 In the present embodiment, the
  • Deflection device 13 two electro-optical deflection units 14, which are interconnected and arranged one above the other.
  • Deflection units 14 have an inlet region 18 for coupling in a light beam 16, 16 '.
  • a coating 24 is provided, which may be formed as an antireflection coating.
  • a first light beam 16 is supplied to the upper electro-optical deflection unit 14 and a second light beam 16 'to the lower electro-optical deflection unit 14.
  • These light beams 16, 16 ' can each be provided by a light source or a laser diode.
  • the electro-optical deflection units 14 each comprise a light guide 17 through which the respective light beams 16, 16 'are passed.
  • the electro-optical include
  • Deflecting units 14 each have an element 19 through which an entry angle, under which the light beam 16, 16 'enters the light guide 17, and an exit angle at which the light beam 16, 16' emerges from the light guide 17, can be influenced.
  • the electro-optical deflection units 14 further comprise an electrode 20 by means of which an electric field acting on the element 19 can be influenced. By the electric field, the refractive index of the element 19 can be influenced. Thus, the entrance angle and the angle of failure can be influenced. By adapting the entry angle and / or the exit angle, a deflection angle ⁇ , a ', under which the respective light beam 16, 16' emerges from the electro-optical deflection unit 14, can be influenced.
  • the deflection device 13 comprises an optical element 21.
  • the optical element 21 is connected to the respective exit region 18.
  • the optical element 21 has a first coupling surface 22a, which is connected to the outlet region 18 of the upper electro-optical deflection unit 14, and a second coupling surface 22b, which is connected to the outlet region 18 of the lower electro-optical deflection unit 14.
  • the optical element 21 in each case has a coating 23.
  • This coating 23 can in particular as
  • Antireflection coating be formed.
  • the respective light beams 16, 16 ', which are coupled out of the electro-optical deflection units 14, are coupled into the optical element 21.
  • the light beam 16 of the upper electro-optical deflection unit 14 at a first
  • the optical element 21 may have a corresponding coating. After reflection of the light beam 16 at the reflection surfaces 25a, 25b, the light beam 16 emerges from the optical element 21 at a first outcoupling surface 26a. This results in a transmission angle ⁇ , in which the light beam 16 is deflected.
  • the light beam 16 'of the lower electro-optical deflection unit 14 is refracted inside the optical element 21 and emerges from the optical element 21 at a second outcoupling surface 26 b. Also the light beam 16 'is deflected at a predetermined transmission angle ⁇ '.
  • the light beams 16 and 16 ' can be independently guided or deflected by means of the optical element 21.
  • a coating 27 applied to reduce losses in coupling out the light beams 16, 16 'to reduce.
  • FIG. 3 shows the optical element 21 from FIG. 2 from an upper side.
  • the first coupling surface 22a can be seen, which is rectangular in shape.
  • Einkoppel patterns 22 a can be arranged at the corresponding exit region 18 of the upper electro-optical deflection unit 14.
  • the optical element 21 on the coupling surface 22a can be materially connected to the corresponding outlet region 18.
  • Detecting coupling surface 22 which is also rectangular in shape.
  • This coupling-in surface 22b can also be arranged on the corresponding exit region 18 of the lower electro-optical deflection unit 14 and, in particular, can be connected to it in a materially bonded manner. Furthermore, the first outcoupling surface 26a and the second outcoupling surface 26b can be seen.
  • the decoupling surfaces 26a, 26b are each concave.
  • the decoupling surfaces 26a, 26b have a plurality of segments 28.
  • Each segment 28 is assigned a discrete transmission angle ⁇ , ⁇ ', under which the respective light beams 16, 16' are emitted.
  • the respective segments 28 may be provided, for example, by a microtechnical manufacturing process.
  • the segments 28 may be formed as freeform lenses or as diffractive optics. In the present case, the segments 28 are formed as microstructured prismatic surfaces.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ablenkvorrichtung (13) für einen optoelektronischen Sensor (5) eines Kraftfahrzeugs (1), mit zumindest einer elektro-optischen Ablenkeinheit (14), welche dazu ausgelegt ist, Lichtstrahlen (16, 16') in vorbestimmte Ablenkwinkel (α, α') abzulenken, wobei die zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit (14) einen Eintrittsbereich (15) zum Einkoppeln der Lichtstrahlen (16, 16') und einen Austrittsbereich (18) zum Auskoppeln der abgelenkten Lichtstrahlen (16, 16') aufweist, wobei die Ablenkvorrichtung (13) ein optisches Element (21) umfasst, welches an dem Austrittsbereich (18) der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit (14) angeordnet ist und welches dazu ausgelegt ist, die jeweiligen von der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit (14) abgelenkten Lichtstrahlen (16, 16') für jeden der vorbestimmten Ablenkwinkel (α, α') zu einen vorbestimmten Sendewinkel (β, β') zu führen.

Description

Ablenkvorrichtung für einen optoelektronischen Sensor eines Kraftfahrzeugs umfassend ein optisches Element zum Führen von Lichtstrahlen, optoelektronischer Sensor,
Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ablenkvorrichtung für einen optoelektronischen Sensor eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einer elektro-optischen Ablenkeinheit, welche dazu ausgelegt ist, Lichtstrahlen in vorbestimmte Ablenkwinkel abzulenken, wobei die zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit einen Eintrittsbereich zum Einkoppeln der Lichtstrahlen und einen Austrittsbereich zum Auskoppeln der abgelenkten Lichtstrahlen aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen optoelektronischen Sensor. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Das Interesse richtet sich vorliegend auf optoelektronische Sensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige optoelektronische Sensoren können beispielsweise als Lidar-Sensoren (Lidar - Light Detection and Ranging) ausgebildet sein. Solche optoelektronischen Sensoren werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen verbaut, um während der Fahrt
beziehungsweise im Betrieb des Kraftfahrzeugs die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Bei dem optoelektronischen Sensor handelt es sich dabei insbesondere um eine abtastende optische Messvorrichtung, mittels welcher Objekte beziehungsweise Hindernisse in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst werden können. Beispielsweise kann mit dem optoelektronischen Sensor ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt auf Grundlage der Laufzeit eines Lichtpulses beziehungsweise nach dem sogenannten Time-of-Flight-Prinzip bestimmt werden. Der optoelektronische Sensor umfasst üblicherweise einen Sender, der beispielsweise eine Laserdiode aufweist, mittels welcher ein optisches Sendesignal in Form eines Lichtpulses oder eines Lichtstrahls ausgesendet werden kann. Darüber hinaus umfasst der optoelektronische Sensor einen entsprechenden Empfänger, welcher beispielsweise zumindest eine Fotodiode aufweist, mittels welchem der von dem Objekt reflektierte Lichtstrahl als Empfangssignal empfangen werden kann.
Mit dem optoelektronischen Sensor werden die Lichtstrahlen in einem vorbestimmten Erfassungsbereich ausgesendet. Zum Ablenken der Lichtstrahlen beziehungsweise des Laserlichts innerhalb des Erfassungsbereichs weist der Sender eine Ablenkvorrichtung auf. Hierzu sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ablenkvorrichtungen bekannt. Beispielsweise werden Ablenkvorrichtungen verwendet, welche Ablenkspiegel oder ein Array aus Mikrospiegeln umfassen. Vorliegend gilt das Interesse
Ablenkvorrichtungen, welche eine elektro-optische Ablenkeinheit aufweisen. Mit diesen elektro-optischen Ablenkeinheiten, welche keine beweglichen mechanischen Teile aufweisen, können die Lichtstrahlen in zwei Raumrichtungen mit einer hohen
Winkelauflösung und einer hohen Abtastrate abgelenkt werden.
Diese elektro-optischen Ablenkeinheiten können beispielsweise einen Lichtleiter aufweisen, in welchem die Lichtstrahlen durch Totalreflexion an Grenzflächen geführt werden. Zudem können Elemente vorgesehen sein, mit denen ein Eintrittswinkel, unter welchem der Lichtstrahl in den Lichtleiter eingekoppelt wird, und/oder ein Austrittswinkel, unter welchem der Lichtstrahl aus dem Lichtleiter austritt, beeinflusst werden können. Diese Elemente können beispielsweise Flüssigkristalle umfassen, deren Brechungsindex unter Einfluss eines elektrischen Felds verändert werden kann. Eine solche Ablenkeinheit ist beispielsweise in der US 8 995 038 B1 beschrieben.
Darüber hinaus beschreibt die WO 2014/200 581 A2 ein Lidar-System, bei welchem mittels einer elektro-optischen Ablenkeinheit ein Laserstrahl in unterschiedliche
Raumrichtungen abgelenkt wird. Dabei ist die elektro-optische Ablenkeinheit
insbesondere als sogenannter Steerable Electro-Evanesent Optical Reflector (SEEOR) ausgebildet. Am Ausgang der Ablenkeinheit kann ferner ein Polarisationsgitter angeordnet werden, um die Strahlqualität zu erhöhen.
Wenn derartige elektro-optische Ablenkeinheiten in Lidar-Sensoren für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, sind diese bezüglich ihres Erfassungsbereichs in horizontaler und vertikaler Richtung begrenzt. Um Objekte mit dem Lidar-Sensor zuverlässig erfassen zu können, sind zudem eine höhere Winkelauflösung sowie eine höhere Abtastrate wünschenswert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ablenkvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welcher ein optoelektronischer Sensor für ein Kraftfahrzeug zuverlässiger und effizienter betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ablenkvorrichtung, durch einen elektrooptischen Sensor, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche. Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Ablenkvorrichtung für einen
optoelektronischen Sensor eines Kraftfahrzeugs zumindest eine elektro-optische
Ablenkeinheit, welche bevorzugt dazu ausgelegt ist, Lichtstrahlen in vorbestimmte Ablenkwinkel abzulenken. Die zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit weist bevorzugt einen Eintrittsbereich zum Einkoppeln der Lichtstrahlen und einen
Austrittsbereich zum Auskoppeln der abgelenkten Lichtstrahlen auf. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Ablenkvorrichtung ein optisches Element umfasst, welches an dem Austrittsbereich der elektro-optischen Ablenkeinheit angeordnet ist. Des Weiteren ist das optische Element bevorzugt dazu ausgelegt, die jeweiligen von der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit abgelenkten Lichtstrahlen für jeden der vorbestimmten Ablenkwinkel zu einem vorbestimmten Sendewinkel zu führen.
Eine erfindungsgemäße Ablenkvorrichtung für einen optoelektronischen Sensor eines Kraftfahrzeugs umfasst zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit, welche dazu ausgelegt ist, Lichtstrahlen in vorbestimmte Ablenkwinkel abzulenken, wobei die zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit einen Eintrittsbereich zum Einkoppeln der Lichtstrahlen und einen Austrittsbereich zum Auskoppeln der abgelenkten Lichtstrahlen aufweist. Zudem umfasst die Ablenkvorrichtung ein optisches Element, welches an dem Austrittsbereich der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit angeordnet ist und welches dazu ausgelegt ist, die jeweiligen von der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit abgelenkten Lichtstrahlen für jeden der vorbestimmten Ablenkwinkel zu einen vorbestimmten Sendewinkel zu führen.
Die Ablenkvorrichtung kann in einem optoelektronischen Sensor für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Ein solcher optoelektronische Sensor kann als Lidar-Sensor und insbesondere als abtastender Lidar-Sensor ausgebildet sein. Bevorzugt kann die
Ablenkvorrichtung in einem Sender des optoelektronischen Sensors verwendet werden. Mit der Ablenkvorrichtung können Lichtstrahlen beziehungsweise Lichtpulse, die mit einer Lichtquelle des Senders ausgesendet werden, abgelenkt werden. Eine solche Lichtquelle kann eine Laserlichtquelle, beispielsweise eine Laserdiode, sein. Die Ablenkvorrichtung umfasst die elektro-optische Ablenkeinheit, welche auch als elektro-optischer Deflektor bezeichnet werden kann. Die elektro-optische Ablenkeinheit weist den Eintrittsbereich auf, über welchen der elektro-optischen Ablenkeinheit die Lichtstrahlen zugeführt werden können. Aus dem Austrittsbereich der elektro-optischen Ablenkeinheit können dann die abgelenkten Lichtstrahlen ausgegeben werden. Diese elektro-optische Ablenkeinheit kann beispielweise ein Element aufweisen, dessen Brechungsindex sich in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld verändert. Somit wird es ermöglicht, dass die Lichtstrahlen, die mit der Lichtquelle ausgesendet werden, entsprechend abgelenkt werden können. Insbesondere kann die elektro-optische Ablenkeinheit derart angesteuert werden, dass die Lichtstrahlen zeitlich aufeinanderfolgend in vorbestimmte Ablenkwinkel abgelenkt werden. Damit können die Lichtstrahlen in einen vorbestimmten Winkelbereich abgelenkt werden.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ablenkvorrichtung zusätzlich ein optisches Element aufweist, welches an dem
Austrittsbereich der elektro-optischen Ablenkeinheit angeordnet ist. Mit diesem optischen Element können dann die Lichtstrahlen, die von der elektro-optischen Ablenkeinheit abgelenkt wurden, nochmals abgelenkt beziehungsweise geführt werden. Dabei ist das optische Element derart ausgebildet, dass dieses jeden der Lichtstrahlen, der mit der elektro-optischen Ablenkeinheit in einem vorbestimmten Ablenkwinkel abgelenkt wurde, zu einem korrespondierenden Sendewinkel ablenkt beziehungsweise führt. Mithilfe des optischen Elements können die von der elektro-optischen Ablenkeinheit abgelenkten Lichtstrahlen gebrochen und/oder reflektiert werden. Somit kann durch die Lichtstrahlen, die von dem optischen Element geführt werden, ein Erfassungsbereich abgedeckt werden, welcher größer als der Winkelbereich ist, in welchen die Lichtstrahlen mit der elektrooptischen Ablenkeinheit alleine abgelenkt werden können. Auf diese Weise kann der Erfassungsbereich (FOV - Field Of View) des optoelektronischen Sensors also vergrößert werden. Dies ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb des optoelektronischen Sensors.
Bevorzugt ist das optische Element stoffschlüssig mit der zumindest einen elektro- optischen Ablenkeinheit verbunden. Insbesondere können die elektro-optische
Ablenkeinheit und das optische Element mithilfe eines lichtdurchlässigen Klebstoffs verbunden sein. Dabei ist der Klebstoff insbesondere durchlässig für die Lichtstrahlen. Beispielsweise kann dieser Klebstoff im flüssigen Zustand auf die elektro-optische Ablenkeinheit und/oder das optische Element aufgebracht werden und die elektro- optische Ablenkeinheit und das optische Element können zueinander justiert werden. Im Anschluss daran kann der Klebstoff ausgehärtet werden. Auf diese Weise wird es ermöglicht, die elektro-optische Ablenkeinheit und das optische Element optisch und mechanisch zueinander zu justieren. Somit kann eine zuverlässige und feste Verbindung zwischen der elektro-optischen Ablenkeinheit und dem optischen Element erreicht werden. Diese Verbindung ist beständig gegenüber Umwelteinflüssen und
Temperatureinwirkungen. Durch die stoffschlüssige Verbindung kann zudem einen Dejustage zwischen der elektro-optischen Ablenkeinheit und dem optischen Element im Betrieb des optoelektronischen Sensors verhindert werden.
In einer Ausführungsform ist das optische Element dazu ausgelegt, die jeweiligen abgelenkten Lichtstrahlen zu brechen, wobei das optische Element zumindest eine Auskoppelfläche zum Auskoppeln der Lichtstrahlen aufweist. Das optische Element kann aus einem Material gebildet sein, welches für die Lichtstrahlen beziehungsweise das Laserlicht zumindest teilweise durchlässig ist. Beispielweise kann das optische Element aus einem Kunststoff oder aus einem Glas gebildet sein. Die Lichtstrahlen, die von der elektro-optischen Ablenkeinheit abgelenkt werden, werden zunächst in das optische Element eingekoppelt und anschließend erfolgt der Übergang der Lichtstrahlen von dem optischen Element an die Luft. Durch die Formgebung und Ausgestaltung des optischen Elements können dann die jeweiligen Lichtstrahlen entsprechend geführt werden. Das optische Element kann eine oder mehrere Auskoppelflächen aufweisen, welche insbesondere konkav ausgebildet sein können. Somit kann es beispielsweise ermöglicht werden, dass die Lichtstrahlen, die mittels der elektro-optischen Ablenkeinheit in einem Winkelbereich von 100° abgelenkt werden, durch das optische Element in einem
Winkelbereich von 150° abgelenkt werden. Folglich k ann der Erfassungsbereich des optischen Sensors auf einfache und zuverlässige Weise vergrößert werden.
Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Auskoppelfläche eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, wobei jedem der vorbestimmten Sendewinkel ein Segment zugeordnet ist. Wie bereits erläutert, werden die Lichtstrahlen mit der elektro-optischen Ablenkeinheit in die vorbestimmten Ablenkwinkel abgelenkt. Für jeden der Ablenkwinkel wird der dazugehörige Lichtstrahl zu einem vorbestimmten Sendewinkel geführt. Dabei ist jedem der Sendeelemente ein Segment an der Auskoppelfläche des optischen Elements zugeordnet. Somit können die jeweiligen Lichtstrahlen in die vorbestimmten, diskreten Sendewinkel geleitet werden. Wenn beispielsweise ein Erfassungsbereich
beziehungsweise Sendewinkelbereich von 150° abgetas tet werden soll, können 1500 Segmente vorgesehen sein. Damit kann eine Winkelauflösung von 0,1 °erreicht werden. Auf diese Weise kann ein verhältnismäßig großer Erfassungsbereich mit einer hohen Auflösung abgetastet werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die jeweiligen Segmente als Freiformlinsen,
mikrostrukturierte Oberflächenbereiche und/oder als diffraktive Optikelemente
ausgebildet sind. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die jeweiligen Segmente mit einem mikrotechnischen Herstellungsverfahren bereitgestellt werden. Beispielsweise können die jeweiligen Segmente mithilfe von Laserstrukturierung hergestellt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Segmente mithilfe eines
nasschemischen oder trockenchemischen Ätzverfahrens hergestellt werden. Zudem können die Segmente dazu genutzt werden, Einflüsse der elektro-optischen Ablenkeinheit auf die Lichtstrahlen auszugleichen. Ferner können die Lichtstrahlen durch die Segmente beziehungsweise die Mikrostrukturen entsprechend geformt werden. Insbesondere kann das Beleuchtungsmaß der Lichtstrahlen beziehungsweise der Laserstrahlen verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element zumindest eine Reflexionsfläche zum Reflektieren der jeweiligen abgelenkten Lichtstrahlen auf. Es kann also vorgesehen sein, dass die Lichtstrahlen, nachdem diese in das optische Element angekoppelt werden, zunächst einmal oder mehrfach innerhalb des optischen Elements reflektiert werden. Hierzu kann das optische Element an den Reflexionsflächen entsprechende Beschichtungen aufweisen, an denen die Lichtstrahlen reflektiert werden. Auf diese Weise können die jeweiligen Lichtstrahlen zu den vorbestimmten Sendewinkel geführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das optische Element zumindest eine
Einkoppelfläche zum Einkoppeln der abgelenkten Lichtstrahlen auf, wobei die zumindest eine Einkoppelfläche eine Beschichtung zur Reduzierung von Brechungsverlusten aufweist. Diese Beschichtung kann insbesondere als Antireflexionsbeschichtung ausgebildet sein. Die Lichtstrahlen, die von der elektro-optischen Ablenkeinheit abgelenkt werden, werden in das optische Element eingekoppelt. Hierbei ist der Unterschied zwischen dem Brechungsindex der elektro-optischen Ablenkeinheit und dem
Brechungsindex des optischen Elements geringer als der Unterschied zwischen dem Brechungsindex der elektro-optischen Ablenkeinheit und dem Brechungsindex der Luft. Beispielsweise kann der Brechungsindex der elektro-optischen Ablenkeinheit etwa 3,5 betragen und der Brechungsindex des optischen Elements kann etwa 2 betragen.
Demnach ist der Brechungswinkel der Lichtstrahlen von der elektro-optischen
Ablenkeinheit in das optische Element verhältnismäßig gering, wodurch der Effekt der Beschichtung beziehungsweise der Antireflexionsbeschichtung vergrößert wird. Zudem kann es vorgesehen sein, dass an der zumindest einen Auskoppelfläche eine
Beschichtung auf das optische Element aufgebracht ist, um Verluste beim Auskoppeln der Lichtstrahlen zu reduzieren. In einer weiteren Ausgestaltung weist die zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit einen Lichtleiter zum Führen der Lichtstrahlen durch Totalreflexion der Lichtstrahlen an Grenzflächen des Lichtleiters und ein Element zum Beeinflussen eines Eintrittswinkels der dem Lichtleiter zugeführten Lichtstrahlen und/oder eines Austrittswinkels der aus dem Lichtleiter austretenden Lichtstrahlen auf. Innerhalb der elektro-optischen Ablenkeinheit können die jeweiligen Lichtstrahlen in dem Lichtleiter geführt werden. Durch das Element kann der Eintrittswinkel, unter welchem die Lichtstrahlen in den Lichtleiter eintreten und/oder der Austrittswinkel der Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter verändert werden. Das Element kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass dieses seinen Brechungsindex in Abhängigkeit von einem an dem Element angelegten elektrischen Feld verändert. Beispielsweise kann das Element einen Flüssigkristall umfassen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die elektro-optische Ablenkeinheit als sogenannter Steerable Electro- Evanesent Optical Reflector (SEEOR) ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Ablenkvorrichtung zumindest zwei elektro- optische Ablenkeinheiten auf, wobei die jeweiligen Austrittsbereiche der zumindest zwei elektro-optischen Ablenkeinheiten mit dem optischen Element verbunden sind. Dabei kann jeder der elektro-optischen Ablenkeinheiten eine Lichtquelle zugeordnet sein, um die Lichtstrahlen in die jeweilige elektro-optische Ablenkeinheit einzukoppeln. Mit dem optischen Element können dann die Lichtstrahlen, die mit den zumindest zwei elektro- optischen Ablenkeinheiten abgelenkt werden, in jeweilige vorbestimmte Sendewinkel geführt werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jeder der elektro- optischen Ablenkeinheiten eine Auskoppelfläche des optischen Elements zugeordnet ist. Somit kann jeder der elektro-optischen Ablenkeinheiten ein Erfassungsbereich zugeordnet werden, in welchen die jeweiligen Lichtstrahlen mit dem optischen Element geführt werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass sich die Erfassungsbereiche der elektro-optischen Ablenkeinheiten zum des bereichsweise überlappen oder voneinander verschieden sind. Somit können durch das optische Element die Erfassungsbereiche der jeweiligen elektro-optischen Ablenkeinheiten in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall angepasst werden.
Ein erfindungsgemäßer optoelektronischer Sensor für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ablenkvorrichtung. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der optoelektronische Sensor als abtastender Lidar-Sensor ausgebildet ist. Der
optoelektronische Sensor kann einen Sender aufweisen, welcher die Ablenkvorrichtung umfasst. Des Weiteren kann der Sender eine entsprechende Lichtquelle, welche bevorzugt als Laserdiode ausgebildet ist, umfassen. Ferner kann der optoelektronische Sensor einen Empfänger, welcher beispielsweise eine Fotodiode aufweist, umfassen. Zudem kann der optoelektronische Sensor eine entsprechende Recheneinrichtung aufweisen, mittels welcher das Aussenden der Lichtpulse gesteuert werden kann. Ferner kann mit der Recheneinrichtung anhand der Laufzeit der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden. Mit Hilfe der Recheneinrichtung kann auch die Ablenkvorrichtung und insbesondere die elektro-optische Ablenkeinheit angesteuert werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem umfasst einen erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensor. Beispielsweise kann mit dem optoelektronischen Sensor ein Abstand zu einem Objekt beziehungsweise einem Hindernis in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Auf Grundlage des Abstands kann dann mit dem Fahrerassistenzsystem ein Hinweis an den Fahrer ausgegeben werden oder in die Längsführung und/oder die Querführung des Kraftfahrzeugs eingegriffen werden.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes
Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug kann auch als Lastkraftwagen oder als Nutzfahrzeug ausgebildet sein.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Ablenkvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensor, das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einem
optoelektronischen Sensor aufweist;
Fig. 2 eine Ablenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht;
Fig. 3 eine Oberseite eines optischen Elements der Ablenkvorrichtung gemäß
Fig. 2;
Fig. 4 eine Unterseite des optischen Elements der Ablenkvorrichtung gemäß
Fig. 2; und
Fig. 5 eine Detailansicht einer Auskoppelfläche des optischen Elements.
In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen
ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu
unterstützen. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in einer Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 befindet, erfasst werden. Falls das Objekt 3 erfasst wird, kann mit dem Fahrerassistenzsystem 2 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Ferner kann mit dem Fahrerassistenzsystem 2 in die
Lenkung, die Bremsanlage und/oder den Antriebsmotor eingegriffen werden, um eine Kollision mit dem Objekt 3 zu vermeiden. Zum Erfassen des Objekts 3 umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 einen
optoelektronischen Sensor 5. Der optoelektronische Sensor 5 kann als Lidar-Sensor ausgebildet sein. Bevorzugt ist der optoelektronische Sensor 5 als abtastender Lidar- Sensor ausgebildet. Der optoelektronische Sensor 5 umfasst einen Sender 6, mittels welchem Lichtstrahlen beziehungsweise Lichtpulse als Sendesignal ausgesendet werden können. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 8 veranschaulicht. Mit dem Sender 6 können die Lichtpulse in einem vorbestimmten Erfassungsbereich 12 ausgesendet werden.
Beispielsweise können die Lichtpulse in einem vorbestimmten horizontalen Winkelbereich ausgesendet werden. Der optoelektronische Sensor 5 umfasst ferner einen Empfänger 7, mittels welcher die von dem Objekt 3 reflektierten Lichtpulse wieder empfangen werden können. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 9 veranschaulicht.
Darüber hinaus umfasst der optoelektronische Sensor 5 eine Recheneinrichtung 10, die beispielsweise durch einen MikroController, einen digitalen Signalprozessor oder einen FPGA gebildet sein kann. Mit der Recheneinrichtung 10 kann der Sender 6 zum
Aussenden der Lichtpulse angesteuert werden. Darüber hinaus kann die
Recheneinrichtung 10 Signale dem Empfänger 7 auswerten, die mit dem Empfänger 7 auf Grundlage der empfangenen Lichtpulse erzeugt werden. Schließlich umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 ein elektronisches Steuergerät 1 1 , mit dem entsprechende Steuersignale in Abhängigkeit von dem mit dem optoelektronischen Sensor 5 erfassten Objekt 3 ausgegeben werden können.
Fig. 2 zeigt eine Ablenkvorrichtung 13, welche Teil des Senders 6 des optoelektronischen Sensors 5 ist. Die Ablenkvorrichtung 13 umfasst zumindest eine elektro-optische
Ablenkeinheit 14. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die
Ablenkvorrichtung 13 zwei elektro-optische Ablenkeinheiten 14, welche miteinander verbunden sind und übereinander angeordnet sein. Jede der elektro-optischen
Ablenkeinheiten 14 weist einen Eintrittsbereich 18 zum Einkoppeln eines Lichtstrahls 16, 16' auf. An dem Eintrittsbereich 18 ist eine Beschichtung 24 vorgesehen, welche als Antireflexionsbeschichtung ausgebildet sein kann. Dabei wird der oberen elektro- optischen Ablenkeinheit 14 ein erster Lichtstrahl 16 und der unteren elektro-optischen Ablenkeinheit 14 ein zweiter Lichtstrahl 16' zugeführt. Diese Lichtstrahlen 16, 16' können jeweils von einer Lichtquelle beziehungsweise einer Laserdiode bereitgestellt werden.
Darüber hinaus umfassen die elektro-optische Ablenkeinheiten 14 jeweils einen Lichtleiter 17, durch welchen die jeweiligen Lichtstrahlen 16, 16' geleitet werden. Dabei werden die jeweiligen Lichtstrahlen 16, 16' durch Totalreflexion an Grenzflächen des Lichtleiters 17 geleitet. Der jeweilige Lichtstrahl 16, 16' tritt an einem Austrittsbereich 18 aus der elektro- optischen Ablenkeinheit 14 aus. Darüber hinaus umfassen die elektro-optische
Ablenkeinheiten 14 jeweils ein Element 19 durch welches ein Eintrittswinkel, unter welchen der Lichtstrahl 16, 16' in den Lichtleiter 17 eintritt, sowie ein Austrittswinkel, unter welchem der Lichtstrahl 16, 16' aus dem Lichtleiter 17 austritt, beeinflusst werden kann. Die elektro-optische Ablenkeinheiten 14 umfassen ferner eine Elektrode 20, mittels welcher ein elektrisches Feld, welches auf das Element 19 wirkt, beeinflusst werden kann. Durch das elektrische Feld kann der Brechungsindex des Elements 19 beeinflusst werden. Somit können auch der Eintrittswinkel sowie der Ausfallswinkel beeinflusst werden. Durch die Anpassung des Eintrittswinkels und/oder des Austrittswinkels kann ein Ablenkwinkel α, a', unter welchem der jeweilige Lichtstrahl 16, 16' aus der elektro- optischen Ablenkeinheit 14 austritt, beeinflusst werden.
Zudem umfasst die Ablenkvorrichtung 13 ein optisches Element 21 . Das optische
Element 21 ist mit den jeweiligen Austrittsbereich 18 verbunden. Das optische Element 21 weist eine erste Einkoppelfläche 22a, die mit dem Austrittsbereich 18 der oberen elektro- optischen Ablenkeinheit 14 verbunden ist, und eine zweite Einkoppelfläche 22b, welche mit dem Austrittsbereich 18 der unteren elektro-optischen Ablenkeinheit 14 verbunden ist, auf. An den Einkoppelflächen 22a, 22b weist das optische Element 21 jeweils eine Beschichtung 23 auf. Diese Beschichtung 23 kann insbesondere als
Antireflexionsbeschichtung ausgebildet sein.
Die jeweiligen Lichtstrahlen 16, 16', welche aus den elektro-optischen Ablenkeinheiten 14 ausgekoppelt werden, werden in das optische Element 21 eingekoppelt. Dabei wird der Lichtstrahl 16 der oberen elektro-optischen Ablenkeinheit 14 an einer ersten
Reflexionsfläche 25a sowie an einer zweiten Reflexionsfläche 25b des optischen
Elements 21 reflektiert. An den Reflexionsflächen 25a, 25b kann das optische Element 21 eine entsprechende Beschichtung aufweisen. Nach der Reflexion des Lichtstrahls 16 an den Reflexionsflächen 25a, 25b tritt der Lichtstrahl 16 an einer ersten Auskoppelfläche 26a aus dem optischen Element 21 aus. Hierdurch ergibt sich ein Sendewinkel ß, in welchem der Lichtstrahl 16 abgelenkt wird. Der Lichtstrahl 16' der unteren elektro- optischen Ablenkeinheit 14 wird innerhalb des optischen Elements 21 gebrochen und tritt an einer zweiten Auskoppelfläche 26b aus dem optischen Element 21 aus. Auch der Lichtstrahl 16' wird unter einem vorbestimmten Sendewinkel ß' abgelenkt. Insgesamt können die Lichtstrahlen 16 und 16' unabhängig voneinander mithilfe des optischen Elements 21 geführt beziehungsweise abgelenkt werden. An den Auskoppelflächen 26a, 26b des optischen Elements 21 ist zudem jeweils eine Beschichtung 27 aufgebracht, um Verluste beim Auskoppeln der Lichtstrahlen 16, 16' zu reduzieren.
Fig. 3 zeigt das optische Element 21 aus Fig. 2 von einer Oberseite. Hierbei ist die erste Einkoppelfläche 22a zu erkennen, welche rechteckförmig ausgebildet ist. Diese
Einkoppelfläche 22a kann an dem korrespondierenden Austrittsbereich 18 der oberen elektro-optischen Ablenkeinheit 14 angeordnet werden. Insbesondere kann das optische Element 21 an der Einkoppelfläche 22a stoffschlüssig mit dem korrespondierenden Austrittsbereich 18 verbunden werden.
Fig. 4 zeigt das optische Element 21 von einer Unterseite. Hier ist die zweite
Einkoppelfläche 22 zu erkennen, welche ebenfalls rechteckförmig ausgebildet ist. Auch diese Einkoppelfläche 22b kann an dem korrespondierenden Austrittsbereich 18 der unteren elektro-optischen Ablenkeinheit 14 angeordnet werden und insbesondere stoffschlüssig mit dieser verbunden werden. Des Weiteren sind die erste Auskoppelfläche 26a sowie die zweite Auskoppelfläche 26b zu erkennen.
Fig. 5 zeigt eine der Auskoppelflächen 26a, 26b in einer Detailansicht. Die beiden Auskoppelflächen 26a, 26b sind jeweils konkav ausgebildet. Darüber hinaus weisen die Auskoppelflächen 26a, 26b eine Mehrzahl von Segmenten 28 auf. Dabei ist jedem Segment 28 ein diskreter Sendewinkel ß, ß', unter welchem die jeweiligen Lichtstrahlen 16, 16' ausgesendet werden, zugeordnet. Die jeweiligen Segmente 28 können beispielsweise durch ein mikrotechnisches Herstellungsverfahren bereitgestellt werden. Die Segmente 28 können als Freiformlinsen oder als diffraktive Optiken ausgebildet sein. Vorliegend sind die Segmente 28 als mikrostrukturierte prismatische Oberflächen ausgebildet.

Claims

Patentansprüche
1 . Ablenkvorrichtung (13) für einen optoelektronischen Sensor (5) eines
Kraftfahrzeugs (1 ), mit zumindest einer elektro-optischen Ablenkeinheit (14), welche dazu ausgelegt ist, Lichtstrahlen (16, 16') in vorbestimmte Ablenkwinkel (α, a') abzulenken, wobei die zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit (14) einen Eintrittsbereich (15) zum Einkoppeln der Lichtstrahlen (16, 16') und einen
Austrittsbereich (18) zum Auskoppeln der abgelenkten Lichtstrahlen (16, 16') aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ablenkvorrichtung (13) ein optisches Element (21 ) umfasst, welches an dem Austrittsbereich (18) der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit (14) angeordnet ist und welches dazu ausgelegt ist, die jeweiligen von der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit (14) abgelenkten Lichtstrahlen (16, 16') für jeden der vorbestimmten Ablenkwinkel (α, a') zu einen vorbestimmten Sendewinkel (ß, ß') zu führen.
2. Ablenkvorrichtung (13) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das optische Element (21 ) stoffschlüssig mit der zumindest einen elektro-optischen Ablenkeinheit (14) verbunden ist.
3. Ablenkvorrichtung (13) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das optische Element (21 ) dazu ausgelegt ist, die jeweiligen abgelenkten
Lichtstrahlen (16, 16') zu brechen, wobei das optische Element (21 ) zumindest eine Auskoppelfläche (26a, 26b) zum Auskoppeln der Lichtstrahlen (16, 16') aufweist.
4. Ablenkvorrichtung (13) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Auskoppelfläche (26a, 26b) eine Mehrzahl von Segmenten (28) aufweist, wobei jedem der vorbestimmten Sendewinkel (ß, ß') ein Segment (28) zugeordnet ist.
5. Ablenkvorrichtung (13) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Segmente (28) als Freiformlinsen, mikrostrukturierte
Oberflächenbereiche und/oder als diffraktive Optikelemente ausgebildet sind.
6. Ablenkvorrichtung (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das optische Element (21 ) zumindest eine Reflexionsfläche (25a, 25b) zum
Reflektieren der jeweiligen abgelenkten Lichtstrahlen (16, 16') aufweist.
7. Ablenkvorrichtung (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das optische Element (21 ) zumindest eine Einkoppelfläche (22a, 22b) zum
Einkoppeln der abgelenkten Lichtstrahlen (16, 16') aufweist, wobei die zumindest eine Einkoppelfläche (22a, 22b) eine Beschichtung zur Reduzierung von
Brechungsverlusten aufweist.
8. Ablenkvorrichtung (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine elektro-optische Ablenkeinheit (14) einen Lichtleiter (17) zum Führen der Lichtstrahlen (16, 16') durch Totalreflexion der Lichtstrahlen (16, 16') an Grenzflächen des Lichtleiters (17) und ein Element (19) zum Beeinflussen eines Eintrittswinkels der dem Lichtleiter (17) zugeführten Lichtstrahlen (16, 16') und/oder eines Austrittswinkels der aus dem Lichtleiter (17) austretenden Lichtstrahlen (16, 16') aufweist.
9. Ablenkvorrichtung (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ablenkvorrichtung (13) zumindest zwei elektro-optische Ablenkeinheiten (14) aufweist, wobei die jeweiligen Austrittsbereiche (18) der zumindest zwei elektro- optischen Ablenkeinheiten (14) mit dem optischen Element (21 ) verbunden sind.
10. Optoelektronischer Sensor (5) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Ablenkvorrichtung (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 1 . Optoelektronischer Sensor (5) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der optoelektronische Sensor (5) als abtastender Lidar-Sensor ausgebildet ist.
12. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit zumindest einem
optoelektronischen Sensor nach Anspruch 10 oder 1 1 .
13. Kraftfahrzeug (1 ) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 12.
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